ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Прочность и усталость резин при многократных деформациях из "Прочность и разрушение высокоэластических материалов" При неограниченном уменьшении скорости растяжения шероховатая зона в момент разрыва становится все большей, а урав-иенне (VH. 2) все менее применимым. Однако качественно можно предсказать, что прочность должна уменьшаться с уменьшением скорости деформации более резко, чем на участке А Б (рис. 115). [c.193] Это следует из того, что при медленных разрушениях скорость разрушения резины возрастает относительно сильнее. Поэтому одному и тому же малому напряжению а соответствует меньшая долговечность или большая скорость растяжения, чем это следует из уравнения Бейли (VU. 2). В результате экспериментальные данные, вместо того чтобы ложиться на пунктирную прямую А А, сдвигаются вправо и ложатся на сплошную кривую, отклоняющуюся вниз. [c.193] Область БВ на рис. 115 соответствует области заметного возрастания высокоэластического модуля от до на рис. 114. В этой области скорости нагружения возрастают быстрее, чем задаваемые скорости деформации, что приводит к более резкому возрастанию прочности. Формула (VH. 4) описывает этот ход кривой, так как в области БВ постоянная Со вместе с модулем Е возрастает. Последнее приводит к подъему кривой до тех пор, пока модуль не станет равным Eq. После этого зависимость приобретает прежний линейный ход, если, конечно, правильно предположение, что при быстрых разрущениях ход временной зависимости прочности и величина постоянной Ь сохраняются прежними. [c.193] Основной задачей технологии резины является создание из каучука, наполнителей и других ингредиентов материала, обладающего максимальной механической прочностью и эластичностью, а также способностью сохранять свои свойства в течение длительного срока эксплуатации. [c.193] Причины этих явлений разбираются в различных теориях усиления резин, в большинстве которых рассматривается главным образом влияние наполнителей на деформационные и релаксационные свойства резин с точки зрения природы связей, возникающих между частицами наполнителя и макромолекулами каучука. В этих теориях рассматривается не прочность материала как таковая, а прочность структур, например прочность связей каучук—наполнитель и влияние ее на деформационные свойства и течение каучукоподобных полимеров - . [c.194] Эффект действия активного наполнителя в резинах проявляется по-разному в случае некристаллизуюаи хся н кристаллизующихся каучуков. Условная прочность ненаполненпых резин из некристаллизующихся каучуков равна 20—30 кгс/слг или немного выше, а прочност], резин, относящихся ко второй группе (кристаллизующихся), достигает 200—250 кгс см и выше. Прочность резин первой группы можно повысить, доведя ее до прочности резин второй группы, введением активных наполнителей, тогда как введение активных наполнителей в резины второй группы не дает заметного увеличения прочности (табл. 9). [c.195] Дагтые табл. 9 относятся к испытаниям резин при больших растяжениях. Если же сравнивать прочность резин первой и второй групп в условиях, при которых разрушение происходит при малых деформациях (например, при сжатии, раздире, истирании), а также при испытании в режиме многократных деформаций, то значения прочности резин обеих групп по порядку величины мало отличаются. [c.195] Причины высокой прочности наполненных резин объясняются двумя основными гипотезами релаксационной Александрова и Лазуркина и ориентационной Догадкина . [c.195] По Александрову и Лазуркину, механизм упрочнения активными наполнителями заключается главным образом в том, что наполнитель способствует выравниванию перенапряжений в материале. Пространственная сетка резины построена нерегулярно. [c.195] Релаксационный характер этого механизма прочности наполненных резин проявляется в том, что с повышением температуры (и уменьшением скорости растяжения) вероятность W отрыва цепи от частицы наполнителя при том же напряжении возрастает, а среднее время релаксации процесса десорбции (величина, обратная вероятности W) уменьшается. Если время опыта значительно больше Tj5, то релаксационный механизм действия наполнителя не проявляется и эффект усиления не наблюдается. Если продолжительность испытания намного меньше тц, а это возможно при низких температурах и при высоких скоростях растяжения, то резина разорвется раньше, чем будет реализован механизм десорбции. В этом заключается причина появления максимума на кривой зависимости прочности от скорости растяжения для наполненной резииы СКС-30 (см. рис. 113, кривая 2), а также максимума на кривой температурной зависимости прочности (см. рис. 116). [c.196] Наполнитель может участвовать в образовании структур двух типов 1) частицы наполнителя или их агрегаты беспорядочно распределены в массе каучука и в основном изолированы друг от друга прослойками каучука, 2) частицы наполнителя образу от пространственную сетку. Характер образующейся структуры зависит от количества введенного наполиителя, его дисперсности, и также от соотношения прочностей связей наполнитель—каучук и наполнитель—наполнитель. Если связи наполнителя с каучуком прочнее, то образуется преимущественно структура первого гипа (такую структуру образуют неактивные и мaJизaктивIiыe наполнители). Если же прочнее связи наполнитель—наполнитель, то образуются цепные структуры, служащие матрицей, на которой укладываются и ориентируются молекулы каучука. Такие структуры образуют активные наполнители. [c.197] Влияние структур активных наполнителей в резинах ка их прочность весьма существенно . Например, сажевые структуры, начиная с определенной степени наполнения,, представляют ссбой пространственную сетку, состоящую из сажевых цепочек, количество которых возрастает по мере увеличения степени наполнения, достигая предельного значения примерно при 20—30 объемах наполнителя иа 100 объемов каучука. Прочность имеет максимум в области тех значений наполнения, при которых заканчивается формирование сажевой структуры. [c.197] По Догадкину цепи каучука в резине располагаются преимущественно вдоль сажевых цепочек, образуя участки с ориентированной фазой. Эти ориентированные участки, по-В11ДИ-мому, являются пачками макромолекул. [c.197] Таким образом, при введении активного наполнителя врезгту по мере увеличения его кслг чества и образования цепочек гро-исходит переход от хаотической структуры в расположении полимерных цепей к пачечной структуре резины. Эта структурная особенность наполненных резин, вероятно, приводит к высокой прочности. [c.197] Известно , что имеется оптимальное содержание активного наполнителя, при котором истинная прочность достигает максимума. [c.197] Как видно из рис. 117, в процессе структурирования прочность проходит через максимум не только для ненаполненных резин, но и для наполненных. [c.198] Влияние типа и количества наполнителя иа прочность некристаллизующейся резины из СКС-30 при испытании на разрывной машине было детально исследовано Бартеневым и Белостоцкой, В качестве наполнителей применялись сажа (активный наполнитель), графит (полуактивный) и измельченное стекло (неактивный наполнитель). [c.198] В заключение отметим, что высокая прочность наполненных резин отчасти объясняется торможением роста трещин и других дефектов в присутствии наполнителя, создающего стерические препятствия для растущей трещины. [c.199] Вернуться к основной статье