Свойства полимерных материалов и методы их определения Механические свойства

К механическим свойствам полимеров относится комплекс свойств, определяющих их механическое поведение при действии внешних сил: деформационные и прочностные свойства, твердость и износостойкость.

1.1 Деформационные свойства

1. Важнейшими из деформационных свойств полимеров являются упругость и эластичность (высокоэластичность), т.е. способность тела восстанавливать форму и размеры после прекращения действия внешних сил. Эти понятия не равнозначны. Упругость – это деформации, развивающиеся в полимере со скоростью звука, т.е. мгновенно. Эластичность – это высокоэластические деформации, запаздывающие во времени. Существенно меньшая скорость развития высокоэластической деформации связана с необходимостью перемещения сегментов макромолекул. Сегменты – это элементы структуры макромолекул. Каждому значению приложенного напряжения отвечает определенная равновесная структура полимера. Высокоэластическая деформация является релаксационным процессом. Релаксацией называется процесс структурной перестройки вещества при переходе из одного равновесного состояния в другое под действием внешних условий.

Вопросы

1. Какие параметры влияют на деформационные свойства полимеров?

2. Какова связь между температурой и деформационными свойствами полимерных материалов?

3. Какие методы определения деформационных свойств являются наиболее распространёнными?

4. В чем заключается принцип работы устройства для тестирования на растяжение?

5. Каковы специфические особенности испытаний полимеров на сжатие и изгиб?

6. Какие приборы используются для измерения модуля упругости?

7. Каковы основные стадии проведения испытаний на деформацию?

8. Как интерпретируются результаты испытаний, и какие выводы можно из них сделать?

Задача

В лаборатории требуется определить прочность на сжатие полимерного образца. Образец имеет высоту 50 мм и диаметр 20 мм. При сжатии он сломался при нагрузке 5000 Н. Найдите прочность на сжатие (σ) полимерного материала.

«Подготовка оборудования к проведению физико-механических испытаний, в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, требованиями охраны труда и экологической безопасности» : учебно-методическое пособие для выполнения практических работ / УГНТУ, ИХТИ (фил. в г. Стерлитамаке), каф. ОХТ; сост. М.Х. Курбангалеева., Исламутдинова А.А. – Стерлитамак : УГНТУ, 2024. - 93 Кб. – Текст : электронный.

Методика проведения лабораторных работ

Лабораторная работа — это форма организации учебного процесса, когда обучающиеся по заданию и под руководством учителя самостоятельно проводят опыты, измерения, исследования на основе специально разработанных заданий с применением определенного оборудования. Продолжительность лабораторной работы на уроках технологии не менее 1 часа.

Лабораторная работа включает в себя: инструктаж, проводимый педагогом, самостоятельная деятельность учащихся, обсуждение полученных результатов.

Цели лабораторных занятий направлены на получение результатов, полученных опытным путем: - получение опыта работы над экспериментом - формирование умений решения практических задач по средствам проведения опыта - проверка теоретических предположений, расчетов, гипотез путем проведения опыта, эксперимента.

При проведении лабораторной работы у учащихся формируются универсальные учебные действия: - наблюдать, анализировать, сравнивать, сопоставлять, обобщать, делать выводы; - самостоятельно проводить опыты и исследования; - представлять информацию различными способами: графики, диаграммы, текстовая информация, схемы, таблицы; - получать умения и навыки работы с различным оборудованием, инструментами.

Испытания на твердость

Соотношение шкал твердости

Под твердостью понимают способность материала сопротивляться вдавливанию в него других тел. Твердость характеризует механические свойства поверхности. В связи с этим её значение связано с физико-механическими характеристиками материала. По значению твердости определяют возможные пути эффективного использования пластмассы.

По величине твердости можно судить о некоторых важных свойствах пластмасс: модуле упругости, значении коэффициента Пуассона, пределе текучести и разрушающем напряжении. Существенные достоинства метода измерения твердости состоят в его простоте, воспроизводимости, малой трудоемкости. Кроме того, измерение твердости не сопровождается разрушением образца или реального изделия.

Твердость по Шору ISO 868 (DIN 53505, ASTM D2240)

Значениями твердости по Шору являются показания шкалы, полученные в результате проникновения в пластик определенного стального стержня. Эта твердость определяется приборами двух типов, оба из которых имеют калиброванные пружины для приложения нагрузки к индентору. Значения твердостей по Шору изменяются:

• от 10 до 90 для Шора типа А - мягкие материалы,

• от 20 до 90 для Шора типа D - твердые материалы.

Если измеренные значения >90А, то материал слишком тверд, и должен применяться прибор D.

Физико-механические испытания полимерных материалов : учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ / УГНТУ, ИХТИ (фил. в г. Стерлитамаке), каф. ОХТ ; сост.: М. Х. Курбангалеева, А. А. Исламутдинова. - Стерлитамак : УГНТУ, 2024. - 657 Кб. - Текст : электронный. -  URL :   http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/FILIALE/Sterlitamak/Kurbangaleeva18739.pdf