РАСТРЕСКИВАНИЕ ЛИСТОВОГО МОНОЛИТНОГО ПОЛИКАРБОНАТА В НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ

В работе исследовался процесс растрескивания листового монолитного поликарбоната, ускоренный воздействием внешнего напряжения. Растрескивание поликарбонатных органических стекол при эксплуатации, приводящее к падению ударной прочности и прозрачности, является их главным недостатком. Основную роль в ускорении процесса растрескивания играют напряжения, возникающие при их формовании и монтаже. Целью данной работы являлось исследование зависимости времени начала растрескивания от величины напряжения, приложенного к листовому монолитному поликарбонату. Это делает возможным прогнозирование срока службы поликарбонатных изделий. Эксперименты проводились на воздухе и в контакте с адсорбционно-активной средой (смесью толуола и н-пропанола). Приложенные к образцам напряжения изменялись в диапазоне от 25 до 55 МПа. Показано, что зависимость времени начала растрескивания поликарбоната от величины приложенного напряжения может быть описана известным экспоненциальным уравнением Журкова. Рассчитаны коэффициенты этого уравнения для процессов растрескивания на воздухе и в контакте с адсорбционно-активной жидкостью. Установлено, что величина энергии активации процесса растрескивания поликарбоната (129.5 кДж/моль) близка по величине энергии активации термоокислительной деструкции (около 145-155 кДж/моль). В контакте с адсорбционно-активной смесью толуола (25% мас.) и н-пропанола величина энергии активаций растрескивания снижается до 99.5 кДж/моль. Одновременно структурный коэффициент в уравнении Журкова («активационный объем») увеличивается с 1.45 до 2.45 нм3. Анализ полученных результатов позволил сделать прогноз о сроках эксплуатации листов монолитного поликарбоната и изделий из них при различных действующих напряжениях.

поликарбонатный лист, напряжение, растрескивание, уравнение Журкова, толуол, н-пропанол

1. Гудимов М.М., Перов Б.В. Органическое стекло. М.: Химия, 1981. 215 с.

2. Гудимов М.М. Образование неориентированных трещин серебра в органическом стекле под действием внутренних растягивающих напряжений // Авиационная промышленность. 1997. № 5-6. С. 43-47.

3. Гудимов М.М. Трещины серебра на органическом стекле. М.: Изд-во ЦИПКК АП, 1997. 260 с.

4. Америк В.В., Радзинский С.А., Золкина И.Ю., Симонов-Емельянов И.Д. Поликарбонат - анализ рынка и перспективы развития // Пластические массы. 2013. № 11. С. 10-13.

5. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Научный мир, 2007. 576 с.

6. Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. М.: Лабиринт, 1994. 368 с.

7. Власов С.В., Марков А.В. Ориентационные явления в процессах переработки полимерных материалов. М.: Изд-во МИТХТ, 2014. 138 с.

8. Задорина Е.Н., Вишневский Г.Е., Зеленев Ю.В. О релаксационной природе процессов термической деструкции полимеров // Высокомол. соедин. 1981. Сер. А. Т. 23. № 5. С. 1159-1165.

9. Смирнова О.В., Ерофеева С.Б. Поликарбонаты. М.: Химия, 1975. 288 с.

10. Шарафутдинов Г.З., Мартынова Е.Д. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 2011. 28 с.

11. Князев В.С., Кононова И.Б. Руководство к лабораторным занятиям по общей петрографии. М.: Недра, 1991. 128 с.

12. Герасимов С.И. Применение метода фотоупругости для анализа остаточных напряжений в поликарбонатных дисках // Прикл. механика и техн. физика. 2004. Т. 45. № 3. С. 176-180.

13. Чернышев Г.Н., Попов А.Л., Козинцев В.М. Полезные и опасные остаточные напряжения // Природа. 2002. № 16. 2002. С. 17-24.

14. Ke J., Ma Y., Zhao C. Measurement of residual stresses by modern optical methods // Proc. SPIE. 1985. V. 599. P. 216-223.

15. Pechersky M.J., Miller R.F., Vikram C.S. Residual stress measurement with laser speckle correlation interferometry and local heat treating // Opt. Eng. 1995. V. 34. № 10. Р. 2964-2971.

16. Vikram C.S., Pechersky M.J., Feng C., Engelhaupt D. Residual stress analysis by local laser heating and speckle correlation interferometry // Exp. Techniques. 1996. V. 20. № 6. P. 27-30.

17. Petrie S.P., Dibenedetto A.T., Miltz J. The effects of stress cracking on the fracture toughness of polycarbonate // Polymer Eng. & Sci. 1980. V. 20. № 6. P. 385-392.

18. Hawinkels R.J.H. Fatigue crack propagation in polycarbonate. Eindhoven: Eindhoven Univ. of Technology Publ., 2011. 35 p.