Количественный анализ закономерностей деформации и изучения предельного сопротивления кристаллических полимеров на стадии однородного деформирования проводили на примере политетрафторэтилена (ПТФЭ-1) и сополимеров тетрафторэтилена с гексафторпропиленом с малым (ПТФЭ-2) и большим (ПТФЭ-3) содержаниями последнего. Выбор ПТФЭ и его сополимеров весьма актуален в связи с использованием их в ведущих отраслях техники (авиации, ракетной технике и т. д.). Широкое внедрение этих перспективных материалов в качестве конструкционных сдерживалось из-за явно недостаточного знания их свойств и почти полным отсутствием данных о механическом поведении ПТФЭ и его сополимеров в области однородного деформирования. С целью получения образцов для механических испытаний применялись два режима переработки: прессование, с помощью которого были получены пластины толщиной 1,5 мм для изготовления плоских образцов, и экструзия с целью получения трубчатых заготовок, из которых на токарном станке вытачивались тонкостенные трубчатые образцы.

Заметим, что использование метода экструзии обусловило анизотропию механических свойств образцов. Политетрафторэтилен и его сополимеры относятся к кристаллизующимся полимерам, для которых весьма существенно влияние термической предыстории на механические свойства образцов Путем термообработки можно на одном и том же полимере широко варьировать степень кристалличности и изменять удельный объем. С этой целью проводилась термообработка образцов по следующим основным режимам: закалка образцы спекались в течение двух часов при температуре 370° С, а затем быстро перемещались в ледяную воду; воздушное охлаждение — после двухчасового спекания при температуре 370° С образцы остывали на воздухе; отжиг — после двухчасовой выдержки при температуре 370° Q образцы медленно охлаждались со скоростью 2° в минуту до 200° С, а затем свободно остывали на воздухе под асбестовым одеялом.

Закаленные образцы в ряде случаев подвергались дополнительной термообработке — прогреву при температуре максимальной скорости кристаллизации 315°С с изменением длительности прогрева от 25 до 200 ч. Длительность режима спекания также изменялась от 2 до 13 ч с целью определения влияния времени спекания на диаграммы растяжения ПТФЭ. В итоге были получены 10 партий образцов ПТФЭ и его сополимеров, обладающих различной плотностью (степенью кристалличности).

Наибольшее изменение степени кристалличности (45- 80%) удалось получить на образцах ПТФЭ-1. Экспериментально показано, что при растяжении ПТФЭ наблюдается заметное изменение объема образцов. Значительный интерес вызывает также вопрос о влиянии изменения удельного объема (для образцов с различной термической предысторией) на релаксационные свойства ПТФЭ при его деформировании. Способность к деформированию при действии гидростатического давления у различных кристаллических полимеров изменяется неодинаково.

Например, для полиэтилена деформативность изменяется незначительно, а для политетрафторэтилена резко падает. В связи с этим для сравнения изучались механические свойства такого распространенного кристаллического полимера, как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП).

Основные характеристики ПЭВП следующие: плотность = 0,962 гсм3, степень кристалличности =52%, показатель текучести расплава ПТР = 0,469 Г10 мин.