Degradacja mechaniczna sieci molekularnej w fazie amorficznej polietylenu pod wpływem dużych odkształceń

Bartczak, Z.; Grala, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Degradacja mechaniczna sieci molekularnej w fazie amorficznej polietylenu pod wpływem dużych odkształceń

Autorzy

Bartczak Z. , Grala M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Mechanical degradation of the molecular network in the amorphous phase polyethylene under the influence of high strains

Języki publikacji

Abstrakty

Próbki polietylenu liniowego (HDPE) o różnym stopniu usieciowania poddano deformacji plastycznej przez ściskanie w płaskim stanie odkształcenia do dużych odkształceń, e>2 (stopień ściśnięcia λ>8) w temperaturze pokojowej. Badania strukturalne odkształconych próbek oraz badania procesu relaksacji i zaniku odkształcenia po odciążeniu materiału pokazały, że w nieusieciowanym HDPE aż do prawdziwego odkształcenia e=1 odkształcenie jest całkowicie odwracalne w temperaturze wyższej od temperatury topnienia krystalitów, T>T_m. Dla wyższych odkształceń, e>1, stopniowo pojawia się składowa nieodwracalna odkształcenia i dla e=2.1 trwałe odkształcenie resztkowe wynosi e_res=0.36 (T>T_m). Próbki sieciowanego HDPE wykazują natomiast całkowitą odwracalność odkształcenia w temperaturze powyżej T_m w całym zakresie odkształcenia. Źródłem trwałej, nieodwracalnej składowej odkształcenia w materiale nieusieciowanym jest degradacja mechaniczna sieci molekularnej splątanych łańcuchów w fazie amorficznej na skutek zrywania pojedynczych łańcuchów oraz ich rozplątywania. W próbkach usieciowanych gęsta i względnie jednorodna sieć molekularna jest wystarczająco wytrzymała by uniknąć uszkodzenia i zniszczenia.

Samples of linear polyethylene (HDPE) with different degree of crosslinking were subjected to plastic deformation by compression in plane-strain compression up to high strain exceeding true strain of 2 (compression ratio λ>8) at room temperature. Structural studies of deformed samples and investigation of the process of strain recovery after material unloading demonstrated that the deformation of neat, non-crosslinked HDPE appears completely reversible at a temperature above the melting point of the crystalline phase, T>T_m, up to the true strain e=1.0. At higher applied strains, e>1, an irreversible deformation component emerges gradually, and at e=2.1 the permanent residual strain equals approx. e_res=0.36 (T>T_m). The cross-linked HDPE samples show complete reversibility of deformation above T_m, irrespectively of an applied strain. The source of permanent irreversible strain component in neat HDPE is a mechanical degradation of the molecular network of entangled chains in the amorphous phase as a result of chain scission and chain disentanglement. In the case of cross-lined materials the dense and relatively homogeneous molecular network is strong enough to avoid damage and degradation.

Słowa kluczowe

polietylen liniowy HDPE sieciowanie deformacja plastyczna odkształcenie plastyczne sieć molekularna

linear polyethylene HDPE crosslinking plastic deformation molecular network

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników

Czasopismo

Przetwórstwo Tworzyw

Rocznik

2016

Tom

T. 22, Nr 1 (169)

Strony

4--10

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bartczak Z.

bartczak@cbmm.lodz.pl

Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN

autor

Grala M.

Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN

Bibliografia

1. Haward, R. N.; Young, R. J., Eds. The Physics of Glassy Polymers. 2nd edition; Chapman & Hall: London, 1997.
2. Perez, J. Physics and Mechanics of Amorphous Polymers; Balkema: Rotterdam, 1998.
3. Bowden, P. B.; Young, R. J. Journal of Material Science 1974, 9, 2034-2051.
4. Haudin, J. M.; Escaig, B.; G'Sell, C., Eds.; Les Editions de Physique: Paris, 1982, p 291.
5. Lin, L.; Argon, A. S. Journal of Material Science 1994, 29, 294-323.
6. Oleinik, E. F. Polymer Science C 2003, 45, 17-117.
7. Bartczak, Z.; Galeski, A. Macromol Symp 2010, 294, 67-90.
8. Galeski, A. Progress in Polymer Science 2003, 28, 1643-1699.
9. Bartczak, Z.; Kozanecki, M. Polymer 2005, 46, 8210-8221.
10. Hiss, R.; Hobeika, S.; Lynn, C.; Strobl, G. Macromolecules 1999, 32, 4390-4403.
11. Hobeika, S.; Men, Y.; Strobl, G. Macromolecules 2000, 33, 1827-1833.
12. Men, Y.; Rieger, J.; Strobl, G. Phys Rev Lett J1 - PRL 2003, 91.
13. Lee, B. J.; Argon, A. S.; Parks, D. M.; Ahzi, S.; Bartczak, Z. Polymer 1993, 34, 3555-3575.
14. Bartczak, Z.; Galeski, A.; Argon, A. S.; Cohen, R. E. Polymer 1996, 37, 2113-2123.
15. Bartczak, Z. Polymer 2005, 46, 10339-10354.
16. Bartczak, Z. European Polymer Journal 2012, 48, 2019-2030.
17. Wunderlich, B.; Czornyj, G. Macromolecules 1977, 10, 906-913.
18. Jacobson, K.; Costa, L.; Bracco, P.; Augustsson, N.; Stenberg, B. Polymer Degradation and Stability 2001, 73, 141-150.
19. G'Sell, C.; Hiver, J. M.; Dahoun, A.; Souahi, A. Journal of Material Science 1992, 27, 5031-5039.
20. Galeski, A.; Bartczak, Z.; Argon, A. S.; Cohen, R. E. Macromolecules 1992, 25, 5705-5718.
21. Bartczak, Z.; Lezak, E. Polymer 2005, 46, 6050-6063.
22. Bartczak, Z. Polymer 2005, 46, 10339-10354.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-60b3f51f-c215-4a8b-b7f8-6f58b0711e22