PTFE je velmi užitečný materiál, protože má jedinečnou kombinaci vlastností.PTFE je chemicky inertní, odolný vůči povětrnostním vlivům, má vynikající elektrickou izolaci, odolnost vůči vysokým teplotám, nízký koeficient tření a neadhezivní vlastnosti.
Polymery se běžně používají ve výrobě a strojírenství, nicméně publikované výzkumy popisující jejich mechanické vlastnosti jsou vzhledem k jejich důležitosti zdánlivě nedostatečně zastoupeny.Mnoho z prezentovaných dat až příliš běžně poskytuje nedostatečné informace o přesném původu testovaného polymeru a historii jeho zpracování.Je to možná proto, že stanovení základní materiálové charakterizace je často stejně obtížné jako provedení skutečných mechanických zkoušek.Přesné počítačové modelování mechanické odezvy polymeru je navíc stále v plenkách.Běžně se používá mnoho empirických metod, ale mimo úzký rozsah parametrů bývají nepřesné.Jedním z důvodů, kromě složitosti odezvy polymeru, je to, že často nejsou k dispozici data mimo úzký rozsah experimentálních parametrů, aby se zpochybnila a rozšířila robustnost empirických nebo fenomenologických konstitutivních modelů.Zde uvádíme první výsledky společného multidisciplinárního úsilí zaměřeného na pochopení mechanické odezvy dobře charakterizovaného polymeru jak z experimentálního hlediska, tak později, ve spojení s vytvořením robustního teoretického modelu schopného implementovat do počítačových kódů. .
Polymerem popsaným v této studii je poly(tetrafluorethylen) (PTFE).Byl vybrán z několika důvodů, včetně jeho použití jako běžného konstrukčního materiálu pro malé vysoce výkonné díly a jeho dostupnosti od několika výrobců.Přestože byl v minulosti rozsáhle studován, za posledních 25 let mu byla věnována malá pozornost v otevřené literatuře.Rozhodli jsme se znovu navštívit tento materiál kvůli jeho strukturální složitosti a nedostatku mechanických dat.PTFE je v mnoha ohledech pozoruhodný materiál.Vykazuje užitečné vlastnosti v nejširším teplotním rozsahu jakéhokoli polymeru;PTFE si zachovává určitou míru tažnosti při 4 K a v některých situacích se používá v aplikacích při 540 8C. Je nerozpustný ve všech běžných rozpouštědlech a je odolný téměř všem kyselým a žíravým materiálům.PTFE má mezi všemi materiály nejvyšší měrný odpor, velmi vysokou dielektrickou pevnost a nízké dielektrické ztráty.Koeficient kluzného tření mezi PTFE a mnoha strojírenskými materiály je extrémně nízký a při spékání se směsmi snižujícími opotřebení vzniká průmyslově důležitá třída ložiskových materiálů.Ve spojení s nízkým koeficientem tření a chemickou stabilitou je pro jiné materiály téměř nemožné přilnout k PTFE.Tato vlastnost se často využívá v technologii průmyslového zpracování, kde je důležité snadné čištění.Jedním z aspektů PTFE, který jej bránil v širším průmyslovém a technickém použití, je jeho vysoká viskozita taveniny (1011 P při 380 8C).To zabraňuje tomu, aby bylo možné vstřikování a vyfukování, a pro výrobu dílů jsou k dispozici pouze nákladné procesy slinování a vytlačování.
Tento článek se zaměřuje na základní materiálovou charakterizaci a tlakovou odezvu PTFE materiálů z rodokmenu při různých rychlostech deformace a teplotách.Budoucí články se budou zabývat tahovou a smykovou odezvou, podrobnými účinky krystalinity polymeru, balistickým a rázovým chováním a vývojem použitelného teoretického konstitutivního modelu.
Bylo publikováno velmi málo předchozích výzkumů o kompresních vlastnostech PTFE.Existují určité výzkumy o vlastnostech tečení, ale pokud jde o inženýrskou deformaci, pozornost autorů se dostalo pouze na šest odkazů.V roce 1963 Davies publikoval článek o vývoji Split-Hopkinson bar systému.V rámci této zprávy byla prezentována jedna křivka napětí/deformace při pokojové teplotě pro PTFE při z1700 sK1.Maximální napětí v tomto systému bylo pouze 3 %.Další údaje o vysoké rychlosti deformace o polymeru v závislosti na teplotě publikovali Gray a Walley.Koo publikoval údaje o napětí/deformaci pro PTFE produkt společnosti Imperial Chemical Industries s názvem Halon G-80 v roce 1965.Stručně byly diskutovány také účinky teploty na mechanickou odezvu.
Čas odeslání: 16. srpna 2016