Глава 15. Основные конструкционные материалы

237

вытяжки полимера, нагретого выше тем­пературы стеклования, и охлаждения в растянутом состоянии. При этом до­стигаются большие прочность, гибкость и морозостойкость. При механической пластификации происходят ориентация и распрямление макромолекул, и при ох­лаждении возникшая структура фикси­руется.

Старение полимеров

Под воздействием различных факто­ров полимеры со временем утрачивают свои первоначальные свойства. Сово­купность химических и физических превращений, происходящих в полиме­ре при эксплуатации, переработке или хранении и приводящих к потере им комплекса полезных свойств, называют старением полимеров. При переработ­ке, эксплуатации и хранении полимер подвергается воздействию многочис­ленных факторов (тепло, свет, кисло­род, влага, агрессивные среды, механи­ческие нагрузки), что создает условия для инициирования и развития химиче­ских процессов в полимере. При старе­нии протекают два основных процес­са — деструкция и сшивание. Старение принято классифицировать по природе индуцирующего агента: термическое, окислительное, механическое, радиаци­онное.

При старении происходит разрыв по­лимерных цепей (деструкция), а укоро­чение макромолекул приводит к сниже­нию механической прочности. Термиче­ская деструкция, наряду с химической, — наиболее часто встречающийся вид дест­рукции. При термической деструкции акрилатов происходит регенерация мо­номера. Химическая деструкция чаще всего обусловлена воздействием окисля­ющих и омыляющих агентов. Окисляю­щее действие кислорода усиливается под действием света. При старении теряется эластичность, повышается жесткость

и хрупкость, снижается механическая прочность. Кроме того, в макромолеку­лах разрываются наиболее слабые хими­ческие связи и при этом образуются сво­бодные радикалы, которые, отличаясь повышенной активностью, инициируют дальнейшую деструкцию макромолекул.

Разрыв химических связей невозмож­но предотвратить извне, т.е. при помощи добавок. Стабильность полимера можно повысить лишь за счет изменения его хи­мической структуры. Роль же добавок-стабилизаторов сводится только к замед­лению (ингибироваиию) процесса разло­жения за счет дезактивации веществ, ко­торые оказывают каталитическое дей­ствие на деструкцию, пли снижению концентрации активных частиц, вызыва­ющих деструкцию.

Известны две группы стабилизаторов: блокирующие и экранирующие. Рассмо­тренный механизм защиты от старения характерен для блокирующих стабилиза­торов. Экранирующие стабилизаторы по­глощают энергию облучения и тем самым ингибируют деструкцию. Применение стабилизаторов удлиняет срок службы полимерных материалов на 100—200%. Повышение жесткости и хрупкости мо­жет происходить также вследствие удале­ния низкомолскулярных компонентов (пластификатор, остаточный мономер) и сшивки макромолекул.

Механические свойства полимеров — это комплекс свойств, определяющих механическое поведение полимеров при действии на них внешних сил. Для поли­меров характерны: 1) способность разви­вать под действием внешних механиче­ских сил большие обратимые деформа­ции; 2) релаксационный характер реак­ции полимерного тела на механическое воздействие, т.е. зависимость деформа­ции и напряжений от длительности воз­действия; 3) зависимость механических свойств от условий его получения, спо­соба переработки и предварительной об-

238