Interferenzoptische Vermessung der Craze-Zone vor der Rißspitze in PMMA unterschiedlichen Molekulargewichtes

Zusammenfassung

Beim Bruchvorgang in glasartigen Thermoplasten wird durch die erhöhten Spannungen vor der Riß-spitze eine Craze-Zone gebildet, die aus verstreckten Molekülbündeln besteht. Die Größe der Craze-Zone wird neben makroskopischen Parametern auch durch die Mikrostruktur beeinflußt. In einigen Thermoplasten wie z. B. PMMA, kann die Größe der Rißöffnung und auch der Craze-Zone mit Hilfe von interferenzoptischen Messungen bestimmt werden. In dieser Arbeit wurden an PMMA die Einflüsse des Molekulargewichtes und der bruchmechanischen Parameter auf die maximale Verstreckung der Kettenbündel beim Bruchbeginn untersucht. Es wurde festgestellt, daß bei Bruchbeginn die gemessene Länge der gestreckten Kettenbündel (von 1,2 μm bis 2,9 ,μm) und die Rißöffnung (von 0,4 μm bis 1,4 μm) mit dem MolekulargewichtM _w (110000 ≤M _w≤ 8 000 000) ansteigt, wobei dieser Anstieg nur im Bereich der niederen Molekulargewichte (von 110 000 bis etwa 200 000) stark ist.

Summary

A precursor to the process of fracture in glassy thermoplastics is the formation of a region of crazed material, consisting of bundles of stretched molecules, ahead of the crack tip. The size of such craze zones is influenced not only by macroscopic parameters, such as applied stress, but also by the microstructure of the material. In certain thermoplastics (e. g. PMMA) the size and shape of the craze zone and the crack opening can be measured using optical interference techniques. In this work the effects of both molecular weight and the fracture mechanics parameter,K, on the length of the stretched molecular bundles in the craze zone, and, in particular, the maximum length at the onset of crack propagation, were investigated in PMMA. It is shown that this maximum length increases from 1,2μm to 2,9μm and the crack tip crack opening from 0,4μm to 1,4μm with increasing molecular weight,M _w (110 000 ≤M _w ≤ 8 000 000) although the rate of increase is only large at lower molecular weights (between 110 000 and about 200 000).