Свойствам полимеров

Химические свойства. К химическим свойствам относятся способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами.

Технологические свойства. Способность материала подвергаться различным методам горячей и холодной обработки определяют по его технологическим свойствам. К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся литейные свойства, деформируемость, свариваемость и обрабатываемость режущим инструментом. Эти свойства позволяют производить формоизменяющую обработку и получать заготовки и детали машин.

для сварки. К физическим свойствам относятся электрические, электромагнитные, кинетические, температурные, световые.

К основным технологическим свойствам относятся: мощность дуги, пространственная устойчивость, саморегулирование.

соответствие свойств сварного соединения эксплуатационным требованиям; к таким свойствам относятся: прочность, пластичность, выносливость, ползучесть, вязкость, жаростойкость и жаропрочность, коррозионная стойкость и др.

ми скобками, объявления в списке разделяются точками с запятой. Каждое объявление задает значение одного из свойств отображения элемента в виде свойство:значение. К свойствам относятся размер шрифта, его цвет, стиль и другие характеристики, обычные для управления видом изображения в текстовых редакторах.

Как было показано ранее, ИПД сопровождается, помимо формирования наноструктур, активными процессами текстурообразова-ния, которые могут приводить к анизотропии структурно-чувствительных физических и механических свойств [245, 292-308]. К таким свойствам относятся и упругие свойства. Следует однако отметить, что в рассмотренных случаях при исследованиях упругих свойств наноматериалов, полученных ИПД, измеряли лишь абсолютные значения упругих модулей, а не их анизотропию. Роль кристаллографической текстуры в формировании упругих свойств наноструктурных материалов явилась объектом специальных исследований.

В последние два-три десятилетия внимание исследователей в различных областях науки и техники обращено на использование методологии имитационного моделирования на ЭВМ [1]. В связи с этим интенсивное развитие получают методы планирования математических (машинных) экспериментов на ЭВМ [2]. Это обусловлено множеством причин, среди которых, по-видимому, главными являются следующие: планирование эксперимента вносит определенную логическую упорядоченность в сам процесс исследования, что в свою очередь позволяет уже на предварительной стадии проектирования (исследовательской) получать наряду с высокими абсолютными результатами представления о глобальных свойствах проектируемой динамической системы. К таким свойствам относятся связь между изменениями значений критериев качества системы и изменениями величин ее параметров, области существования наилучших решений по каждому критерию, влияние различных сочетаний параметров системы на ее свойства и т. д. Такая информация позволяет решать важную проблему сокращения сроков проектирования сложных динамических систем.

Бегущая волна деформации на гибких и упругих телах обладает многими замечательными кинематическими свойствами, позволяющими использовать ее как звено различных механизмов. К таким свойствам относятся редуцирующее действие (частицы тела движутся медленнее бегущей по нему волны), преобразующее действие (волна движется непрерывно, а частицы тела совершают шаговые движения), свойство массопереноса в прямом либо обратном направлениях, свойство волнового само-

Технологические свойства реактопластов. К основным свойствам относятся: коэффициент вязкости; продолжительность пластично-вязкого состояния; время отвердения. Испытания производятся в соответствии с ГОСТ 15882—70.

В последние два-три десятилетия внимание исследователей в различных областях науки и техники обращено на использование методологии имитационного моделирования на ЭВМ [1]. В связи с этим интенсивное развитие получают методы планирования математических (машинных) экспериментов на ЭВМ [2]. Это обусловлено множеством причин, среди которых, по-видимому, главными являются следующие: планирование эксперимента вносит определенную логическую упорядоченность в сам процесс исследования, что в свою очередь позволяет уже на предварительной стадии проектирования (исследовательской) получать наряду с высокими абсолютными результатами представления о глобальных свойствах проектируемой динамической системы. К таким свойствам относятся связь между изменениями значений критериев качества системы и изменениями величин ее параметров, области существования наилучших решений по каждому критерию, влияние различных сочетаний параметров системы на ее свойства и т. д. Такая информация позволяет решать важную проблему сокращения сроков проектирования сложных динамических систем.

Возможность протекания конформационных перестроек длинно-цепочечных молекул приводит к специфическим физико-механическим свойствам полимеров, которые будут рассмотрены в дальнейшем.

*) Механическим свойствам полимеров посвящена большая литература. Отметим некоторые из источников, часть из них была использована при написании настоящего параграфа.

следовало ожидать наибольшего по величине набухания за короткий ,срок. Проведенные исследования это полностью подтвердили. Процесс закончился через 78 сут, причем предел набухания капролона составил 5,75, а поликапролактама — 8,43%. Интенсивность набухания этих сходных по своим свойствам полимеров была практически одинакова. Если предел набухания взять за единицу, то за первый день произошло набухание для капролона на 0,13, а поликапролактама на 0,18%. По прошествии половины срока набухания эти цифры соответственно составляли 0,83 и 0,91%. Разницу в абсолютной величине набухания, очевидно, следует объяснить различной величиной полярности полимеров.

Старение полимерных материалов. Физико-химические свойства полимеров (предел прочности при растяжении, сопротивление пластической деформации, температура размягчения, эластичность и др.) определяются их химическим составом и структурой. Структура полимеров характеризуется областями кристаллического и аморфного строения, формой и степенью подвижности цепей, величиной и характером сил, действующих между цепями, степенью «сшивания» цепей (образования поперечных связей). Поперечные связи ограничивают движение цепей относительно друг друга и оказывают большое влияние на физические свойства полимеров. С ростом числа поперечных связей уменьшается растворимость полимеров, ухудшаются механические свойства, характерные для линейных полимеров: эластичность, вязкость и др. Свойства «сшитых» полимеров аналогичны свойствам полимеров с трехмерной структурой.

В справочнике приведены сведения по физико-механическим и фрик-ционно-износным свойствам полимеров, необходимые для расчета и проектирования узлов трения машин и приборов; описаны рекомендуемые конструкции узлов трения, технология изготовления антифрикционных и фрикционных полимерных материалов, дана оценка допустимых режимов работы полимеров в узлах Трения машин разного класса и назначения.

В различных отраслях отечественного и зарубежного машиностроения широко используют подшипники скольжения из полимерных материалов. Благодаря особым антифрикционным свойствам полимеров подшипники из этих материалов обладают высокой работоспособностью в узлах, эксплуатирующихся с ограниченной смазкой или при ее отсутствии, например в узлах пищевых и текстильных машин, автомобилей и локомотивов, сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин. Благодаря применению полимерных подшипников повышается надежность и долговечность узлов, упрощается их конструкция за счет снижения требований к обеспечению этих узлов смазкой, удешевляются эксплуатация и ремонт машин и механизмов.

В отечественной и зарубежной литературе появились новые публикации, посвященные физико-механическим и фрикционно-износным свойствам полимеров, а также различным аспектам применения этих материалов в антифрикционных и фрикционных узлах. По ряду показателей трения и изнашивания они значительно превосходят металлы, позволяют снизить вибрационные и шумовые эффекты. Широкое применение этих материалов обеспечивает, кроме того, значительный технико-экономический эффект. Полимеры для подшипников скольжения, тормозов и муфт имеют много общих химико-технологических особенностей при их изготовлении, но существенно отличаются по режиму ра-

Широкое распространение применительно к полимерным системам получила фононная теория теплопереноса [Л. 35—38]. В ряде работ If Л. 39, 40] экспериментально установлена согласованность температурной зависимости теплопроводности полимеров с основными положениями фононной теории теплопереноса. С другой стороны, результаты экспериментов при низких температурах (Л. 41], а также теоретический расчет теплофизических параметров по скорости распространения упругих волн в растворах и твердых телах [Л. 42] не подтверждают правомерность применения фононной теории теплопр-реноса для таких сложных веществ, как полимеры. Альтернативный характер носят и другие положения фононной теории теплопереноса применительно к полимерным системам. Так, если руководствоваться результатами работы [Л. 43], то длина свободного пробега фононов в широком интервале температур для аморфных полимеров равняется среднему межатомному расстоянию и не зависит от температуры. Однако из приведенного выше обзора по физико-химическим свойствам полимеров видно, что за счет гибкости макромолекул (Л. 22] плотность упаковки структурных элементов полимера может претерпеть существенные изменения. Таким образом, специфика структуры полимерных систем накладывает неопределенность на понятие длины

свободного пробега фононов. В свете сказанного вполне обоснованным представляется повышенный интерес, проявляемый к количественному накоплению опытных данных по теплофизическим свойствам полимеров.

Результаты анализа свойств блочных полимеров показывают, что механизм теплопереноса в таких системах. значительно сложнее по сравнению с низкомолекулярными веществами. Это вызвано в первую очередь более сложной структурой полимерных материалов. Кроме того, несмотря на значительный объем экспериментального материала по теплофизическим свойствам полимеров до сих пор остается практически открытым вопрос о стройной теории теплопереноса в полимерах, исходящей из современных представлений о струк-турообразовании систем на молекулярном и надмолекулярном уров-

Прошло более десяти лет после опубликования предыдущей книги, в которой автор старался сочетать простоту изложения с анализом общих проблем и отдельных деталей механического поведения полимеров, чтобы сделать ее полезной специалистам, работающим с полимерами. В последние годы во многих высших учебных заведениях созданы факультеты или введены программы по изучению полимеров и материалов на их основе. Эта книга, содержащая контрольные задания по разделам, соответствует обычному лекционному курсу по механическим свойствам полимеров и полимерных композиций. Большая часть материала этой книги основана на методике такого курса, прочитанного -в университете им. Дж. Вашингтона (Сан-Луис, штат Миссури).

Кроме сборников стандартов имеется несколько монографий, посвященных механическим свойствам полимеров, в том числе вязкоупругим, и методам механических испытаний [2, 7]. Показатели механических свойств в литературе часто приводятся в различных единицах измерения. Показатели напряжения, модулей