stify"> За аналогією з довговічністю, число циклів до руйнування (N р) жорсткого полімеру лінійно залежить від амплітуди напруги. При малій амплітуді напруги (? =??) N р стає дуже великим. Тому безпечної амплітудою напруги вважають 20-30% міцності полімеру:
? ? =(0,2-0,3)? р,
а криву на рис.25 називають кривою Веллера. Аналогічна залежність для еластомерів виражається емпіричною формулою Резніковська (ріс.25б):
lgN =? lg? p /? о,
де? p - міцність полімеру;
?- Коефіцієнт витривалості, що показує темп зниження міцності при стомленні. Чим більше ? , Тим краще пручається полімер розвитку втомних процесів у ньому. Навіть менш міцний полімер, що має більше значення? , Може бути динамічно більш витривалим. Гума, поведінка якої характеризується кривою 2, при малих амплітудах напруги може витримувати більше циклів до руйнування, ніж більш міцна гума (крива 1), але вона володіє меншим коефіцієнтом витривалості?. Прогноз працездатності полімерів за наведеними залежностям експлуатації дуже приблизний.
Рис. 25. Залежність числа циклів до руйнування (lgN р) від амплітуди напруги для пластмаси (а) і гуми (б).
Лінійна залежність статичної та динамічної довговічності від часу або від числа циклів до руйнування дотримується в порівняно вузькому інтервалі напруг. Тому прогнози працездатності полімерів в різних умовах експлуатації досить приблизні.
. Реологія розплавів і розчинів полімерів
Реологія вивчає властивості полімерів у в'язко-текучому стані і є теоретичною основою їх переробки. Знаючи основи реології, можна розрахувати швидкість руху розплаву полімеру при заповненні прес-форм і забезпечити отримання виробів потрібної якості. Деякі полімери неможливо перевести в в'язко-текучий стан через схильність до термодеструкції, і їх переробляють у вигляді розчинів. Повну реологічну характеристику розчину або розплаву полімеру дають залежності напруги зсуву? (Н/м 2) від швидкості зсуву? (с - 1), які називають кривими течії (рис. 26). Найбільш проста - пропорційна залежність між ними, що представляє собою закон Ньютона (? =? О?), Коли в'язкість? про (Па. с) залишається постійною. Зазвичай із зростанням напруги зсуву швидкість течії зростає швидше, ніж це випливає із закону Ньютона, і такі полімери називають псевдопластічнимі рідинами. Системи з наповнювачами, створюючими досить пружні цепочечние структури, спочатку не течуть, тобто напруга зсуву зростає, а швидкість течії залишається нульовою. Виникає деяка напруга зсуву - межа плинності, після якого система тече або як ньютонівська, або як неньютонівська рідина. Полімери, протягом яких починається при будь-якій напрузі зсуву, називаються в'язкими (криві 1 і 2), а полімери, що володіють граничним напруженням зсуву - пластичними (криві 3 і 4).
Рис. 26. Криві течії полімерів (а, в) і залежності швидкості зсуву від напруги зсуву в логарифмічних координатах (б): 1-ньютонівська рідина; 2-псевдопластічная рідина; 3-ідеально пластичне тіло; 4-неідеально пластичне тіло.
Деформація ідеально пружного тіла описується законом Гука (деформація пропорційна прикладеній напрузі). Деформація ідеально вузького тіла описується законом Ньютона (швидкість деформації пропорційна прикладеній напрузі). Більшість тіл не є ідеально пружними або ідеально в'язкими, і для них типова крива течії 2. Для її опису застосовується формула? =? о? п, названа статечним законом течії. Для порівняння його з законом Ньютона необхідно зобразити експериментальні дані в логарифмічних координатах:
lg? =lg? про + lg? (закон Ньютона)
lg? =lg? про + nlg? (статечної закон).
Обидва рівняння в логарифмічних координатах виражаються прямою лінією (рис. 26б), але тангенс кута нахилу першої кривою дорівнює одиниці, а другий - n, званий індексом течії, який мало залежить від напруги зсуву і вважається постійним при зміні швидкості зсуву на 2-3 порядки.
Прискорення течії із зростанням напруги зсуву обумовлено змінами структури полімеру, що приводять до зниження початкової ньютонівської в'язкості до ефективної в'язкості, яке називають аномалією в'язкості. Для визначення в'язкості використовують віскозиметри, подразделяющиеся по конструкції на капілярні та ротаційні. У технологічній практиці для оцінки в'язкості застосовують також показник плинності розплаву, який визначають в грамах полімеру, що пройшов через стандартний капіляр за певний час при певних значеннях температури і тиску. За теорією Ейрінгом-Френкеля, рідина тече перескоком окремих молекул в сусіднє положення, якщо воно вільно, тобто для цього необхідна «...
