Каучуки кривые напряжение—деформация

Рис. 5. Сравнение экспериментальной и теоретической кривых напряжение — деформация для образца каучука гевеи, вулканизованного без ускорителя [24]. Сплошные линии обозначают энтропийную часть процесса согласно экспериментальным данным, ООО — согласно теоретическим данным, —---обозначена энергетическая часть процесса согласно экспериментальным данным + + Н--согласно

На рис. 2 приведены кривые напряжение — деформация (о —X) для трех сажевых смесей, полученных на основе различных каучуков. Как видно из рисунка, при растяжении смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука наблюдается постепенный рост напряжений и некоторый спад перед разрывом смеси такой вид кривой о — X является типичным для некристаллизующихся каучуков. Сравнительно высокий уровень напряжений объясняется полярностью полимерных цепей бутадиен-нитрильного каучука и, соответственно, повышенным взаимодействием сажа — каучук. Для смеси на основе НК при 200—300% растяжения наблюдается вторая, более крутая ветвь увеличения напряжения, связанная с развитием процесса кристаллизации каучука поэтому разрыв наступает при высоком напряжении. В то же время для синтетического ис-полиизопрена, по содержанию цис-1,4-звеньев близкого к НК, имеет место течение смеси п разрыв происходит при низких напряжениях. [c.74]

Было показано [76], что общая форма кривой напряжение — деформация для вулканизатов жидких каучуков близка к теоретической кривой, предсказываемой гауссовой теорией каучукоподобной эластичности. Однако более низкая прочность на разрыв и относительное удлинение по мнению авторов объясняются относительно коротким расстоянием между сшивками в сетке жидкого каучука. [c.445]

Введение наполнителей в такую систему повышает гетерогенность структуры. Это согласуется также с данными при анализе кривых напряжение — деформация, полученных на системах с различным соотношением ПВХ и бутадиен-нитрильного каучука [c.65]

В отличие от оксида цинка обычные для диеновых каучуков усиливающие наполнители не являются усилителями в металлоксидных вулканизатах, Так, для металлоксидных вулканизатов, содержащих канальную сажу или мел, кривые напряжение — деформация, по существу одинаковы [58]. Полифункциональные вулканизационные узлы (кластеры) являются усиливающим наполнителем, поэтому введение сажи равноценно ИС [c.164]

Следовательно, озонное растрескивание, по-видимому, наиболее выражено при удлинениях образцов на 5 — 10%. Критическое удлинение, при котором имеет место максимальное растрескивание, изменяется в зависимости от типа вулканизата и связано с характером кривых напряжение — деформация. Поскольку резина легко растягивается, у большинства резиновых изделий, даже когда они находятся в статическом состоянии, имеется ряд участков, удлинение которых достигает критических значений. В большинстве обычных областей использования изделий из каучука и резины необходимо, чтобы они находились в растянутом состоянии, т. е. именно в таких условиях, когда они наименее устойчивы к разрушению нод действием озона. [c.139]

Прочностные характеристики, которые связаны с жесткостью волокна, можно использовать для измерения Гст почти всех волокон. Модуль эластичности, т. е. наклон кривой напряжение— деформация волокна в области линейной зависимости между ними, является мерой жесткости и может быть использован для измерения Гст, так как по определению стекло жестче, чем каучук (рис. 31.6). В связи с тем что переход из стеклообразного в высокоэластическое состояние сопровождается снижением жесткости, температура, при которой происходит рез- [c.484]

Для любого вида деформации существует своя характерная кривая напряжение — деформация, и при оценке механических свойств каучука необходимо учитывать эти различные типы деформации. [c.71]

Отвлекаясь от незначительных только что упомянутых явлений, можно считать, что синтетический каучук показывает достаточное согласие с теорией. Таким образом, доказано, что синтетические каучуки качественно ведут себя так же, как и натуральный каучук. Однако, результаты, полученные с синтетическими каучуками, согласуются с теорией хуже, чем резуль-таты полученные с каучуком из гевеи. Следует подчеркнуть, что каучукоподобная эластичность требует наличия связанной сети гибких молекулярных цепей, но не зависит от их специфической природы. Форма кривых напряжение—деформация при малых удлинениях (по крайней мере в отсутствие избыточных ван-дер-ваальсовских сил), таким образом, является универсальной отклонения в поведении кривых выступают в том случае, когда пластичность не подавлена полностью или когда сетка приближается к величине своей максимальной растяжимости. [c.129]

Из рассмотренных экспериментов нужно сделать заключение, что формулы статистической теории, включающие единственную физическую константу, правильно описывают свойства настоящего каучука лишь в первом приближении. В частности, они дают ключ к пониманию соотношения между кривыми напряжение-деформация для различных типов деформаций. Однако, принимая во внимание слишком общую природу теоретических доказательств и упрощения, введенные при трактовке модели сетки, мы не должны удивляться обнаружению отклонений от идеального теоретического поведения. Эти отклонения, которые, повидимому, возникают не только в изучаемых здесь резинах, бывают двух родов. Во-первых, при незначительных деформациях у напряжений появляется тенденция падать ниже теорети- [c.85]

До сих пор мы сознательно ограничивали изложение статистической теории сетки областью малых и средних деформаций. В этой области формула Гаусса для распределения расстояний между концами и соответственно линейная зависимость между силой растяжением для отдельной цепи могут считаться хорошим приближением. В гл. III указывалось, что такое ограничение не приводит ни к каким практическим затруднениям до тех пор, пока молекулярное растяжение не превосходит одной трети от длины молекулы в максимально растянутом состоянии. Однако для больших растяжений гауссовское приближение становится все более неудовлетворительным по мере того, как растяжения приближаются к предельному. Подобные же соображения ограничивают область применимости формул для упругого потенциала и вытекающего из него соотношения между напряжением и деформацией, выведенного в гл. IV, которые основаны на том же предположении о гауссовском распределении расстояний между концами. В результате эти формулы перестают воспроизводить поведение настоящих каучуков в области очень больших деформаций, приближающихся к максимальным, которые только могут возникнуть. В предыдущей главе это уже было отмечено при сравнении экспериментальных кривых напряжение — деформация с соответствующими гауссовскими формулами. Расхождение особенно заметно, например, в случае одноосного растяжения (см. фиг. 29). Для устранения этого недостатка в статистическую теорию были введены необходимые исправления некоторые из них будут рассмотрены на следующих страницах. Так как вопрос, по существу, математический, то мы по необходимости опустим подробные доказательства и удовлетворимся изложением методов подхода к задаче и наиболее важных выводов. [c.91]

Нужно отметить также, что условия, в которых получены экспериментальные данные, расходятся во многих отношениях с идеальными условиями, требуемыми теорией. В частности, кривые напряжение — деформация при высоких деформациях подвержены довольно большому влиянию гистерезиса и поэтому не соответствуют условию обратимости. На форму кривых, безусловно, также влияет кристаллизация, которая постепенно, по мере увеличения деформации, становится существенно важной. В 1946 г. Флори и другие склонны были объяснить кристаллизацией существование искривления кверху кривой напряжение — деформация однако это, почти наверное, неправильно, потому что, во-первых, при возрастании температуры до 100° С, где кристаллизация очень понижена, форма кривой меняется очень мало и, во-вторых, бутадиен-стирольный каучук (ОК—5), который не кристаллизуется, дает кривую со сходной направленной вверх кривизной при больших растяжениях ). Наиболее разумным кажется заключение о том, что общий вид кривых напряжение — деформация необходимо объяснять, исходя из негауссовской статистической теории, которая, как мы уже видели, объясняет в более или менее количественном виде абсолютные величины как модуля, так и растяжимости. В частности, следует заметить, что ни теория, ни экспериментальные данные не могут претендовать на достаточную точность, чтобы оправдать необходимость их строгого сравнения. [c.109]

Влияние кристаллизации на форму кривой растяжения вулканизованного каучука будет зависеть от способа проведения измерения. Если каучук растянут до данной длины таким образом, что цепи приводятся в состояние равновесия перед началом кристаллизации (например, повышением температуры), то процесс кристаллизации приведет к понижению напряжения. Кривая напряжение— деформация для кристаллического каучука будет, следовательно, лежать ниже кривой для аморфного каучука. Если, с другой стороны, кристаллизация происходит одновременно с растяжением, то эффекты более сложны. Появляется, во-первых, стремление к дальнейшей кристаллизации, ведущее к понижению напряжений, и, во-вторых, возрастание эффективного числа поперечных связей, что опособствует увеличению напряжения. При высоких растяжениях, когда начинает сказываться ограниченная растяжимость сетки (см. гл. VI), второй фактор, вероятно, доминирует. Наибольшая растяжимость, которая теоретически пропорциональна корню квадратному из длины цепей, будет прогрессивно убывать по мере того, как в ходе кристаллизации возрастает число действующих сшивок (это не произойдет, если кристаллизация начнется только после завершения растяжения). [c.171]

Однако даже принимая во внимание указанные дефекты, не удается достичь совмещения теоретической и экспериментальной зависимостей напряжение — деформация. При сопоставлении данных, полученных разными авторами (рис. 1.3), видно, что экспериментальные и теоретические зависимости совпадают лишь на начальном участке кривой. В частности, в выбранных на рис. 1.3 координатах теоретическая зависимость изображается биссектрисой координатного угла. Видно, что данные для резин на основе разных каучуков накладываются на теоретическую зависимость только до (А.2—1Д) 1,0, что соответствует относительной деформации 30% [10]. [c.17]

Кривая зависимости напряжение—деформация у образцов, хранившихся при 0°, состоит из трех прямолинейных участков (/, II и III) и по своему виду приближается к кривым, характерным для кристаллических полимеров, но у каучука наблюдается более плавный переход от участка I к уча- [c.304]

Исследование кристаллического каучука в широком интервале температур показало, что благодаря наличию кристаллической фазы форма кривых на графиках напряжение—деформация имеет характерный для кристаллических полимеров вид, и в интервале температур от 30 до —60° С можно количественно оценить то напряжение, которое необходимо для осуществления процесса рекристаллизации в таком полимере (рис. 4). [c.307]

Можно с уверенностью сказать, что показанный ниже рис. 1.5 обязательно приводится во всех рассуждениях, касающихся упругости каучука. На этом рисунке показана кривая зависимости напряжение — деформация для каучука [10], а также накладывающаяся на нее кривая, рассчитанная по уравнению (1.44) таким образом, чтобы подставленный в это уравнение начальный модуль [c.24]

Рис. 1.5. Эксперименталь-яая кривая зависимости напряжение— деформация для каучука [10] (сплошная линия) и теоретическая (пунктирная линия), рассчитанная по уравнению (1.44).

Серьезные трудности возникают при детальном рассмотрении экспериментальных зависимостей напряжение—деформация. При соответствующем выборе значений Е и п уравнение (5) приводит к лучшему согласию с экспериментальными данными для резин из натурального каучука при растяжении, чем уравнение (4). Однако Трелоар заметил, что если его экспериментальные данные для одноосного сжатия хорошо описываются уравнением (4), то теоретическая кривая для одноосного растяжения располагается выше экспериментальной в области умеренных деформаций (приблизительно на 40%). А так как уравнение (5), содержащее обратную функцию Ланжевена, при тех же значениях модуля и % всегда дает значения напряжения, равные или большие, чем получаемые из уравнения (4), то это расхождение будет, очевидно, еще больше, если пытаться применить уравнение (5) для описания данных как при растяжении, так и при сжатии. [c.304]

Отсюда следует, что набухание каучука уменьшает его модуль на множитель /а, но форма кривой напряжение — деформация при этам не изменяется. [c.101]

Влияние этого поправочного члена особенно отчетливо проявляется при нанесении на график зависимости напряжения от температуры при различных постоянных деформациях (см. рис. 4). Каждая кривая зависимости напряжения от температуры оказывается почти прямой, если область рассматриваемой температуры не слишком .велика. Эффект новых членов уравнения [27] наиболее ярко выражается изменением наклона кривых напряжение-температура с изменением деформации. Если деформация незначительна, то (8 /8Г)л имеет отрицательное значение и поведение такое же, как и в случае обычного кристаллического твердого тела при большей деформации член (82/37 ) имеет положительное значение, обычно рассматриваемое как характерное для каучука. Из уравнения (27) при Т=Т находим [c.102]

Важную роль в процессах усиления невулканизованных резиновых смесей за счет кристаллообразования играют факторы, обуславливающие появление начального ориентационного эффекта, после чего процесс кристаллизации развивается лавинообразно появление такого эффекта при растяжении связано с образованием стабильных связей каучук — каучук или сажа — каучук [6]. Увеличение молекулярной массы и введение полярных групп в полимерные цепи, находящиеся в сажекаучуковой матрице, увеличивают количество связей и ускоряют развитие процесса кристаллизации именно за счет создания ориентационного эффекта соответственно, увеличивается когезионная прочность смесей. Это положение иллюстрируется данными, приведенными на рис. 3, где представлены кривые напряжение — деформация для 3-х смесей, полученных на основе одного и того же каучука — полиизопрена с высоким содержанием цыс-1,4-звеньев, но приготовленных различным способом на вальцах в условиях, обеспечивающих отсутствие процессов механохимической деструкции наконец, на вальцах в присутствии модификатора (промотора), усиливающего взаимодействие сажа —каучук. [c.75]

Обычное влияние плотности сшивки эластомера на его модуль упругости выражается уравнением (2.3). В статье Ланделла и Федорса [189] рассматривается влияние плотности сшивки, зависящей от времени, на форму кривых напряжение — деформация силиконового, бутилового, натурального и фторированного каучуков. С помощью дополнительного фактора [c.317]

Рис, 12,14, Кривые напряжение — деформация для кристал-ли )ующегося (/) и некристал-лизующегося (2) каучука [c.188]

Рис. 45. Униперсальные кривые разрывная деформация в %—долговечность в сек (кривая 7) и приведенное разрывное напряжение в дин, см — долговечность в сек (кривая 2). построенные по данным, иолучен-кым ири различных постоянных скоростях деформации резни из бутади-ен-стирольных каучуков .

Рассмотрим теперь кривую напряжение — деформация для незакристаллизованных полимеров, кристаллизующихся только в процессе деформации. Наиболее характерный пример — вулканизаты натурального каучука. На рис. 12,14 показаны кривые о -е при наличии кристаллизации и при ее отсутствии. Видно, что ири достижении определенного удлинения (для натурального каучука это около 400%) в кристаллизующемся эластомере вследствие интенсивной кристаллизации резко возрастает напряжение. При приближении к точке разрыва напряжение в вулканизате кристаллизующегося полимера может и несколько ра (иногда на порядок) превышать напряжение в не-кристаллизующемся эластомере. Однако кривая а—е кристаллизующегося полимера сохраняет основные черты кривой для некри-сталлизующихся эластомеров она тоже является 5-образиой. Иа- [c.188]

Сырой каучук сильно отличается от большинства материалов по своему поведению при деформации. Если образец каучука поместить в состоянии натяжения в испытательный прибор, дающий возможность одновременно измерять величину приложенной силы и удлинение, то полученная на диаграмме кривая напряжение — деформация (рис. 1) будет вогнутой к оси напряжений, т. е. с возрастанием последних удлинение каучука становится все труднее осуществимым. Это находится в резком противоречии с поведением таких материалов, как сталь (ср. о рис. 2 на стр. 284, где данные представлены в логарифмической шкале). Далее, следует отметить, что удлинение при разрыве оказывается очень болыним, составляя от 800 до 1000% первоначальной длины. При ослаблении нагрузки получается кривая, лежащая ниже той, которая получается при постепенном увеличении нагрузки, т. е. здесь имеет место гистерезис, выражающийся в потере механической энергии в круговом процессе. Еще более значительно влияет на удлинение время. Так, если напряжение поддерживать постоянным нри нагрузке меньше , чем та, которая соответствует пределу прочности, то образец будет медленно удлиняться в течение неопределенного промежутка времени, и если нагрузка достаточно велика, то он в конце 1 опцов разорвется. Если удалить нагрузку раньше, [c.403]

Из предварительных данных выяснилось, что форма кривой напряжение-деформация изменяется в зависимости от условий хранения. Нам хотелось экспериментально показать, как накопление кристаллической фазы в каучуке приводит к изменению его механических свойств. Если проводить опыты при низких температурах и выдерживать образцы в приборе до начала растяжения 30 мин., то по мере попижеиия температуры (до —60° С) разрывная прочность образцов возрастает, удлинение ирактггчески сохраняется и форма кривой на графиках напряжение—деформация имеет вид, характерный для аморфных полимеров (рис. 1). Лишь при температуре —80° наблюдается резкое изменение характера деформационной кривой — значительно снижается деформируемость и возрастает прочность. [c.304]

Как уя е указывалось, в последние годы исследователи, работавшие в области каучука и резины, приложили большие усилия для выяснения механизма озонного растрескивания. Имеются опубликованные обзоры работ в этой области [444, 389, 445]. Озонные трещины хаотично располагаются на поверхности растянутой резины, и Смит и Гог [446] показали, что скорость появления этих трещин линейно зависит от времени. Что касается механизма озонного растрескивания, то, но-видимому, оно обусловлено расщеплением озоном двойных связей. Тукер [447], однако, подвергает сомнению предположение о разрыве цепей, исходя из представления о равновероятном действии молекул озона на всю поверхность резины, согласно которому маловероятно протекание направленного процесса расщепления полимерных цепей. Тукер связывал растрескивание изменением характера кривой напряжение — деформация продукта взаимодейса вия резины с озоном по сравнению с соответствующими кривыми для исходной резины. [c.130]

Физико-механические показатели этого эластомера приведены в табл. IX-5. Прочностные и деформационные характеристики этого полиуретана, представленные в таблице, получены при испытании его на динамометре марки S ott при скорости деформации 508 мм/мин. На рис. IX-7 приведена полная кривая напряжение — деформация для полиуретана V . Начальный участок (до деформации, равной 100%) получен па динамометре марки Tate-Ешегу при той же скорости деформации. Характер кривой типичен для вулканизованного натурального каучука. Высокая разрывная прочность и значительные деформации до разрыва наряду с низким начальным модулем растяжения свидетельствуют об интенсивном взаимодействии цепей в результате ориентации при деформировании. Полиуретан V растворим в соответствующих растворителях, что доказывает отсутствие поперечных химических (ковалентных) связей [c.225]

В соответствии с этим результатом кристаллизация при увеличивающейся деформации будет развиваться с такой скоростью, что растяжение незакристаллизовав-шегося материала после начала кристаллизации будет оставаться постоянным. При допущении равномерного распределения напряжений суммарная величина напряжения также останется постоянной — результат, резко отличающийся от наблюдаемого резкого перегиба кривых напряжение — деформация. Следует иметь в виду, что описанное поведение найдено для случая модели единичной цепи, которой присуще постоянство среднего напряжения в кристаллической и некристаллической частях. В этих моделях кристаллизация возникает как резкое фазовое изменение, совершенно аналогичное конденсации пара, в котором при сосуществовании двух фаз объем может изменяться в чрезвычайно боль ших пределах, тогда как давление остается постоянным. Как и в случае системы пар—жидкость, эти модели приводят к резким фазовым изменениям с изменениями температуры, но при постоянном напряжении. В реальных каучуках этого не происходит вследствие неравномерной структуры молекулярной сетки и сопряженного с этим непостоянства местных условий, что не имеет аналогии ни с нашей моделью, ни с системой пар—жидкость. [c.115]

Относительная алана Рис. 6. Сравнение экспериментальйой и теоретической кривых напряжение — деформация для образца каучука из гевеи, вулканизованного с ускорителем [24]. [c.125]

Усталостная прочность нитрильных каучуков зависит от используемых антиоксидантов [941 ]. Улучшение пластичности нитрильных каучуков при пониженных температурах достигается их предварительной деформацией перед охлаждением [104, 106, 445]. Влияние предварительной деформации, температуры и скорости вытяжки на характер кривых напряжение — деформация приведено в работах [104, 106]. Чем больше предварительная деформация, тем ниже температура, при которой каучук становится хрупким. Совместное действие деформации и озона на нитрильные каучуки изучали В работах [181, 190—192]. Механохимические реакции наблюдали только при превышении определенного значения деформации растяжения. Этот эффект описан в разделе 7.1.3. Для нитрильных каучуков без поперечных связей напряжение сдвига препятствует переходу микрогеля в макрогель, подавляя разрыв связи между частицами микрогеля [1244]. [c.230]

Нами были положены образцы па хранение в комнате и холодильной камере (температура 0°). На рис. 2 показаны серии кривых, полученных при растян ении образцов, хранившихся 20, 40 и 135 дней при температуре 20 и 0°. На основании представленных данных видно, что форма кривых на графиках напряжение—деформация имеет иной характер в случае, если в образцах каучука возникает кристаллическая фаза (рис, 2, б). [c.304]

В нашем распоряжении не было кристаллического, длительно хранившегося каучука и поэтому исследовался имевшийся слабовулканизованный кристаллический каучук. (Слабая вулканизация не мешала нашему исследованию.) При деформации таких образцов наблюдалась шейка , форма кривых на графиках напряжение—деформация (рис. 3, 1) имела такой же вид, как и у кристаллического невулканизованного каучука. Если такой образец растянуть не до разрыва, освободить и затем повторно растянуть, то на графиках напряжение—деформация полностью исчезают участки / и II. Образец деформируется целиком, без образования шейки , и наблюдается только заметное упрочнение образца перед разрывом (рис. 3, 2). Сравнение кривых 1 и 2 на рис. 3 показывает, что благодаря механическому усилию происходит плавление ранее образовавшейся кристаллической фазы в каучуке. [c.306]

Другим примером могут служить результаты, полученные при двумерном растяжении пластинок невулканизованного бутадиен-стирольного каучука [90] напряжение при различных заданных деформациях измеряли после его релаксации в течение 5 мин. При увеличении двумерного растяжения (рис. 2.10, кривая 1) напряжение проходит через максимум при 40—50% растяжения, а затем падает [c.37]

Двухпараметрические уравнения описывают деформационные свойства резин при значительно больших удлинениях. На рис. III.6 приведены экспериментальные данные для натурального каучука. Зависимость напряжения а от кратности вытяжки Я хорошо описывается всеми двухпараметрическими соотношениями при весьма значительных деформациях. Лишь при очень больших удлинениях теоретические кривые расходятся, причем наилучшим образом продолжают следовать экспериментальным данным кривые, построенные по уравнениям (111.19) и (111.20). Для описания деформации бутадиен-стирольного каучука в равной степени пригодны практически все упомянутые двухпараметрическйе уравнения (рис. III.7). [c.198]

Это отражается на форме кривых напряженке—деформация вулканизатов бутилкаучука, изготовленных с применением измельченных и термообработанных промышленных саж. Эти вулканизаты при предварительном растяжении не так резко смягчаются, как вулканизаты того же каучука, изготовленные в обычных условиях. Аналогичное изменение деформационных свойств Гесслер также отметил в вулканизатах бутилкаучука, содержащих обычную сажу, изготовленных с термообработкой смеси в присутствии небольших количеств химического промотора, например серы. Этот факт имеет особое значение, поскольку термообработка, измельчение сажи и (или) химическое промотирование приводят к получению более мягких вулканизатов, характеризующихся в то же время более высокими значениями напряжения при 300% удлинения. [c.229]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология