- •Химия и физика полимеров
- •Химия и физика полимеров высокомолекулярные соединения и полимеры, их значение
- •Вмс в технике
- •Основные понятия химии полимеров
- •Особенности свойств полимеров
- •Классификация полимеров
- •Связи в полимерах
- •Зависимость свойств полимеров от строения макромолекулы
- •Молекулярная масса полимеров
- •Методы определения молекулярной массы полимеров
- •Конформации, размеры и форма макромолекул
- •Надмолекулярная структура
- •Виды кристаллических структур
- •Ориентированное состояние полимеров
- •Структурная модификация
- •Методы исследования структуры полимеров
- •Гибкость полимеров
- •Влияние структуры макромолекулы на кинетическую гибкость
- •Получение полимеров
- •Полимеризация
- •Радикальная полимеризация
- •Кинетика полимеризации
- •Сополимеризация
- •Ионная полимеризация
- •Катионная полимеризация
- •Кинетика катионной полимеризации
- •Анионная полимеризация
- •Ионно-координационная полимеризация
- •Полимеризация на катализаторах Циглера-Натта
- •Полимеризация на π-аллильных комплексах переходных металлов
- •Стереоизомерия виниловых и диеновых мономеров
- •Поликонденсация
- •Механизм поликонденсации
- •Способы проведения поликонденсации
- •Химические превращения полимеров
- •Особенности химических реакций полимеров
- •Химические превращения, не вызывающие изменения степени полимеризации
- •Внутримолекулярные превращения
- •Полимераналогичные превращения
- •Реакции полимеров, приводящие к изменению молекулярной массы
- •Сшиванние макромолекул
- •Вулканизация каучуков
- •Отверждение
- •Реакции, приводящие к уменьшению степени полимеризации и молекулярной массы
- •Химическая деструкция
- •Физическая деструкция
- •Механическая деструкция
- •Старение и стабилизация полимеров
- •Физические и фазовые состояния и переходы
- •Стеклообразное состояние полимеров
- •Высокоэластическое состояние
- •Вязкотекучее состояние полимеров
- •Релаксационные явления в полимерах
- •Фазовые переходы
- •Влияние структуры полимера на кристаллизацию
- •Физические свойства полимеров
- •Механические свойства полимеров
- •Деформационные свойства полимеров
- •Деформационные свойства стеклообразных полимеров
- •Деформационные свойства полимеров в высокоэластическом состоянии
- •Деформационные свойства полимеров в вязкотекучем состоянии
- •Деформационные свойства кристаллических полимеров
- •Прочностные свойства полимеров
- •Разрушение стеклообразных полимеров
- •Разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии
- •Разрушение полимеров выше температуры пластичности
- •Разрушение кристаллических полимеров
- •Влияние структуры полимера на прочность
- •Теплофизические свойства полимеров
- •Электрические свойства полимеров
- •Растворы и коллоидные системы полимеров
- •Истинные растворы
- •Коллоидные системы
- •Смеси полимеров с пластификаторами
- •Смеси полимеров
- •Наполненные полимеры
- •Химия и физика полимеров
- •Составитель Вера Тимофеевна мякухина
- •Техн. Редактор в.Т. Мякухина Оригиал-макет а.А. Ерешко
Разрушение стеклообразных полимеров
Стеклообразные полимеры эксплуатируются при различных температурах.
При T>Tхр для них характерно явление вынужденной высокоэластичности. При T<Tхр высокоэластическая деформация в полимере не развивается. Такие полимеры называются хрупкими стеклами.
Хрупкие стекла (Т<Тхр) разрушаются по хрупкому механизму с характерными особенностями:
1) Разрушению предшествуют лишь упругие деформации, и в зоне разрушения нет следов пластических деформаций.
2) Разрушение происходит в 2 стадии: а) медленный рост начальной микротрещины, приводящий к образованию зеркальной, гладкой зоны разрушения; б) прорастание первичной и образование вторичных микротрещин, распространяющихся в объем со скоростью, близкой к скорости звука. При этом образуется шероховатая поверхность разрушения. Чем выше доля зеркальной зоны, тем выше прочность.
3) Трещина растет в основном нормально растягивающей силе.
Разрушение нехрупких стекол характеризуется следующими особенностями:
Разрушению предшествуют значительные деформации – вынужденно высокоэластические под действием локальных напряжений и
вызывающие сегментальную подвижность в микрообластях, прилегающих к вершине микротрещины.
2) Разрушение также происходит в две стадии: а) образование микротрещины серебра - особого рода дефектов, в которых происходит расслаивание полимера на микротяжи и вся микротрещина оказывается заполненной чередующимися областями ориентированного полимера и микропустотами. Наличие микротрещин практически не влияет на прочность и модуль, так как трещина не растет из-за скрепления ее створок микротяжами; б) разрушение - прорастание магистральной микротрещины, или разрушение по трещинам серебра с предварительным растяжением тяжей в трещине.
3) В зоне разрыва имеются следы остаточной деформации, но они исчезают со временем, что свидетельствует об ее ВЭ релаксационной природе.
Разрушение полимеров в высокоэластическом состоянии
Разрушению предшествуют значительные ВЭ деформации, имеющие релаксационный характер. Механизм разрушения называют вязколокальным. Имеется две стадии разрушения: а) медленная - образование очага разрушения, в месте которого начинает расти надрыв. Дефектные слабые места: микродефекты (поры, трещины и т.п.) и структурные дефекты (неоднородные атомы в главной цепи, неупорядоченные участки на границе раздела фаз и т.п.). По мере деформирования в зоне надрыва образуются микротяжи, при этом преодолеваются силы межмолекулярного взаимодействия, и напряжения на первой стадии невелики. Затем зона надрыва углубляется, тяжи разрываются в слабых местах, расположенных по случайному закону. Образуется шероховатая зона разрушения; б) быстрое разрушение, после того как практически весь полимер перейдет в предельно ориентированное состояние, и напряжение превысит суммарную прочность межмолекулярных связей и начнется нагружение химических связей. Из-за высокой скорости роста трещины вторая стадия характеризуется гладкой поверхностью (гладкая зона).
Повышение температуры приводит к снижению прочности полимеров; повышение скорости деформирования, наоборот, повышает прочность. Введение наполнителей или наличие полярных групп приводит к повышению прочности.