Ударная прочность полимеров
Семчиков 171-173.
Разнообразные способы механического воздействия, приводящие к разрушению полимерного материала, можно отнести к трем типичным случаям:
ударные воздействия,
длительные воздействия при постоянной нагрузке,
периодические воздействия.
Ударное воздействие означает деформирование тела с большой скоростью. Если эта скорость превышает скорость распространения упругой деформации (скорость звука), то образец разрушается в месте приложения нагрузки, если не превышает, то образец разрушается по всему объему по механизму хрупкого разрушения. Пластическая деформация до разрушения образца не успевает развиться в сколько-нибудь значительной степени.
Сопротивление полимеров ударным нагрузкам характеризуется так называемой ударной вязкостью, величина которой, выражаемая в Дж/м2, численно равна работе разрушения ΔА, отнесенной к единице площади поперечного сечения образца S, где а – ударная вязкость:
Если сравнить ударную прочность различных полимеров с их структурой и свойствами, то можно сделать два вывода:
1. Полимеры с высокой ударной вязкостью имеют большие механические потери при низких температурах. К таким полимерам относятся полиэтилен, полиметиленоксид, поликарбонат, политетрафторэтилен, полибутадиен. Как было показано ранее, механические потери обусловлены релаксационными явлениями в полимерах, следовательно, отмеченная выше тенденция связана с частичной затратой энергии удара на перемещение сегментов макромолекул й ее рассеиванием в виде энергии в форме теплоты, выделяющейся при трении сегментов.
2. Смеси полимеров во многих случаях имеют существенно большую ударную вязкость по сравнению с гомополимерами.
Основными причинами повышенной ударной вязкости смесевых композиций являются деформация частиц эластомера и образование вокруг них трещин серебра во время удара. На то и другое расходуется значительная часть энергии удара, что предотвращает разрушение образца.