Возможные механизмы разрушения полимеров в зависимости от температуры

Если рассматривать разрушение при растяжении как процесс вытаскивания ассоциатов макромолекул из основной массы полимера, то:

· при температуре Т<Т_С или при высокой скорости выдергивания (если длина макромолекул велика) разрушение будет идти за счет разрыва химических связей самих макромолекул.(см. рис. 57-а)

· При температуре Т>Т_С или при медленном вытягивании разрушение будет происходить по физическим узлам (связям) межмолекулярного взаимодействия (рис.57-б) за счет скольжения пучков макромолекул относительно друг друга.

s s s

а б

Рисунок 38. – Варианты разрушения полимера в зависимости от температуры и скорости воздействия.

На характер разрушения сильно влияет степень ориентации макромолекул:

· Если направление действия внешней разрушающей силы перпендикулярно ^ оси пучка макромолекул, то независимо от их длины разрушение идет за счет последовательного разрыва узлов физического межмолекулярного взаимодействия (рис.58-а).

· Если направление действия разрушающей силы совпадает с направлением главной оси пучка макромолекул, то разрушение системы может идти:

v за счет выдергивания пучка макромолекул с преодолением физического межмолекулярного взаимодействия, когда молекулярная масса, длина макромолекул и энергия ММВЗ невелики (рис.58-б);

v за счет разрыва химических связей, когда ММ, длина макромолекул и энергия ММВЗ велики (рис.58-в).

а б в

Рисунок 39 – Варианты разрушения полимера в зависимости от направления приложенной силы.

Тема: "ПРИРОДА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ПРОЧНОСТИ"

Статистическая теория прочности полимеров была разработана отечественными учеными Александровым А.П. и Журковым С.Н. и развита в работах Бартенева Г.М., Гуля В.Е, Кулезнева В.Н. и др..

Как показали исследования Гуля В.Е., Догадкина Б.А., Бартенева Г.М. и др. независимо от состояния, в котором находится полимер, его разрушение зависит от теплового движения структурных элементов, т.е. разрушение – это релаксационный процесс.

Согласно этой теории в образце полимера, подвергаемого деформации, постепенно накапливаются микроповреждения структуры и разрыв (нарушение сплошности) происходит тогда, когда повреждения достигают критического значения. Начинается разрушение с самого опасного очага, самого дефектного участка полимера, в котором перенапряжение достигает значения, соизмеримого с величиной максимально возможной теоретической прочности.

Затем разрушение продолжается в других местах, на других дефектах структуры, где велико перенапряжение.

Таким образом, в отличие от ранее разработанной теории Гриффита, в которой разрушение протекает мгновенно со скоростью звука, Александров А.П. и Журков С.Н. впервые рассмотрели хрупкое разрушение как процесс и исследовали его во времени. Распределение микродефектов структуры по степени своей опасности в полимере подчиняется статистическим законам, поэтому теория получила название статистической.

В качестве исходной структурной модели в рассмотрении механизма разрушения Александров А.П. и Журков С.Н. использовали идеальный одноосно-ориентированный, регулярный, линейный полимер, находящийся при температуре 0 К. При этом межмолекулярным физическим взаимодействием авторы пренебрегали и считали, что все цепи макромолекул такого полимера равноценны и независимы, и энергия химических связей между атомами в цепи одинакова.

При растяжении такого идеального полимера с усилием F на областьвдоль цепей макромолекул разрыв произойдет одновременно по всем химическим связям, попадающим в поверхность разрушения А - В (смотри рисунок).

Дата добавления: 2014-01-07