О влиянии наполнителей на прочность резин

В этой главе рассматривается прочность резины при постоянной скорости растяжения и методы, позволяющие по временной зависимости прочности при статических испытаниях рассчитывать долговечность ири испытаниях с постоянной скоростью растяжения. Кратко рассматривается также влияние на прочность резины активных наполнителей и зависимость прочности от вида напряженного состояния. [c.185]

По влиянию на прочность резин наполнители делятся на две группы усилители, увеличивающие прочность резины, и инертные наполнители, практически не меняющие ее прочность. Основ- [c.193]

Рассмотрим некоторые композиционные материалы на основе различных матриц и наполнителей. Одними из первых были получены композиционные материалы с полимерной матрицей. К ним относятся резина и эбонит. При приготовлении резины наряду с другими компонентами, добавляемыми к каучуку, в качестве наполнителя используют сажу, которая резко повышает прочность резины. Особенно велико ее влияние на синтетические углеводородные каучуки, црочность на растяжение которых возрастает после наполнения сажей в 5ч- 10 раз. Вместо обычной сажи иногда применяют так называемую белую сажу, представляющую собой гидрофобизированный высокодисперсный диоксид кремния. [c.394]

Структура полимерного материала оказывает сильное влияние на прочность. Для пространственно-структурированных полимеров (например, резин) главным структурным фактором является степень поперечного сшивания (число поперечных связей в пространственной сетке), а также структуры, образуемые активными наполнителями. Для твердых полимеров одним из главных структурных факторов, резко повышающим прочность, является ориентация цепей, сохраняющаяся неопределенно долгое время из-за заторможенности релаксационных процессов в твердых полимерах. Влияние молекулярной ориентации на прочность специфично только для полимерных материалов. На этом свойстве основываются процессы получения синтетических волокон, пленочных материалов, ориентированного органического стекла. [c.127]

О влиянии наполнителей на прочность резин [c.193]

Рис. 116. Влияние наполнителей на температурную зависимость прочности резин при растяжении (по Бон-стра)

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]

Влияние наполнителя на прочность при растяжении резин из различных каучуков [c.195]

В результате изучения влияния наполнителей (углеродных саж и минеральных наполнителей) на радиационное старение кристаллизующихся и некристаллизующихся каучуков установлено, что в резинах на основе некристаллизующихся каучуков (СКС, СКН, СКВ) наполнители не оказывают существенного влияния на радиационное старение резин, замедляя несколько падение прочности. При этом резины на основе СКС-ЗО при введении углеродных саж несколько увеличивают скорость деструкции. [c.387]

Большое влияние на прочность полимерных материалов оказывают наполнители (порошкообразные и волокнистые). Наполнители, повышающие механическую прочность, называются активными наполнителями, не повышающие— неактивными. Действие активных наполнителей (сажа, силикагель) особенно сильно сказывается на каучуках II группы (см. табл. П). Прочность резин на основе каучуков СКБ, СКН и др. при введении наполнителя повышается в 10—20 раз. [c.244]

Для выяснения влияния характера наполнения были испытаны образцы резины следующего состава (в вес. ч.) наирит А серийный—100, окись магния — 7, окись цинка — 5, мащинное масло — 5, наполнитель — 80, неозон Д-2. В качестве наполнителей были выбраны сажа ламповая, сажа белая, сажа газовая, диатомит, каолин, мел. Резины, наполненные ламповой и газовой сажами, мелом, диатомитом и каолином, не стойки в соляной кислоте. Набухание наполненных белой сажей резин составляет всего 0,36% при 60°С за 360 ч испытания, а при 100°С эта же резина теряет в весе 4% прочность резины после испытаний составляет соответственно 77 и 70% от прочности исходного образца. [c.166]

На кислотостойкость резин сильное влияние оказывает прочность структур полимер — наполнитель. Косвенной характеристикой прочности образовавшейся структуры может служить величина усадки в процессе вулканизации. Например, усадка резин из СКФ при вулканизации в котле составляет 30—35% независимо от дозировки и типа таких наполнителей, как углеродная сажа ТГМ-33, фторид и силикат кальция, двуокись титана, сульфат бария. При наполнении сажей У-333 или графитом усадка несколько снижается, но остается еще достаточно высокой (соответственно 22 и 20%). Только при введении аэросила 175 по мере увеличения его дозировки наблюдается резкое снижение усадки — до 10—6% (рис. 11.11). [c.44]

Для изучения влияния наполнителей проведено множество исследовательских работ, результаты которых иногда противоречивы. По некоторым данным, содержащимся в периодической и патентной литературе, сажа в качестве наполнителя оказывает следующее влияние на резиновые смеси, полученные на базе бутилкаучука увеличение прочности [224] увеличение поверхностного и объемного сопротивления [225] усиление эффективности резины в качестве уплотнительного материала [226] увеличение степени дисперсности [227] улучшение таких показателей, как гистерезис при деформации кручения и электрическое сопротивление [157] улучшение структуры материала [228] улучшение теплостойкости, модуля, антивибрационных свойств, растяжимости, стойкости против истирания [229] улучшение условий термообработки и модуля [230] улучшение механических свойств, электрического сопротивления, химической стойкости [160] повьппение озоностойкости [231] повышение адсорбционной способности [232] повышение стойкости против окисления [233] улучшение модуля, стойкости против истирания, прочности [234] повышение озоно- и влагостойкости [235] повышение термической стабильности [236] улучшение условий термообработки [237]. [c.244]

Влияние наполнителей на Гхр материала проявляется по-разному. Прежде всего наполнители обычно снижают хрупкую прочность. Далее, расширяя релаксационный спектр в сторону длительных времен за счет образования связей наполнитель — полимер они должны повышать предел вынужденной эластичности полимера. Увеличивая модуль упругости резины, наполнители приводят к тому, что растягивающее напряжение, возникающее в образце при его изгибе, будет больше чем в ненаполненном полимере. Каждая из этих причин должна приводить к сдвигу Гхр в сторону более высоких температур, что и подтверждается экспериментом. [c.29]

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]

Рис. 2.7. Влияние наполнителей на температурную зависимость коэффициента усиления (Ку) по прочности при растяжении резин на основе аморфных каучуков

Несмотря на различие механизмов износа, очевидно, что во всех случаях он протекает при наличии сложнонапряженного состояния и при больших скоростях деформаций, т. е. в условиях, весьма далеких от условий определения прочности резин при растяжении, далеких и по основному параметру, определяющему прочность полимеров в высокоэластическом состоянии, — степени развития ориентации перед разрушением. Таким образом, можно ожидать, что вклад прочности в сопротивляемость резины износу должен быть меньше, чем это следует из данных по прочности при растяжении. Учитывая, что активные наполнители являются мощным средством воздействия на прочность резин, попытаемся оценить их влияние на сопротивление износу через этот параметр. Очевидно, для этого следовало бы исключить или оценить вклад влияния наполнителя на износ через его воздействие на модуль упругости, коэффициент трения, а также на химическую сторону процесса, существенную для усталостного износа и износа посредством скатывания. [c.208]

Как правило, износостойкость резин повышается с введением в каучук активного наполнителя, который до определенного количества (оптимума наполнения) повышает жесткость и прочность резины. Наибольшее влияние оказывает прочность [9, 88]. Например, неактивные наполнители, повышая жесткость, слабо влияют на износ. Активные наполнители приводят к значительному улучшению прочностных свойств и соответствующему повышению износостойкости (табл. 6.4). Известно, что до оптимума наполнения коэффициент трения не зависит от количества наполнителя (см. гл. 4), поэтому, согласно выражению (6.35), износостойкость увеличивается благодаря повышению прочности и жесткости полимера. Правда, при этом уменьшается разрывное удлинение, действующее в другую сторону, но оно не снимает влияния прочности и жесткости. Большое значение для износостойкости имеет тип сажи [86]. Увеличение удельной поверхности сажи приводит к снижению износа. Так, например, для резины на основе НК наполнение канальной сажей с удельной поверхностью 114 м г соответствует износостойкости = [c.188]

Из-за слабого межмолекулярного взаимодействия влияние наполнителей па физико-механические свойства полисилоксановых каучуков количественно иное, чем у каучуков общего назначения. Так, введение наполнителей в кристаллизующиеся резины увеличивают их прочность в 1,5—2 раза, а у некристаллизующихся резин в 7—10 раз. В то же время так называемый фактор упрочения силоксановых резин (величина, показывающая, во сколько раз повышается прочность резины после введения наполнителей) достигает 40 и более [97]. [c.32]

Влияние наполнителей, вводимых в резину, на прочность крепления ее к латуни видно из данных табл. 19. В ней приведены результаты испытания мягкой резины из НК, содержащей 5 вес. ч. серы и 5 вес. ч. глёта, а в качестве наполнителей — сажу или окись цинка. Вместо окиси цинка могут применяться также мел, каолин, барит и т. п. . [c.154]

Введение наполнителей оказывает большое влияние на износ, повышая жесткость и прочность резин. [c.81]

Наиболее эффективными наполнителями являются газовая и активная печная сажа, коллоидная кремнекислота (белая сажа). Сажа представляет собой почти чистый углерод высокой степени дисперсности диаметр частиц 0,05—0,08(а. В резиновые смеси вводят 10—60% сажи от веса каучука, что обусловливает соответственное уменьшение расхода каучука при изготовлении резиновых изделий. Влияние сажи на прочность резин из натурального каучука показано-на рис. 249. [c.758]

Рис. 249. Влияние степени наполнения на прочность резин из натурального каучука (наполнитель—-газовая сажа).

Введение в резиновые смеси на основе некристаллизующих-ся каучуков активных наполнителей (высокодисперсные сажи) резко повышает прочность вулканизатов, доводя ее до уровня прочности резин из кристаллизующихся каучуков. Отсюда возникло предположение, что механизм упрочнения резины активными наполнителями сходен с рассмотренным влиянием кристаллизации. [c.124]

Общепризнанной теории усиливающего действия активных наполнителей пока нет. Наиболее достоверно, однако, объяснение, основывающееся на том, что процессы сорбции и десорбции звеньев макромолекул на частицах активного наполнителя могут оказывать на распределение натяжений молекулярных цепей такое же влияние, как элементарные акты кристаллизации и плавления. В согласии с этой трактовкой находится и тот факт, что введение активных наполнителей, повышая прочность резин из некристаллизующихся каучуков в десятки раз, мало влияет на прочность резин из каучуков, способных к кристаллизации. Последнее, однако, справедливо лишь в той области температур, в которой способность к кристаллизации проявляется достаточно полно. При более высоких температурах активные наполнители в равной мере положительно влияют на прочность резин как из некристаллизующихся, так и из кристаллизующихся каучуков. Во всех случаях, поэтому, введение активных наполнителей в резину является действенным средством повышения ее теплостойкости. [c.124]

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]

Известно, что система модификаторов адгезии, состоящая из резорцина, уротропина и высокодисперсной гидроокиси кремния, обеспечивает высокую прочность связи эластомера с химическими волокнами. Влияние системы модификаторов на механические свойства резин зависит не только от природы волокон, но и от фактора их формы. Это объясняют следующим. Прочность композиции пропорциональна фактору формы волокон. Если волокна очень длинные, суммарная поверхность контакта их с резиновой смесью весьма велика. Таким образом, волокна, длина и фактор формы которых выше критической, оказывают усиливающее действие на эластомер. Таково поведение полиамидных волокон в композициях. Существуют различные способы изготовления эластомерных композиций, наполненных волокнами смешение волокон с эластомерами в виде твердой фазы, жидкого каучука, водной дисперсии или раствора эластомера в органическом растворителе. Однако в производстве резиновых технических изделий жидкие композиции не получили широкого распространения. В основном изготовление и переработку резиновых смесей, содержащих волокнистые наполнители, ведут на обычном оборудовании резиновой промышленности — на вальцах, в резиносмесителях и экструдерах. [c.181]

С целью получения более высоких показателей прочности и износостойкости резин проведено исследование влияния армирования их волокнистыми наполнителями. В результате аналитического и экспериментального изучения свойств были выбраны полиамидные волокна. Проведены стендовые испытания резин с волокнистым наполнителем на стойкость к гидроабразивному износу, определена массовая доля волокнистого наполнителя в составе резиновой смеси - 2,5%. Износ резины при этом снижается на 22,5%, а суммарный износ деталей пары трения резина - сталь - на 25%. [c.23]

Для того чтобы совершенно исключить влияние полярных поверхностных групп и сетчатого строения частиц, золи, имевшие однородные кремнеземные частицы, превращали в органозоли посредством их этерификации еще в состоянии золя, описанной в гл. 4. Как показано в табл. 5.9, понижение размеров частиц ведет к возрастанию прочности на растяжение и разрывного удлинения наряду с низким значением модуля, но еще при высокой прочности на раздир. Для большинства видов наполнителей (которые, как правило, содержат долю полярной поверхности) подобные небольшие по размеру частицы обычно способствуют получению очень твердых образцов вулканизированной резины и высокого значения модуля благодаря связыванию частиц наполнителя через полярные участки их поверхностей. [c.814]

Влияние строения и состава. Природа каучука — его молекулярная масса и строение — регулярность, линейность, присутствие функциональных реакционноспособных групп, энергия связи в основной цепи и характер мостиковых связей вулканизата — существенно влияют на прочность и долговечность резины. При увеличении молекулярной массы каучука прочность растет до определенного предела, а затем практически не изменяется. Применяемые вулканизующие вещества, ускорители вулканизации и активаторы, наполнители обеспечивают определенную прочность пространственной структуры вулканизата. [c.113]

При разработке рецептур резиновых смесей учитывают, что влияние состава резин и технологических факторов на свойства, определяющие динамическую выносливость, может быть противоречивым. Например, введение активных наполнителей в некристаллизующиеся каучуки повышает прочность вулканизатов, но резко увеличивает внутреннее трение, а следовательно, и теплообразование. Введение пластификаторов приводит к противоположным результатам. [c.136]

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]

Рассматривая проблему усиливающего действия наполнителей в резинах в целом, Маллинз [270] отмечает, что усиление является результатом следующих наиболее важных изменений в резине повышении жесткости, размягчения вследствие предварительной деформации, увеличения прочности. Повышение прочности достигается в результате увеличения механического гистерезиса и притупления вершин разрастающихся трещин, а также повышения энергии, рассеиваемой в объеме резины, по линии разрыва. Механический гистерезис резин увеличивается также вследствие разрушения агломератов частиц наполнителя, необратимого перемещения частиц наполнителя и нх агломератов, изменяющего конфигурацию полимерной сетки. Развитие этих процессов в большой степени зависит от скорости деформации и температуры. О влиянии на способность усиливать резину таких факторов, как размер, форма и химическая природа частиц наполнителя, степень их диспер-гирования, склонность к агломерации и образованию структур в каучуковой среде, природа поверхности наполнителя, можно судить по их воздействию на жесткость, гистерезис и размягчение резин после предварительной деформации. [c.272]

В термо- и реактопластах усиливающее действие наполнителей также связано с их влиянием на ориентацию и переходом полимера в тонкие пленки на поверхности [2]. Наполненные пластики могут рассматриваться как слоистые системы, состоящие из непрерывной фазы — полимера, ориентированного и фиксированного в виде тонких слоев на поверхности частиц наполнителя, и чередующихся слоев, или частиц наполнителя. Поэтому прочность наполненных пластмасс возрастает с увеличением активной поверхности до определенного максимума, соответствующего предельно ориентированному слою связующего. Влияние наполнителя на прочность, как и в случае резин, описывается с помощью статистической теории распределения внутренних дефектов в твердом теле. Усиливающее действие связано с изменением перенапряжений в вершинах трещин, с релаксацией напряжений и перераспределением их на большее число центров прорастания микротрещин. Это должно увеличить среднее напряжение, обусловливающее разрушение тела. Микротрещина, развиваясь в наполненном полимере, может упереться в частицу наполнителя, и, следовательно, для ее дальнейшего развития требуется увеличение напряжения. Чем больше в полимере наполнителя, тем больше создается препятствий для развития трещин, вследствие чего происходит торможение процесса разрушения. Можно также полагать, что в тонких слоях полимеров согласно статистической теории прочности должно наблюдаться уменьшение числа дефектов, приводящих к разрушению, и увеличение прочности будет пропорционально уменьшению толщины слоя. Это предположение проверялось Рабиновичем [542] на примере тонких пленок бутварофенольной смолы, однако различий в механических свойствах пленок разной толщины им обнаружено не было. [c.273]

По степени упрочнения при введении усиливающих наполнителей каучуки разделяются на две группы. Наибольшее усиление (в 10—12 раз) наблюдается для не-кристаллизующихся каучуков (бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных и др.). Прочность вулканизатов на основе кристаллизующихся каучуков (натуральный, хло-ропреновый, бутилкаучук) при усилении наполнителями увеличивается незначительно (в 1,1—1,6 раза). При растяжении кристаллизующихся каучуков происходит их частичная кристаллизация. Образующиеся кристаллиты играют роль активных наполнителей и придают резинам повышенную прочность. Кристаллиты каучука тонко диспергированы в резине и прочно связаны с аморфной фазой. Слабое влияние активных наполнителей на прочность резин из кристаллизующихся каучуков обусловлено тем, что к моменту разрыва вследствие кристаллизации каучука резина содержит близкое к оптимальному наполнению количество кристаллитов. [c.47]

Важной составной частью резиновых смесей являютси на-тюлнители. При их введении в резиновую смесь улучшаются физико-механические свойства резины прочность на растяжение, сопротивление истиранию, твердость наполнители увеличивают объем резиновых смесей. Влияние наполнителя на качество резиновых изделий зависит от вида примененного в резиновой смеси каучука. Один и тот же наполнитель (например, сажа) в смесях с бутадиеновым каучуком в несколько раз более зсимически активен, чем в смесях с натуральным. [c.71]

Вулканизаты ХСПЭ характеризуются рядом ценных свойств. Как уже отмечалось, они имеют высокую статическую прочность, в отсутствие усиливающих наполнителей. При повышении температуры прочность вулканизатов заметно уменьшается, что объясняется влиянием слабых вулканизационных связей, обусловленных взаимодействием по.ля рных продуктов превращения хлорсульфоновых групп (подвесок и поперечных связей). Ло сравнению с вулканизатами НК и ряда других эластомеров вулканиза-ты ХСПЭ более жестки, имеют меньшее относительное удлинение и большие остаточные дефор(Мации [3, 4]. Сопротивление раздиру сравнимо с сопротивлением раздиру вулканизатов других кау-чукав, но хуже, чем для НК- Оно улучшается три добавлении в смесь активных наполнителей. Для ХСПЭ марки А сопротивление раздиру резин, наполненных техническим углеродом ПМ-75,. составляет 60— 80 кН/м, а для ХСПЭ-40—70—(90 кН/м. [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология