Усталостные свойства резин, влияние

Таблица 2.107 Влияние композитов на усталостные свойства резин

Рассмотрим влияние отдельных рецептурных факторов на показатели усталостных свойств в условиях утомления, которые мы условно принимаем за начальные, с тем чтобы в дальнейшем выявить закономерности влияния на эти показатели условий утомления, препятствующих или способствующих молекулярной ориентации. В качестве таких условий принимаются утомление в гармонических режимах симметричного знакопеременного изгиба и асимметричного (ест=0) одноосного растяжения в атмосферной среде с обычным содержанием кислорода и озона при заданной (комнатной) температуре испытаний. Такие условия позволяют проследить влияние максимального механического воздействия на показатели усталостных свойств резин. [c.185]

Тип и содержание наполнителя. Представления о характере влияния активных наполнителей на прочностные свойства резин рассмотрены в гл. 2. Ниже будет в основном рассмотрено влияние на усталостные свойства резин типа и содержания одного из наиболее широко [c.187]

Характер влияния технического углерода на усталостные свойства резин определяется следующими его специфическими свойствами в качестве а) усилителя б) агента, повышающего внутреннее трение в) ингибитора (антиоксиданта) окисления г) ускорителя (инициатора) окисления. [c.188]

По мере возрастания максимальной деформации цикла, т. е. при бтах— 6 , удельная поверхность технического углерода становится определяющим фактором его воздействия на усталостные свойства резин [141]. В этом диапазоне ряд типов технического углерода по интенсивности влияния на коэффициент р для резин на основе НК обратен ряду тех же резин в области деформации етах Сео. [c.191]

При деформациях, близких к разрывным, т. е. при етах>в , характер влияния наполнителя на усталостные свойства резин изучен недостаточно. В этом диапазоне деформаций, определяющим, несомненно, является влия- [c.191]

Одним из путей повышения работоспособности резиновых технических деталей, применяемых в герметизирующих устройствах и в подшипниках скольжения, является улучшение антифрикционных свойств и износостойкости резин за счет введения в резиновые смеси специальных антифрикционных наполнителей, таких как угольные ткани, графит, дисульфид молибдена, нитрид кремния, фторопласты и т. д. [122—127]. По мнению специалистов, исследовавших влияние ряда углеродных и минеральных наполнителей на износостойкость резин на основе СКФ-26 с фенольной вулканизующей системой при трении по гладкой поверхности [124], все наполнители для фторэластомеров можно разделить на две группы не влияющие на фрикционные свойства резин (диоксид кремния БС-50, фторид и силикат кальция, титановые белила, каолин) и улучшающие износостойкость резин (технический углерод различных марок, графит, фторопласты). Для наполненных резин первой группы характерен износ посредством скатывания, для резин второй группы — износ по усталостному механизму. При этом в зоне контакта развивается высокая температура, в результате чего усталостный износ осложняется механохимическими процессами, происходящими в поверхностном слое резин. [c.109]

Таким образом, влияние наполнителя на усталостные свойства резин проявляется в уменьшении по сравнению с ненаполненными резинами значений критических деформаций и изменении интенсивности воздействия механических факторов на усталостную выносливость (рис. 5.14). Закономерности таких изменений в различных деформационных диапазонах определяются сочетанием влияния наполнителя на стойкость к окислению и развития процессов ориентации и кристаллизации в резинах. [c.192]

До настоящего времени не проведено систематизированного исследования влияния частоты нагружения на усталостные свойства резин в различных деформационных диапазонах. Тем не менее имеющиеся экспериментальные данные позволяют выявить некоторые различия во влиянии частоты нагружения на усталостные свойства резин в условиях, способствующих и препятствующих развитию ориентационных процессов. [c.195]

Многочисленными исследованиями [1, с. 5—65 35, с. 236 65, с. 307 75 94 101 132—134 148] усталостных свойств резин при асимметричном нагружении с постоянной статической составляющей цикла деформирования ест, отличной от нуля, показано, что зависимость М—г т для резин из кристаллизующихся и аморфных каучуков немонотонна. При определенных значениях статической составляющей цикла деформации наблюдается возрастание усталостной выносливости. Влияние статической составляющей цикла отчетливее проявляется в резинах с наиболее упорядоченной организацией каучуковой матрицы и определяется воздействием на развитие в ней процессов ориентации и кристаллизации. [c.200]

Характер вулканизационной сетки оказывает существенное влияние на усталостные свойства резин. Так, в случае карбоксилсодержащих каучуков было показано, что высокая подвижность солевых вулканизационных связей обусловливает высокую подвижность карбоксилатной вулканизационной сетки при механических деформациях, что способствует рассасыванию перенапряжений, более равномерному распределению напряжений в деформированных вулканизатах и более совершенной ориентации, обнаруживаемой на рентгенограммах этих вулка- [c.360]

Несколько замечаний о влиянии состава па усталостные свойства резин. [c.334]

Условия испытания характеризуются только номинальным давлением в контакте (N/5). Ско рость и температура принципиально могут быть введены через соответствующие зависимости для прочностных, упругих, усталостных и фрикционных свойств резин. Влияние температуры и скорости может быть также косвенно учтено, если пользоваться значениями ц, [c.481]

Высокой усталостной прочностью обладают резины с высокой прочностью при растяжении, малыми гистерезисными потерями и большой химической стойкостью. Преобладающее влияние одного из перечисленных свойств на усталостную прочность резин зависит от природы материала, режима деформации и характера внешних воздействий. Каучуки НК и СКИ-3 обладают высокой прочностью и малыми гистерезисными потерями, но недостаточной химической стойкостью, поэтому они широко используются в изделиях, работающих в условиях динамических нагрузок, но с введением антиоксидантов и противостарителей. [c.137]

Одним из важнейших свойств резины, оказывающим существенное влияние на соотношение отдельных видов износа и на интенсивность истирания, является ее жесткость (твердость, напряжение при заданном удлинении /30о, модуль упругости, динамический модуль и др.) [5, с. 213—237]. Особенно велика роль жесткости резины при износе посредством скатывания . При определенном значении твердости или /30 о интенсивность истирания на гладком рифленом металлическом диске понижается на порядок (см. рис. 2.2), исчезает характерный рисунок истирания, что указывает на переход от износа посредством скатывания к усталостному износу. Как показано в гл. 1 и 2, при усталостном износе повышение жесткости резин приводит к снижению износостойкости. При высокой жесткости резин в случае испытания на шероховатой поверхности с острыми выступами может наблюдаться переход от преобладающего усталостного к преобладающему абразивному износу. [c.69]

Высокой усталостной прочностью обладают резины с высокой прочностью при растяжении, малыми гистерезисными потерями и большой химической стойкостью. Преобладающее влияние одного из перечисленных свойств на усталостную прочность резин зависит от природы материала, режима деформации и характера внешних воздействий. [c.127]

Изменение пространственной структуры резин под влиянием механического воздействия приводит к усталостному перерождению материала, которое проявляется в изменении свойств резин [1, с. 5—65 15, с. 100— 117 45 54 57 65 с. 243—262 72—77]. При этом в отличие от анизотропии механических свойств, возникающей в процессе утомления при повышенных температурах, анизотропия, возникающая при комнатной температуре, имеет ярко выраженный релаксационный характер. [c.167]

Таким образом, влияние природы каучука на показатели усталостных свойств ненаполненных резин имеют различный характер в зависимости от величины максимальной деформации цикла. При етах<Сео определяющий фактор — стойкость к окислению и интенсивность механохимической активации при заданном режиме нагружения, при бтах ео —сопротивление разрастанию дефекта, лимитируемое способностью материала к молекулярной ориентации и кристаллизации. [c.187]

Таким образом, характер влияния технического углерода на усталостные свойства при деформациях ниже предела механической усталости определяется его влиянием на окислительный процесс в резинах. Структурность технического углерода приобретает при этом первостепенное значение. Ряды типов технического углерода, построенные по их сорбционной активности, влиянию на коэффициент рз, совпадают канальные>печные> >термические. [c.190]

Данные, представленные на рис. 5.13, свидетельствуют о наличии корреляции влияния наполнителя на коэффициент р и гистерезисные свойства резин. При возрастании гистерезиса коэффициент р уменьшается. Такая закономерность связана с тем, что, с одной стороны, увеличение гистерезисных потерь приводит к возрастанию коэффициента механической активации деструкции [26, 61], т. е. к интенсификации механохимических, в частности окислительных, процессов, с другой стороны, к уменьшению скорости роста усталостного дефекта в процессе циклического нагружения в результате большей релаксации напряжения и увеличения диаметра его вершины [91, 93—95, 102]. Каждый из указанных процессов приводит к уменьшению коэффициента р. [c.191]

Более сложна интерпретация влияния мягчителя на износ, так как при этом меняются коэффициент трения, жесткость и удлинение. В связи с тем, что абразивный износ резин является менее важным, с точки зрения использования, чем усталостный, и механические свойства резин меняются относительно слабо, исследованиям влияния ингредиентов на износ резин уделяется мало внимания. В случае пластмасс роль мягчителей и других ингредиентов более значительна. Пластмассы находятся в различных физических состояниях, и износостойкость их меняется в более широких пределах, чем у резин. [c.189]

Наличие сажи в вулканизатах БСК существенно влияет на механизм утомления, и усталостные свойства имеют тенденцию следовать соотношению для разрастания трещин в натуральном каучуке [уравнение (112)]. о может быть приписано тому факту, что присутствие сажи в вулканизатах оказывает влияние, подобное присутствию кристаллитов в резинах из натурального каучука. [c.377]

Влияние ТВВ на свойства вискозных кордных нитей подробно описано в гл. 1, а также в литературе [2 12], специально посвященной влиянию ПАВ на прочность нитей при нагревании, коэффициент сохранения прочности волокон в нитях, адгезию корда к резине и усталостные свойства корда. [c.67]

Так, факторы, оказывающие благоприятное влияние на прочность, в ряде случаев ухудшают гистерезисные свойства резины. Например, введение активных наполнителей в резины из некристаллизующихся каучуков повышает прочность, но одновременно резко увеличивает внутреннее трение. В соответствии с этим влияние наполнителей носит сложный характер, что иллюстрируется рис. 172, на котором представлена зависимость усталостной прочности foy, усталостного удлинения разрыва воу и усталостной энергии разрыва оу, определенных при симмет- [c.335]

Было показано [285], что при вакуумировании 26,7 10 —33,4 X X10 Па (200—250 мм рт. ст.) протекторных заготовок увеличивается взаимодействие каучука с сажей, повышается монолитность вулканизатов, увеличиваются прочностные свойства, особенно при повышенных температурах и после теплового старения, повышается усталостная выносливость и износостойкость. Положительное влияние вакуумирования смесей проявляется в наибольшей степени при вулканизации резин в условиях пониженных давлений [0,5— [c.110]

Некоторые мягчители повышают клейкость резиновых смесей и облегчают сборку изделий, другие, наоборот, снижают липкость смесей, предотвращая прилипание их к валкам вальцов или каландров. Мягчители оказывают существенное влияние и на физико-механические свойства вулканизатов (резин). Обычно они понижают твердость и жесткость, уменьшают теплообразование, повышают остаточные и относительные удлинения, а в некоторых случаях увеличивают усталостную выносливость и морозостойкость резин. Такое влияние мягчителей, особенно на теплообразование, объясняется их внедрением между молекулами полимера, приводящим к уменьшению межмолекулярного взаимодействия. Использование мягчителей, кроме того, приводит к снижению себестоимости резиновых смесей. [c.47]

Наполнение по-разному влияет на усталостные свойства резин из разных каучуков. Для СКС-30 усталостная прочность возрастает с наполнением, для СКБ она почти не меняется, а для НК даже падает . Усталостная прочность наполненных и ненаполненных резин из натурального каучука, а также нз синтетических каучуков с разной концентрацией полярных групи научалась Гулем и др. в связи с влиянием растворителей и пластификаторов. С увеличением степенн набухания сопротивление утомлению возрастает, проходит через максимум и затем уменьшается. Это объясняется взаимоналожением двух процессов. Уменьшение внутреннего трения и. энергии разрушения межмолекулярных связей при набухании вначале приводит к повышению долговечности, но затем сказывается обычный эффект понижения прочности резины с увеличением набухания. [c.221]

Уравнение (5.17) описывает зависимость усталостной выносливости от условий нагружения в общем виде, трактуя усталость резин как процесс изменения потенциального барьера разрушения. Показано [81], что Ди7=р1(ст, Т) и й=р2 о, Т) и, следовательно, Аи = = fl(o, Т)-р2 а, Т)—сложная функция условий нагружения. Определение вида этой функции требует дополнительных экспериментальных исследований и может, вероятно, привести к трансформации уравнений (5.17) в форму, близкую к уравнениям (5.8) — (5.10) и (5.12). При этом параметры уравнений могут быть постоянны для каждой резины в отдельных диапазонах условий нагружения. Характер изменения этих параметров определяется составом резины, ее способностью к ориентации и кристаллизации и влиянием таких структурных перестроений как на исходные свойства, так и на закономерности их изменения в процессе утомления. [c.184]

Усталостный раздир может быть точно охарактеризован лишь в немногих случаях для образцов с простой геометрией в большинстве же обычных испытаний анализ напряжений в вершине трещины чрезвычайно затруднен, что не позволяет разделить влияние свойств материала и геометрии образца . Разрушение резины при утомлении не только в сильной степени зависит от геометрии используемых образцов, но вообще является плохо определяемым. Часто после того, как большая часть работоспособности использована, в материале возникают/трещины. Они продолжают расти до тех пор, пока образец не разделяется на две части . В некоторых случаях эксплуатации резины разрушение можно рассматривать как момент, в который впервые были обнаружены трещины, или когда видимые глазом трещины достигают определенных размеров в других случаях разрушением можно считать действительный разрыв образца. [c.368]

Как правило, резина имеет высокую усталостную выносливость, если она обладает высокой прочностью, малым внутренним трением и высокой химической стойкостью. Влияние структуры или состава резины на эти свойства в ряде случаев различно, поэтому могут быть получены неопределенные, а иногда противоречивые конечные результаты. [c.49]

Анализируя влияние других важнейших компонентов рецептуры резины на основные свойства, определяющие ее усталостную прочность, нужно отметить, что оно может быть весьма противоречивым. [c.335]

Условия мягких режимов механического воздействия при Втах ео могут быть реэлизовэны для наполненных резин лишь при деформациях, меньших 20%-В лабораторных условиях проведение таких испытаний затруднительно из-за их большой продолжительности. Вследствие этого имеющиеся в литературе данные о влиянии технического углерода на усталостные свойства резин в диапазоне деформаций етах еЬ малочисленны. [c.189]

Влияние ориентации на стадии вулканизации на усталостные свойства резин исследовали на примере резины из СКН-26, ориентированной на вальцах и свулканизо-ванной на барабанном вулканизаторе Берсторфф [20]. Усталостную выносливость такой резины сопоставляли с усталостной выносливостью резины, полученной обычной прессовой вулканизацией. Утомление производилось на машине МРС-2. Для выявления диапазона статических деформаций, в котором влияние технологической ориентации проявляется в наибольшей степени, а также с целью предотвращения разнашивания, испытания проводили при статических деформациях в диапазоне 20—100% и при динамической деформации (един) 50%. [c.235]

Изучение усталостных свойств резин обычно проводится на машинах типа Дюпона, Дематтиа или Скотта, которые позволяют осуществлять различные режимы нагружения, характерные для условий эксплуатации - Сложная механическая предыстория нагружения и неопределенная геометрическая форма образцов в сочетании с интенсивным теплообразованием часто существенно затрудняют фундаментальные исследования механизма утомления. Тем не менее установлено вполне определенно, что разрушение материала при утомлении является следствием прорастания трещин, либо созданных искусственно, либо возникающих из-за существующих в резине дефектов . Кроме того, на утомление существенное влияние оказывает окисление, так как работоспособность увеличивается в присутствии антиоксидантов . [c.369]

Исследовались механо-химические явления в полимерах при изучении влияния режима переработки сырых и вулканизованных смесей из бутадиенстирольного каучука на свойства каучуков отмечено, что с возра станием времени переработки понижается вязкость и усталостная прочность резин. При введении в смеси М-фенил-М -циклогексиЛ П-фенилендиамина прочность повышается, что говорит о механо-химической природе процесса утомления. [c.807]

В последнем случае процесс локализуется в тонком поверхностном слое, а не во всем объеме материала и значительно осложняется влиянием окружающей среды. Поэтому правильнее сопоставлять износостойкость материала с фрикционно-контактной усталостью, т. е. с усталостью материала при многократном деформировании его поверхностного слоя неровностями твердого контртела. Исследования фрикционно-контактной усталости, проведенные с помощью приборов, в которых жесткий сферический индентор, имитирующий выстун шероховатой поверхности, многократно деформировал поверхность резины [7, с. 9 108], показали, что объемная и контактная усталость подчиняются аналогичным закономерностям. Значения коэффициентов динамической выносливости резин в обоих случаях близки. Применимость формулы (1.7) проверена для контактной усталости до амплитудных значений напряжений, близких к разрывным. Сопоставление кривых объемной и фрикционно-контактной усталости дает основание предполагать, что разрушающим в последнем случае является напряжение растяжения поверхностного слоя, вызванное силой трения. Стойкость резины к повторным нагружениям оказывает влияние на реализацию других видов износа. Показано [7, с. 9 14 56], что рисунок истирания появляется не сразу, а только после определенного числа циклов повторных деформаций. С улучшением усталостных свойств реализация износа посредством скатывания начинается позднее, что приводит к повышению износостойкости резин. [c.28]

Первичным актом истирания, определяющим интенсивность абразивного износа и износа посредством скатывания , является возникновение на поверхности резины раздиров — при шероховатой истирающей поверхности или трещин — при гладкой поверхности контртела (см. гл. 1). Раздиры и трещины возникают тогда, когда работа (мощность) трения превышает энергию разрыва (раздира) поверхностного слоя резины. Таким образом, прочностные свойства резины оказывают существенное влияние на соотношение отдельных видов износа. Можно предполагать, что для каждой резины существует определенное критическое значение мощности трения Искрит- При значениях мощности трения W < Искрит происходит преимущественно усталостный износ, а при значениях W ]> Искрит преимущественно износ посредством скатывания (на сравнительно гладких поверхностях) и абразивный износ (на шероховатых поверхностях с острыми выступами). [c.66]

Влияние саж на полимеризационные процессы, происходящие в каучуках, рассматривается в литературе лишь с точки зрения изменения комплекса физико-механических свойств резин. Увеличение модуля, твердости, износостойкости и усталостной выносливости резин, несомненно, свидетельствует о протекании трехмерной привитой сополимеризации диметакриловых и полиметакриловых производных в каучуках в присутствии инициаторов радикальных процессов. Однако наличие большого числа функциональных групп на поверхности саж должно существенно влиять как на кинетику и глубину отверждения, так и на морфологию образующихся сетчатых структур. Известно, что углеродные сажи ингибируют радикальную полимеризацию, поэтому следует ожидать, что присутствие усиливающих углеродных наполнителей в ка5П1уках должно привести к созданию дефектной трехмерной сетки полифункциональных соединений По этим причинам преимущества каучук-олигомерных систем не могут быть полностью реализованы в резинах с высоким [c.255]

Наиболее интересными в этой области представляются работы по созданию основ структурной коллоидно-физической теории смесей полимеров, выполненные на кафедре химии и физики полимеров Московского института тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова. Работами Кулезнева и сотрудников в последние годы показано, что взаимная растворимость полимеров, т. е. их термодинамическая совместимость, крайне мала и поэтому не мончет оказывать решающего влияния на формирование свойств смеси. Двухфазная структура смеси приводит к затруднению роста трещин нри многократных деформациях, что обусловливает повышенную в десятки раз усталостную выносливость резин из смесей полимеров. Резины из смесей полимеров оказываются высокостабильными несмотря на их двухфазную структуру, что позволяет применять в рецептуре боль- [c.222]

Таким образом, несмотря на одинаковый характер влияния технического углерода на коэффициент усталостной выносливости р во всем диапазоне максимальных деформаций цикла ео <е тах Сек) выявленн - Аконо-мерности связаны с различными воздействиями наполнителя на свойства резин. В области деформаций етах— — -Во определяющим является воздействие наполнителя на скорость процесса окисления, и структурность технического углерода становится превалирующим фактором [c.191]

В условиях жестких режимов механического воздействия при тах> ф(Я)>Соз/сй зависимость уста-лостных свойств резин от частоты нагружения в основном определяется влиянием механического воздействия на упругогистерезисные свойства. В изотермических условиях установлено, что частота циклического нагружения, изменяемая в диапазоне практически реализуемых механических частот 50—500 циклов/мин (около 1— 10 Гц) ([5], 10—50 Гц 2 65, с. 307], 10—100 Гц [68], не влияет на усталостную выносливость резин и коэффициент усталостной выносливости р. [c.197]

Таким образом, полученные экспериментальные данные и обработка литературных данных позволяют утверждать, что нелинейная зависимость усталостной выносливости от асимметрии цикла определяется главным образом влиянием статической составляющей на развитие процессов ориентации и кристаллизации и имеет ту же природу, что и немонотонность временной зависимости прочности, т. е. является общей закономерностью упругопрочностных свойств резины. Чем ниже частота нагружения и больше ест, тем ближе закономерности динамической и статической усталости (рис. 5.21). [c.205]

Влияние других типов наполнителей н их дозировок на свойства смесей с высокостирольными сополимерами следует изучать в лаборатории. Это относится к смесям на основе высокостирольных сополимеров больше, чем к смесям из любых Других полимеров. Причина, по-видимому, заключается в том, что высокостирольиые сополимеры так резко изменяют свойства смесей, что влияние других ингредиентов при этом мало заметно. Однако это относится только к прочностным свойствам резин, так как на усталостную выносливость и износостойкость [c.124]

Прегтлягаемый обзор может охватить только очень не-большую долю работ и дать краткие сведения о влиянии структуры каучуков и резин на их прочность, представления о теоретической прочности резин и небольшую сводку работ о влиянии ориентации и кристаллизации молекулярных цепей на статическую прочность при одноосном растяжении. В обзоре не будут затрагиваться исследования прочности резин при более сложных условиях деформации, а также исследования долговременной и усталостной прочности. Эти ограничения связаны не только с ограничениями объема обзора, но и со следующими двумя принципиальными положениями. Во-первых, прочность при одноосном растяжении отражает вое основные особенности прочностных свойств высокоэластичных сеток, она более, чем другие прочностные характеристики, исследована экспериментально и рассмотрена теоретически. Во-вторых, статическая прочность как кратковременное испытание не связана с процессами старения и утомления резин и одновреМ енно является одной из важнейших характеристик, определяющих их долговечность. [c.61]

Влияние степени вулканизации резин на их механические свойства описано в ряде монаграфий [178, с. 411 275, с. 19]. При сложном механизме износа, который реализуется при эксплуатации шин, наблюдается экстремальная зависимость износостойкости от жесткости резин и, следовательно, от степени их вулканизации. Степень вулканизации, обеспечивающая максимальную износостойкость резин, зависит как от состава резины, так и от условий эксплуатации шин. Для протекторных резин на основе 100% НК, содержащих 45—50 вес. ч. активных печных саж из жидкого сырья н способных сохранять высокую усталостную выносливость и прочностные свойства нри повышенных степенях поперечного сшивания, обычно принятые значения напряжения при 300%-ном удлинении (/зоо) находятся в пределах 13—18 МН/м (130—180 кгс/см ). [c.105]

В табл. 10.19 приведены данные о влиянии концентрации перекиси, продолжительности и температуры вулканизации на прочностные свойства смесей Джентана S, вулканизованных перекисью дикумила. Из этих данных следует, что с увеличением концентрации перекиси в смеси модуль резины возрастает, а относительное удлинение уменьшается. Влияние концентрации перекиси на изменение других свойств вулканизатов, таких, как сопротивление разрыву, теплообразование при утомлении, усталостная прочность и остаточное сжатие, иллюстрируется данными табл. 10.20. [c.383]