автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Деформационные и прочностные свойства полиэтиленовых нитей

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ им.С.М.КИРОВА.

УДК 677.017:677.494.688.Л На правах рукописи

ГОРДЕЕВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ.

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ НИТЕЙ.

Специальность 05.19.01 - Материаловедение (текстильное, меховое,

кожевенно-обувное, швейное).

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Санкт-Петербург, 1992.

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте синтетического волокна.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ; кандидат технических наук, зав. сектором

КАМИНСКИЙ В.Н.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

СТАЛЕВИЧ А.М. кандидат технических наук ЛЕЛИНКОВ О.С.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: Научно-исследовательский институт

технических тканей, г.Ярославль.

Защита диссертации состоится " /^О^Ё/) ¡0- 1992 года в ^^

часов на заседании специализированного К 063.67.03 Санкт-Петербургского ордена Трудового Красного Знамени института текстильной и легкой промышленности им. С.М.Кирова, ауд.241. С диссертацией можно

ознакомиться в библиотеке института.

Адрес: 191065, Санкт-Петербург, ул.Герцена, 18.

Автореферат разослан " 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат технических наук,

доцент Дергачева Л.А.

,------

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАПОТЫ. Актуальность работы. Создание материалов со 'значениями

iexanii4¿cKiix показателе'! к теоретически возможным - одна из

i •

iaxcneíiulHX проблем полимерной науки. Впечатляющим шагом к решению )Tofi залрчи является получение волокон из полиэтилена <ПЭ>,'. уровень .boiíctb ¡которых сопоставим с предельно возможным. Благодаря л тому появились новые технологические процессы получения ПЭ волокон и нитей с :рекорднымн для шбкоиепных полимеров значениями прочности и модули упругости. В связи с лгпм получение исчерпывающей информации о свойствах таких материалов чрезвычайно важно для определении оптимальных областей их применения, научно-обоснованного вьч'орл параметров переработки и зкепдуаглиим. Не менее важном представляется необходимоеп, установления закономерностей изменения механических свойств на разных стадиях технологического процесса.

В данной работе представлены результаты детальных н систематических исследований широкого комплекса механических свойств нитей на основе ПЭ. полученных гю принципиально различным технологическим схемам и существенно отличающихся как по уровню свойств; так и по областям применения. •

Пе н, работы заключается в экспериментальном изучении деформационных, прочностных и вязкоупругих свойств ПЭ нитей, отличающихся способом получения; выявлении общих закономерностей их механического поведения на основе теоретических представлений о деформировании ориентированного ПЭ; прогнозировании напряженного состояния таких материалов в различных условиях эксплуатации. 1

Основные задачи работы: - изучение влияния методических особенностей испытаний и технологических параметров на деформационные и прочностные свойства ПЭ нитей;

- разработка модели для теоретического описания процесса растяжения П': волокла:

- летальное изучение и сравнительный анализ деформационных, прочностных и вязкоупругих свойств ПЭ нитей, полученных различными способами;

- изучение температурно-силовых областей работоспособности ПЭ нитей;

- разработка метола расчета вязкоупругих характеристик ориентированного ПЭ на основе экспериментов по изометрической ре-таксации напряже

НИ!!,

Научная новизна работы заключается в теоретическом развитии модели ^сформирования ПЭ волокна на основе известных представлений <,

чихрофиориллярной структуре; совершенствовании математически! ( аппарат а описания нелинейной вязкоупрушсти с учетом необратимых ян--.»•ним. -сопровождающих процессы деформирования и релаксации напряже-п;;я ориентированного ПЭ; комплексном и системном изучении мсхамичес->..">; свойств ПЭ нитей, полученных разными способами.

Практическая значимость состоит к возможности целенаправленного регулирований механических характеристик ПЭ щпси в процесс*? их по. л. -чечня: возможности справочного использование информации с широком комплексе свойств разных типов ПЭ нитей; возможное!I! использования полученных реэу;,,.гаток для прогнозировании дефоруашю.шого повслипи-нитей ь различных условиях переработки и ?ксггл> стации: расширении экспериментальных возможностей автоматизирован,'!»!' системы исследования механических свойств.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на XII Всесоюзной конференции по текстильному материаловедению <КиеБ,19К8), на V Международном симпозиуме по химическим волокнам (Калинин, 1990), на Всесоюзной конференции с международным участием "Релаксационные явления и свойства полимерных материалов" (Воронеж, 19^0). на Всесоюзной

шференции "Проблемы модификации природных и синтетических вилок->образуюших полимеров" (МоскваЛ99П, на Всероссийском семинар.' ТО им.,А.Н.Крылова (Вологда, 1992), на Международном симпози} ли Ориентированное состояние я полимерах" (Санкт-Петербург, 1992), на Ш .еждуипролиом симпозиуме "Некоторые проблемы реолопш, онореологик биомеханики" (Москва.1992».

Объем и структура работы. Диссертация состоит из внеденим. 4'глав, шска цитируемой литераторы, содержащего 173 наименования. Осиоинл« асть работы изложена ни 15.1 ел раницах, включает 47 рисунков. 17 тдб-н(1.

КРАТ КОН СОДЕРЖАНИИ РАБОТЫ.

Во введении дано обоснование выбора темы диссертационной раЯмч. <. актуальности, научной новизны, практической значимости.

Первая глава, "Получение и механические свойства ориентиров,ннюге Т.)" укляегся литературным обзором известных работ по изучаемой проблеме. Поскольку в данной работе исследуются механические свойства раз-шчныч ПЗ нитей начало этой части посвящено краткому изложению ос-юннык представлений а развитии и современном состоянии технологии «риеитнрования ПЭ. Приведенная классификация различных методов а>> |учения волокон и нитей из ПЭ связана с агрегатным состоянием полимера I процессе получения. Таким образом выделяются два принципиально п.^з-|ых пути: в одном случае ориентация осуществляется когда полимер нахо-1н гея в жидком состоянии, а в другой - путем деформирования полимера в 1 нердон фазе. Отмечается, однако, что несмотря на разнообразие методой. » промышленном производстве используются только два из них. Оба метода основаны на одном принципе - деформировании в твердой фазе. Основное их различие заключается в способах формирования исходной структуры (либо фор-. ,-.ванне из расплава, либо из раствора - гель-технология),

приволищих к существенному различию в уровне достигаемых механмче К11.\ свойств.

Далее- рассматриваются механические свойства, методы их исследов пни и основные закономерности, характерные для ПЭ волокон. Подроб представлены известные сведения о процессах, сопровождающих растя ж я не ПЭ. При этом дается критический анализ возможности получения и обходимой информации с иомошью того иди иного метода,

Без привлечения модельных представлений невозможен серьези i анализ сложных явлений, наблюдаемых в механическом поведении пол им ров lî ПЭ, в частности. Поэтому значительный объем первой главы поев шеи моделям механического поведения ориентированного ПЭ. Отделы рассматриваются структурно-механические модели и модели аналнтиче кию описания. Модели первой группы,-как правило, используют .в ел; чая>. снизанных с проблемами изучения природы поведения данного мат риала.. Основная задача-моделей аналитического описания - точное колич ственное описание механического поведения-в определенном режиме н; гружения. В данном обзоре наиболее подробно описаны модели растяжет мпкрусЬибрпллы ПЭ п математический аппарат'нелинейной вязкоупрун en;, поскольку они максимальным образом подходят для решении задач m ставленных в работе.

Ьо второй главе приведены: описание объектов исследования, методик проведения экспериментов, результаты изучения влияния некоторых мете лических факторов на деформационное поведение, описание разработанно программы по управлению экспериментом в режиме ползучести.

В качестве объектов исследования были выбраны ПЭ нити, получен .йые по различным .наборагорным, опытным и промышленным технолс гиям. Основные сведения об их механических свойствах представлены таблицах 1.2. При :пом преследовалась цель с одной стороны представит

. »се известные яетоды получений ПЗ нитей, а с другой - проследить вди-! - ' ■ мние различных технологических факторов (молекулярная масса, степень

ориентации, тип растворителя и т.п.) на свойства. Вследствие принятой п главе ! ) классификации методов получения все образцы делятся, на две группы: сформованные из расплава (тлб.1) и но гель-технологии <таб.2>.

Основная часть экспериментальных исследовании (растяжение, мо.т.п -честь,; релаксация напряжения) проведена с помощью автоматизированном системы исследования механических свойств полимерных материалов. Она ; включает в себя универсальную разрывную майшну "Инстрон-1122". управляемую микроЭВМ НР-86А. с помощью блока программ. После завер- ;

Г' '

тения, эксперимента данные сохраняются на магнитном диске в виде удойном для графического представления, дальнейшей обработки и использования в молельных расчетач. Температурные измерения проводили в тср-мокрпокамере, входящей и комплект разрывной машины. Блок управления камерой позволяет задавать и поддерживать заданную температуру в диапазоне, '70 - +300 "С с точностью не менее 2'С. Релаксационное поведение и изменение линейных размеров исследуемых материалов изучали методом термомеханических кривых » изометрического нагрева на приборе УМ И В-3. Динамический модуль упругости определяли по скорости распространения ультразвуковых колебаний в нитях, величину которой измеряли с помощью прибора УК-10ГШС к приспособление для ориентированных синтетических нитей. Рентгенографические исследования проводились на аппаратах УРС-2.0, ДРОН-3, КРМ-1.

В третьей главе представлены результаты изучения деформационного: поведения ПЭ нитей как при нормальных условиях, так и в случае предельных силовых к температурных воздействий. : -'■.■ Начало этой части работы посвящено описанию предложенной модели для теоретического описания последующих экспериментов по растяжению

Таблица 1. Основные характеристики расплавных ПЭ нитей.

Показатели 11Э-1 ПЭ-2 пэ-з

Мол.масса полимера 235 ООО 235 ООО 500 ООО

Лин. плотность,текс 30 . 10 150

Прочность. ГПа 0.65 ■ 1.2 1.4

Нач.модуль, ГПа И 28 50

Разр. удлинение, % . 30 Ь 5

Получение пром. оп.-проя. - пром.

Таблица 2. Основные характеристики растворных ПЭ нитей.

Показатели ПЭ-4 ПЭ-5 ПЭ-6 ПЭ-7 ПЭ-8 ПЭ-9 ЛЭ-Ю

Мол. масса, *106 1.5 1.5 3.0 4.0 ' - - - -

Лин.пл-тьдекс' 2 34 12 50 ; 53 178 76

Прочность, ГПа 3.1 . 2.9 ЗЛ • 2.6/ 2.4 2.3 2.7

Нач.модуль, ГПа 120 85 134 83. 80 63 100

Разр.удлинение, % 4.4 4.8 3.4 / ' Ф 4.0 4.3 3.3

Производство . лаб. опы опыта <упытн пром. пром.. пром.

ПЭ нитей. Данная модель является развитием известной кинегпнесми: модели растяжения микрофибриллы. позволяющей потупи I гсоретнчсску¡о Кривую растяжения отдельной микрофпбрпллы ПО, .1 также описрть возможные механизмы ее разрушения. В реальном волокне и еил> структурной неоднородности микрофибриллы нафужены неравномерно. Нел 14 предположить, что размеры всех аморфных областей одинаковы, то неравномерность нагружения будет в первую очередь связана с различием размеров кристаллитов. Следовательно, деформацию чикрофпбрилл, расположенных в поперечном сечении волокна можно описан, распределением, форма которого определяется соответствующим распределением продольных размеров кристаллических областей материала. В данной работе распределение деформаций мпкрофибри.тт к волокне описывается Г-распределеннем:

/)<?)=■ (/Р/Г<р)> гр-' ехр{-/гг} (1)

тф Г(р) - гамма-функция. /> 0, р > 1.

Переход к описанию процесса растяжения волокна, состоящего из раз-нонагр'уженных микрофибрилл осуществляется усреднением кривой растяжения о(е) отдельной микрофибриллы по распределению р<е) (без учета степени кристалличности):

а(ео) - ГЖе)р(е)4е (2)

«о <»-5„*> -при условии

" с„ <!+£ >

/ СГ(е)/>{гМг -1

<''

еде |мип, £т.1х - - относительные минимальные и максимальные отклонения, от центра Г-распределения. '

Результаты процедуры усреднения по формуле (2) представлены на рис.1. Кривая растяжения отдельной микрофибриллы, подвергаемая усред-

нению отличается от той, что получается в исходной модели растяжения

микрофибриллы. Разница появляется вследствие предположения, что в . » случае потери устойчивости кристаллита из-за достижения доли дефектов в

нем критической величины, разрушения микрофибриллы не происходит. Действительно, вероятнее всего резко уменьшатся энергетические барьеры вытягивания проходных цепей из кристаллита, что приведет к переходу данной микрофибриллы практически в вязкотекучее состояние.

Структурные исследования ориентированного ПЭ в процессе растяжения до больших деформаций не только подтвердили обоснованность предположений следующих из анализа модели, но также позволили установить последовательность развития и некоторые закономерности процессов течения, рекристаллизации и дефектизацин. : '

Рассчитанные с помощью модели кривые растяжения микрофибриллярного волокна при различных скоростях деформирования описывают аналогичные кривые растяжения, наблюдаемые экспериментально на ПЭ нитях, полученных различными способами. Более того, скоростные завис».-, мости прочности ПЭ гель-нитей на разных стадиях ¿риентационного вытя-.. лшания также подтверждаются расчетами в рамках модели. Если предположить, что основные изменения уже сформировавшейся микрофибриллярной структуры при увеличении« кратности вытягивания заключается в уменьшении средней свободной длины проходных цепей в аморфных областях и, следовательно, к уменьшению ширины /их распределения по дли. нам. Тогда, как и. в случае экспериментальных зависимостей, скоростные зависимости прочности для разных значений фирины распределения цепей по длинам описываются семейством практически параллельных прямых.

.ю. I _ 1-кривая растяжения микрофибриллы: 2-кривая растяжения во-жна, полученная усреднением по Г-рас пределе(шю (3).

Возможность описания в рамках данной модели-деформационного поучения различных ПЭ нитей, независимо от способа получения, говорит а отсутствии принципиальных отличий в структуре расплавных и рас-ворных нитей. Однако, разница в уровне их механических свойств суще-твенна. Она особенно проявляется в области предельных воздействий, ¡а ж ной для практики характеристикой является долговечность при данной югрузке, отражающая устойчивость к длительным воздействиям. Зависимости этого показателя от приложенного напряжения при комнатной тем-юратуре для нитей ПЭ-1, ПЭ-2 (расплавные) и ПЭ*4 (растворные) дсмон-:трируют явное преимущество гель-технологии (рис.2). Это различие ска-

зывается и на величине изохронной податливости при нагрузках, близких разрывным. У нити ПЭ-4 она практически на два порядка ниже, чем ПЭ-1. Несмотря на это устойчивость расплавных ПЭ нитей к статическое, утомлению лишь незначительно уступает аналогичному показателю д) гель-нити, а ползучесть расплавных ПЭ нитей мононитей при малых н, грузках ниже, чем у аналогичных полиамидных.

Поскольку температура также является одним из основных виде внешнего воздействия, влияющих на работоспособность изделий, то в.эте части работы приведены и результаты изучения температурных зависим! стей свойств ПЭ нитей. Исследования деформационно-прочностных свойст ПЭ нитей показали, что независимо от способа

Рис.2. Долговечность ПЭ нитей при комнатной температуре: 1 - ПЭ-1; 2 - ПЭ-2; 3 - ПЭ-4.

получения качественные изменения их поведения в температурном диапазоне -60 - +120°С в основном совпадают. Влияние температуры на форму диаграммы растяжения практически аналогично влиянию скорости растяжения ■ прочность, нач.модуль при увеличении температуры падают, а разрывное удлинение резко возрастает за счет появления областей течения. Влияние способов получения существенно сказывается на чувствительности механических свойств к изменению температуры, определяемой: по относительному изменению соответствующих показателей. Наиболее заметно эта особенность проявляется на 2.0 -|

^ 1.5 -

О

о

О

О!

в.

ь

> 1.00.5 -

о.о -]—I—1—г—1—I—1—1—I—I-1—1

-ВО -40 0 40 80 120

ТЕМПЕРАТУРА, '

Рис.3. Температурные зависимости прочности 1 - ПЭ-1; 2 - ПЭ-2; 3 - ПЭ-4.

ПЭ нитей:

температурных зависимостях прочности, нормированной на прочность при 20"С (рис.З). Расплавная нить ПЭ-1 характеризуется максимальной чувствительностью, при этом основные изменения наблюдаются в диапазоне -2.0 ...+60°С, т.е. в области релаксационного а-перехода. Совершенствование структуры приводит к ослаблению зависимости прочности от температуры. Из данных представленных на рис. нетрудно оценить разницу в теплостойкости исследуемых нитей. Например, если в качестве критерия взять уровень 0.5 от прочности при комнатной температуре, то у расплавных нитей он достигается, до 60°С, в то же время у гель-нити - при 90°С. Из других температурных закономерностей, детально изученных в работе, следует отметить аномальную зависимость разрывного удлинения нити ПЭ-1 от температуры, а также влияние конкретного способа получения на размеры их температурно-силовых областей работоспособности, определенных методом изометрического нагрева при разных начальных нагрузках. Определенный интерес представляют исследования стабильности свойств гель-нитей при длительном воздействии повышенных температур.

Четвертая глава посвящена изучению релаксационного поведения ориентированного ПЭ. Для описании напряженного состояния при растяжении с последующей изометрической релаксацией и расчета характеристик внз-¡'Мупругости был выбран подход, основанный на аппроксимации акспери-меитальных данных уравнением: >

t '

0(0 - E0£(t) - (Е„-Еэ) /R[t-u,e(u>l г(и) du (3) о

где ait) - напряжение; f(t) - деформация; Ец и Ку-предельные значения релаксирующего модуля*, модуль упругости и модуль високопластпчности; R[t-u,£(u)] - нелинейное релаксационное ядро.

Этот подход, развиваемый в работах сотрудников кафедры сопротив-ения материалов Санкт-Петербургского института текстильной и легкой ромышленности широко применяется для решения аналогичных проблем нитях из кристаллизующихся полимеров в стеклообразном состоянии ПА, ПЭТФ, ПАН и др.)

Ориентированный ПЭ также имеет микрофибриллярную структуру, но .месте с тем ряд особенностей не позволяет непосредственно перенести , штематический аппарат исходной модели для описания его вязкоупругих! войств. Высокая степень кристалличности, а также отсутствие сильных [ежмодекулярных взаимодействий приводит к тому, что основными эле-[ентарными актами релаксации при растяжении ориентированного ПЭ яв-яются проскальзывания цепи друг относительно друга, вытягивание ееньев проходных цепей из кристаллитов, обрывы цепей. В этом случае астяженне и релаксация напряжения должны сопровождаться накоплением в них необратимой деформации, на величину которой оказывает вли-нне как уровень приложенной деформации, так и время нахождения под агрузкой. Эксперименты; проведенные с помощью разработанной мето-икн, описанной в главе 2, подтвердили высказанные предположения, а акже позволили оценить влияние способа получения па характер необрл-имых процессов. С тг>-ки зрения математического описания вклад наблго-аемых. необратимых явлений удалось описать введением зависимости од-юго из параметров модели - модуля йысокозластичности Ея от уровня риложенной деформации. Наилучшие результаты были достигнуты при «пользовании зависимости в виде:

. Еэ - Еве-»->/* (4)

а. /3 - параметры, определяемые из расчета.

В этом случае уравнение (3) удовлетворительно описывает кривую астяження ПЭ нитей и релаксационное семейство при различных дефор-

млциях (рис.4). Напряженное состояние ориентированного ПЭ при 1-*« таким образом, описывается не одним параметром Еэ, а двумя: а и /?. Выражение (4) можно представить в виде:

Еэ = Ел,е^ (5)

где Ем - Е0 с/*

Т.е.; коэффициент @ определяет постоянную (независящую от деформации) 'составляющую модуля высокоэластичности и. Следовательно, характеризует релаксацию модуля вследствие обратимых микропроцессов.

Рис.4а. Диаграмма растяжения ориентированного' ПЭ: ..'...-эксперимент;—:—:—-расчет. Параметр « описывает необратимые явления, активируемые внешни! воздействием, и поэтому является показателем устойчивости структуры деформации. Параметры а и/3 оказываются достаточно информативным

ри описании поведения материала в процессе перехода из одного равно-есного состояния в другое, что, в первую очередь, полезно для практичес-их оценок; Падение модуля системы в этих случаях удобно описывать от-осительной величиной ширины "релаксационного коридора": <5Е - <ЕЭ - Е0)/Е0 - 1 - (6>

Глубина релаксации напряжения описывается- формулой: до = (а-и)/а - I - (Ее/а) (7)

Ъ [1,с]

Рис.46. Релаксация модуля в ориентированном ПЭ в изометрических условиях: ' .... - эксперимент;-- расчет.

где (Тк - напряжение в конце растяжения, рассчитанное по формуле (3); а, = Еэ/е - напряжение ..........

Как показывают рассчетные и экспериментальные зависимости <5Е(е) Аа(е) в ориентированном ПЭ глубина релаксации и модуля, и напряжен монотонно возрастают с деформацией, что дополнительно иодтвержда предполагаемую в главе 3 форму зависимости энергии' активаш элементарных актов от внешних условий. Более сильное относительн падение модуля в сравнении с напряжением связано с учетом в форму. (6) релаксационного вклада на стадии растяжения.

0.8 -

И •о

0.4 -

0.0

0.0

—г—

0.3

—I 1.0

Рис.5. Зависимости величины ¿Е нитей ПЭ-1 (1), ПЭ-2 (2), ПЭ-4 (3) от нормированной деформации. >. -

Далее, используя описанный выше подход, приведено сопоставлен!

изучаемых . объектов. Ола<ода|

релаксационных свойств всех предложенной нормировке на граничные значения исследуемой облас

деформаций, оказалось возможным сравнение объектов с существенно различающимися деформационными характеристиками. Так, например, из расчетных зависимостей дЕ(е), представленных на рис.5, следует, во-пер'г вых, что величина ЙЕ у расплавных нитей, независимо от уровня прочностных свойств существенно выше, чем у растворных. Во-вторых, глубина релаксации модуля определяется в основном взаимодействием аморфных и кристаллических областей и, по-видимому, в рамках

1.00 -I

о

и

т И

0.80

О И

0.60

12

—[-5-

24 36

КРАТНОСТЬ

—I—

48

60

Рис.6. Влияние кратности вытягивания на величину ширины относительного "релаксационного коридора" в исследованном диапазоне деформаций: 1-1.5%, 2-2.0%, 3-2.5%, 4-3:0%.

расплавной технологии невозможно добиться значительного снижения этого показателя. Другим попверждеиием этого предположения является.

полученный с помощью описанного метода прогноз напряженного состояния в нигях ПЭ-3 и ПЭ-10, имеющих максимальные значения прочности, соответственно, для расплавных и растворных ни геи, выпускаемых в промышленных масштабах.

Достаточно подробно в работе изучено влияние кратности ориеига-. ционнсго вытягивания ПЭ на релаксационные свойства. Наиболее важным с практической точки зрения здесь, по-видимому, является то, что с увеличением кратности, независимо от эффективности упрочнения и характера вязкоупруго.го поведения наблюдается заметное уменьшение глубины релаксации модуля (рис.6), что говорит об увеличении стабильное-ч механического поведения материала при длительных во.иеиствпяч.'.

В качестве иллюстрации возможностей данного метода н работе опп-'.ано релаксационное повеление ориентированных смесеных комно.чшнн па •хнове ПЭ и ПП. В частности, изучено .¡¡.тмине сосгака смесей на величину глубины релаксации модуля в диапазоне деформации 2-7",', Показано, что полученную таким образом информацию можно попользовать для оценки оптимальности структуры, и свойств таких материалов.

OCH OB Н b! F. Р Г.ЗУЛ ЬТ AT |?L.!'/v Fvf >'r_)»l,

1. Зсес opoH'fe изучен»: деформационные и прочностные свойства рас-

. их и сверхрысокодрочних. получаемых по гель-технологии, II'J нп-

'. ей

2. Л.ля систематизации данных ио деформационному поведению исследуемых объектов, на оснозс известных представлений о микрофнорилдярнон структуре ориентированного .аморфно-крисгаллнческого полимера развита кинетическая модель деформирования ПЭ волокна.-15 рамках згой, модели изучено влияние различных параметров структуры П") на форму диаграммы растяжения ..и кинетику растяжения.

3. Экспериментально изученД эволюция формы диаграммы растяжения ПЭ гель-нитей на разных стадиях ородентгшпонногс ш.пугикаиия. Полученные пезчльтаты согласуются с модельи'ычти расчетами, На основе совместного

анализа экспериментальных данных и теоретических представлении описаны закономерности формирования структуры и механических свойств ПЭ нитей в процессе ориентационного вытягивания, л также механизм их раз-

I

рушения в процессе растяжения.

4. Изучено влияние способа получения на предельные характеристики ПЭ

нитей. Показано, что ПЭ нити, полученные методом гель-технологии

!

имеют значительно более широкие области работоспособности, чем рас-плавные нити. ПЭ'нити, полученные по различным технологиям из/расплава по ряду показателей конкурируют с аналогичными материалами из других гибкоцепных полимеров.

5. В широком диапазоне температур изучено влияние различных видов на-гружения на механические свойства ПЭ нитей. При низких температурах ( < 20°С> механическое поведение расплавных нитей имеет ряд преимуществ перед нитями из других йолимеров, предназначенными для тех же целей. Показано, что различие в устойчивости расплавных и растворных нитей при повышенных температурах существеннее, чем при комнатной температуре. Изучено формирование устойчивости механических характеристик гель-нитей к высоким температурам в процессе ориентационного вытягивания.

6. На температурные зависимости свойств гель-нитей оказывает влияние способ получения. Температурносиловые области их работоспособности зависят от молекулярн 1 , массы полимера,вида используемого растворителя и других технологических параметров.

7. На базе экспериментов по растяжению и последующей изометрической релаксации разработан метод расчета параметров для описания напряженного состояния ориентированного ПЭ. Введение зависимости модуля эластичности от деформации позволило значительно расширить описываемый диапазон деформаций. Изучены особенности вязкоупругого поведения ПЭ нитей, полученных по различным технологиям. Показано, что гель-нити обладают большей устойчивостью к длительным воздействиям.

8. Изучена зависимость параметров вязкоупругости гель-нитей от кратности вытягивания. Показано, что стабильность механического поведения

при длительных нафужениях возрастает с крайностью и не зависит от эффективности упрочнения,

9. Показана применимость разработанного метода для описания напряженного состояния смесеьых композиций на основе полиэтилена и полипропилена. Изучена зависимость параметров вязкоупругости от состава смеси.

10. И • чены методические особенности измерения показателей механических зойств ПЭ нитей различною ассортимента. Разработана методика определения остаточной деформации в нитях ири сложных режимах на-гружения. Разработаны алгоритм и профамма управления с помощью ЭВМ испытательной установкой для проведения автоматизированных экспериментов в режиме ползучести.

Опубликованные работы по теме диссертации. !. С.А.Гордеев. Некоторые особенности деформационных и прочностных свойств ПЭ мононитей, предназначенных ."¿ля рыбной промышленности. Тез. докл. городской научно-техн. конференции молодых ученых., каш-нин, 1987, с.44. . .

2. С.А.Гордеев, В.Н.Каминский, Т!Н.Серегина. Деформационные и прочностные свойства ПЭ мононитей, предназначенных для рыбной промышленности. Тез. докл. XII Всесоюзн. копф. по текстильному, материаловедению. Киев, 1988, V. 1, с.96.

3 В.И.К}зуб, В.Н.Камш.оал, С.А.Гордеев, А.Н.Дьячков, Ю.И.Ми тчекко. ;\лЛ. г оля. Свойства высокопочных высокомоду.тьных ГП нитей." Химх.локна, 1989, N2, с.31-32.

4. С./ Гордеев, Э.Л.Ягупоэ. Релаксация напряжения в ПЭ мпмошпях. Хкм.волокна, 1990, N1, с.8-9.

5. В.Н.Каминский, С.А.Гордеев, В.И.Исаева. Е.Л.Ро, А.Н.Дьячков. Упруго-релаксационные и прочностные свойства ПЭ нитей. Препринты V Международного симпозиума по хим.волокнам. Калинин, 1Ч90,т.1,с.39-46.

6. С.А.Гордеев, К.В.Ку нарев, В.Н.Каминский; Связь \Чф V го-релаксационных и прочностных свойств ПЭ нитей. Тез. Всосоюли. конф. с

дежд. участием "Релаксационные явления и свойства полимерных материмое." Воронеж, 1990, с.64.

1. В.Г.Алексеев, С.А.Гордеев, Н.М.Больбит, Г.И.Шелике, С.А.Грибанов, З.П.Галицын. Радиационно-химическое модифицирование высокопрочной 1Э нити. Тез. докл. Всесоюзн. конф. "Проблемы модификации природных I синтетических волокнообраз'ующих полимеров." Москва, 1991, с.54. (. С.А.Гордеев, Г.И.Шелике, В.Н.Каминский, В.П.Галицын. Ориентацион-гое вытягивание и механические свойства ПЭ нитей, полученных методом ель-технологии. Тез. докл. Всероссийского семинара НТО им. V.Н.Крылова "Механика и технология полимерных композиционных мтериалов и конструкций." Вологда, Санкт-Петербург, 1992, с.31. . С.А.Гордеев, М.А.Журлв, В.Н.Каминский, А.А.Попов. Вязкоупругне ха-актеристики смесевых композиций на основе ПЭ и ПП. Хим.волокна, 992, N3, с.42-43.

0. M.G.Zaitsev, S.A.Gordeev, S.A.Stremyakov. Computer simulation of creep nd fracture of highly drawn polymers. 25th Europ.Conf.Macromolecular hysics "Orientational Phenomena in Polymers." St.Petersburg, 6-10 July 1992, .16D, p.51.