材料经多次施加应力或应变后, 材料的力学性能发生衰减或丧失的现象。一般认为是裂纹逐渐发展导致*终疲劳损坏。材料从投人使用到损坏所需形变的周期数称为疲劳寿命, 它代表材料抵抗产生裂纹的能力。施加的应力越大, 寿命越短、。但存在着一个永不疲劳的耐久极限, 其)友力值约为静态拉伸强度的2 0~3 5%, 设计受振结构时, 其所受*大应力不)友超过耐久极限。
在机械应力的作用下, 聚合物疲劳的原因大致如下: *重要的是大分子链发生机械降解,并形成了大自由基, 电子顺磁共振仪可测出自由基浓度随变形增大而增高的情况; 在应力作用下使各组分相互作用, 促进了力活化; 分子链、超分子结构单元、填料等, 在应力的作用下重新取向和排列; 在应力降解的同时产生的低分子物质具有表面活性, 并吸附在新形成的表面上。此外.还应注意到机械应力对其它老化形式有促进作用: 应力应变促进氧化老化; 应力应变和臭氧联合作用导致臭氧开裂; 环境应力开裂。若包括热应力、收缩应力等内应力.则应力儿乎对各种老化都要促进作用。
机械(应力) 降解和热降解或化学降解是不同的.其区别是: 热降解、化学降解对主链、侧链没有选择性.但对化学键有选择性; 而机械降解主要发生在主链上, 主链刚性越大或分子质量越大时越易降解, 而且对分子链化学键的化学本质没有选择性热降解、化学降解产物除大分子碎片外, 常常有大量低分子物; 而机械降解产物主要是大分子碎片, 一也会形成新的端基,有氧存在时(特别是臭氧), 这种作用更明显(应力活化氧化分解)(。发生热降解的温度通常较高; 而机械降解开始出现的特征温度要低得多, 且降解作用随温度而趋严重。机械降解作用与界面有关, 界面两侧性能相差越大, 越容易发生应力集中, 并通过机械降解*初的裂纹发展到形成裂缝.因此复合材料的界面是机械降解严重的地方*容易疲劳。
由于机械降解作用中也产生自由基, 因此许多防老剂也可以作为防疲劳剂, 不过其作用只能限制降解的发展, 而不能使断裂的大分子链重新复合。
