Действительно, полученные данные подтверждают важную роль микродефектности полимера в его механическом поведении [9, 13]. Проявлением такой неоднородности является, в частности, возникновение шейки в деформируемом полимере в каком-либо одном, самом «опасном» месте.

Наличие распределения скоростей роста микротрещин в деформируемом полимере свидетельствует о существовании в материале набора микродефектов, создающих набор концентраторов напряжения, инициирующих локализованную пластическую деформацию. Эти концентраторы напряжения различаются по «опасности» и вовлекаются в процесс инициирования локализованной пластической деформации, т. е. в процесс зарождения микротрещин при различных уровнях напряжения, запасенных образцом.

В силу замедленности релаксационных процессов, протекающих в стеклообразных полимерах, уровень запасаемых полимером напряжений легко изменять, меняя скорость его деформации.

Как видно из рис. 2, при этом не только возрастает наиболее вероятная линейная скорость роста микротрещин, но и заметно расширяется их распределение, что свидетельствует о вовлечении в процесс деформации множества новых концентраторов напряжения.

Об этом же свидетельствуют данные о количестве микротрещин, возникающих в полимере при различных

Рис. 2. Кривые распределения микротрещин по линейным скоростям роста при деформировании ПЭТФ в этиловом спирте со скоростью 8,33-10~6 (1), 3,33-10-5 (2) и 1,67-10-4 м/с (3)

Рис. 3. Зависимость числа возникающих микротрещин п (а), их линейной скорости роста и напряжения (б) от величины деформации при растяжении ПЭТФ в этиловом спирте со скоростью 8,3310-6 (1); З.ЗЗ-10-5 (2); 1,67-10~4 (3); 1,5810-' (4) и на воздухе со скоростью 1,58-10-4 м/с (5)

скоростях его деформирования в адсорбционно-активной среде (рис. 3, а). Хорошо видно, что при всех исследованных значениях деформации большее количество микротрещин возникает в образцах, растягиваемых с большей скоростью, т. е. в условиях, при которых образец находится при более высоком напряжении. Именно это обстоятельство позволяет вовлечь в процесс деформации часть концентраторов напряжения, «безопасных» при меньших скоростях деформации и поэтому неспособных в этих условиях инициировать рождение микротрещины. Более того, уменьшая скорость растяжения в адсорбционно-активной среде, можно достичь условий, при которых в полимере на самом «опасном» дефекте будет зарождаться всего лишь одна микротрещина и макроскопически процесс деформации полимера будет аналогичен его деформации на воздухе [14]. Основное отличие в этом случае будет заключаться в структуре полимера, перешедшего в ориентированное состояние, однако этот вопрос мы не рассматривали в данной работе.

Итак, наличие распределения микротрещин по скоростям роста связано в первую очередь с набором микродефектов или микронеоднородностей в полимере. Однако следует учитывать и тот факт, что прорастание первых микротрещин через все поперечное сечение образца так же, как прорастание шейки, приводит к падению напряжения и, следовательно, скорость роста последующих микротрещин будет ниже, так как они возникли при меньшем уровне напряжений. Таким образом, распределение микротрещин по скоростям роста зависит от микродефектности и микронеоднородности образца, а также от релаксации напряжений, связанной с развитием микротрещин.

На рис. 3, б представлена зависимость скорости роста микротрещин от степени растяжения полимера для трех скоростей его деформации в ад-сорбционно-активной среде. На этом же рисунке для сравнения приведена кривая растяжения ПЭТФ в этиловом спирте. Анализ данных, представленных на рис. 3, позволяет нам качественно связать вид кривой растяжения полимера с числом и скоростями роста возникающих в нем микротрещин. Наибольшее число микротрещин возникает при малых деформациях, которые лежат в области напряжений до достижения макроскопического предела вынужденной эластичности. Микротрещины, возникающие на начальном участке, растут с наибольшей скоростью. Оказывается, что как только быстрорастущие микротрещины прорастут через все поперечное сечение образца, напряжение падает; это ведет к резкому уменьшению числа возникающих микротрещин и скорости их роста. Другими словами, механическое поведение ПЭТФ в области спада напряжения вплоть до выхода кривой растяжения на прямолинейный участок обусловлено сложными процессами возникновения и поперечного роста микротрещин. Форма кривой растяжения полимера в адсорбционно-активной среде содержит информацию об описанных выше процессах, а сама кривая растяжения может служить тонким инструментом исследования механизма деформации.

Сравнение динамометрических кривых растяжения ПЭТФ на воздухе и в адсорбционно-активной среде (рис. 3, б) показывает, что деформирование в адсорбционно-активной среде приводит к снижению механических характеристик полимера, как это было показано в работах [15, 16], кроме того, имеется различие в спаде напряжения после достижения предела вынужденной эластичности. На наш взгляд, это различие обусловлено тем, что на воздухе прорастание шейки происходит, как правило, в одном месте образца, в связи, с чем на динамометрической кривой растяжения обычно возникает достаточно резкий спад напряжения. В то же время множество растущих с различными скоростями микротрещин, естественно, сложным образом «разгружают» растягиваемый полимер, тем более что микротрещины могут рождаться и расти во всей исследованной области растяжения (до 50%) и вносить свой вклад в спад напряжения. Этот вывод подтверждают и данные работы [14], в которой было обнаружено, что в тех случаях, когда при малых скоростях деформирования полимера в адсорбционно-активной среде в образце возникает и растет всего лишь одна микротрещина, спад напряжения на динамометрической кривой растяжения после достижения предела вынужденной эластичности становится таким же резким, как и при деформации полимера на воздухе.

Сопоставим теперь полученные нами из распределений по скоростям наиболее вероятные линейные скорости роста микротрещин с некоторой средней скоростью роста микротрещин, определяемой из кривых растяжения по методу, описанному в работе [12].

На рис. 4, а совместно представлены данные по определению скоростей роста микротрещин, полученные с помощью кинофотосъемки и кривых растяжения от логарифма скорости деформирования. При малых скоростях деформирования, когда число возникающих микротрещин невелико, наблюдается удовлетворительное совпадение наиболее вероятной линейной скорости роста микротрещин, определяемой по значению максимума на кривой распределения (рис. 2), и средней скорости роста, определяемой из кривой растяжения. Однако при деформировании со скоростью растяжения 1,58-Ю-4 м/с, когда резко увеличивается число возникающих микротрещин, как это видно на рис. 4, б, средняя скорость роста микротрещин, определенная из динамометрической кривой растяжения, становится значительно больше соответствующей величины, полученной из прямых микроскопических наблюдений.