Роль эластичных и жестких включений в процессах пластического течения и разрушения наполненного полипропилена

• Автор: Березина, Светлана Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Механизмы повышения энергии разрушения полимеров при высокоскоростном нагружении в присутствии эластомерной фазы.

1.1.1. Механизмы упрочнения стеклообразных полимеров.

1.1.2. Механизмы упрочнения частичнокристаллических полимеров.

1.2. Влияние жестких включений на деформационное поведение и энергию разрушения полимерных композитов.
1.2.1. Микропроцессы деформирования в наполненных пластичных полимерах на начальной стадии нагружения.
1.2.2. Деформационное поведение и механические свойства дисперсно наполненных пластичных полимеров при квазистатическом растяжении.
1.2.3. Деформационное поведение и вязкость разрушения дисперсно наполненных полимеров при высокоскоростном нагружении.
1.2.4. Сопоставление механических свойств дисперсно наполненных полимеров при низко и высокоскоростных испытаниях.
1.3. Механические свойства трехфазных композиций на основе частичнокристаллических полимеров с жесткой и эластомерной фазами.
1.3.1. Пути регулирования морфологии композиций.
1.3.2. Влияние морфологии на модуль упругости и предел текучести композиций при растяжении.
1.3.3. Влияние морфологии на энергию разрушения композиций.
1.4. Хрупковязкий переход и существующие концепции его реализации в наполненных полимерах.
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы получения композиций и приготовления образцов.
2.3. Методы исследования.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние природы наполнителя на механизмы пластического течения и энергию разрушения бинарных композиций ППжесткий наполнитель и модельной ударопрочной системы ППСКЭП при низкой и высокой скоростях нагружения.
3.1.1. Морфология композиций.
3.1.2. Деформационное поведение композиций при квазистатическом растяжении.
3.1.2.1. Модельная система ППСКЭП. 5
3.1.2.2. Композиции ППжесткий наполнитель.
3.1.3. Влияние эластомерных и жестких включений на энергию разрушения наполненого ПП и микродеформационные процессы при ударном нагружении.
3.1.3.1. Модельная система ППСКЭП. 8
3.1.3.2. Композиции ППжесткий наполнитель.
3.2. Влияние структурной организации трехфазных композиций ППжесткий наполнительСКЭП на их деформационное
поведение и энергию разрушения.
3.2.1. Регулирование фазовой морфологии трехкомпонентных систем.
3.2.2. Влияние фазовой морфологии на механические свойства композиций при квазистатическом растяжении.
3.2.2.1. Влияние содержания и характера распределения жесткой и эластомерной фаз на модуль упругости композиций.
3.2.2.2. Деформационное поведение композиций и характер микропроцессов порообразования.
3.2.3. Закономерности влияния морфологии трехфазных композиций на энергию разрушения при высокой скорости нагружения.
3.2.3.1. Влияние морфологии на ударную вязкость, механизмы разрушения композиций и характер микродеформационных процессов.
3.2.3.2. Влияние морфологии композиций на параметры разрушения на стадиях инициирования и роста трещины
3.2.4. Сравнительный анализ закономерностей влияния содержания наполнителя на механизм разрушения композиций ППСКЭП и ППССмСКЭП при ударном нагружении. Критерий хрупко вязкого перехода.
3.3. Взаимосвязь между закономерностями деформационного поведения композиций при низкой скорости нагружения и ударной вязкостью наполненного ПП.
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Микродеформационные процессы в полимер эластомерных смесях на ранних стадиях растяжения. Механизм дилатационного пластического течения. Данные электронномикроскопических исследований показывают, что микродеформационные процессы в модифицированных полимерах ПА6 и ПП на ранних стадиях растяжения включают вытяжку эластомерных частиц и их внутреннюю кавитацию с образованием микропор 8, . Помимо кавитации при нагружении наблюдали также и отслоение частиц каучука. Проблеме экспериментального определения напряжения кавитации эластомерных частиц при нагружении уделяется большое внимание. О начале процессов кавитации эластомера и образовании пор судят по возникновению побеления образца при растяжении, а также по началу возрастания объема образца , , , . Для смесей ППСКЭП показано , что начало побеления образца согласуется с напряжением начала неупругих деформаций и появления нелинейности на кривой аЕ. В смесях ПА6 с эластомера кавитацию частиц каучука побеление образца наблюдали на ранней стадии деформирования при деформациях . Боргревве с сотрудниками на примере смесей ПА6 с различными каучуками было показано, что способность эластомера к порообразованию зависит от его механических свойств деформации, соответствующие возрастанию объема образца, снижаются при уменьшении Е модификатора ,. Бакнелл и Лаззери предложили критерий кавитации эластомерных частиц, основанный на энергетическом балансе между запасенной упругой энергией и энергией, расходуемой на формирование новых поверхностей. Критерий связывает начало кавитации с достижением критического объемного расширения, определяющегося диаметром и модулем сдвига частиц каучука. В соответствии с предложенной теорией напряжение кавитации возрастает с уменьшением размера эластомерных частиц. Большое внимание в литературе уделено влиянию образующихся пор на механизм пластического течения полимера. Микроскопическими методами показано, что поры преимущественно объединены в зоны и связаны полосами сдвига . В работе с помощью просвечивающего электронномикроскопического анализа поверхности деформированных образцов в комбинации с малоугловым светорассеянием для АБС пластиков и модифицированного эластомером ПВХ наблюдали картину перекрещенных полос, обусловленную образованием множественных планарных пористых полос сдвига с нормалью к направлению растяжения около градусов. Кавитацию эластомерных частиц и объединение пор с формированием крейзоподобных деформационных зон наблюдали в модифицированных каучуком пластиках разной природы ПА6 и ПП , , , , эпоксидные матрицы , полистирол, поликарбонат и др. Бакнелл и Лаззери предложили модель дилатационного течения в модифицированных каучуком пластиках, объясняющую влияние кавитации эластомерных частиц на последующий механизм пластического течения. В соответствии с моделью, в условиях, когда элемент материала ограничен в
а Микрофотография дилатационной зоны образца ПА6 эластомер, разрушенного при ударе, полученная с помощью просвечивающего электронномикроскопического анализа. Ь Эскиз дилатационной полосы, показывающий ее расположение в разрушенном образце и деформации внутри зоны. Результатом сосуществования двух мод деформирования является образование пористых полос сдвига ii под наклоном к оси растяжения, зависящим от эффективной концентрации пор рис. Согласно модели, развитие дилатационной полосы происходит в результате последовательной кавитации каучуковых частиц, сопровождающейся пластической деформацией полимерных прослоек. Теория показывает, что материал, содержащий даже очень низкую концентрацию кавитированных частиц Ф0,, впереди острой трещины может образовывать полосы, параллельные плоскости распространяющейся трещины . Кавитация частиц каучука обычно наблюдается ниже предела текучести смесей в области упругих деформаций что способствует локализации пластических деформаций в пористых полосах сдвига. Теми же авторами показана взаимосвязь между содержанием пор и наклоном дилатационных полос. В отсутствие кавитации деформация образца происходит с уменьшением поперечного сечения и образованием шейки.