微裂纹

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微裂纹是聚合物特有的一种形态学特征。它是聚合物在张应力作用下,出现于材料的缺陷或薄弱处,与主应力方向相垂来自直的长条形微细凹槽360百科。由于光线在微裂纹的表面上发生全反射,它在透明塑料中呈现为肉眼可见的明亮条纹,所以也称银纹。

  • 中文名称 微裂纹
  • 外文名称 craze
  • 别名 银纹
  • 拼音 wēi liè wén

特征

  微裂纹宽度约10μm,厚度在0.1~0.5μm之间,长度约100μm,但在适当的条件下,微裂纹长度甚讨延载雷冲者获克怕丰几至可以扩展到试样宽度的宏观尺度,如图1。

  产生微裂纹的部位叫做微裂纹体,与完全由空隙构成的裂缝不同,微裂纹是由延外力方向高度取向的聚合物微纤(直径在0.6~30mm)及其周围的空洞组成的,因而微裂纹体的质量不为零,但密度下降,因而微裂纹体的折光指数比聚合物本体低就耐称设停乱。如聚苯乙烯微裂弦时女纹的密度相当于本体密度的40%,微裂纹体的折光指数为1.33,而本体宜目为1.59,因此光的全反射现象,如果微裂纹体的厚度与光的波长数量级相同时,会产生如油膜浮在水面上一样的干涉色。在聚苯乙烯中,微裂纹体内的空隙大小台乐后约为20nm,微裂纹的表面积为200m/cm。微裂纹与裂缝之间的另一点不同来自是它有可逆性,在压力下或Tg以上退火时微裂纹能回缩和消失。例如具有应力银纹的聚苯乙烯、有机玻璃、聚碳酸酯,若加热到各自的Tg以上,可回复到未开裂时的光学均一状态。

产生原360百科因及过程

产生原因

  引起聚合物产生微裂纹的基本原因有两种:一种是力学因素(这里的应力是指张应力,纯压缩力不会产生密际木杂止没贵西额把注微裂纹,一般出现在试样的表面或接近表面处,或在裂缝的尖端处形成而成为裂缝扩展的先导);另一种是环境因素(同某些化学物质接触)。

  很热塑性塑料,在储存以及使鲜工耐溶跑用过程中,由于应力以及环境的影响,往往会出现微裂纹。环境因素引起的银纹的分布与应力银纹不同,它通常是不规则排列的,分别取任意的方向。这种银纹的产生守罗直错叶二,一般是与材料内应力的存在联系在一起的,因此也称为环境应力银纹。它时常直接发展为环境应力开裂。根据环境因湖脱扩南更列面素的不同,环境应力开裂包括下述四种:(1)溶剂银纹,可能是由于溶剂溶胀聚合物表面使Tg降低或者导致结延球输常顺投排垂尔晶引起的;(2)非溶剂(包括醇、润湿剂等表面活性物质)引起的环错肥必果市白端任言境应力开裂可能是由于表面活性物质浸润微裂纹的表面,降低了表面能,从而有利于微裂纹的发展;(3)热应力开裂是由温度变化使聚合物内部发生形态结构的改变引起的,其微裂船此始纪造鲜坏图出纹主要发生在物质内部;(4)氧化应力开裂则是氧化剂引起分子链断裂的一种不可逆过程。其中溶剂和非溶剂引尼厚起的应力开裂的试验,已经成为研究聚合物内应力和耐开裂性能的重要方法。

产生机理

 搞重 图2是微裂纹增长示意图,在图2上y方向应力作用下,微裂纹体的上下表面被拉开,微纤的直苏比蛋担助规圆联赵径缩小,空洞扩大,同时微裂纹沿x方向扩展,增长前沿的聚合物本体继续发生米导金办历律另塑性形变,形成新的微纤,如图2中(b)、图2中(c)、图2中(d)所示。高分子链在微纤中沿应力的方向高度取向,与玻璃态聚合物的强迫高弹修丰延按吃性的情况相类似,这就不难解释微裂纹的可逆性了。

  应力愈大,微裂纹的产生和发展愈快,而应力低于某一数值时则不产生微裂纹,因此产生微裂纹有一个最低的临界应力。另外产生微裂纹也有一个最低的伸长率,称为临界伸长率。一旦达到临界伸长率,在试样内部就产生了微裂纹。微裂纹并不一定引识风起断裂和破坏,它具有原始试样的一半以上的拉伸强度。如果超过了一定限度,则微裂纹体中的微纤发生断裂,微裂纹体破裂而产生裂缝。表1是几种聚合物室温下产生微裂纹的临界应力和临界伸长率。

  聚合物

  临界应力sc

  (kg/cm)

  临界应变ec

  (%)

  tmax*

  (hr)

  Tg(℃)

  屈服应力sy

  (kg/cm)

  聚苯乙烯

  113

  0.35

  24

  90

  703

  有机玻璃

  ≈246

  1.30

  0.1

  100

  ≈914

  聚苯醚

  ≤429

  1.50

  ≈24

  210

  703

  聚碳酸酯

  ≤430

  1.80

  ≈24

  145

  633

  注:tmax是指临界应力或临界应变下产生微裂纹所需的最大时间。

危害

  来自有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等透明塑表汽不基临哥料出现微裂纹,使光学透明度下降,影响塑料的使用性能。在较大的外力作用下微裂纹会进一步发展,以微裂纹的微纤断裂产生附加的空洞开始,逐渐发展到临界大小,此后微裂纹便快速地增360百科长为裂缝,而微裂纹则继续在裂缝顶端形成,最后使材料发生断裂而破坏。

  用橡胶增韧的塑料,像高抗冲聚苯乙烯、A仍界标架顶难土BS树脂等,它们在拉伸变形或弯曲变形或受冲击的破坏时试样有发白现象,这种发白现象称应力发白。这也是材料受力后出现了微裂纹,与很多热塑性塑料类似。发白的区域就是无数微裂纹体的总和,由于微裂纹体的密度与树脂的密度不同,遮光帘不同,所以显得发白。

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