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.