Крехко и пластично разрушаване на полимери
По-рано вече беше показано, че механичните свойства на полимерите силно зависят от температурата и времето на излагане на натоварване. Естеството на зависимостта на деформацията от натоварването при постоянна скорост на опън и различни температури за аморфни и кристални полимери. При ниски температури натоварването се увеличава почти линейно с увеличаване на напрежението до точката на разрушаване, което се случва крехко. При по-високи температури се достига граница на провлачване и натоварването се намалява, преди да настъпи разкъсване, понякога се получава образуване на шия.
Това е пластична фрактура, която се получава обаче при малки деформации (обикновено 10-20%). При по-високи температури настъпва деформационно втвърдяване и шийката се стабилизира, което води до студен поток на полимера. Удълженията в този случай обикновено са големи. И накрая, при температури над Te се наблюдава зависимостта на деформацията от натоварването, което е характерно за каучуките.
За разглежданите материали има преход от високотемпературно пластично (пластично) счупване към крехко счупване при ниски температури. Както беше отбелязано по-рано, температурният диапазон, в който материалът е способен на студена замазка, обикновено е по-нисък за аморфните полимери и малко по-висок за кристалните. И в двата случая има преходна област, в която деформацията, съответстваща на момента на счупване, рязко намалява и материалът преминава от пластично в крехко състояние.
В температурния диапазон на преход крехко-пластичен полимерите могат да бъдат пластични при ниски скорости на деформация и крехки при високи. Концепцията за прехода от крехко към пластично счупване е много важна, когато се обсъждат механичните свойства на металите. Очевидно е, че при полимерите ситуацията е много по-сложнасложен, поради съществуването на много региони (n подрегиони), в които механичното поведение на материала е различно.
Ефектът на химичната и физическата структура на полимерния материал върху прехода от крехко към пластично счупване не е напълно изяснен. Известно е, че намаляването на молекулното тегло води до намаляване на якостта на крехкост.
Стойностите на якост на провлачване, например за полиетилен, могат да варират значително в зависимост от степента на разклоняване, което влияе върху кристалността на пробата, в резултат на което температурата на преход крехко-пластичен трябва да бъде сложна функция на молекулното тегло и броя на разклоненията на основната верига. Твърдите странични групи увеличават якостта на провлачване и якостта на крехкост, докато гъвкавите странични рамена намаляват границата на провлачване и якостта на крехкост. По този начин е трудно да се посочи общо правило относно ефекта на страничните групи върху прехода крехкост-пластичност.
Омрежването увеличава границата на провлачване, но не влияе значително на якостта на чупливост. Следователно, образуването на напречни връзки измества прехода крехкост-пластичност към по-високи температури.
Използването на различни видове пластификатори намалява вероятността от крехко счупване, тъй като те обикновено намаляват границата на провлачване в по-голяма степен от якостта на крехкост. Всъщност всичко по-горе се потвърждава от примера на полиетилена.
По този начин границата на провлачване на PE при стайна температура може да бъде намалена чрез съполимеризация, пластификация и намаляване на степента на кристалност, във всички случаи вискозитетът се увеличава. Наличието на напречни връзки, напротив, води до увеличаване на границата на провлачване и намаляване на вискозитета. Това правило обаче не е съвсем твърдо, тъй като добавянето на различни твърди невлакнестипълнителите могат да доведат до едновременно намаляване на границата на провлачване и вискозитета, а влакнестите пълнители могат едновременно да повишат и двете от тези характеристики.