ьвина модель, Максвелла модель, Болъцмана — Вольтерры уравнения). Эффекты, связанные с вязкоупругими релаксационными явлениями, наиболее резко выражены в переходных областях между стеклообразным и высокоэластическим и высокоэластическим и вязкотекучим состояниями.

Жесткость и мягкость — качественные характеристики деформируемости твердых тел. Жесткими обычно наз. полимерные материалы, имеющие модуль Юнга выше 103 Мн/м2 (102 кгс/мм2), а мягкими — менее 102 Мн/м2 (10 кгс/мм2).

Вынужденная высокоэластично с т ь (квазипластичность) — свойство твердых полимерных тел испытывать большие деформации, имеющие тот же механизм, что и высокоэластич. деформации, но после снятия напряжения восстанавливающиеся только при повышении темп-ры образца (отжиге) или его набухании. Для развития вынужденной высокоэластич. деформации необходимо, чтобы напряжение превысило нек-рое значение ав — предел вынужденной высокоэластичности. Значение ав увеличивается с ростом частоты или скорости воздействия (см. Высокоэластичностъ вынужденная).

Пластичность — свойство твердых тел развивать необратимые (истинно остаточные) деформации. Необратимые деформации жидких тел (вязкое течение) развиваются при любом напряжении. Для твердых тел их осуществление требует достижения нек-рого наименьшего напряжения, называемого пределом текучее ти. Практически за предел текучести принимают значение напряжения, при к-ром на кривой зависимости напряжения от деформации наблюдается точка максимума или выход на постоянное напряжение. Часто пределом текучести наз. предел вынужденной высокоэластичности.

Ползучесть (крип) — свойство твердых тел медленно накапливать деформации при воздействии постоянных напряжений. Ползучесть проявляется даже у весьма жестких полимеров и обусловлена развитием как пластической, так и квазипластической деформаций (см. Ползучесть).

Вязкость — свойство жидких тел сопротивляться необратимому изменению формы. Вязкое сопротивление приводит к необратимому выделению тепла при деформации. Скорость сдвиговой деформации идеальной вязкой жидкости пропорциональна приложенному напряжению сдвига: у = х/гп где г\ — коэффициент вязкости, или просто вязкость. Величину, обратную вязкости, называют т е-кучестью.

Внутреннее трение — свойство твердого полимерного тела, характеризующее рассеяние в нем энергии при упругих и высокоэластич. деформациях. Это свойство обусловливает релаксационный характер развития этих деформаций. Если упругое твердое тело имеет внутреннее трение, оно наз. вязкоупру-г и м. При линейном вязкоупругом поведении соблюдается пропорциональность деформации напряжению в каждый момент времени. Полимерные жидкости, проявляющие наряду с текучестью упругость формы, наз. упруговязкими (см. Реология).

Прочностные свойства. Прочность — свойство твердого тела сохранять целостность при действии нагрузок. Обычно прочностные свойства материалов характеризуют пределом прочности (или просто прочностью) — величиной напряжения, при котором происходит разрушение тела в условиях на-гружения, ведущегося в определенном режиме роста деформации и обычно продолжающегося не более нескольких минут. При более длительных воздействиях разрушение происходит и при напряжениях, значительно меньших предела прочности (см. Прочность).

Долговечность — прочностное свойство, характеризующее продолжительность времени от момента нагружения до разрушения полимерного тела при сохранении постоянного напряжения. Долговечность резко уменьшается при увеличении напряжения и темп-ры (см. Долговечность).

Хрупкость — свойство твердого тела разрушаться при малых упругих деформациях. Проявление хрупкости или пластичности определяется не только свойствами самого тела, но и временем воздействия: тела, разрушающиеся хрупко при больших кратковременных воздействиях, могут пластически деформироваться до разрушения при более слабых длительных воздействиях.

Ударная вязкость — свойство тел сопротивляться кратковременным ударным воздействиям; измеряется отношением работы, затрачиваемой на разрушение образца, к площади поверхности, образовавшейся в результате разрушения. Ударная вязкость является свойством, в известной мере противоположным хрупкости. При переходе от хрупкого разрушения к пластическому ударная вязкость возрастает.

Твердость — свойство твердого тела противодействовать внедрению в него другого тела. При вдавливании предмета в материал возникают местные пластические и квазииластич. деформации, сопровождающиеся при дальнейшем увеличении давления локальным разрушением. Твердость обычно повышается с ростом жесткости.

Усталостная прочность (выносливость) — свойство тела выдерживать, не разрушаясь, многократные нагрузки (см. Утомление).

Фрикционные свойства. Для количественного описания этих свойств используют коэффициент трения — отношение тангенциальной силы к нормальному усилию и износостойкость, характеризующую скорость разрушения материала при трении (см. Трение, Истирание).

Физическое состояние и механические свойства

Аморфное состояние. Различие между отдельными физич. состояниями аморфных полимеров состоит в разной реакции полимеров, находящихся в этих состояниях, на механич. воздействие — упругой в стеклообразном состоянии, гл. обр. высокоэластической в высокоэластическом и развитием необратимых деформаций в вязкотекучем. Из-за релаксационного характера высокоэластич. деформации и вязкого течения характер реакции на механич. воздействие существенно зависит от длительности воздействия. В определенном диапазоне темп-р тело может реагировать на кратковременное воздействие упруго, а при длительных (порядка времени релаксации высокоэластич. деформации или большего) проявлять высокоэластичность. При более высоких темп-рах вследствие уменьшения с ростом темп-ры времени релаксации тело может проявлять высокоэластичность при кратковременных воздействиях, а при длительных вести себя как вязкая жидкость. Т. обр., разделение на стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее состояния связано с временным режимом воздействия.

Чтобы придать определенность разделению на состояния, при нахождении темп-р переходов выбирают некоторую скорость нагревания (напр., 1 сС/сек) и по резкому изменению величины деформации определяют температуры переходов (см. Термомеханическое исследование). Поскольку упругая и высокоэластич. деформации имеют характерные, сильно различающиеся между собой значения модулей, деление на состояния проводят также по значению модуля, измеряемого в динамич. режиме (см. Динамические свойства) или в режиме релаксации напряжений. Стеклообразному состоянию отвечают значения модуля 103—104 Мн/м2 (104—105 кгс/см2), высокоэластическому — порядка 10~W«/jit2 (10 кгс/см2); переход в вязкотекучее состояние (темп-ра текучести) фиксируется по падению модуля до значений менее Ю-1-5 Мн/м2 (Ю-0-5 кгс/см2). При таком способе разделения в особое физич. состояние (вязко-упругое) выделяют иногда переходную область между стеклообразным и высокоэластич. состояниями, к-рой отвечают промежуточные значения модуля. Эта область может охватывать десятки градусов.

В стеклообразном состоянии ниже темп-ры хрупкости Гхр (см. Хрупкости температура) полимер ведет себя как хрупкое твердое тело, разрушаясь при небольших, до нескольких процентов, относительных деформациях (рис. 1, кривая 1). Выше Гхр,

при напряжениях, больших ав — предела текучести (вынужденной высокоэластич-ности), развивается вынужРис. 1. Кривые растяжения аморфного полимера при различных темп-рах: 1—-ниже темп-ры хрупкости, 2 — между темп-рой хрупкости и темп-рой стеклования, 3 — выше темп-ры стеклования.

Удлинение

денная высокоэластич. деформация, к-рая может достигать десятков и сотен процентов; при этом происходит переход от хрупкого разрушения к квазипластическому, сопровождающийся обычно резким ростом ударной вязкости (кроме тех случаев, когда падение прочности происходит быстрее роста предельной деформации). Растяжение полимера при темп-рах выше ГХр (рис. 1, кривая 2) у многих полимеров протекает неоднородно по образцу, образуется локальное сужение — шейка, в к-рой материал сильно ориентирован.

По мере растяжения шейка распространяется на весь образец (см. также Высокоэластичностъ вынужденная). С ростом темп-ры модуль Юнга, прочность, твердость падают, однако их изменение не превышает, как правило, одного порядка. С ростом темп-ры уменьшаются также значения предела текучести, достигая пуля при темп-ре стеклования Тс (см. Стеклования температура). Восстановление формы образца достигается нагреванием до темп-ры, несколько превышающей Тс.

В высокоэластическом состоянии высокоэластич. деформация может развиться при любом напряжении. Переход в это состояние при Тс сопровождается быстрым изменением нек-рых равновесных физич. свойств, в частности коэфф. теплового расширения. Переход в стеклообразное состояние м. б. осуществлен также изменением временного фактора воздействия на материал, напр. частоты деформирования. В этом случае говорят о механич. стекловании. Каждой частоте отвечает определенная темп-ра Тм, при к-рой развитие деформаций сопровождается наибольшими механич. потерями. Положение максимума механич. потерь определяет значение темп-ры стеклования, а его зависимость от частоты — кинетический (релаксационный) характер стеклования.

Вблизи Тм рост деформации с темп-рой происходит наиболее резко (рис. 2). Это связано с тем, что в этой области время релаксации падает при линейном росте темп-ры (вернее при линейном уменьшении обратной

темп-ры) по закону, близкому к экспоненциальному. Описать единым образом деформацию полимера

в переходной области в определенном интервале времен и частот воздействия позволяет суперпозиции принцип температурно-временной (температурно-частотный), устанавливающий количественно эквивалентность влияния роста темп-ры и уменьшения времени воздействия (увеличения частоты, см. также Александрова — Ла-зуркина частотно-температурный метод). С ростом темп-ры происходит уменьшение внутреннего трения, приводящее к уменьшению времени релаксации, и при достаточно высоких т