Влияние температуры и времени на свойства резины

При растяжении полимеров, когда Р > Ркрит характерными параметрами являются предельные — наивысшие значения напряжений (пределы прочности) и обратимых деформаций, а также времена с момента начала деформирования до разрыва (долговечность) образцов, т. е. разрывные характеристики. С повышением скорости деформаций пределы прочности и разрывные деформации возрастают, а долговечность быстро снижается. В зависимости от задаваемых скоростей деформаций или напряжений пределы прочности составляют от десятых долей до 5—10 МПа, предельные деформации могут достигать нескольких сотен процентов, долговечность изменяется от многих часов до малых долей секунды. Связь между пределом прочности и долговечностью (временем до разрыва) определяется степенным уравнением (7.12), т. е. так же, как и для структурированных полимеров (резин). Влияние температуры на разрывные характеристики определяется ее влиянием на начальную вязкость. Это однозначно свидетельствует о том, что в вынужденном высокоэластическом состоянии прочностные свойства и процесс разрыва полимеров определяются их релаксационными характеристиками. В отличие от того, что известно для кристаллических и стеклообразных полимеров в вынужденном высокоэластическом состоянии процессы разрыва макроцепей, образования свободных радикалов и соответственное снижение молекулярной массы имеют пренебрежимо малое значение. [c.236]

Имеются указания, что физические свойства как вулканизатов натурального каучука и неопрена , так и вулканизатов бутадиен-стирольного каучука при одинаковой степени вулканизации не зависят от температуры вулканизации. Однако большое количество экспериментальных данных, полученных в последнее время в связи с попытками сократить время вулканизации в результате повышения температуры процесса, позволяет заключить, что этот вывод является, по-видимому, чрезмерным упрощением. Например, указывалось что физические свойства вулканизатов натурального и синтетических каучуков, полученных при повышенных температурах, хуже, чем вулканизатов, полученных при меньших температурах. Смеси из z w -полибутадиена и натурального каучука, вулканизованные при 138 С, имеют более высокий предел прочности при растяжении и модуль и меньшее теплообразование, чем вулканизованные при 155 С или 168 С. В то же время свойства резин, вулканизованных при 155 "С, лучше, чем вулканизованных при 160 "С. Однако в ряде случаев положение удается исправить путем изменения типа ускорителя или введения в смесь смолы. Смеси бутилкаучука и смолы можно вулканизовать, при температурах до 260 "С. По-видимому, при более высоких температурах проявляется реверсия вулканизации. У серных вулканизатов натурального каучука сильная реверсия имеет место при 182—188 С. Таким же образом можно объяснить сделанные ранее выводы о том, что влияние температуры вулканизации заметно в резинах из натурального каучука и незначительно в резинах бутадиен-стирольного каучука, хотя, судя по измерениям остаточного сжатия, опыты проводились с резинами одинаковой степени вулканизации. Для полиизопрена разработан рецепт смеси, который обеспечивает увеличение предела прочности при растяжении резины с ростом температуры вулканизации . [c.121]

Следует также учитывать, что влияние кристаллизации на работоспособность резиновых деталей проявляется лишь в тех случаях, когда реальные условия эксплуатации действительно соответствуют условиям, при которых происходит кристаллизация. Примером несоответствия номинальных и реальных условий могут служить условия работы гидравлических и воздушных уплотнений. Если даже такие детали находятся длительное время при низких температурах, то работают они обычно в среде теплого масла или воздуха, и влияние кристаллизации может проявляться лишь в начальный момент. Другим примером могут служить изделия, эксплуатируемые в обычных условиях средней полосы. В этом случае кристаллизация большинства резин развивается лишь зимой, а летом температура соответствует температуре плавления. Благодаря обратимости процесса кристаллизации исходные свойства резин полностью восстанавливаются летом. Поэтому истинный срок развития кристаллизации составляет всего 2—3 месяца вместо многих лет, в тече- [c.212]

Гибкость длинных цепных молекул, составляющих полимер, обеспечивает не только богатство морфологических структур кристаллических образований, наличие агрегатных и фазовых состояний, но и различные физические состояния аморфного полимера. Известны три таких состояния стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее. Полимерный материал переходит из одного физического состояния в другое при изменении температуры, которая оказывает существенное влияние на запас тепловой энергии макромолекул. Так, при комнатной температуре полистирол и полиметилметакрилат являются хрупкими телами, напоминая по ряду свойств силикатное стекло , в то время как резина способна к очень большим обратимым деформациям. Даже идентичные по химическому строению полимерные материалы в зависимости от величины молекулярного веса при одной и той же температуре могут находиться в вязкотекучем, высокоэластическом или стеклообразном состоянии. [c.39]

Как было показано в гл. УТ, развитие кристаллизации вызывает не только ухудшение механических свойств резин при низких температурах, но и приводит для ряда эластомеров к упрочнению при температурах, близких к комнатной. Поэтому для создания резин с оптимальными свойствами из таких каучуков, как изопреновые, бутадиеновые, хлоропреновые и уретановые, требуется еще обеспечить максимальное развитие кристаллизации при растяжении. Это особенно важно для изделий, работающих в условиях больших растягивающих нагрузок, а также для достижения необходимых технологических свойств сырых резиновых смесей. В этом случае необходимо выбрать такой состав резин, который бы позволил обеспечить минимальную скорость или максимальное время кристаллизации ненапряженных резин и максимальное влияние напряжения на кристаллизацию. [c.215]

Интегральная зависимость деформации от температуры представляет собой S-образную кривую с перегибами в точках Тпв. и Тх.п.-При ее дифференцировании получается несколько максимумов (пиков), положение и число которых определяется структурой вулканизационной сетки. Поэтому метод позволяет за короткое время получить информацию о закономерностях поведения вулканизатов в высокоэластическом состоянии, о влиянии старения в напряженном состоянии на свойства вулканизатов [37]. Метод чувствителен к изменениям рецептурного состава и технологии изготовления резин. [c.420]

В заключении отметим, что в последнее время появились работы, в которых изучалось влияние температуры, частоты многократных деформаций и других факторов на процесс раздира резины. Например, Патрикеев с сотр. изучали влияние надреза на сопротивление резины раздиру в широком интервале температур от —70 до -г160 "С. Оказалось, что прочностные свойства резины наиболее чувствительны к надрезу в некоторой области низких температур (но выше Т ). Недавно Зндрьюс исследовал распространение надреза при многократных растяжениях. Для резин из каучуков, кристаллизующихся при растяжении, на поверхности разрыва очень четко выявляются полосы равной ширины 3. По ширине полос о можно судить о продвижении надреза за один цикл растяжения. Величина й практически не зависит or частоты деформации, но резко возрастает с увеличением максимальной деформации за цикл. Наблюдаемые значения о составляют 1 Л1К и больше. [c.242]

Каучук при нормальной температуре эластичен и в то же время пластичен, т. е. обладает одновременно способностью к упругой и пластической (необратимой) деформации. При 70—75° С преобладает пластическая деформация. Под влиянием некоторых факторов, например механических воздействий (вальцевания), каучук теряет эластические свойства, становясь в основном пластичным. В таком состоянии он смешивается с различными веществами, необходимыми для получения резины. [c.290]

Низкие температуры ведут к снижению эластичности резины, к повышению ее хрупкости. Эти изменения углубляются с длительностью охлаждения. Однако с возвращением к нормальным температурам первоначальные свойства восстанавливаются. Влияние размеров и особенностей формы изделия в резине сказывается значительно больше, чем в других конструкционных материалах. Стабилизация в резине ее технически ценных свойств, борьба с явлениями старения, утомления и замерзания представляют в настоящее время одну из важных задач современной технологии резины. [c.246]

Значения стойкости разных типов силиконовых резин к различным жидкостям, полученные методом погружения образцов в жидкость, приведены в Приложении 3. Время и температура погружения выбирались в соответствии с предполагаемой степенью стойкости, выраженной в относительном изменении физико-механических показателей. Изменения в указанных свойствах начинаются не сразу, и между ними нельзя установить количественные соотношения. Например, силиконовая резина в определенном растворителе имеет объемное набухание 10% и потерю прочности 15%, тогда как в другом растворителе при том же набухании происходит понижение прочности на 30%. Сама по себе степень набухания не всегда дает точное представление о нарушении структуры резины. Влияние растворителей и моторных топлив характеризуется тем, что за определенное время значения достигают максимума, после чего происходит не-, значительное увеличение. Максимум соответствует установле- нию равновесия между растворителем и набухшей резиной при данной температуре. При нормальной температуре растворитель оказывает лишь незначительное действие, тогда как при 200 °С могут появиться существенные изменения. Инертные растворители обычно не нарушают структуру каучуковой сетки, и вулканизат после улетучивания растворителя приобретает ис- [c.140]

Окись цинка и тиурам обеспечивают в отсутствие окиси магния высокие физико-механические свойства резин из хлорбутилкаучука. При температуре 153°С плато вулканизации сохраняется в течение от 15 до 120 мин. Введение 1 ч. окиси магния резко повышает устойчивость смеси к подвулканизации, но увеличивает время достижения оптимальных свойств резин с 5 мин до 2 ч. С повышением температуры смешения со 120 до 155°G замедляющее действие окиси магния не обнаруживается. После прогрева смеси при 127 °С в течение 40 мин вязкость по Муни резко возрастает, что не наблюдается при более низких температурах смешения. При повышении температуры смешения наблюдается ослабление замедляющего действия окиси магния на вулканизацию. Замедляющее влияние, по-видимо.му, объясняется взаимодействием окиси магния с активным хлором в процессе смешения. [c.144]

В заключение укажем, что релаксационные явления играют огромную роль при деформации каучука. Особенно сильно они выражены при температурах ниже О, когда время релаксации резины сравнимо с длительностью обычных воздействий на резиновые детали. Пренебрежение влиянием времени на измеряемые механические свойства часто привадит к совершенно ошиботым зак тючениям. Именно в этом причина хорошо известных расхождений между лабораторными механическими характеристиками резин и их эксплоатационными свойствами. [c.206]

Протекторные смеси, содержа-ш,ие в своем составе всего 0.15 вес. ч. пиперидина, адсорбированного на сите КаХ, по скорости излтенения физико-механических свойств идентичны смесям с 0.6 вес. ч. дифенилгуанидина. Повышение содержания пиперидина в смеси не оказывает суш,ествен-ного влияния на изменение вязкотекучих свойств сырых смесей при температуре 120° С. Время же, необходимое для достижения оптимальных свойств резин, в этом случае сокраш ается до 20 мин. против 40—50 мин. для контрольной смеси. Например, после вулканизации при температуре 143° С в течение 40—50 мин. смесь с дифенилгуанидином имеет показатели модуль при 300%-м удлинении 80 кгс/см , сопротивление разрыву 204 кгс/см , относительное удлинение 577%. Для смесей с пиперидином в количестве 0.4 вес. ч. на 100 вес. ч. каучука такой же уровень физико-механических показателей достигается за 20 мин. (рис. 5). [c.330]

Поглощение воды оказывает влияние на диэлектрические свойства резин. Удельное сопротивление резины 1 быстро падает по мере увеличения поглощения воды, хотя практически это не имеет значения, поскольку резина предназначена для эксплуатации при повышенных температурах в сухих условиях. Резина 4 м Ожет длительное время находиться в воде без суще ственното изменения удельного сопротивления. [c.199]

Это иллюстрируется приведенными на рис. 33, а и 33, б результатами изучения прочностных свойств наполненного полимера, испытанного при номинально постоянной скорости деформации . (В качестве условия разрушения здесь рассматривается максимум зависимости нагрузка — время, а не истинный разрыв, как в случае ненаполненных эластомеров.) Влияние температуры качественно оказывается здесь таким же, как в случае ненаполненных резин. Переходная зона на графиках обеих зависимостей, Отах. тах И Е (/), I, становится болбв выраженной при уменьшении скорости деформации наиболее сильно эти изменения проявляются на кривой 8ц,ах. Вследствие таких изменений формы кривых возможно лишь качественное сравнение данных по температурной зависимости свойств двух материалов, испытанных при разных скоростях растяжения, даже если их температуры стеклования близки или скорости деформации выбраны в соответствии со значениями их Tg. [c.337]