Для большинства неориентированных полимеров (пластмасс, эластомеров) температура хрупкости лежит ниже 0° С (рис. 11.12). Выше Гхр полимер находится в твердом состоянии вплоть до тем­пературы стеклования 7С, но разрушение полимера в этой области имеет квазихрупкий характер в связи с проявлением релаксацион­ных процессов. Разрушение твердых полимеров в нехрупком со­стоянии связано с тем, что релаксационные процессы и соответст­вующие им механические потери играют существенную роль в процессах разрушения выше температуры хрупкости.

В области нехрупкого разрушения полимеров между темпера­турами Тхр и Гс (см. рис. 11.4) рассеяние упругой энергии при рос­те трещин из-за различных локальных деформационных процессов становится существенным и термофлуктуационный механизм пере­ходит в термофлуктуационно-релаксациониый (см. табл. 11.2). Кро­ме того, механические потери оказывают существенное влияние на динамическую прочность полимеров при циклических нагружениях. Вызываемый ими локальный разогрев в местах перенапряжений ускоряет рост трещин и снижает долговечность и прочность.

Процесс разрушения выше Гхр происходит путем роста трещин разрушения, ко в их вершинах в области- перенапряжения наблю­даются деформации, снижающие коэффициент перенапряжения. Причина такого снижения концентрации напряжения заключается в том, что в местах концентрации напряжений происходит локаль­ная выкужденноэластическая деформация (трещина типа III на рис. 11.4). Одновременно с этим приобретают подвижность отдель­ные полимерные цепи, как это наблюдается в процессах высоко­эластической деформации, и возрастают тепловые флуктуации.

Долговечность полимера снижается по сравнению с хрупкой прочностью (рис. 11.13). Соответствующее уравнение долговечности приведено в табл. 11.2. При переходе через Гхр уменьшается и энер­гия активации. В области нехрупкого разрушения различаются две подобласти: III и IV (см. рис. 11.4). Квазихрупкое разрушение, об­суждаемое в этом разделе, относится к области III, когда в верши - б, МН1мг

Рис. 11.12. Зависимость хрупкой прочности 0Хр и предела вынужденной высокоэластичности 0В от температуры для бутадиенстирольного сшитого эла­стомера СКС-30 (к методике определе­ния температуры хрупкости Гхр)

Рис. 11.13. Зависимость логарифма долговечности полиметилметакрилата от температуры при растягивающем напряжении 0=110 МН/м2 (температу­ра хрупкости ГХр = 244 К)

Рис. 11.14. Кривые долговечности по - лиметилметакрилата при температурах выше и ниже температуры хрупкости (ГХР=244 К):

/ — 353 К, 5 — 323, 5 — 308, 4 — 293, 5 — 252,

€ — 235, 7 — 223, 5—173 К (по данным Пес - чанской и Степанова)

пах микротрещин происходят «микропластические» деформации. В подобласти IV впереди растущей трещины происходит микрорас­слоение материала и образование микротяжей (крейзы или трещи­ны «серебра»), кинетика образования которых будет рассмотрена кратко в следующем разделе. На поверхности разрыва образца в обеих подобластях образуются две зоны, причем гладкая зона вы­ражена очень отчетливо.

Двум температурным областях ниже и выше Тхр и, следователь­но, двум механизмам разрушения II и III (см. рис. 11.4) соответст­вуют два семейства прямых долговечности, по данным Степанова и Песчанской [11.21] (рис. 11.14), с энергиями активации U0 = = 750—850 кДж/моль и t/0 = 135 кДж/моль. Таким образом, при переходе из хрупкого в нехрупкое состояние происходит переход от одного вида термофлуктуационного механизма к другому, при ко­
тором термофлухтуационному разрыву химических связей пред­шествует локальная вынужденноэластическая деформация, кинети­ка которой характеризуется временем релаксации т = тя, завися­щим от температуры и напряжения. Теория перехода полимера из хрупкого в нехрупкое состояние предложена в работе [11Л7] (см. также [63]).