ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ГALffL V Pantllluue пдпиирплп олг Молекулярно-кинетическая концепция разрушения из "Структура и прочность полимеров Издание третье" По влиянию на прочность полимеров наполнители можно разделить на две группы усилители, увеличивающие прочность полимерного материала, и инертные наполнители, не увеличивающие его прочность. Нередко наполнитель вводят не для изменения свойств материала в определенном направлении, а просто для снижения стоимости изделия. Многие наполнители применяют для придания материалу определенного свойства, например негорючести, термостойкости и т. д. [551 ]. Но в ряде случаев наполнители являются обязательными компонентами композиции, без которых невозможно обеспечить необходимую прочность изделия. Это особенно резко проявляется в производстве резиновых изделий из синтетического каучука. Как известно, прочность вулканизатов некристаллизующихся синтетических каучуков очень мала, если в сырую резиновую смесь не вводить активных наполнителей (в больщинстве случаев технического углерода). [c.214] Многочисленные исследования механизма действия наполнителей и кх влияния на механические свойства вулканизатов показали, что эффект усиления некристаллизующихся каучуков в той или иной мере обусловлен образованием связи между частицами технического углерода и цепными молекулами полимера. Было показано [552, с. 103 553, с. 1015], что усиление сопровождается образованием сажевой структуры . Однако только методом скоростной киносъемки удалось получить непосредственную картину распределения напряжений и деформаций в месте разрыва наполненного и ненаполненного вулканизатов. Этим методом было изучено влияние активного и неактивного технического углерода на деформационные свойства вулканизатов в процессе разрыва [554, с. 17]. При исследовании был использован также метод микрокиносъемки. [c.214] Объектами служили вулканизаты некристаллизующегося на-трийбутадиенового каучука, в котором эффект усиления проявляется достаточно четко. В вулканизаты вводили разные количества технического углерода — канальной сажи и для сравнения такое же количество менее активной термической сажи. [c.214] Ранее было показано, что вулканизат характеризуется неоднородным распределением степени деформации по объему образца [294, с. 4]. Удалось определить степень дополнительной деформации [554, с. 17] в месте роста дефекта наполненного эластомера. [c.215] На начальной стадии деформации отношение у = (см. [c.215] — временем, отсчитываемым с момента заметного увеличения 7 до момента разделения образца на части, и Тмакс — максимальным значением дополнительной ориентации. [c.215] На кривой зависимости т. , от концентрации сажи для вулканизатов, содержащих канальную сажу, наблюдается максимум при 40 масс, ч. сажи на 100 масс. ч. каучука (рис. IV.20). Для вулканизатов, наполненных термической сажей, характерно монотонное, но весьма незначительное увеличение по мере увеличения концентрации сажи. [c.215] Специфические особенности протекания процесса разрыва вулканизатов, наполненных канальной и термической сажами, по-видимому, связаны со всем комплексом прочностных свойств. [c.215] При растяжении ненаполненных вулканизатов вследствие их неоднородности наблюдается неоднородное распределение напряжений. То же самое происходит и при растяжении наполненных вулканизатов, но в этом случае распределение напряжений оказывается более равномерным, потому что в местах перенапряжений разрушаются связи каучук — сажа. [c.216] Под действием перенапряжений, локализованных в отдельных участках материала, образуются микронадрывы. [c.216] Наполнение активной канальной сажей сопровождается улучшением релаксационных свойств вуканизатов. [c.217] При наполнении вулканизатов канальной сажей до 40 масс. ч. на 100 масс. ч. каучука сильно увеличивается время, необходимое для возникновения перенапряжений, достаточных для развития дополнительной ориентации исследуемых вулканизатов. Наполнение канальной сажей в этом интервале концентраций обязательно сопровождается развитием в вулканизате перед его разрывом более высоких напряжений, вызывающих значительную дополнительную ориентацию. [c.217] Изложенные выше соображения следуют из анализа макрокартины распределения напряжений и деформаций в процессе разрыва наполненного вулканизата. На киноустановке МКУ-1 были проведены микрокиносъемки разрыва наполненных вулканизатов (скорость съемки — 2 кадра в секунду), образцы которых деформировались до удлинения 800%. Было сконструировано специальное приспособление, позволяюш,ее вести наблюдение и съемку в процессе растяжения вулканизата [554, с. 17]. Полученные микрокинофильмы дешифровали на широкопленочном дешифраторе. [c.218] Аналогично рассмотренной ранее макрохарактеристике у = = р/ н материал можно описать микрохарактеристикой у , представляющей собой отношение расстояния между замеченными под микроскопом точками к расстоянию между ними в отдельные моменты времени после прекращения деформации образца. [c.218] Результаты обработки микрокинофильмов полностью воспроизводят картину, полученную на основании анализа материалов скоростных кинофильмов, в которых заснят процесс разрыва наполненных вулканизатов. И в этом случае вулканизат, наполненный канальной сажей, проявляет большую степень ориентации по сравнению с вулканизатом, наполненным термической сажей. Время, в течение которого развивается дополнительная ориентация, для образцов, наполненных канальной сажей, также больше. [c.218] Резюмируя полученные результаты, можно утверждать, что в оптимуме наполнения активной (в данном случае канальной) сажей наблюдается минимальная средняя скорость разрыва, которая является одной из главных характеристик прочности. Для вулканизатов, наполненных неактивной (термической) сажей, вместо минимума на кривой скорость разрыва — степень наполнения наблюдается монотонное уменьшение средней скорости разрыва. [c.218] Обнаружена тесная связь между образованием сажевой структуры в резине и степенью дополнительной ориентации материала в месте разрыва. Сама сажевая структура в каучуке непосредственно влияет на характеристику прочности, а именно на степень дополнительного растяжения в месте разрыва. [c.218] Если учесть, что в процессе разрушения кинетическими единицами могут являться не только сами макромолекулы, но и разнообразные их ассоциаты, то вырисовывается сложная картина возможных процессов разрушения полимерных тел. Причем, если ориентировать макромолекулы в направлении действия разру-шающеи силы в данном микрообъеме полимерного тела, то появляется возможность заменять противодействие разрушению сил Ван-дер-Ваальса противодействием за счет сил главных химических валентностей. [c.219] При рассмотрении разрушения полимеров в общем виде необходимо учитывать противодействие разрушению как межмолекулярных, так и химических связей. Если разрушение полимерного материала осуществляется в условиях, когда структура материала в ходе разрушения остается постоянной, то процесс подчиняется общим закономерностям прочности. Если же при разрушении полимерного материала реализуется его способность к высокоэластической деформации, сопровождающейся увеличением анизотропии материала, то условие, при котором разрыв подчиняется общим закономерностям, не соблюдается. [c.219] Вернуться к основной статье