49. Деформационные свойства кристаллических полимеров

Кристаллические полимеры под действием приложенных напряжений способны развивать значительные деформации (до нескольких сотен процентов). Характерные кривые е = /(а) для кристаллических полимеров приведены на рис.

Кривые растяжения кристаллического полимера при различных температурах

T1<T2<T3<T4<T5

омимо упругой деформации кристаллические полимеры при больших нагрузках проявляют вынужденно-эластическую деформацию.

Деформация кристаллических полимеров сопровождается не только выпрямлением свернутых цепей макромолекул в аморфных областях, но и ориентацией кристаллитов и частичной их рекристаллизацией. В зависимости от природы кристаллического полимера процессы ориентации кристаллитов и рекристаллизации могут протекать различно. Часто наблюдается преобразование кристаллитов в фибриллярные надмолекулярные структуры.

Вследствие ориентации макромолекул их свойства в различных направлениях относительно направления ориентации существенно различаются, т. е. наблюдается анизотропия свойств. Анизотропия свойств также проявляется и в деформированных стеклообразных полимерах.

50. Механизм разрушения полимеров. Теория Гриффита

Разрушение полимеров под нагрузкой происх в несколько стадий:

1) растяже межатомных связей под влиян мех нагрузки при σ≤ σ_o

2) разрыв возбужденных связей под действием термических флуктуации (созд тепл движ) с образованием свободных радикалов;

3) цепные реакции в зоне разорвавшихся связей, инициированные свободными радикалами, приводящие к образованию летучих продуктов, дефектных зон, возникновение субмикротрещин;

4) накопление субмикроскопических трещин, их слияние в магистральную трещину и разрушение полимера.Соотношение длительности этих стадий определяется физическим и фазовым состояниями полимера при разрушении.

Таким образом, разрушение реальных полимеров происходит в результате тепловых флуктуации, а роль внешних нагрузок сводится к ускорению термофлуктуационного разрыва связей. Повышение степени ориентации, плотности упаковки, снижение коэффициента перенапряжения, увеличение прочности связей — все это способствует повышению прочности, а рост дефектности, в том числе и микротрещин, снижает прочность.

Разрушению реальных полимеров, предшествует деформирование образца. Величина и характер деформации зависят от физического или фазового состояния полимера. Разрушение полимеров может быть хрупким или вязким. Известно, что понижение температуры и увеличение скорости действия нагрузки способствуют хрупкому разрушению, и наоборот.

Одной из причин снижения реальной прочности по сравнению с предельно достижимой или теоретической является наличие микротрещин. Их роль в разрушении полимеров наиболее полно рассмотрена в теории Гриффита, в основе следующие положения:

1) материал представляется как идеально упругий, содер микротрещины различной формы, сосредоточ на поверхн и в объеме;

2) на краях микротрещин возникает локальное перенапряжение, которое намного превосходит среднее напряжение, приходящееся на сечение образца;

3)  вся работа за время внешних сил расходуется на увеличение свободной поверхностной энергии ; роль теплового движения не учитывается, процесс разрушения считается атермическим;

4) критерий разрушения Гриффита определяется соотношением:σ_o=K(aE/lo)