ISSN:
0003-3146
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
For innovative applications of plastics, which take advantage of special properties of polymeric materials, comprehensive understanding on strengthening and toughening mechanisms is required. The temperature-dependent mechanical behaviour of PMMA, PS and PC under dynamic loading conditions were investigated by means of an instrumented Charpy impact tester. The elastic-plastic fracture mechanics parameters, the energy-determined J-integral, and the deformation-determined crack opening displacement, δ, enable to do structure-related quantification of micromechanical processes. The J-integral values showed a maximum, resulting from an energy-dissipative process. The maximum values for PMMA occurred at 50°C and for PC at 40°C , which is related to the secondary(β) relaxation as evaluated from the frequency dependence of the mechanical loss factor. The 0-relaxation initiated shear deformation mechanisms, which led to a local increase of toughness. In polycarbonate, toughness is strongly increased due to a stress-induced shear flow process at temperatures higher than -25°C. Correlations between morphology and toughness can be derived with the help of optical investigations of stable crack propagation on fracture surfaces.
Notes:
Innovative Kunststoffanwendungen, die die speziellen Eigenschaften polymerer Werkstoffe gezielt ausnutzen, erfordern vertiefte Kenntnisse über festigkeits- und zähigkeitsbestimmende Mechanismen. Das sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändernde Werkstoffverhalten von PMMA, PS und PC wurde bei dynamischer Beanspruchung mittels instrumentierter Kerbschlagbiegeprüfung bestimmt. Mit der verformungsbestimmten Rißöffnungsverschiebung δ und dem energiebestimmten J-Integral stehen Kenngrößen der Fließbruchmechanik zur Verfügung, die eine strukturbezogene Quantifizierung der temperaturabhängigen mikromechanischen Prozesse erlauben. Die J-Integralwerte zeigen für PMMA bei 50°C und für PC bei -60°C ein durch einen energiedissipativen Prozeß verursachtes Maximum. Dieses Maximum steht, wie sich aus der Interpretation der Frequenzabhängigkeit des mechanischen Verlustfaktors ergibt, mit der Neben(β)-Relaxation in Beziehung. Dabei initiiert die β-Relaxation Scherdeformationsmechanismen, die ihrerseits die lokale Zähigkeitserhöhung bewirken. Ab -25°C führt für PC ein spannungsinduzierter Scherfließprozeß zu einer erheblichen Zähigkeitssteigerung. Durch die Einbeziehung lichtmikroskopischer Untersuchungen des stabilen Rißfortschritts auf der Bruchfläche können Morphologie-Zähigkeits-Korrelationen abgeleitet werden.
Additional Material:
16 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/apmc.1997.052530103
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