найменшу теплопровідність і найбільші теплоємність і теплову усадку. Теплова усадка полімерів приблизно в 10-20 разів більше, ніж металів. Причиною втрати герметичності ущільнювальними вузлами при низьких температурах є стеклование гуми і різке відмінність коефіцієнтів розширення металу і гуми в застеклованном стані.
Для полімерів характерний широкий діапазон механічних характеристик, сильно залежить від їх структури. Крім структурних параметрів великий вплив на механічні властивості полімерів роблять зовнішні фактори: температура, тривалість і частота або швидкість навантаження, тиск, вид напруженого стану, термообробка, характер навколишнього середовища та ін.
Особливостями механічних властивостей полімерів є їх задовільна міцність, але мала жорсткість в порівнянні з металевими матеріалами.
Полімерні матеріали поділяються на тверді з модулем пружності Е=1 - 10 ГПа (пластмаси, волокна, плівки) і м'які високоеластичні матеріали з модулем пружності Е=1 - 10 МПа (гуми). Механізм і закономірності руйнування тих і інших істотно різні.
Для полімерів характерні яскраво виражена анізотропія властивостей, зниження міцності і розвиток повзучості при тривалому навантаженні. Разом з тим полімери володіють високим опором втоми. Для полімерів характерна більш різко виражена температурна залежність механічних властивостей в порівнянні з металами.
Однією з основних характеристик полімерів є деформованість. За деформируемости (або податливості) полімерів в широкому температурному інтервалі найчастіше оцінюють їх основні технологічні та експлуатаційні властивості.
Значення деформируемости визначають методом термомеханічних кривих деформація - температура (рис. 6).
Малюнок 6. Термомеханічна крива аморфного полімеру з лінійною структурою.
Термомеханічні криві отримують при нагріванні навантаженого зразка полімеру із заданою швидкістю. Діюча навантаження повинна бути постійною за величиною і малої за значенням, щоб механічні дії на полімер не приводили до зміни його структури.
Аналіз кривої на малюнку 15.2 показує, що полімер може знаходитися в трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластичному і вязкотекучем.
У склоподібного стані при малих напругах спостерігається тільки пружна деформація з високим модулем пружності (Е=2,2 - 5 ГПа). Склоподібного стану є однією з форм твердого стану високомолекулярних речовин. Вище температури склування до цієї деформації додається високоеластіческая складова, яка значно перевершує пружну і характеризується модулем високоеластичного Е=0,1 - 1 МПа. Вище температури плинності проявляється ще одна складова деформації, яка призводить до поступового накопичення залишкової деформації зразка полімеру. Межі між цими фізичними станами характеризуються значеннями температур склування Тс і плинності Тt. Критичні температури Тс і Тt є основними характеристиками полімерів.
Важливість цих характеристик добре ілюструється наступними прикладами. У багатьох випадках волокна і полімери повинні мати високу міцність. Тому що лежать в їх основі полімери повинні знаходитися в склоподібного стані. Гумової промисловості, навпаки, необхідні високоеластичні полімери, що зберігають цей стан в широкому температурному інтервалі. Процес технологічної переробки полімерів відбувається, як правило, в області вязкотекучего стану. Тому для переробки вони повинні бути нагріті вище відповідної температури Тt.
Всі полімери в більшій чи меншій мірі схильні до процесу старіння в часі. Старінням полімерів називають мимовільне необоротне зміна найважливіших технічних характеристик, що відбувається в результаті складних хімічних і фізичних процесів, що розвиваються в матеріалі при експлуатації та зберіганні.
Старінню сприяють світло, часта зміна циклів нагрівання - охолодження, вплив кисню, озону та інші фактори. Старіння прискорюється при багаторазових деформаціях, менш істотний вплив на старіння надає волога. При старінні підвищується твердість, крихкість, втрачається еластичність. При високих температурах (200 - 250 ° С) відбувається термічна деструкція - розкладання органічних полімерів, що супроводжується випаровуванням летких речовин.
Для уповільненого старіння в полімерні матеріали додають стабілізатори. Зазвичай застосовують стабілізатори двох типів: термостабілізатори (аміни, феноли) і світлостабілізатори (наприклад, сажу).
Тривалість експлуатації стабілізованих полімерів значно зростає. Термін настання крихкості поліетилену, стабілізованого сажею, становить понад 5 років. Труби з полівінілхлориду можуть працювати 10 - 25 років.
3.1 Визначення властивостей полімерів
Для визначення властивостей неметалічних матеріалів проводять статичні випробування на ро...
