 Механические свойства
Механические свойства определяют поведение физического тела под действием приложенного к нему усилия. Численно это поведение оценивается прочностью и деформативностью. Прочность характеризует сопротивляемость разрушению, а деформативность — изменение размеров полимерного тела, вызванное приложенной к нему нагрузкой. Поскольку и прочность и деформация являются функцией одной независимой переменной — внешнего усилия, то механические свойства еще называют деформационно-прочностными. Модуль упругости (Е = b/e) является интегральной характеристикой, дающей представление, прежде всего, о жесткости конструкционного материала. Анализируя механические свойства пластмасс, следует помнить, что сам по себе модуль упругости не дает полного представления об их возможностях, поскольку при e стремится к нулю, величина Е может достигать больших значений даже для материалов с незначительной прочнотью. Такой эффект наблюдается, например, для хрупких материалов (керамика, чугун, пластмассы при температурах ниже температуры морозостойкости). Характерные кривые растяжения приведены на рис. 1. Анализируя кривую 1 можно видеть, что полимер в процессе нагружения сначала демонстрирует упругие свойства (участок О—А), когда напряжение пропорционально относительной деформации, то есть соблюдается закон Гука (Е = b/e). При дальнейшем росте деформации в кроме упругой проявляется пластическая составляющая, вызывающая графическое искажение (участок А—В кривая 1). Образование «горба» (участок В—С), как правило, вызвано появлением так называемой «шейки», что наблюдают практически все, кто испытывает на растяжение, например, ПЭВП, ПП, ПА. Дальнейший рост деформации, «холодное течение» (участок C—D), происходит при практически постоянном напряжении и сопровождается изменением надмолекулярной структуры в полимере. Ее морфологические превращения могут происходить и при дальнейшем деформировании, сопровождаясь образованием на полностью вытянутой части образца новой «шейки», с ее последующим растяжением и разрывом (участок D—E—F). 
В зависимости от физико-химических свойств полимера, его структурно-рецептурных особенностей, деформационно-прочностные кривые конкретных пластмасс могут быть как бы масштабированными аналогами отдельных участков «полной кривой». Так, например, поведение упругих до момента разрушения пластмасс типа ПММА, ФП, АП — описывается кривой 2. Деформирование и растяжение ПС, отвержденных ЭС, армированных эпоксипластов — кривой 3; аморфно-кристаллический ПЭНП, жесткий ПВХ, эпоксидно-новолачные блоксополимеры при растяжении демонстрируют поведение, подобное кривой 4 и, наконец, сильно пластифицированные ПВХ, ПЭНП, сополимеры ЭС с эластомерами деформируются так, как показано на кривой 5. Следует отметить, что кривые рисунка 1 получены в стандартных условиях испытаний.
Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивляться нагрузкам, приложенным с большой скоростью. В практике оценки свойств пластмасс наибольшее применение нашло испытание поперечным ударом, реализуемым на маятниковых копрах. Основным является метод испытания по ГОСТу 4647. В этом случае образцы в виде стандартного бруска с надрезом (метод Шарпи) или без него испытывают на стандартном маятниковом копре, имеющем две опоры для установки образца. Удар наносится маятником копра по середине образца. Твердость определяет механические свойства поверхности и является одной из дополнительных характеристик полимерных материалов. По твердости оценивают возможные пути эффективного применения пластиков. Пластмассы мягкие, эластичные, имеющие низкую твердость, используются в качестве герметизирующих, уплотнительных и прокладочных материалов. Твердые и прочные могут применяться в производстве деталей конструкционного назначения: зубчатых колес и венцов, тяжело нагруженных подшипников, деталей резьбовых соединений и пр.
|
