лекулярными силами. Внешне это проявляется в способности полимера сильно деформироваться, например, при растяжении полимерного стекла величина деформации достигает 200—300 % (рис. 109,2); если скорость растяжения достаточно низка, одновременно образуется «шейка», т. е. участок со значительно меньшим сечением по сравнению с остальной частью образца^

На первом этапе растяжения (участок I) полимер ведет себя как обычное твердое тело, подчиняясь закону Гука, и модуль упругости имеет величину порядка сотен или тысяч килограммов на квадратный миллиметр; деформация невелика (не превышает нескольких процентов от начальных размеров образца), обратима и быстро исчезает после снятия нагрузки.

Некоторый спад напряжения после достижения о*кр связан, по-видимому, с наличием в стекле сравнительно небольших виутренних перенапряжений, возникших в процессе его образования и проявляющихся только при достаточно сильном растяжении, когда внешним механическим воздействием преодолен потенциальный барьер деформации. Так как оии способствуют растяжению образца, оио происходит при более низких значениях а. Для аморфных полимеров в отличие от кристаллических величина сгкр и наклон кривой из участке I зависят от скорости деформации.

На втором этапе появляется «шейка», длина которой растет за счет более* толстой части образца, и так как деформация сохраняется после прекращения действия внешних сил, может показаться, что она необратима и что акр представляет собой характерный для металлов предел текучести. Однако достаточно нагреть деформированный полимер выше Тст, чтобы практически полностью восстановилась первоначальная форма образца. Следовательно, деформация на вто?:, ром этапе, так же как и на первом, обратимая.

Исследование расположения и формы цепных молекул в растянутом и нерастянутом застеклованном полимере показало, что эта деформация связана только с переходом одной конформаций в другую.

Кажущаяся необратимость процесса объясняется тем, что ниже Гст внутримолекулярное тепловое движение не в состоянии преодоЛЕТЬ энергетические барьеры; это вполне возможно выше указанной темпера/ туры, когда полимер уже находится в \ высокоэластическом состоянии и выпря-/ мленные молекулы снова скручивают-^—ся, что и приводит к восстановлению исходной формы образца. -—7 N Таким образом, деформация, про-являющаяся после достижения акр, имеет высокоэластическую природу, отличаясь от обычной высокоэластической тем, что она происходит только при вынуждающем действии достаточно больших напряжений. Потому она была названа вын ужденноэластической деформацией, а критическое напряжение окр, с которого начинается ее проявление, — пределом вынужденной эластичности. Явление вынужденной высокоэластичности тесно связано со временем релаксации и характерно только для полимеров.

По мнению А. П. Александрова, при вынужденной эластической деформации напряжение «помогает» макромолекулам преодолевать потенциальные барьеры, препятствующие их деформации, уметшает количество энергий, требуемой для активации цепных молекул. Это, в свою очередь, приводит к падению времени релаксации т в соответствии с выражением

х=-Ае КТ ,

где А— константа; о — напряжение; — энергия активации (акти-вационный барьер в ненапряженном полимере); К — константа Больцмана; а — коэффициент, зависящий от объема сегмента макромолекулы.

С этой точки зрения предел вынужденной эластичности представ-^ ляет собой то напряжение, при котором ао достигает величины порядка ио. С этого момента резко снижается время вынужденно-эластической релаксации и скорость деформаций быстро доходит до скорости приложения нагрузки без существенного возрастания напряжения в дальнейшем (рис. 109). Иначе говоря, предел вынужденной эластичности представляет собой напряжение, при котором скорость деформации равняется скорости релаксации (скорость возрастания напряжения становится равной скорости рассасывания его). Следовательно, чем быстрее прилагают нагрузку, тем больше должно уменьшаться время релаксации (за счет возрастания а), чтобы оно сравнялось с временем приложения нагрузки, и тем выше предел вынужденной эластичности.

С понижением температуры также повышается предел вынужден-' ной эластичности, ибо уменьшается интенсивность теплового движения. Следовательно, увеличивается количество механической энергии,' которое необходимо добавить, чтобы преодолеть потенциальные барьеры. Когда температура снизится настолько, что макромолекуле легче разорваться, чем менять свою конформацию, и предел вынужденной эластичности превысит прочность полимера, последний разрушается как хрупкое тело (рис. 109,/).

На стадии III после превращения всего образца в «шейку», в которой макромолекулы уже ориентированы в направлении деформации, полимер упрочняется и зависимость о — Д/// имеет примерна такой же вид, как на стадии I. На практике этим свойством пользуются для формоЁания полимерных изделий в режиме вынужденной эластичности (в области вытяжки, см. с. 423)^и для получения ориентированного органического стекл