Прочность связи эластомера с наполнителем

Согласно одной из теорий [37, 38], усиливающее действие активных наполнителей, приводящее к повышению модуля и когезионной прочности наполненных резиновых смесей, объясняется наличием на поверхности диспергированного технического углерода активных центров, участвующих в образовании поперечных связей в эластомере. [c.32]

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]

При усилении каучука полистиролом путем смешения компонентов в виде латексов и последующей совулканизации полистирол образует домены, действующие п как наполнитель, и как узлы структурной сетки [554, 555]. Они распадаются только при высоких напряжениях, что ведет к повышению прочности системы. Измерение увеличения объема наполненных систем при деформировании показало, что оно линейно зависит от деформации и связано с отрывом матрицы от поверхности наполнителя. Увеличение объема больше в тех системах, где больше размер частиц, т. е. меньше их поверхность, так как энергия разрушения или отслаивания прямо пропорциональна площади контакта. Рост прочности наполненных полимерными наполнителями эластомеров объясняется тем, что усиливающие наполнители увеличивают гистерезисные потери тем больше, чем меньше размер частиц. [c.278]

Влияние продолжительности и температуры контакта эластомера с наполнителем на адгезию между компонентами и прочность наполненных систем. Положительное влияние увеличения температуры смешения и продолжительности контакта эластомера с поверхностью частиц наполнителя на физико-механические свойства наполненных резин широко известно [25, 26]. Однако в этих и других аналогичных работах наблюдаемое повышение эксплуатационных свойств резин не рассматривалось в прямой связи с повышением адгезии эластомера к частицам наполнителя. Кроме того, отсутствие методики непосредственной оценки адгезии эластомеров к порошкам исключало возможность прямого экспериментального определения характера зависимости физико-механических свойств наполненных резин от адгезионной прочности связи эластомера с поверхностью [c.340]

Одинаковый характер и порядок расположения кривых, описываюш их влияние длительности или температуры прессования на адгезию и сопротивление раздиру, указывает на то, что изменение сопротивления раздиру является следствием измепения прочности связи эластомера с частицами наполнителя. Поэтому интересно было выявить наличие и характер корреляции между адгезией полимера к наполнителю и прочностью системы, содержаш ей этот [c.341]

При нагревании смеси технический углерод — каучук (БСК, БК) содержание геля возрастает до 30— 60% [55], что, как считает автор, свидетельствует о химической природе связей наполнитель — полимер. В присутствии серы количество геля увеличивается до 70—80%, хотя сама сера в этих условиях структурирования не. вызывает [58]. О наличии связей эластомер — наполнитель свидетельствуют также тепловые эффекты при контакте технического углерода. с модельными углеводородами, воспроизводящими химическую структуру полимера [59]. Чем больше эффект, отражающий адсорбционное и хемосорбционное взаимодействие, тем-больше активность технического углерода в увеличении прочности и износостойкости [59]. [c.59]

В присутствии анизодиаметричных дисперсных наполнителей, в частности волокнистых [38], можно ожидать более эффективного закрепления ориентированной при переработке структуры эластомера из-за ориентации самих волокон в направлении действия поля. Эффект, очевидно, может реализоваться при условии достаточной прочности связи полимер — наполнитель, с ростом которой увеличивается и прочность при растяжении такой системы [39, 40]. [c.236]

IV. ПРОЧНОСТЬ связи ЭЛАСТОМЕРА С НАПОЛНИТЕЛЕМ [c.182]

Адгезию частиц усиливающего наполнителя к каучуку в резиновых смесях можно исследовать прямо или косвенно методами электронной микроскопии. При косвенном методе обычно исследуется поверхность разрушения (разрыва, раздира или излома) образца, для чего используется метод реплик. Прочность связи между наполнителем и эластомером можно оценить по количеству частиц наполнителя, которое отрывается от исследуемой поверхности. При разрушении частицы, слабо связанные с каучуком, отрываются сравнительно легко. На негативной реплике такие частицы выглядят как выступы, на позитивной — как углубления. При малой адгезии на поверхности образца будет также много агломератов наполнителя, которые могут извлекаться репликой в процессе ее отделения. Наоборот, образцы резиновых смесей, в которых частицы наполнителя прочно связаны с каучуком, образуют относительно гладкую поверхность разрушения, содержащую минимальное количество извлекаемого наполнителя. [c.182]

Степень и эффективность ассоциации зависит от многих факторов, в том числе от особенностей протекания элементарных реакций, топографии процесса, присутствия в смеси других ингредиентов (пластификаторов, наполнителей, антиоксидантов) и т. п. [18]. Об изменении степени ассоциации можно судить по влиянию пластификаторов на физико-механические показатели резин [19]. При введении пластификаторов увеличивается относительное удлинение при разрыве и несколько уменьшается степень сшивания вулканизатов ХСПЭ с ФГМ-1 (рис. 3.1) [20]. Однако на сопротивление разрыву пластификаторы влияют по-разному. При введении неполярных вазелинового масла и дибутилфталата сопротивление разрыву возрастает и проходит через максимум при содержании пластификатора 3—7 масс. ч. В вулканизатах с полярным циклогексаноном этого эффекта не наблюдается. Поскольку степень сшивания при введении пластификатора практически остается постоянной, эти изменения прочности связаны с ассоциацией вулканизационных структур. Циклогексанон, являясь растворителем для ХСПЭ и ФГМ, проникает в эластомер и уменьшает межмолекулярное взаимодействие как между цепями полимера, так и между элементами ассоциированных вулканизационных структур и, таким образом, уменьшает прочность вулканизата. В присутствии неполярных пластификаторов ослабляется межмолекулярное взаимодействие только между неполярными участками цепей, в которых локализуются эти вещества. Происходящее при этом увеличение гибкости цепей способствует взаимодействию полярных [c.138]

Природа связей полимер — наполнитель и их роль в усилении эластомеров рассмотрена Репером [463], на основании анализа деформационных свойств показавшего, что прочность существующих в вулканизатах связей характеризуется весьма широким спектром сил. Из данных о набухании наполненных систем можно раздельно определить концентрацию физических связей (сцеплений) - макромолекул с поверхностью, ограничивающих степень набухания, и число химических поперечных связей. [c.252]

Известный факт снижения прочности стеклопластиков при уменьшении диаметра стеклянного волокна ниже определенного предела с этой точки зрения может быть объяснен следующим образом. Увеличение общей поверхности наполнителя при уменьшении диаметра волокна приводит к резкому эффективному повышению жесткости цепей и возникновению больших внутренних напряжений. Снятие напряжений на границе раздела фаз, лучшая приспособляемость связующего к геометрии поверхности должны приводить к улучшению свойств материала. Этим мы объясняем тенденцию к аппретированию стеклянных волокон эластомерами и применение в ряде случаев пластификаторов, повышающих гибкость цепей. Содержание пластификатора, однако, должно быть ограниченным, так как при увеличении его концентрации в наполненном полимере уменьшается прочность связи полимерных молекул с поверхностью. [c.283]

В связи с тем, что изменение сопротивления раздиру не-наполненных эластомеров при структурировании не проходит через максимум, наличие последних на рис. 6 может быть обусловлено только соответствующим изменением прочности связи полимера с наполнителем. С целью подтверждения этого положения были получены кривые, описывающие [c.341]

Существуют нек-рые специфич. особенности в механизме упрочнения эластомеров и жесткоцепных линейных и сетчатых полимеров. В частности, существенное упрочнение эластомеров достигается при использовании высокодисперсных наполнителей, преимущественно сажи, прочные первичные агрегаты к-рой создают в среде эластомера цепочечные структуры (см. также Наполнители резин). Действие этих структур объясняется гл. обр. тем, что их элементы являются той матрицей, на к-рой ориентирована макромолекула. Чем больше развита цепочечная структура, тем в большей степени проявляется ее ориентирующее и упрочняющее действие. Образующиеся в ходе смешения хаО тич. связи каучук — наполнитель при деформации ПОД напряжением разрываются и вновь восстанавливаются в новых положениях, закрепляя на поверхности наполнителя макромолекулы каучука, частично ориеН тированные в направлении действия напряжений. В ре зультате происходит выравнивание местных перенапряжений. Чем выше прочность связи каучук — на- [c.163]

Размягчение полимера за счет разрушения нестойких слабых связей сетки (полисульфидные, водо-, родные), связей полимер — наполнитель и наполнитель — наполнитель. Возможно, что определенная доля вклада в этот эффект обусловлена изменением объема эластомера при деформации. Хотя для инженерных расчетов и принимают коэффициент Пуассона для резины равным 0,5, что эквивалентно постоянству ее объема при растяжении, есть данные, позволяющие заключить, что при растяжении объем эластомера увеличивается, проходит через максимум и при деформации больше 100% начинает уменьшаться. Такой характер изменения объема антибатен изменению его модуля и прочности с ростом деформации. [c.48]

Тепловые эффекты в смеси технический углерод — эластомер [60], показывают, что при температурах 70— 110°С происходит разрушение связей каучук — наполнитель. Последнее подтверждается начинающимся при этих температурах снижением квазиравновесного модуля в вулканизатах [60] за счет уменьшения числа узлов сетки. Об ослаблении связей наполнитель — полимер при несколько более низких температурах свидетельствует и наличие максимумов на кривых температурной зависимости прочности и тангенса угла механических потерь у резин из СКЭПТ в области 50 °С, у резин из СКН-18, СКН-26 и СКН-40 в области 60 °С [45]. Причем положение максимума не зависит от концентрации наполнителя. Сам максимум, очевидно, связан с конкуренцией процессов, облегчающих в результате ослабления связей наполнитель — полимер ориентацию и, следовательно, упрочнение, и процессов разупрочнения, связанных с ослаблением межмолеку-лярных взаимодействий. [c.59]

В системах, представляющих собой резиновую матрицу, наполненную короткими хаотически распределенными отрезками волокон, обнаружена корреляция механических свойств и адгезионной прочности [69]. Сопротивление разрыву нетканых материалов [70] также возрастает с повышением адгезионной прочности. Разрушающее напряжение при растяжении полиэтилена, наполненного. асбестом, возрастает при модификации поверхности и повышении сродства неполярной матрицы к волокнам асбеста. В материалах, содержащих дисперсный наполнитель, прочное сцепление частиц с матрицей— необходимое условие проявления эффекта усиления. Имеется корреляция между прочностными свойствами эластомеров, содержащих наполнитель, и предельным напряжением сдвига в растворе полимера, содержащем дисперсию наполнителей [72—74]. Эта реологическая характеристика зависит от характера связи полимер-наполнитель, т. е. от адгезии. Еще одним доказательством влияния адгезии полимера к частицам наполнителя на прочностные свойства наполненной системы являются данные, приведенные в [75], где обнаружена корреляция усиливающихся свойств наполнителей с адгезией полимера к наполнителю. Прочность композиций, содержащих дисперсные наполнители, возрастает при усилении интенсивности молекулярного взаимодействия меж- [c.194]

Механизм усиливающего действия наполнителей в эластомерах и пластических массах различен [50]. Для эластомеров характерной особенностью наполнения сажей является образование его цепочечных структур в полимерной среде. Догадкиным и сотр. установлено, что чем больше степень развития цепочечной структуры наполнителя, тем сильнее проявляется эффект усиления [24]. Усиливающее действие цепочечных структур объясняется тем, что они являются матрицей, на которой ориентируются молекулы каучука. Кроме того и сами по себе цепочечные структуры являются фактором усиления каучука, поскольку связи между частицами наполнителя в цепочечных структурах являются весьма прочными вследствие высокой энергии взаимодействия частиц в местах их контакта [50]. При деформации эластомера связи каучук - наполнитель разрываются и легко восстанавливаются в новых положениях, это способствует выравниванию локальных напряжений и является дополнительной причиной повышения прочности наполненных резин. Усиление наполненных эластомеров связывают также с тем, что введенный наполнитель удлиняет путь разрушения, так как оно идет преимущественно на границе раздела наполнитель - каучук, соответственно возрастает и работа разрушения. Согласно [50], увеличение работы разрушения, отнесенной к единице объема при введении наполнителя можно принять за основную характеристику усиливающего действия наполнителей в полимерах. [c.38]

В гл. 10 было показано, что определенные наполнители могут увеличивать модуль и прочность при растяжении эластомеров в значительно большей степени, чем другие наполнители. Активность таких так называемых усиливающих наполнителей связана [c.370]

Роль адгезии в усилении эластомеров и трактовка явления усиления как адгезионного эффекта обсуждена Воюцким [540]. Адгезионная теория усиления основана на рассмотрении наполненных резин как совокупности множества микроскопических адгезионных соединений типа эластомер — частица наполнителя. Справедливость этой теории подтверждается наличием линейной зависимости прочности наполненных систем от величины адгезии. При этом разрушение может носить как когезионный, так и адгезионный характер. С точки зрения адгезионной теории усиления повышенная прочность резины, содержащей цепочечные структуры, объясняется не контактом частиц наполнителя друг с другом, а наличием в зазоре, окружающем место контакта, молекул полимера, каждая из которых прочно связана по крайней мере с двумя частицами. Эта точка зрения соответствует представлениям Бики. Адгезионная теория позволяет объяснить как механизм усиления, так и механизм разрушения наполненных резин. [c.271]

Известно, что с кристаллизацией при растяжении связана высокая прочность кристаллизующихся каучуков и резин. Основываясь как на мицеллярной модели строения закристаллизованного эластомера (Александров и Лазуркин , Вуд , Джи ), так и на современных представлениях можно утверждать, что роль кристаллических областей при разрушении закристаллизованного каучука или резины сходна с ролью частиц активного наполнителя. [c.199]

Каучук, наполненный аэросилом, окисью железа или титана и другими наполнителями, с добавлением вулканизатора является сырой резиной, из которой изготавливают различные изделия горячей вулканизацией. Эластичные свойства и упругость резин зависят и от числа звеньев 8з—О в цепи молекул, и от числа поперечных связей. Чем выше средний молекулярный вес эластомера (до определенного предела), тем больше его эластичность и механическая прочность. [c.75]

При взаимодействии макромолекул эластомера с активным наполнителем между ними возникают адсорбционные связи, которые по прочности занимают промежуточное положение между межмолекулярными (в неполярных эластомерах) и химическими связями. Именно это обстоятельство, отмеченное Александровым и Лазуркиным [3], обеспечивает эффект усиления. Благодаря такому промежуточному положению сил связи полимера с активным наполнителем, возникающие в резине при деформации перенапряжения не могут быть больше адсорбционных сил. Если перенапряжение в каком-либо микрообъеме достигнет этой величины, то происходит десорбция напряженных цепей с поверхности наполнителя и напряжение в этих [c.235]

Влияние вулканизации на адгезию между компонентами наполненных систем. Все изложенное выше относилось к установлению зависимости сопротивления раздиру невулканизоваиных нанолненных систем от адгезии эластомера к паполнителю. Необходимо было выяснить возможность распространения найденных закономерностой на вулканизаты. С этой целью было исследовано [30] изменение адгезионной прочности связи эластомера с наполнителем и сопротивления наполненных систем раздиру после вулканизации. Густоту пространственной сетки в вулканизате характеризовали молекулярным весом участка макромолекулы полимера, заключенного между двумя узлами сетки [М ]. Зависимость сопротивления раздиру ненапол-ненных систем от представлена на рис. 5. Как и следовало ожидать, эта зависимость описывается графиками, не имеющими максимумов. Эта же зависимость для наполненных систем представлена на рис. 6. Кривые этого рисунка во всех случаях имеют ярко выраженный максимум при = [c.341]

Разделение наполнителей на усиливающие и неусиливающие связано со смачиваемостью поверхности наполнителя каучуковой фазой. Если смачивания поверхности наполнителя не происходит, то на самых начальных стадиях деформации эластомера наблюдается отделение каучуковой фазы от поверхности наполнителя с образованием вакуолей и их рост по мере увеличения деформации, что в свою очередь, приводит к снижению жесткости и прочности наполненного эластомера. Совершенно очевидно, что с уменьшением смачиваемости поверхности наполнителя каучуком эффект усиления должен исчезать и системы по свойствам должны приближаться к губчатым или вспененным эластомерам. [c.130]

Стекловолокнистый наполнитель — стеклокорд — начинает находить применение и в шинной промышленности [73, 74]. Проблема связи эластомера со стеклянным волокном является одной из основных при разработке армированной системы эластомер — стеклокорд [73—76, 91]. Для повышения прочности связи в этой системе пытаются применять меркаптансодержащие крвхМ-нийорганические аппреты [75]. [c.335]

Влияние вулканизации на адгезию между компонентами наполненных систем. Все изложенное выше относилось к установлению зависимости сопротивления раздиру невулканизоваиных наполненных систем от адгезии эластомера к наполнителю. Необходимо было выяснить возможность распространения найденных закономерностей на вулканизаты. С этой целью было исследовано [30] изменение адгезионной прочнойти связи эластомера с наполнителем и сопротивления наполненных систем раздиру после вулканизации. Густоту пространственной сетки в вулканизате характеризовали молекулярным весом участка макромолекулы полимера, заключенного между двумя узлами сетки (Мс). Зависимость сопротивления раздиру ненаполненных систем от Мс представлена на рис. 5. Как и следовало ожидать, эта зависимость описывается графиками, не имеющими максимумов. Эта же зависимость для наполненных систем представлена на рис. 6. Кривые этого рисунка во всех случаях имеют ярко выраженный максимум при Мс — = 6000—8000. В связи с тем, что изменение сопротивления раздиру нв-наполненных эластомеров при структурировании не проходит через максимум, наличие последних на рис. 6 может быть обусловлено только соответствующим изменением прочности связи полимера с наполнителем. С целью подтверждения этого положения были получены кривые, описывающие [c.341]

В разд. 4.4 было показано, что термоэластопласты ведут себя аналогично самоусиливающимся системам. Выше в этой главе мы рассмотрели эластомеры, усиленные углеродной сажей и кремнеземом. В каждом из этих материалов эластомерная матрица прочно связана с наполнителем химическими связями и/или прочными физическими связями. Было высказано предположение, что значительное усиление может быть достигнуто независимо от прочности связи каучука с наполнителем, если частицы наполнителя достаточно малы. [c.274]

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]

Усиливаю1цее действие наполнителей тесно связано также с молекулярными движениями в полимерах [546]. Резкое, падение прочности наполненных каучуков при понижении температуры ниже 7 с по сравнению с ненаполненными связывается с невозможностью релаксации напряжений, возникающих ниже Тс вследствие разности термических коэффициентов расширения полимера и наполнителя. Это приводит к снижению адгезии, и, таким образом, в наполненных системах подвижность кинетических элементов влияет не только на деформационные процессы и развитие дефектов, но и на когезию. Поэтому температурная зависимость усиливающего действия и прочность наполненных систем на основе аморфных полимеров определяются подвижностью элементов системы независимо от того, является ли полимер эластомером или термопластом. Реализация подвижности приводит к повышению как прочности, так и эффектов усиления. [c.272]

Одинаковый характер влияния количества полярных групп на эффект усиления и адгезию полимера к наполнителю для ревулканизованных и вулканизованных систем указывает на наличие прямой связи между этими характеристиками. Графически эта связь представлена на рис. 8, из которого следует наличие линейной зависимости прочности наполненных систем от адгезии эластомера к наполнителю. [c.342]

Это размягчение или снижение прочности уретанов аналогично эффекту Муллинса , т. е. размягчению упрочненных наполнителялш резин при многократном растяжении. Муллинс и Тобин предположили, что наблюдаемый модуль равен сумме модуля, обусловленного поперечными первичными химическими связями, и модуля, обусловленного вторичными связями полимера с наполнителем, которые, как полагают, могут разрушаться под действием напряжения. Размягчение эластомеров, упрочненных наполнителями, обсуждалось также в работе Хаувинка . [c.407]

Как известно, радикальная полимеризация вызывает образование полимеров с той или иной степенью разветвленности, с двойными связями в боковых цепях, что ведет к ухудшению эластич. свойств резин. В отличив от этого, стереоспецифич. полимеризация с ирименением комплексных катализаторов, создает возможность регулировать и создавать заданное пространственное расположение звеньев в макромолекулах полимера с преимущественным образованием линейных структур. При этом удается получать эластомеры (из бутадиена, а также изопрена) с высоким содержанием в макромолекулах звеньев, имеющих г ис-конфигурацию (до 99%), соединенных между собой в положении 1,4, благодаря чему воспроизводится комплекс эластич. свойств натурального каучука. Отличительной особенностью стереорегулярпых С К является высокая механич. прочность изготовленных на их основе резин без ирименения активных усили-ваюицих наполнителей. [c.249]