Жаңылыктар

01 Таасир этүүнүн маңызы

Көп адамдар "соккуга туруктуулук" дегенди укканда дароо эле "бышыктык" жөнүндө ойлошот. Бирок бышыктык деген эмне? Жөнөкөй сөз менен айтканда, материал соккуга кабылганда энергияны натыйжалуу түрдө жок кыла алабы же жокпу, маанилүү.

Эгерде энергия жылмакай чачыраса, анда материал "бышык" болот; эгерде энергия бир чекитте топтолгон болсо, анда ал "морт" болот.

Полимерлер энергияны кантип чачыратат? Негизинен үч жол менен:

• Чынжыр сегментинин кыймылы: Сырткы күч таасир эткенде, молекулярдык чынжырлар ички айлануу, ийилүү жана жылмышуу аркылуу энергияны чачыратат. Молекулярдык чынжырлар "качып", ийилип жана жылмышып кетиши мүмкүн;

• Микроаймактын деформациясы: Резина сыяктуу эле, резина бөлүкчөлөрү матрицада жарылууну пайда кылып, сокку энергиясын сиңирип алат. Ички фазалык түзүлүш деформацияланып, андан кийин калыбына келиши мүмкүн; 

• Жараканын бурулушу жана энергияны сиңирүү механизмдери: Материалдын ички түзүлүшү (мисалы, фазалык интерфейстер жана толтургучтар) жараканын таралуу жолун ийри кылып, сынууну кечеңдетет. Жөнөкөй сөз менен айтканда, жарака түз сызык боюнча өтпөйт, тескерисинче, ички түзүлүш тарабынан бузулат, бурулбайт жана пассивдүү түрдө нейтралдашат.

Көрдүңүзбү, соккунун күчү чындыгында "сынууга туруштук берүү күчү" эмес, тескерисинче, "энергияны кайра багыттоо менен аны чачыратуу жөндөмү".

Бул ошондой эле кеңири таралган кубулушту түшүндүрөт: кээ бир материалдар укмуштуудай жогорку созулууга туруктуу жана соккудан оңой эле сынып калат; мисалы, PS, PMMA жана PLA сыяктуу инженердик пластмассалар.

Башка материалдар орточо бекемдикке ээ болгону менен, соккуга туруштук бере алат. Себеби, биринчилеринде "энергияны чачыратууга" эч жер жок, ал эми экинчилеринде "энергияны чачыратууга" болот. Мисал катары PA барактарын жана таякчаларын келтирүүгө болот,PPжана ABS материалдары.

Микроскопиялык көз караштан алганда, тышкы күч заматта таасир эткенде, система өтө жогорку деформация ылдамдыгын башынан өткөрөт, ал тургай молекулалар да убакыттын өтүшү менен "реакцияга" чыга алышпайт.

Бул учурда металлдар тайгалануу аркылуу энергияны чачыратат, керамикалар жарака аркылуу энергияны бөлүп чыгарат, ал эми полимерлер чынжыр сегментинин кыймылы, динамикалык суутек байланышынын үзүлүшү жана кристаллдык жана аморфтук аймактардын координацияланган деформациясы аркылуу соккуну сиңирип алышат.

Эгерде молекулярдык чынжырлар өз абалын тууралоо жана убакыттын өтүшү менен кайрадан жайгашуу үчүн жетиштүү кыймылдуулукка ээ болсо, энергияны натыйжалуу бөлүштүрсө, анда сокку уруунун натыйжалуулугу жакшы болот. Тескерисинче, эгерде система өтө катуу болсо — чынжыр сегментинин кыймылы чектелген, кристаллдуулук өтө жогору жана айнек өтүү температурасы өтө жогору болсо — тышкы күч келгенде, бардык энергия бир чекитке топтолот жана жарака түз тарайт.

Ошондуктан, соккуга туруктуулуктун маңызы "катуулук" же "бекемдик" эмес, тескерисинче, материалдын энергияны өтө кыска убакыттын ичинде кайра бөлүштүрүү жана чачыратуу жөндөмүндө.

 

02 Чекитилген жана чекитсиз: Бир эмес, эки ката механизми

Биз көбүнчө айтып жүргөн "таасир күчү" чындыгында эки түргө ээ: 

• Белгисиз таасир: Материалдын "жалпы энергияны чачыратуу жөндөмдүүлүгүн" изилдейт; 

• Оюкчалуу сокку: "Жаракактын учунун каршылыгын" текшерет.

Оюлбаган сокку материалдын сокку энергиясын сиңирүү жана таркатуу жөндөмүн өлчөйт. Ал материал күчкө дуушар болгон учурдан тартып сынганга чейин молекулярдык чынжырдын тайгаланышы, кристаллдык ийилүү жана резина фазасынын деформациясы аркылуу энергияны сиңире алабы же жокпу, өлчөйт. Ошондуктан, оюлбаган соккунун жогорку упайы көп учурда жакшы энергия дисперсиясына ээ ийкемдүү, шайкеш системаны көрсөтөт.

Оюкчалуу сокку сыноосу материалдын стресс концентрациясынын шарттарында жараканын жайылышына туруктуулугун өлчөйт. Муну "системанын жараканын жайылышына чыдамдуулугу" деп эсептесеңиз болот. Эгерде молекулалар аралык өз ара аракеттенүүлөр күчтүү болсо жана чынжыр сегменттери тездик менен кайра түзүлө алса, жараканын жайылуусу "жайлайт" же "пассивдешет".

Ошондуктан, жогорку кесилген соккуга туруктуу материалдар көбүнчө күчтүү беттик өз ара аракеттенүүлөргө же энергияны таркатуу механизмдерине ээ, мисалы, поликарбонаттагы эфирдик байланыштардын ортосундагы суутек байланыштары же резина катуулатуу системаларындагы беттик байланыштардын ажырашы жана бырышуусу. 

Ошондуктан кээ бир материалдар (мисалы, PP, PA, ABS жана PC) оюксуз сокку сыноолорунда жакшы натыйжа көрсөтөт, бирок оюкча соккуга туруктуулуктун олуттуу төмөндөшүн көрсөтөт, бул алардын микроскопиялык энергияны чачыратуу механизмдери чыңалуу концентрациясынын шарттарында натыйжалуу иштебей турганын көрсөтүп турат.

 

03 Эмне үчүн кээ бир материалдар соккуга туруктуу?

Муну түшүнүү үчүн биз молекулярдык деңгээлге көз чаптырышыбыз керек. Полимер материалынын соккуга туруктуулугу үч негизги фактор менен колдоого алынат:

1. Чынжыр сегменттеринин эркиндик даражалары бар:

Мисалы, PEде (UHMWPE, HDPE), TPU жана айрым ийкемдүү PC'лерде чынжыр сегменттери сокку астында конформациялык өзгөрүүлөр аркылуу энергияны чачыратышы мүмкүн. Бул негизинен химиялык байланыштардын созулушу, ийилиши жана бурулушу сыяктуу молекула ичиндеги кыймылдар аркылуу энергияны сиңирүүдөн келип чыгат.

2. Фазалык түзүлүштүн буферлөө механизми бар: HIPS, ABS жана PA/EPDM сыяктуу системалар жумшак фазаларды же интерфейстерди камтыйт. Сокку учурунда интерфейстер алгач энергияны сиңирип, байланышты ажыратып, андан кийин рекомбинацияланат.Бокс кол каптары сыяктуу эле, алар күчтү жогорулатпайт, бирок стресс убактысын узартып, эң жогорку стрессти азайтат. 

3. Молекулалар аралык "жабышкактык": Айрым системаларда суутек байланыштары, π–π өз ара аракеттенүүлөрү жана ал тургай диполдук өз ара аракеттенүүлөр бар. Бул алсыз өз ара аракеттенүүлөр сокку учурунда энергияны сиңирүү үчүн өздөрүн "курмандыкка чалып", андан кийин акырындык менен калыбына келишет.

Ошондуктан, полярдык топтору бар кээ бир полимерлер (мисалы, PA жана PC) соккудан кийин олуттуу жылуулукту бөлүп чыгарарын байкайсыз — бул электрондор жана молекулалар тарабынан пайда болгон "сүрүлүү ысыгына" байланыштуу. 

Жөнөкөй сөз менен айтканда, соккуга туруктуу материалдардын жалпы өзгөчөлүгү - алар энергияны жетиштүү тез бөлүштүрүшөт жана бир убакта кулап түшпөйт.

 

АРЫ ЖЕРДЕНнын UHMWPE жанаHDPE баракs - соккуга эң сонун туруктуулукка ээ инженердик пластик буюмдар. Тоо-кен машиналары жана инженердик транспорт тармактарында негизги материал катары, алар көмүртек болотун алмаштырып, жүк ташуучу унаалардын жана көмүр бункеринин каптамалары үчүн артыкчылыктуу тандоого айланган. 

Алардын соккуга өтө күчтүү туруктуулугу аларды көмүр сыяктуу катуу материалдардын соккуларынан коргойт, транспорттук жабдууларды коргойт. Бул жабдууларды алмаштыруу циклдерин азайтат, ошону менен өндүрүштүн натыйжалуулугун жогорулатат жана жумушчулардын коопсуздугун камсыздайт.