3236691042

lepkosprężyste zachowanie się polimeru, które ma miejsce wtedy, gdy pod wpływem obciążenia całe segmenty łańcuchów przemieszczają się względem siebie. Po zdjęciu obciążenia następuje powrót segmentów do ich położenia początkowego. W przypadku polimerów powrót ten może trwać kilka godzin, a nawet miesięcy. Ta czasowa zależność sprężystego odkształcenia polimerów ma wpływ na jego nieliniowy charakter.

Odkształcenie plastyczne polimerów następuje wówczas, gdy naprężenia osiągają wartość granicy plastyczności. W przeciwieństwie do metali nie jest ono rezultatem ruchu dyslokacji, ale lepkiego płynięcia lub poślizgu łańcuchów względem siebie. Mechanizm ten wyjaśnia zjawisko spadku naprężenia (na krzywej rozciągania) po przekroczeniu granicy plastyczności jako skutek prostowania łańcuchów i następnego ich naprężania (rys. 5-6).

W czasie prostowania i rozciągania łańcuchów tworzy się szyjka. Przy dalszym odkształcaniu polimeru naprężenia muszą wzrosnąć, ponieważ łańcuchy są prawie równoległe do siebie i blisko siebie położone, dzięki czemu wiązania van der Waalsa między nimi stają się mocniejsze i poślizg łańcuchów staje się trudniejszy. Poślizg łańcuchów w zakresie odkształceń plastycznych jest również zależny od czasu. Gdy naprężenia rosną powoli, poślizg łańcuchów jest łatwy, gdy rosną szybko - polimer ma tendencję do zachowania się jak materiał kruchy.

Odporność na pełzanie i udarność. Zależność sprężystego i plastycznego odkształcenia polimerów termoplastycznych od czasu jest związana z ich lepkosprężystym zachowaniem się pod wpływem obciążenia. Ten sposób zachowania się ma również wpływ na ich odporność na pełzanie i udarność - a więc na dwie właściwości zależne od czasu działania obciążenia. W próbie udarności, podczas której szybkość odkształcania jest duża, łańcuchy nie zdążają się przemieścić. Dlatego polimery pękają raczej krucho i mają niskie wartości udarności. Gdy natomiast obciążenie działa przez długi czas, następuje lepkie płynięcie (odkształcanie) polimeru, nawet we względnie niskich temperaturach.

Lepkosprężyste zachowanie się termoplastów jest użyteczne przy kształtowaniu wyrobów różnymi metodami odkształcania. Niekorzystne jest jednakże to, że już w temperaturze otoczenia może zachodzić ich dalsze odkształcanie pod wpływem długotrwale działającego obciążenia.

5.2.2. Wpływ temperatury na zachowanie się polimerów termoplastycznych pod

obciążeniem

Polimery amorficzne

Wpływ temperatury na zachowanie się polimerów pod obciążeniem ma związek z jej wpływem na wytrzymałość wiązań międzycząsteczkowych van der Waalsa. W podwyższonych temperaturach wiązania są bardzo słabe i w efekcie lepkie płynięcie zachodzi przy małych naprężeniach albo wręcz bez ich udziału. W miarę jak temperatura maleje, poślizg łańcuchów jest coraz trudniejszy i bardziej kompleksowy - aż do temperatury, w której staje się on niemożliwy, a polimer zachowuje się jak ciało sztywne. Dlatego polimery mogą się różnie zachowywać pod obciążeniem (tzn. znajdować się w różnych stanach fizycznych) w zależności od temperatury i struktury łańcuchów. Na rys. 5-8 przedstawiono wpływ temperatury na strukturę i stan fizyczny polimerów, zaś na rys. 5-9 - wpływ temperatury na zmianę modułu Younga polimeru amorficznego z zaznaczeniem zakresów odpowiednich stanów fizycznych.

Stan lepkopłynny. Powyżej temperatury płynięcia T_p odkształcenie polimeru może zachodzić bez udziału sił zewnętrznych. Wytrzymałość i moduł sprężystości polimeru w tym stanie są bliskie zeru, dlatego można go odlewać lub też kształtować innymi metodami. Temperatury płynięcia typowych polimerów bezpostaciowych podano w tablicy 5-2.