И условий испытания на прочность

Влияние структуры полимера

Большое значение прочности как важнейшей характеристики механических свойств полимеров требует выяснения закономерностей влияния структуры полимера и внешних факторов на прочность.

Молекулярная масса. С ростом молекулярной массы в полимере сначала возникает, а затем и совершенствуется флуктуационная сетка. Это приводит к увеличению поглощения энергии при деформации в момент роста трещины. Прочность увеличивается с ростом молекулярной массы до определенного предела, соответствующего полному формированию надмолекулярной структуры, после чего далее меняется незначительно. В области молекулярных масс более 50–100 тыс. прочность мало зависит от молекулярной массы.

Полярность полимера. Увеличение межмолекулярного взаимодействия в целом приводит к росту прочности. Так, кривая зависимости прочности от молекулярной массы для полиамидов проходит выше, чем для полиолефинов. Однако какие-либо количественные характеристики влияния полярности на прочность полимеров затруднительны, поскольку при переходе от одного полимера к другому одновременно с изменением полярности обычно изменяются молекулярная масса, кристалличность и т. п.

Ориентация макромолекул. Ориентация всегда приводит к увеличению прочности в направлении ориентации и снижению ее в поперечном направлении. Для уменьшения анизотропии прочности полимер ориентируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Прочность листов и пленок после двухосной ориентации увеличивается в обоих направлениях.

Надмолекулярная структура. Увеличение размеров кристаллических образований, при неизменной общей степени кристалличности, приводит к снижению деформируемости полимера (снижению разрывных деформаций) и к снижению прочности. Увеличение степени кристалличности приводит к росту прочностных показателей. Примером может служить полиэтилен высокой плотности, более прочный, чем полиэтилен, низкой плотности.

Густота пространственной сетки. В эластомерах прочность растет по мере увеличения густоты пространственной сетки. После достижения оптимальной густоты прочность начинает снижаться, потому что ограничивается подвижность молекулярных цепей, снижается их способность к ориентации при растяжении, а также увеличивается дефектность пространственной сетки в целом.

Температура и скорость деформации. С ростом скорости деформации или при понижении температуры прочность увеличивается, а разрывное удлинение проходит через максимум. При средних скоростях деформации lgσ_p примерно пропорционален логарифму скорости деформации. Так, с увеличением скорости деформации полистирола с 5 до 15 мм/с прочность увеличивается с 52 до 67 МПа.

Дата добавления: 2014-01-14