ФЕНОМЕН НА КРЪХКОСТ НА ПОЛИМЕРНИ СТЪКЛА - Стъклен преход и стъкловидно състояние
Обикновеното стъкло на прозорците винаги е крехко. Плексигласът, както често наричаме полиметилметакрилат, е по-малко крехък. Неговото мога да бъда изпуснат, без да се счупя. Ако вземем други стъклени полимери, като полистирол, поливинилхлорид, поликарбонат и т.н., се оказва, че първо, всички те са много по-малко крехки от силикатно (прозоречно) стъкло, и второ, тяхната крехкост е много различна. За нас стъклените полимери са ценни главно поради това, че имат намалена чупливост в сравнение със силикатно стъкло, т.е. по-висока устойчивост на счупване при удар.
Нека дефинираме понятието крехкост и начините за неговото регулиране. Крехкост -- това е способността на стъклените полимери да се разрушават при малки деформации, по-малки от деформациите, съответстващи на границата на принудителна еластичност.
На фиг. 6, крива 1 е типична за чуплив полимер. Тогава полимерът става крехък, когато времето за унищожаване е много по-кратко от времето за релаксация и следователно не настъпва пренареждане на сегментите под действието на сила. Това определя незначителното количество деформация при разрушаване. Принудително-еластичните деформации в чупливи полимери нямат време да се развият, но поради наличието на остатъчен свободен обем от стъклен полимер (около 2,5%), неговата чуплива фрактура възниква с деформация от около 1% (или малко повече), докато силикатни стъкла се разрушават при деформация 0,1%.
Чупливостта на полимерните стъкла обикновено се оценява от стойността на температурата на чупливост Tst. Колкото по-висок е Tst, толкова по-крехък е полимерът.
Температурата на чупливост е температурата, при която полимерът се разрушава при достигане на принудителната граница на еластичност. За да се определи Trp, се изгражда зависимостта на принудителната граница на еластичност ym от температурата. Както следва също фиг. 6, ym (максимум на кривата y - e) се увеличава с намаляване на температурата. Зависимостта ym - T е показана на фиг. 9. Когато температурата стане по-ниска от Тхр, принудителната еластичност не се развива и тогава се определя якостта на полимера ur, който е станал крехък. На фиг. 9 също показва кривата
зависимост на ur от температурата. Точката на пресичане на кривите (ur = ym) и определя Tx.
Познавайки Тхр и Тс, е възможно да се определи температурният диапазон, в който полимерът се държи като еластичен нечуплив материал. Ако еластомерите се използват при температура в диапазона на висока еластичност (между стъклата и температурите на флуидност), тогава стъкловидният полимер (пластмаса) се използва в диапазона на принудителна еластичност (Tc - Txp). Полиметилметакрилатът може да се използва като структурен материал, тъй като CHF за него е Tc = 110 ° C и Txp = 10 ° C. Полистиролът не може да се използва без специално модифициране на структурата му, тъй като за него Тс = 100 ° С и Тхр = 90 ° С.
Температурата на чупливост, подобно на Tc, зависи от молекулното тегло (фиг. 10). При ниско молекулно тегло, когато имаме работа с олигомер, стойностите на Tc и Txp съвпадат. Когато молекулите станат достатъчно дълги и следователно се появява гъвкавост, Tc расте по-бързо от Txp и възниква температурен интервал на принудителна еластичност (Tc - Txp). С по-нататъшно нарастване на молекулното тегло, Txp дори донякъде
