Прочность и долговечность полимерных волокон

Полимерные волокна относятся к кристаллическим, ориентиро­ванным вдоль оси волокна полимерам. Простейшим элементом над­
молекулярной структуры волокон являются микрофибриллы, обра­зованные параллельно расположенными полимерными цепями. По­перечные размеры микрофибрилл равны 10—20 нм, но их длина значительно больше. Вдоль фибрилл располагаются поочередна кристаллические и аморфные участки. Их длина для различных во­локон составляет соответственно 5—15 и 2—8 нм [46]. Аморфные участки менее прочные, чем кристаллические, и на них образуются первичные очаги разрушения [61; 73].

Трудно сказать определенно, можно ли отнести разрыв волокон к хрупкому или квазихрупкому разрушению, так как специфика их структуры (анизотропия) не приводит к столь четкому различию различных видов разрушения, как у неориентированных полимеров в твердом состоянии.

Согласно данным Журкова и др. [61], в волокнах в процессе рос­та микротрещины при каждой флуктуации рвется одна полимерная цепь. Кроме того, следует учесть, что расстояние между соседними рвущимися цепями равно межмолекуляриОму расстоянию^ (Яо— ~ 0,4 нм), так как практически все цепи ориентированы вдоль оси волокна. Поэтому Я = Ял = Яо^Д),4 нм и по-прежнему Ям = 0,15 нм. Следовательно, со = 2,4 -10~29 м3.

Как известно [61], долговечность волокон хорошо подчиняется уравнению (11.8) Журкова, где коэффициент у = сор(/о) и то = А согласно уравнениям (11.29) и (11.30), следующим из теории дол­говечности.

В [61; 73] приводятся данные (U0 и у) для неориентированно­го и ориентированного капрона (волокна). Энергия активации [/0 = = 188 кДж/моль одинакова для неориентированного и ориентиро­ванного состояний, а у зависит от степени ориентации. Из этих дан­ных следует, что критическое напряжение (ок(0)= Н0/у) равно соот­ветственно 250 МН/м2 и 1550 МН/м2.

Комментарии закрыты.