Зависимость механических свойств полимеров от некоторых внешних факторов

Старение полимеров

Для полимеров характерно старение — изменение структуры со временем, сопровождающееся изменением механических характеристик. Старение может вызываться как химическими процессами (в основном деструкцией), так и структурными перестройками, например, медленной кристаллизацией. Одним из проявлений старения является растрескивание полимерных материалов.

Скорость старения полимеров существенно зависит от среды, в которой оно происходит, и от температуры (с ростом последней скорость резко возрастает). Изменение механических характеристик даже в обычных атмосферных условиях может быть очень сильным (см. Атмосферостойкостъ). Старение часто идет неравномерно, наблюдается явление насыщения — после резкого изменения механических свойств в первые несколько месяцев в последующие месяцы или даже годы механические свойства почти не меняются. В других случаях процесс носит ускоряющийся характер — некоторое время не наблюдается изменения механических свойств, а затем происходит их быстрое изменение. Для борьбы с ухудшением механических характеристик в полимер вводят стабилизаторы.

Влияние агрессивных сред на механические свойства полимеров

Влияние агрессивных сред на механические свойства полимеров обусловлено тем, что многие вещества, в частности кислоты и щелочи, вызывают протекание в полимерах химических процессов. Влияние среды может быть значительным даже тогда, когда она является химически нейтральной. Проникновение воды в микропустоты, имеющиеся в полимере, вызывает изменение деформационных и прочностных свойств, причем действие воды может быть как пластифицирующим, так и расклинивающий (эффект Ребиндера). Действие среды на поверхность обычно сказывается главным образом на прочностных характеристиках.

Влияние ионизирующих излучений на механические свойства полимеров

Действие различных ионизирующих излучений при больших дозах приводит к уменьшению прочности, в несколько меньшей степени влияя на деформационные свойства. При этом действие излучения часто носит критический характер — до определенной дозы прочность не изменяется (у ряда полимеров даже возрастает благодаря эффекту радиационного сшивания), начиная же с некоторой дозы происходит резкое падение прочности (см. Радиационная стойкость).

Влияние повышенных и пониженных температур на механические свойства полимеров 

Диапазон «рабочих» температур наиболее распространенных полимерных материалов на основе карбоцепных полимеров обычно не превышает 100—150 ⁰С. При более высоких температуpax происходит резкое изменение механических свойств (уменьшение жесткости, прочности, твердости), связанное с приближением к температуре текучести аморфных или температуре плавления кристаллических полимеров (см. Теплостойкость).

 Вплоть до температур 300—400 ⁰С способны сохранять прочность и жесткость некоторые гетероцепные полимеры, например кремнийорганические, нолифениленоксиды, полиимиды, полибензимидазолы. Изменение механических свойств перечисленных полимерах обычно бывает связано не с изменением агрегатного состояния, а с термической деструкцией (см. Термостойкость).

При низких температуpax для полимеров характерна хрупкость, что в случае ряда материалов, например, резин, приводит к невозможности их эксплуатации (см. Морозостойкость).

Влияние давления на механические свойства полимеров

Высокое давление приводит к существенному изменению механических свойств полимеров. Вызвано это тем, что модуль Юнга и модуль всестороннего сжатия полимеров превышают прочность и предел текучести не на 3—4 порядка, как у металлов, а всего на 1—2 порядка. Поэтому при напряжениях, значительно меньших разрушающего, может происходить изменение объема, сопровождающееся существенным изменением взаимодействия структурных элементов полимера.

 У пластиков с ростом давления происходит:

У полистирола, например, при комнатной температуре и давлении 200—300 Мн/м2 (2000—3000 кгс/см2) наблюдается переход от хрупкого разрушения к пластическому, причем предел текучести в области давлений выше критического практически линейно растет с повышением давления. Под влиянием высокого давления в полимерах может совершаться перестройка надмолекулярной структуры, как обратимая, так и необратимая.


Читайте также:

 

Список литературы:
Автор:
Источник: Энциклопедия полимеров, под редакцией Каргина В.А
Дата в источнике: 1972 год
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter