Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Тугов И.И. -> "Химия и физика полимеров" -> 133

Химия и физика полимеров - Тугов И.И.

Тугов И.И. , Кострыкина Г.И. Химия и физика полимеров: Учеб. пособие для вузов — М.: Химия, 1989. — 432 c.
ISBN 5—7245—0243—7
Скачать (прямая ссылка): tugov.djvu
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 169 >> Следующая

347
Прочность кристаллических или аморфных полимеров, кристаллизующихся при деформации, определяется способностью полимера к перестройке исходной надмолекулярной структуры при деформировании.
Повышение молекулярной массы, возникновение редких химических поперечных связей препятствуют скольжению макромолекул и тем самым способствуют ориентации, кристаллизации и упрочнению. Если исходная кристаллическая структура полимера такова, что при деформации возможно ее разукрупнение и скольжение образующихся блоков в направлении деформирования без их разрыва, то прочность и разрывное удлинение довольно высоки. Так, при уменьшении размера сферолитов в изо-тактическом полипропилене с 300—500 до 10—20 мкм происходит повышение прочности при разрыве от 6 до 30 МПа, а относительное удлинение растет от 5—7 до 600%.
Свойства полимерных материалов можно регулировать, изменяя их состав. Наибольшее влияние на механические свойства оказывают пластификаторы, наполнители, армирующие материалы. Введение пластификаторов способствует снижению температуры стеклования полимера (что расширяет температурную область эксплуатации полимерных материалов), но снижает модуль упругости и прочность, увеличивает долю пластических деформаций и текучесть в вязкотекучем состоянии. Влияние наполнителей на прочность полимеров неоднозначно. С одной стороны, введение твердых частиц в полимерную матрицу создает на границе раздела полимер — наполнитель дополнительные перенапряжения (дефектные зоны), которые снижают прочность. Уровень дефектности определяется прочностью связи полимер — наполнитель. С другой стороны, наполнитель изменяет структуру: в наполненных материалах увеличивается доля слабых адсорбционных связей и повышается ориентация макромолекул в направлении действия нагрузки, что способствует росту прочности. В стеклообразном состоянии наполнители снижают прочность, в высокоэластическом — проявляется их упрочняющая роль; в последнем случае зависимость прочности от содержания наполнителя описывается немонотонной кривой с максимумом при оптимальной концентрации фОПт, которая определяется структурой полимера (в основном гибкостью) и физико-химическими свойствами наполнителя (размером частиц, свойствами их поверхности). Чем ниже гибкость полимера и больше активность наполнителя (например, меньше размер частиц), тем меньше <р0пт- Снижение прочности при концентрациях наполнителя, превышающих оптимальную, обусловлено уменьшением ориентирующего влияния наполнителя. Это объясняет тот факт, что кристаллизующиеся полимеры или сильно сшитые резины (эбониты) не упрочняются при наполнении.
348
В кристаллизующихся полимерах наполнитель сосредоточивается преимущественно в аморфной части, где его оптимальная концентрация оказывается превышенной. Это затрудняет ориентацию макромолекул в аморфной части, и прочность наполненных кристаллизующихся каучуков не только не увеличивается, но даже несколько снижается по сравнению с прочностью ненаполненных. В эбонитах подвижность макромолекул настолько снижена из-за высокой плотности химических сшивок и внутримолекулярного присоединения вулканизующего агента, что их можно рассматривать как стеклообразные полимеры, в которых эффект упрочняющего действия наполнителей отсутствует.
Среди наполнителей особую группу образуют армирующие материалы. К ним относятся стеклянные, асбестовые, борные, углеродные волокна, монокристаллы оксида алюминия, карбида кремния и др. Отличительной особенностью полимерных композиций, содержащих волокна, является анизотропия свойств. Поэтому для характеристики деформационных и прочностных свойств используют несколько показателей. Если волокна ориентированы преимущественно в одном направлении, то определяют продольный модуль Юнга (растягивающее напряжение о направлено вдоль оси ориентации волокон), трансверсальный модуль Юнга Ет (о направлено перпендикулярно оси ориентации волокон); при сдвиге также определяют 61 и Ст.
Для композиций с длинными ориентированными в одном направлении волокнами {Ь/0> 100) определяют продольную прочность при растяжении оРя, трансверсальную ор.т и сдвиговую от. Прочность композиции зависит от угла расположения волокон 0; при 0^5° разрушение определяется величиной оР>/.; при 6 в интервале 5—45° — величиной от, а при 6:2*45° характер разрушения определяется величиной ор,т:
<*рд." Ор.пфг+ср.пф»; (5.66)
От*»0,5от.п; ОрЛе = 0рл/5.п 8. (5.67)
(Здесь индекс «п» относится к полимеру, «в» — к волокну).
Таким образом, продольная прочность повышается при введении армирующего наполнителя, а трансверсальная — зависит от угла укладки волокон.
Для однонаправленных волокнистых композиций характерно значительное повышение модуля в направлении действия силы (жв 10 раз), но в других направлениях модули могут быть низкими. Для повышения жесткости композиции в нескольких направлениях волокна либо распределяют хаотически, "либо укладывают под разными углами (слоистые структуры).
Армирующие волокна в полимере выполняют двоякую роль: с одной стороны, они повышают степень ориентации системы, в том числе и полимера, а с другой — точки контакта волокна с полимером являются концентраторами напряжения. Поэтому
Предыдущая << 1 .. 127 128 129 130 131 132 < 133 > 134 135 136 137 138 139 .. 169 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed