Plastic deformation and cavitation in semicrystalline polymers studied by X-ray methods

• Autorzy: Pawlak, A.

Warianty tytułu

PL

Odkształcenie plastyczne i zjawisko kawitacji w polimerach częściowo krystalicznych badanych metodami rentgenowskimi

• Konferencja: International Conference X-ray investigations of polymer structure (9 ; 03-06.12.2013 ; Zakopane, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper is aliterature review presenting the relation between the cavitation phenomenon and plastic deformation of polymers. The cavitation phenomenon, meaning the formation of numerous micro and nano size voids (cavities), is observed in many semicrystalline polymers deformed at temperatures above the glass transition. Cavitation occurs when crystals in the polymer are stronger than the amorphous phase. This means that the phenomenon may be controlled by applying an appropriate crystallization procedure. Thicker and less defected crystals usually grow when the time for crystallization is longer and it is easier to deform the amorphous phase with voiding. The cavitation process also depends on the deformation conditions. Faster stretching at lower temperatures is favorable for deformation with voiding. The cavities are observed only during tensile deformation as local triaxial straining is necessary for cavitation. Usually, cavities are formed when the strain is close to the yield point and voids have ananometer size. Larger, micrometer cavities dominate at higher strains, near the end of the deformation process.

PL

Artykuł stanowi przegląd literatury dotyczącej relacji pomiędzy zjawiskiem kawitacji a odkształceniem plastycznym polimerów. Zjawisko kawitacji, tzn. tworzenie się licznych nano- i mikrometrowych dziur (kawitacji) można obserwować w wielu polimerach częściowo krystalicznych, odkształcanych w temperaturze wyższej niż temperatura zeszklenia. Kawitacje pojawiają się wówczas, gdy wytrzymałość kryształów jest większa niż wytrzymałość fazy amorficznej. Oznacza to, że można wpływać na przebieg tego zjawiska w wyniku doboru odpowiednich warunków krystalizacji. Dłuższy czas krystalizacji sprzyja wzrostowi w polimerze grubszych i mniej zdefektowanych lameli, co oznacza, że podczas deformacji łatwiej się tworzą dziury w fazie amorficznej. Proces kawitacji zależy również od warunków odkształcania. Szybsza deformacja, prowadzona w niższej temperaturze, sprzyja powstawaniu dziur. Ponieważ lokalne trójosiowe rozciąganie jest niezbędnym warunkiem powstania kawitacji, to są one obserwowane tylko podczas rozciągania. Zazwyczaj kawitacje powstają już w warunkach odkształceń bliskich granicy plastyczności i mają wtedy nanometrowe wymiary. Większe, mikrometrowe dziury pojawiają się przy dużych odkształceniach, blisko końca deformacji.

Słowa kluczowe

PL

kawitacje; odkształcenie plastyczne; poliolefiny; polimery częściowo krystaliczne

EN

cavitation; plastic deformation; polyolefins; semicrystalline polymers

• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 59, nr 7-8
• Strony: 533—541
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., rys.

Twórcy

autor

Pawlak, A.

• Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Sienkiewicza 112, 90-363 Lodz, Poland,

Bibliografia

• [1] Galeski A.: Prog. Polym. Sci. 2003, 28, 1643, http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.09.003
• [2] Bartczak Z., Galeski A.: Macromol. Symp. 2010, 294, 67, http://dx.doi.org/10.1002/masy.201050807
• [3] Pawlak A., Galeski A., Rozanski A.: Prog. Polym. Sci. 2014, in print, http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.10.007
• [4] Oleinik E.F.: Polym. Sci., Ser. C. 2003, 45, 17.
• [5] Argon A.S.: „The Physics of Deformation and Fracture of Polymers”, Cambridge University Press, Cambridge 2013.
• [6] Argon A.S., Galeski A., Kazmierczak T.: Polymer 2005, 46, 11798, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2005.06.126
• [7] Friedrich K.: „Advances in Polymer Sciences” Vol. 52/53, (Ed. Kausch H. H.), Springer, Berlin 1983, pp. 225—274.
• [8] Kausch H.H., Gensler R., Grein Ch., Plummer C.J.G.: J. Macromol. Sci., Phys. 1999, B38, 803, http://dx.doi.org/10.1080/00222349908248140
• [9] Castagnet S., Girault S., Gacougnolle J.L., Dang P.: Polymer 2000, 41, 7523, http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00077-X
• [10] Butler M.F., Donald A.M., BrasW., Mant G.R.: Macromolecules 1995, 28, 6383, http://dx.doi.org/10.1021/ma00123a001
• [11] G’Sell C., Hiver J.M., Dahoun A.: Int. J. Solids Struct. 2002, 39, 3857, http://dx.doi.org/10.1016/S0020-7683(02)00184-1
• [12] Laiarinandrasana L., Morgeneyer T.F., Proudhon H., Regrain C.: J. Polym. Sci., Part B 2010, 48, 1516, http://dx.doi.org/10.1002/polb.22043
• [13] Galeski A., Piorkowska E.: J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1983, 21, 1313, http://dx.doi.org/10.1002/pol.1983.180210804
• [14] Pawlak A., Piorkowska E.: J. Appl. Polym. Sci. 1999, 74, 1380,
• http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19991107)74:6<1380:AID-APP9>3.0.CO;2-M
• [15] Pawlak A., Galeski A.: Macromolecules 2005, 38, 9688, http://dx.doi.org/10.1021/ma050842o
• [16] Dally J.W., Riley W.F.: „Experimental Stress Analysis”, 3rd Ed., McGraw-Hill Inc., New York 1991, p. 22.
• [17]Ward I.M., Hadley D.W.: „An Introduction to the Mechanical Properties of Solid Polymers”, Wiley, New York 1993, pp. 213—231.
• [18] Bartczak Z., Galeski A.: Polymer 1999, 40, 3677, http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00614-4
• [19] Shinozaki D., Groves G.W.: J. Mater. Sci. 1973, 8, 71, http://dx.doi.org/10.1007/BF00755584
• [20] Bowden P.B., Young R.J.: J. Mater. Sci. 1974, 9, 2034, http://dx.doi.org/10.1007/BF00540553
• [21] Galeski A., Bartczak Z., Kazmierczak T., Slouf M.: Polymer 2010, 51, 5780, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2010.10.004
• [22] Keith H.D., Chen W.Y.: Polymer 2002, 43, 6263, http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(02)00426-3
• [23] Humbert S., Lame O., Chenal J.M., Rochas C.: Macromolecules 2010, 43, 7212, http://dx.doi.org/10.1021/ma101042d
• [24] Pawlak A., Galeski A.: J. Polym. Sci., Part B 2010, 48, 1271, http://dx.doi.org/10.1002/polb.22020
• [25] Seguela R.: Macromol. Mater. Eng. 2007, 292, 235, http://dx.doi.org/10.1002/mame.200600389
• [26] Pawlak A., Galeski A.: Polymer 2010, 51, 5771, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2010.10.003
• [27] Na B., Lv R.H., Xu W.F.: J. Appl. Polym. Sci. 2009, 113, 4092, http://dx.doi.org/10.1002/app.30532
• [28] Butler M.F., Donald A.M., BrasW., Mant G.R.: Macromolecules 1995, 28, 6383, http://dx.doi.org/10.1021/ma00123a001
• [29] Schneider K., Trabelsi S., Zafeiropoulos N.E., Davies R.: Macromol. Symp. 2006, 236, 241, http://dx.doi.org/10.1002/masy.200650430
• [30] Pawlak A.: Polymer 2007, 48, 1397, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2006.12.054
• [31] Pawlak A., Galeski A.: Macromolecules 2008, 41, 2839, http://dx.doi.org/10.1021/ma0715122
• [32] Rozanski A., Galeski A.: Macromolecules 2011, 44, 7273, http://dx.doi.org/10.1021/ma201090z
• [33] Rozanski A., Galeski A.: Polimery 2012, 57, 433.
• [34] Pawlak A., Galeski A.: Polimery 2011, 56, 627.
• [35] Xiong B., Lame O., Chenal J.M., Rochas C.: Polymer 2013, 54, 5408, http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2013.07.055
• [36] Addiego F., Dahoun A., G’Sell C., Hiver J.M., Godard O.: Polym. Eng. Sci. 2009, 49, 1198, http://dx.doi.org/10.1002/pen.21194
• [37] Castagnet S., Deburck Y.: Mater. Sci. Eng., A Struct. 2007,448, 56, http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2006.11.100
• [38] Laiarinandrasana L., Besson J., Lafarge M., Hochstetter G.: Int. J. Plasticity 2009, 25, 1301, http://dx.doi.org/10.1016/j.ijplas.2008.09.008
• [39] Addiego F., Di Martino J., Ruch D., Dahoun A.: Polym. Eng. Sci. 2010, 50, 278, http://dx.doi.org/10.1002/pen.21535
• [40] Yamashita T., Nabeshima Y.: Polymer 2000, 41, 6067, http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(99)00856-3
• [41] Janosi A.: Z. Phys., B Condens. Matter. 1986, 63, 375, http://dx.doi.org/10.1007/BF01303818
• [42] Grubb D.T., Prasad K.: Macromolecules 1992, 25, 4575, http://dx.doi.org/ 10.1021/ma00044a018
• [43] Chu F., Yamaoka T., Kimura Y.: Polymer 1995, 36, 2523, http://dx.doi.org/ 10.1016/0032-3861(95)91197-F
• [44] Farge L., Andre S., Pawlak A., Baravian Ch.: J. Polym. Sci., Polym. Phys. 2013, 51, 826, http://dx.doi.org/10.1002/polb.23267
• [45] Pawlak A., Rozanski A., Galeski A.: Mech. Mat. 2013, 67, 104, http://dx.doi.org/10.1016/j.mechmat.2013.07.016
• [46] Liu Y., Kennard C.H.L., Truss R.W., Calos N.J.: Polymer 1997, 38, 2797, http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(97)85617-0
• [47] Alexander L.E.: „X-Ray Diffraction Methods in Polymer Sciences”, Wiley-Interscience, New York 1970, p. 335.

Identyfikatory

DOI

DOI: dx.doi.org/10.14314/polimery.2014.533