ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменение основных факторов, определяющих прочность из "Разрушение эластомеров в условиях, характерных для эксплуатации" С увеличением содержания технического углерода возрастает разница в густоте сетки в матрице каучука (она меньше) и в слое каучука, сорбированном на наполнителе [63]. На химизм процесса вулканизации наполнители влияют слабо [81]. Считается, что в оптимуме структура вулканизационной сетки наполненных вулканизатов незначительно отличается от структуры вулканизатов того же состава, но не содержащих наполнителей [81]. [c.64] Влияние активных наполнителей на прочность резин проявляется в другом и оно существенно. Экспериментальные данные показывают, что в присутствии наполнителей при разрыве в высокоэластическом состоянии, т. е. в условиях беспрепятственного развития молекулярной ориентации, коэффициент усиления как в эластомерах, так и в пластиках достигает 10—12 (табл. 2.3). Резкое возрастание эффекта усиления наблюдается и для пенополиуретанов, наполненных стеклянным волокном, при переходе полимера из застеклованного в высокоэластическое состояние [82]. [c.64] При переходе к высокоэластическому состоянию Ку у аморфных полимеров резко возрастает, так как наполнитель способствует развитию молекулярной ориентации. Дальнейшее повышение температуры приводит к уменьшению коэффициента упрочнения из-за затруднения ориентационных процессов вследствие разупоря-дочения полимера и ослабления связей наполнитель — каучук (рис. 2.7). [c.66] Наличие цепочечных структур наполнителя [89, 90] способствует образованию ориентированных на них фрагментов эластомера, что приводит к росту ориентации каучуковой фазы при удлинении и разрыве. По существу впервые это положение было сформулировано Догадкиным, Печковской, Лукомской [89, 90] на основании серии энспериментальных работ. Однако следует подчеркнуть, что важным для проявления усиливающего действия является не само по себе образование це--почечных структур и ориентация на них молекул эластомера, а то, что эти структуры способствуют образованию ориентированного полимера яри растяжении и разрыве. В противном случае они должны были -бы оказаться эффективными и при малых деформациях н в сложнонапряженном состоянии, — чего на самом деле нет. [c.68] Активная роль наполнителя, содействуюшая увеличению прочности, проявляется и после начала роста дефекта. Она заключается в удлинении пути трешины, встречающейся с наполнителем [89], и в ее торможении благодаря развивающейся в присутствии наполнителя значительной дополнительной орнентации эласто-мера. [c.70] Будет ли сопротивление деформированию и разрушению монотонно увеличиваться с ростом деформации при введении активного наполнителя Нет, эта зависимость не монотонна, так как наложение напряжений сопровождается разрушением структуры и уменьшением до определенной степени деформации модуля упругости. Это было видно из рис. 2.9, и подтверждается параллельно проведенными определениями твердости и сопротивления разрушению деформированных резин при ускоряющем воздействии озонированного воздуха и при разрезанпи (ом. рис. 3.13) [35]. [c.70] Изменение структуры наполненного техническим углеродом эластомера подтверждается и изменением его объемного электросопротивления ра [93]. В области малых деформаций (0—25—50%) ро возрастает из-за разрушения контактов между частицами технического углерода, при деформациях от 25—50% до 300—400% ро снижается вследствие ориентации элементов структуры, образуемой самим наполнителем и, наконец, пр деформациях 300—400% и до разрыва ро опять возрастает, так как расстояния между проводящими элементами увеличиваются. [c.70] Учитывая имеющиеся экспериментальные данные, можно схематично представить влияние активного наполнителя на долговечность резин из аморфных каучуков в широком диапазоне напряжений [94] рис. 2.10. Как видно из этого рисунка, роль наполнителя в разных диапазонах напряжений меняется. При малых напряжениях (участок I), недостаточных для разрушения структур наполнитель — полимер, наполнитель усиливает эластомер, по-еидимому, за счет стерических препятствий при разрастании дефектов на участке И имеет место разупрочнение эластомера за счет его размягчения, более интенсивного в наполненной резине. [c.71] Такого рода зависимость получается теоретически [37], если рассмотреть разрушение модели пружин, принимая во внимание 1) ее упрочнение при растяжении в результате ориентации, 2) размягчение (т. е, уменьшение модуля упругости) при достижении определенного значения напряжения. С помощью этой же модели объясняется и ход кривой долговечности для наполненной резины с участком разупрочнения. При этом для наполненной резины принимаются следующие посылки ее модуль больше, чем у ненаполненной размягчается она при большем напряжении и до большей степени. Суть такого влияния наполнителя сводится к тому, что ориентационное упрочнение в наполненной резине проходит сначала более слабо из-за наличия большего количества связей, а затем более сильно, так как эти связи разрушаются при большем напряжении. [c.71] На участке III с уменьшением времени разрыва возрастает усиливающее действие наполнителя, что связано в основном с его благоприятным влиянием на распределение напряжений. На участке IV начинает все большее значение приобретать разрыв химических связей, и усиливающее действие уменьшается наконец, на участке V разрыв приобретает хрупкий характер из-за своей кратковременности, и упрочнение сходит на нет. [c.71] Помимо рассмотренного пути усиления эластомеров в них может иметь место и другой, менее эффективный путь, не связанный с развитием больших деформаций. Это — влияние наполнителя на структуру материала [95]. При образовании граничного слоя повышенной плотности, что может реализоваться в эластомерах [20] из-за большой гибкости их молекул, должно наблюдаться упрочнение аморфных эластомеров. Существование такого псевдозастеклованного слоя, обнаруживаемого по отсутствию аддитивности коэффициентов линейного расширения в системе полимер — наполнитель, предполагается на полистироле и асбесте в СКМС-30 [96]. На резинах, содержащих технический углерод, до 30%, как известно [97], такая аддитивность наблюдается введение технического углерода не влияет на резин, что позволяет предположить отсутствие заметного изменения механических свойств приграничных слоев полимера. С этим коррелируется отсутствие активности у некоторых типов технического углерода в резинах при малых деформациях. В кристаллизующихся эластомерах наполнители, промотируя кристаллизацию при малых деформациях (чего можно ожидать [98, с. 138 86]), также могут вызывать упрочнение в этих условиях. Вероятность проявления усиливающего действия наполнителей. в полимерах, находящихся В высокоэластическом состоянии, при их разрушении в условиях малых деформаций больше, чем для хрупкого состояния, так как в первом случае концентраторы напряжений играют значительно меньшую роль. Таким образом, отсутствие упрочняющего действия ряда активных наполнителей в эластомерах при малых деформациях или даже разупрочнение должно проявляться не всегда. [c.72] Б2 Усиление эластомеров/иод ред. печковской К. А. М., Химия, 1968. [c.75] Вернуться к основной статье