Шыны тәріздес полимерлердің деформациялану қасиеттері

Шыны тәріздес полимерлер шағын кернеудің әсерінен онша деформацияланбайды. Шыныланған полимерлердің релаксациялану уақыты өте көп. Релаксациялану уақыты τ температура Т мен молекулалардың қайтадан топтасуына қажетті энергияға U байланысты:, мұндағы τ₀— кинетикалық бірліктің (сегменттің) тепе теңдік қалыпқа қатысты өзіндік тербелу периоды. Релаксациялану уақытының температура мен кернеуге тәуелділігі Алексеев теңдеуімен сипатталады:, мұндағы а – өлшемі көлемнің өлшеміндей константа.

Шыны тәріздес полимер үлгісінің берілген үлкен кернеудің әсерінен деформациялану процесі 1 суретте көрсетілген.

1 сурет. Шыны тәріздес полимерлердің әр түрлі деформациялану сатылары: 1 – бастапқы үлгі, 2 – үлгінің серпімді деформациялануы, 3 – мойыншаның пайда болуы (І саты), 4,5 – мойыншаның өсуі (ІІ саты), 6 – барлық үлгінің мойыншаға ауысуы; 7 – мойыншаның деформациялануы (ІІІ саты)

Шекті созылған үлгіні қайта босатса, ол өздігінен бастапқы қалпына келмейді. Бірақ оны Т_шдан жоғары қыздырып, бастапқы ұзындығына дейін қысқартуға болады. Сырттай бұл құбылыс жоғары эластикалық деформацияға ұқсас. Бірақ ол сегменттердің жылулық қозғалысынан емес, еріксіз, сыртқы үлкен кернеудің әсерінен туады. Шыны тәріздес полимердің үлкен деформацияға қабілеттілігін еріксіз эластикалық құбылыс, ал пайда болған деформацияны — еріксіз эластикалық деформация дейді.

2 суретте шыныланған полимерлердің деформациялану сатыларына сәйкес созылу қисығы σ =f (е) келтірілген.

2 сурет. Шыны тәріздес полимердің кернеу –деформация қисықтары: 1 – толық қисығы, 2 – морт полимерлердің қисығы, 3 – мойынша түзбей деформацияланатын полимердің қисығы

Барлық созылу қисығын шартты түрде берілген кернеуге байланысты деформация өзгерісінің әр түрлі сатысын көрсететін үш бөлікке бөлуге болады.

3. Полимерлі шынылардың бәрі бірдей үш деформациялану сатысынан өте бермейді. Кейбіреулері еріксіз эластикалық деформациялануға жетпей ақ деформацияланғаннан кейін қирап бұзылады, яғни морт болады (3 сурет).

3 сурет. Мықтылықтың σ_мық және еріксіз эластикалық шегінің σ_е температураға тәуелділігі.

Полимерлі шынылардың морттығы морттық температурамен Т_м сипатталады. Морттық температура деп одан төмен температурада полимерлер қирап бұзылатын температураны айтады. Морттық температураны Т_м анықтау үшін еріксіз эластикалық деформацияның σ_етемператураға тәуелділігінің графигін тұрғызады. Жоғары молекулалық шынылар үшін Т_м мен Т_ш бір біріне сәйкес келмейді, әр уақытта да Т_ш > Т_м. Т_ш - Т_м айырымы еріксіз эластикалықтың температуралық аралығы деп аталады. Бұл аралықта полимер морт емес, серпімділік қасиет көрсететін материал ретінде қолданыла алады.