Деформация полимеров

Полимеры в высокоэластичном состоянии способны к боль­шим обратимым изменениям формы при небольших нагрузках, так как их макромолекулы способны изгибаться. При этом макромолеку­лы в целом не перемещаются, но их отдельные сегменты (боковые группы) подвижны за счет их вращения в основной цепи вокруг свя­зей. В частности, этим объясняется малая жесткость полимеров и их вязкоупругое поведение под нагрузкой, когда притяжение между мо­лекулами преодолевается действием приложенных сил.

Для кристаллических полимеров (полиэтилен, полиамиды и др.) зависимость степени деформации от напряжения выражается ли­нией, состоящей из трех участков (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Зависимость удлинения образца кристаллического полимера от усилия деформации

 

Первоначально (участок I) удлинение прямо пропорционально усилию. По достижении некоторого усилия (точка А) удлинение по­лимера увеличивается при неизменном усилии (участок II). Это вы­звано резким местным сужением образца, образованием «шейки», распространяющейся на всю его длину. Затем наблюдается растяже­ние тонкого, но ориентированного образца вплоть до разрыва (уча­сток III).

Деформация полимеров зависит также от скорости нагружения и температуры. При Т < Т_ст деформационные кривые кристаллических и стеклообразных полимеров подобны.

Полимеры с кристаллическим и стеклообразным строением могут быть ориентированы термомеханическим воздействием. При медленном растяжении таких полимеров, находящихся в высокоэластичном или вязкотекучем состояниях (Т > Т_ст), макромолекулы и элементы надмолекулярных структур могут ориентироваться в силовом поле, приобретая упорядоченную структуру (текстуру). Различают одно-(волокна) и многоосную (пленки) ориентации.

В процессе ориентации возрастает межмолекулярное взаимо­действие, что приводит к повышению Т_ст, снижению Т_р и особенно к повышению (в 2...5 раз в направлении ориентации) прочности при сохранении достаточной упругости. Свойства материала получаются анизотропными.