Наполнители прочность связи с каучуком

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]

Причина высоких значений модуля наполненных вулканизатов, особенно при больших удлинениях, обсуждалась в предыдущих разделах. Сильно напряженные цепи, закрепленные между соседними частицами наполнителя, испытывают действие напряжений, намного превышающих средние. При обычных условиях испытания подвижность частиц наполнителя под действием таких больших сил слишком мала, чтобы растянутые цепи могли релаксировать в сколько-нибудь заметной степени. Однако при высоких температурах и малой скорости деформации уже имеется время, необходимое для заметного перемещения частиц наполнителя в окружающей среде. Поскольку для релаксации большей части напряжения сильно растянутой цепи достаточно лишь небольшого относительного уменьшения ее длины, то требуется и малое перемещение частиц наполнителя. Совершенно очевидно, что падение модуля и, следовательно, прочности наполненных резин при повышенных температурах или малых скоростях испытания является в основном результатом более интенсивного движения этих частиц во время испытания. Кроме того, любое уменьшение прочности связи каучук— наполнитель при высоких температурах или малых скоростях испытания будет также вызывать уменьшение модулей и соответствующее снижение прочности. [c.33]

Она также может служить мерой прочности связи наполнителя с каучуком. Отсюда видно, что прочность связи наполнителя с каучуком, выраженная величиной тем больше, чем меньше величина поверхностного натяжения (поверхностной энергии) Он-к> т. е. тем больше, чем больше каучукофилен наполнитель и чем легче он смачивается каучуком. Отсюда следует, что 1) всякая обработка поверхности частиц веществом, делающим эту поверхность более каучукофильной (например, введение стеариновой кислоты), повышает активность наполнителя, т. е. увеличивает прочность связи каучука с наполнителем 2) наибольшее усиление достигается при смачивании каучуком всех частиц наполнителя (при отсутствии агломерации частиц наполнителя) в этом случае удельная поверхность наполнителя в каучуке будет достигать своего наибольшего значения. [c.171]

До сих пор рассматривался вопрос о прочности связи наполнителя с каучуком, но прочность вулканизата зависит также и от прочности самого каучука, так как разрыв может происходить не только по поверхности соприкосновения наполнителя с каучуком, но и по каучуку, если его прочность будет ниже прочности связи каучука с наполнителем. Поскольку прочность ненаполненных вулканизатов большинства синтетических каучуков не велика, то следует предполагать, что при усилении каучука наполнителями происходит изменение структуры самого каучука, приводящее к повышению его прочности. [c.171]

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]

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]

Наполнитель может участвовать в образовании структур двух типов 1) частицы наполнителя или их агрегаты беспорядочно распределены в массе каучука и в основном изолированы друг от друга прослойками каучука, 2) частицы наполнителя образу>от пространственную сетку. Характер образующейся структуры зависит от количества введенного наполиителя, его дисперсности, и также от соотношения прочностей связей наполнитель—каучук и наполнитель—наполнитель. Если связи наполнителя с каучуком прочнее, то образуется преимущественно структура первого гипа (такую структуру образуют неактивные и мaJизaктивIiыe наполнители). Если же прочнее связи наполнитель—наполнитель, то образуются цепные структуры, служащие матрицей, на которой укладываются и ориентируются молекулы каучука. Такие структуры образуют активные наполнители. [c.197]

В заключение следует отметить, что основная ценность исследования образцов, растянутых непосредственно в электронном микроскопе, заключается, с одной стороны, в возможности прямого наблюдения всех стадий процесса разрушения на межфазной границе полимер — наполнитель (такие исследования позволяют реализовать очень высокое разрешение их эффективность еще увеличится, если растяжение образца проводить при одновременном охлаждении), с другой стороны, метод растяжения с поддерживающей пленкой позволяет исследовать большое число образцов в широком интервале удлинений, а также обеспечивает количественную оценку прочности связи каучука с частицами наполнителя. Эта методика пока применима только к каучукам с достаточно высокой ненасыщенностью, например бутадиен-стирольным, натуральным и некоторым другим, которые можно фиксировать полухлористой серой или бромом к каучукам с низкой ненасыщенностью (типа бутилкаучука) этот метод неприменим. [c.186]

Прочность связи на межфазной границе раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды. Механические свойства двухфазных систем улучшаются с увеличением прочности связи на границе раздела фаз. Сажа усиливает каучук эффективнее, чем минеральные наполнители, так как она адсорбирует каучук на своей поверхности, что и обеспечивает высокую прочность связи каучук — сажа . Если минеральные наполнители обработать поверхностноактивными веществами так, чтобы полярной частью они адсорбировались на поверхности частиц наполнителя, то эффект усиления таким модифицированным наполнителем увеличивается, так как слабополярный каучук лучше взаимодействует с поверхностью модифицированных частиц, ставшей менее полярной благодаря адсорбции дифильных молекул поверхностноактивного вещества [3]. [c.295]

Гашеная известь ( пушонка ) получается путем гашения окиси кальция равным объемом воды. Представляет собой белый рыхлый порошок. Применяется в количестве 2—5% от массы каучука, придает резинам жесткость. В эбонитовых смесях она благоприятно влияет на прочность связи эбонита с металлом, связывая все образующиеся при вулканизации сернистые газы, вследствие чего вулканизаты получаются с повышенной плотностью. В эбонитовых смесях известь выполняет также роль наполнителя и применяется в этом случае в количестве 10—15% от массы каучука. [c.135]

Таким образом, мерой прочности связи наполнителя с каучуком может служить убыль свободной поверхностной энергии (w). [c.170]

В процессе деформации материала связи каучук — сажа, образовавшиеся при смешении в хаотическом порядке, разрываются и вновь восстанавливаются в новых положениях, закрепляя на поверхности сажи молекулы каучука, частично ориентированные в направлении деформации. В результате происходят местная релаксация и выравнивание локальных перенапряжений. Чем выше прочность. .связи наполнителя с каучуком, тем большее усиливающее действие он оказывает, так как при последующей деформации и сопутствующей ей ориентации молекул должно произойти большее увеличение напряжения, необходимого для разрыва. Таким образом, выравнивание напряжений в ходе деформации является одной [c.265]

Эффект усиления наблюдается в том случае, когда сила связи частиц наполнителя с макромолекулами каучука больше, чем сила межмолекулярного взаимодействия, но меньше, чем когезионная прочность молекул [247]. Наполнители, обладающие большей энергией взаимодействия с молекулами каучука, характеризуются большей усиливающей способностью [248]. [c.95]

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]

При образовапии химических связей между каучуком и наполнителем прочность системы обычно уменьшается. [c.213]

Применение комплексных реагентов, содержащих производные азодикарбоновых кислот и силанольные группы, позволяет резко повысить прочность связи молекул каучука с кремнеземными наполнителями и каолином, что крайне важно для производства белых и цветных резин, а также при употреблении смеси наполнителей из диоксида кремния и технического углерода [31]. [c.161]

Определение сажекаучукового геля, а также определение растворимости сажекаучуковой смеси может быть нримене-по для относительной >оценки прочности связи каучука с сажей, а также с другими наполнителями. [c.200]

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]

Найдено, что уравнение (1.13) описывает кривые смягчения нескольких систем. Для резин из бутадиен-стирольного каучука, содержащих 30 вес. ч. сажи HAF, s составляет примерно 130 А Ь — около 30 А, а 7 — около 50. Резииы с плохо диспергированным наполнителем имеют гораздо большие значения Ь, чем следовало ожидать Были сделаны довольно успешные попытки использовать значения этих параметров для оценки эффективности наполнителей 1 . Вообще слабо усиливающие наполнители имеют большие значения Ь и s и малые значения у. Поскольку у характеризует прочность связей каучук — наполнитель, а 1/s является мерой их числа [c.27]

Выше было показано, что при низкой температуре пластическое деформирование каучуков вызывает разрыв большого числа сегментов цепей. Это свидетельствует о том, что локальные осевые напряжения превышают прочность этих сегментов. Еще раньше было показано, что напряжения, требуемые для разрыва связи, более чем на два порядка превышают по величине напряжения, требуемые для макроскопической деформации каучукоподобных образцов. Поэтому образование свободных радикалов указывает на высокую неоднородность распределения локальных напряжений. Интенсивность образования радикалов соответствует числу N сегментов, напряжения в которых превышают значения их прочности поэтому N будет зависеть от всех параметров, повышающих локальные напряжения, типа плотности сшивки или содержания упрочняющих наполнителей, которые снижают прочность связи, подобно присутствию гетерогрупп в основной цепи, или влияют на число получаемых радикалов через реакции последних. [c.216]

Прочность связи наполнителя с каучу ком. Прочность связи наполнителя с каучуком зависит от смачивания наполнителя каучуком, который можно рассматривать как высоковязкую жидкую фазу. Смачивание зависит от поверхностного натяжения на границах раздела фаз газообразной (воздух), жидкой (каучук) и твердой (наполнитель). Если поверхностное натяжение на поверхности наполнитель — воздух обозначить ст в, на поверхности каучук — воздух и на поверхности между каучуком и наполнителем а н, то при установившемся равновесии их величины будут находиться в следующем соотношении [c.170]

Согласно представлениям А. Н. Александрова и Ю. С. Ла-зуркина, повышение прочности каучука при применении наполнителей объясняется выравниванием напряжения в пространственной сетке вулканизата в результате десорбции молекул, образующих пространственную сетку. Авторы исходят из того, что пространственная сетка в эластичном полимере построена не регулярно, вследствие чего при растяжении в ней возникают перенапряжения, приводящие к разрыву молекул, в то время как в других частях сетки напряжение очень слабое. При наличии адсорбционных связей частиц наполнителя с молекулами каучука, связанными в пространственную сетку, когда перенапряжение достигает величины сил адсорбции, происходит десорбция молекул каучука, приводящая к понижению напряжения в данном участке сетки. Слабонапряженные участки сетки адсорбируются при этом частицами наполнителя, напряжение выравнивается и равномернее распределяется между частями пространственной сетки, что приводит к повышению прочности . [c.173]

Улучшение качества каучука замв1чается уже при малых дозах сульфатного лигнина при добавке 5 массовых долей лигнина на 100 массовых долей каучука сопротивление разрыву вулканизатов повышается в 3—4 раза. Вулканизаты лигнииона-полненных каучуков характеризуются своеобразным комплексом свойств. При высокой прочности, сопротивлении раздиру и твердости они обладают относительно низким модулем при растяжении, большим относительным удлинением и высокой эластичностью. При малой плотности и возможности большого наполнения с сохранением высоких механических свойств введение лигнина позволяет существенно удешевить резиновые изделия и сделать их более легкими. Лигнин сообщает резиновым смесям замедленную скорость вулканизации, высокое сопротивление преждевременной вулканизации, повышенную прочность в невулканизированном состоянии. В вулканизатах лигнин повышает сопротивление старению, пассивирует окисляющее действие окислов металлов с переменной валентностью, повышает прочность связи с кордами из искусственных и синтетических волокон. Лигнинонаполненный каучук способен смешиваться с другими наполнителями, что дает возможность получать резины с разнообразными техническими свойствами. [c.49]

Возрастание величины А у <1ктивных наполнителей объясняется тем, что полимер обволакивает частицы наполнителя, / прочно связывается с ним в виде Рис. 142. Работа разрыва (за- Ориентированных пленок Мерой прочности этой связи обычно служит убыль свободной энергии системы, вызванная смачиванием 1 см поверхности наполнителя полимером и равная разности (5н—в — 5н-к), где 5н в и 5[, к — удельные поверхностные энергии на границе наполнитель — воздух и наполнитель — каучук. Чем меньше измельчен наполнитель, т. е. чем больше суммарная поверхность его частиц и чем выше сродство полимера к нему (меньше 5н к), тем больше убыль свободной энергии и прочность связи между компонентами композиции. [c.474]

Размягчение, вызванное предшествующей деформацией, также тесно связано с рассеянием энергии или гистерезисом. Гистерезис в наполненных вулканизатах может быть вызван рядом причин, из которых, согласно Маллинзу [270], наиболее важны следующие 1) разрушение вторичных образований частиц наполнителя 2) перестройка молекулярной сетки без разрушения ее структуры 3) разрушение структуры сетки разрыв связей наполнитель — каучук или поперечных связей молекулярной сетки. Все эти процессы могут происходить одновременно. Однако разрушение структуры сетки, обусловленное разрывом связей между каучуком или наполнителем или разрушением поперечных связей, незначительно влияет на рассеяние энергии при малых и умеренных деформациях. В основе сеточных теорий усиления, рассмотренных Бики [536], лежит положение о том, что между цепями каучука и частицами усиливающего наполнителя существуют прочные связи и что неподвижные узлы сетки, образованные такими связями, оказывают влияние на механические свойства резины. Степень этого влияния зависит главным образом от числа связей и их прочности, а также от подвижности частиц наполнителя в среде каучука. Для [c.267]

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]

ЕЛ также может служить мерой прочност) связи наполнителя с каучуком. Отсюда видно, что прочность связи наполнителя с каучуком, выраженная величиной тем больше, чем меньше величина поверхностного натяжения (поверхностной энергии) з к. т. е. тем ботьше, чем больше каучукофтктен наполнитель н чем легче он смачивается каучуком. Отсюда следует, что [c.171]

Процессы поглощения газов резинами, содержащими наполнители, существенно отличаются от процессов растворения газов в ненаполненных полимерах. Величина коэффициента сорбции в этом случае определяется не только растворимостью газа в полимерной фазе материала, но и сорбцией газа несмоченной каучуком поверхностью частиц наполнителя, а также количеством газа, механически удерживаемого флокулами наполнителя. Значения О в большинстве случаев уменьшаются с повышением содержания наполнителя [до 20% (об.)], что обусловлено главным образом увеличением пути молекул газа за счет вынужденного огибания частиц наполнителя. На снижение О влияет также уменьшение числа конформаций цепных молекул при их взаимодействии с поверхностью частиц наполнителя. В системах с большой разницей полярностей на границе раздела полимер — наполнитель наблюдается значительное увеличение коэффициентов диффузии с повышением содержания наполнителя [29]. Возможно, что отдельные области адсорбированного газа на частицах наполнителя, сливаясь, могут образовывать пути для поверхностной диффузии газа вдоль сетчатой структуры наполнителя в резине. Подобного рода механизм процесса переноса газа возможен и для полимеров с волокнистыми наполнителями, газопроницаемость которых существенно зависит от прочности связи на границе волокно — полимер [51, 52], [c.353]

Это приводит к резкому ослаблению усиливающего действий наполнителя и большому относительному падению прочности резин из аморфных каучуков по сравнению с ненаполненными резинами. Действие кислот в первую очередь по границе наполнитель-полимер связано с неоднородностью поверхности яаполштеля, наличием на ней полярных групп разных типов, облегчакнцих локальное смачивание яаполяитедя кислотой, и развитием химической реакция на поверхности раздела, что энергетически, как известно, более выгодно, чем взаимодействие в однородна материале [4], [c.70]

При сравнении механических показателей резин, содержащих различные наполнители, с показателями не-наполненных резин можно установить влияние основных характеристик наполнителя на свойства получаемых материалов. К характеристикам, определяющим прочность связи наполнителя с каучуком, относятся дисперсность (размер частиц и удельная поверхность), форма частиц, характер поверхностных функциональных групп. Существует обратная зависимость между удель ной поверхностью материала и размером его частиц С возрастанием удельной поверхности наполнителя уве личивается поверхность его соприкосновения с каучуком В смесях с одинаковым содержанием наполнителя по верхность соприкосновения частиц наполнителя с кау чуком увеличивается обратно пропорционально средне му диаметру частиц. Увеличение удельной поверхности наполнителя означает возрастание поверхностной энергии, которая, следовательно, тем больше, чем меньше размер частиц. [c.45]

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]

Установлено, что между каучуком н наполнителем образуются как физические ( слабые ), так и химические межфазные связи. Первые обусловлены адсорбцией цепей каучука на поверхности частиц наполнителя в процессе приготовления и хранения смесей. Химические межфазные связи образуются и при переработке, и при вулканизации. Если резиновую смесь, содержащую технический углерод, поместить в хороший растворитель для. каучука, то полного растворения каучука не происходит. Часть каучука остается в виде нерастворимого геля с наполнителем даже при равновесной экстракции. Такой саже-каучуковый гель является результатом механохимических реакций каучука в присутствии наполнителя при переработке. Вовремя вулканизации за счет адсорбции части агента вулканизации на поверхностности частиц наполнителя образуются межфазные химические связи каучук — наполнитель (сцепления). Сцепления определяются как межфазные связи, прочность которых достаточна по крайней мере для того чтобы противостоять действию растворителя, применяемого прг измерении равновесного набухания наполненного вулканизата Серные межфазные связи обнаружены в серных вулканизата> различных каучуков, наполненных усиливающим техническим уг леродом [35]. Образование большого числа поперечных связей л поверхности частиц усиливающего технического углерода при од новременном уменьшении густоты сетки в фазе каучука и измене НИИ ММР активных цепей сетки в пероксидных и серных напол ненных вулканизатах натурального и бутадиен-стирольного каучу ка установлено методом золь-гель анализа [40]. На долю связан ного каучука приходится, по-видимому, лишь небольшая часть по верхностных сцеплений, а основное значение имеют межфазньк связи, формирующиеся при вулканизации [35]. [c.232]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология