ристалічних полімерів. Максимум при Т=Т з показує частку аморфної частини, а широкий розмитий максимум в області Т з lt; Т lt; Т пл поблизу Т пл пов'язаний з порушеннями кристалічної решітки і наявністю прохідних ланцюгів між ламелями.
Високоеластіческая деформація еластомерів, вимушено-еластична деформація склоподібних полімерів і пластична деформація кристалічних полімерів призводять до розгортання макромолекулярних клубків і орієнтації макромолекул у напрямку дії сили. У орієнтованих еластомеру можна охолодженням до температури нижче Т з зафіксувати цей стан. Всі орієнтовані полімери мають одну загальну властивість: їх міцність і модуль пружності при розтягуванні у напрямку орієнтації набагато більше, а в перпендикулярному напрямку - набагато менше, ніж у вихідного неорієнтованого полімеру.
Кристалічний полімер (поліпропілен) при нормальній температурі і швидкості розтягування дає типову криву 1 (рис.20). Після нагріву плівки до температури на 10-20 о С нижче Т пл одержимо криву 2 в режимі вимушено-еластичної деформації без утворення шийки. Якщо остудимо орієнтовану плівку до кімнатної температури і повторимо її розтягнення, то одержимо криву 3 з сильно виросла міцністю. Аналогічно цьому при розтягуванні тендітної плівки з полістиролу отримаємо вихідну криву 4, потім - криву 5 його орієнтаційної витяжки і криву 6 ударостойкого полімеру. Останнє підтверджується зрослої площею під кривою? -? при 20 о С, яка є мірою роботи руйнування образца.Оріентірованние полімери отримують в промисловості в результаті орієнтаційної витяжки вихідних неорієнтованих волокон або плівок при мінімальних напругах і таких значеннях температури і швидкості, щоб запобігти утворенню шийки.
Рис 20. Вплив витяжки кристалічного (а) і аморфного (б) полімерів на розтяг їх плівок: 1,4-розтягнення вихідних плівок; 2,5-орієнтаційна витяжка плівок; 3,6-розтягнення орієнтованих плівок.
Це досягається максимальним наближенням температури до Т з або Т пл або навіть нагріванням трохи вище температури розм'якшення. Чим більше збільшується міцність полімеру в напрямку орієнтації, тим більше вона знижується в перпендикулярному напрямку. Для забезпечення равнопрочності плівок їх орієнтують у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Такі плівки є хорошим пакувальним матеріалом і при нагріванні частково скорочуються (релаксують), щільно охоплюючи упакований предмет.
. Теорії руйнування і довговічність полімерів
Міцність характеризує властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією механічних напруг. Міцність полімерів - це їх важлива технічна характеристика. Розрахунки показали, що теоретична міцність у неорієнтованих полімерів становить 20-50 МПа, а після орієнтації збільшується приблизно в 10 разів. Проте експериментально певна міцність як напруга, що викликає руйнування зразка, у багато разів менше її теоретичного значення. Це є наслідком існування в їх реальній структурі дефектів, обумовлених методикою одержання полімерного матеріалу і що з'явилися в результаті виготовлення зразка для випробувань. В останньому випадку найчастіше виникають поверхневі дефекти, які найбільш небезпечні як концентратори додаткових напружень.
Перенапруги на дефектах ініціюють зростання тріщин, що призводять до руйнування зразка. Чим більш небезпечний дефект, тим більше перенапруження і менше міцність. Гауссова симетрія типових кривих розподілу всіх отриманих значень міцності дозволяє оцінювати її як середнє з них, відповідне максимуму на кривій (рис. 21). Чим тонше зразок, тим менше площа його загальної поверхні і менше ймовірність знаходження на ній дефекту. Тому для руйнування тонких зразків потрібна більша напруга і одночасно у них розширюється крива розподілу (розкиду) значень міцності, так як навіть малий дефект може більше знизити міцність. Залежність міцності від площі поперечного перерізу або форми зразка пояснюють проявом масштабного фактора.
Рис.21. Концентрація напружень з гострою (а) і згладженої (б) вершинами на МІКРОДЕФЕКТИ зразків і криві розподілу значень міцності: 1 волокна великого діаметру; 2- дуже тонкі волокна.
Накопичення механічної енергії в деформується зразку у вигляді енергії пружності провокує зародження на найбільш небезпечному дефекті магістральної тріщини, яка потім розростається, розділяючи зразок на частини. У процесі росту тріщини енергія, збережена в зразку, витрачається на утворення нової поверхні і на всілякі переміщення структурних елементів по шляху її руху, які призводять до розсіювання енергії за рахунок внутрішнього тертя у вигляді теплоти. Найбільш простим є руйнування при малій деформації, коли вся запасена енергія зразка йде на утворення нової поверхні. Для цього випадку Гриффітом запропонована теорія крихкого руйнува...
