Деформац и утомление резин

Стабилизаторы, противостарители. В процессе эксплуатации и хранения резиновые изделия, в том числе шины, подвергаются действию кислорода воздуха, озона, света, высоких температур и многократных деформаций, вызывающих существенные изменения физико-химических и механических свойств резин. Химический процесс изменения свойств под действием кислорода, озона, света и тепла называется старением изменение физико-механических свойств при многократных деформациях—утомлением. Для защиты от старения, улучшения сохранности и продления срока службы резиновых изделий в резиновые смеси вводят специальные вещества—противостарители (химические и физические). [c.50]

Работоспособность резин при многократных деформациях находится в прямой зависимости от гистерезисных потерь. Выделение теплоты в результате внутреннего трения при многократных деформациях способствует утомлению резин. Влияние внешней среды при эксплуатации резиновых изделий является одной из важных причин их динамической усталости. [c.135]

Старение в результате механических деформаций. В процессе эксплуатации резиновые изделия подвергаются механическим деформациям. При статических деформациях растяжения и особенно при многократных деформациях растет скорость окисления и происходит разрыв молекулярных цепей, а следовательно, процесс старения резин ускоряется. При утомлении резин особенно важно вводить ингибиторы окисления (антиоксиданты). [c.177]

Под явлением динамической усталости, яш утомления, резины понимается снижение прочности материала под действием многократных периодических нагрузок или деформаций. [c.203]

Явление утомления резин при многократных деформациях [c.213]

Практически максимальные температуры, которые развиваются при эксплуатации изделий из обычных карбоцепных эластомеров, не превышает 100—130°. В этих условиях чисто термическая деструкция молекулярных цепей и углерод-углеродных сшивок протекает неизмеримо медленно. Однако, как следует из термофлуктуационных представлений, при высоких деформациях резин, когда некоторые цепи растягиваются вплоть до их контурной длины, вклад термической диссоциации углерод-углеродных связей может стать ощутимым, благодаря снижению энергии активации распада растянутых молекул [50]. Столь тяжелый температурный и деформационный режим эксплуатации имеет место, например, при разрушении резин в процессе истирания. Утомление резин обычно происходит в результате небольших по амплитуде деформаций, при которых вклад энергетической составляющей, вообще говоря, должен быть ничтожным. [c.161]

В случае длительных сдвиговых деформаций изменяются некоторые физико-механические константы бутилкаучука [486] набухание и температура текучести набухших образцов, прочностная характеристика резин и т. д. Утомление резин заключается в появлении в деформированном образце свободных радикалов, вызывающих развитие различных химических процессов (окисление и др.). Вследствие этого появляются локальные микродефекты, разрастание которых и является причиной разрушения образца. [c.512]

Хотя проблеме утомления резин при многократных деформациях посвящено большое количество работ [79—83], в настоящее время является дискуссионным такой важный вопрос, как влияние характера поперечных связей на работоспособность резин. [c.304]

Работоспособность резин при многократных деформациях находится в прямой зависимости от гистерезисных потерь. Выделение тепла в результате внутреннего трения при многократных деформациях способствует утомлению резин. [c.102]

Таким образом, при циклическом утомлении резин вследствие изменения структуры наблюдается усталостное перерождение материала, проявляющееся в анизотропном, неоднородном изменении его вязкоупругих и прочностных свойств. Чем мягче режим утомления (выше температура, меньше деформация), тем больше глубина усталостного перерождения материала. [c.169]

Рассмотренный выше механизм процесса утомления резин позволяет предположить, что зависимости усталостной выносливости от максимальных, приложенных в цикле величин деформации, напряжения и энергии деформирования в широком диапазоне их варьирования не монотонны. По-видимому, это связано с немонотонной зависимостью от условий нагружения как исходных вязкоупругих свойств резин, так и изменения их в процессе утомления. [c.178]

Величина деформации подбирается такой, чтобы число циклов до разрушения было в пределах от 5-10 до ЫО . Если значение сопротивления утомлению резины неизвестно, рекомендуется начинать испытания с максимального значения деформации [c.57]

Выносливость резин к многократным деформациям. Под динамической усталостью или утомлением резины понимают снижение прочности материала под действием многократных периодических нагрузок или деформаций, в основном химических окислительных процессов. Разрушение резины происходит также путем разрыва цепей каучука во всем объеме образца в механически активированных химических процессах. [c.40]

С целью дальнейшей детализации исследования процесса утомления резин, в особенности роли внутреннего трения, был применен метод набухания [41, который использовался также для увеличения срока службы изделий, подвергающихся многократным деформациям. При сравнении усталостной прочности вулканизатов разной степени набухания учитывалось падение модуля эластичности при набухании. Сравнивалась усталостная прочность вулканизатов разных степеней набухания [32, 33] при условии одинаковых значений деформации. При этом образцы, набухшие сильнее, оказываются в более благоприятных условиях вследствие того, что уменьшение модуля эластичности при равенстве амплитуд деформаций сопровождается уменьшением значений работы деформации. В результате этого величина потерь механической энергии, расходующейся частично на активацию химических процессов, приводящих к разрушению образцов (при равенстве коэффициента потерь), будет меньше у набухших резин. [c.278]

Во всех случаях многократных деформаций имеет место разрыв макромолекул. Уменьшение молекулярного веса полимера в процессе многократных деформаций наблюдалось как на примере полиизобутилена [39], так и на примере капронового волокна [14]. Обрыв макромолекул сопровождается образованием реакционноспособного свободного радикала. Образовавшиеся свободные радикалы могут приводить к деструкции полимера вследствие рекомбинации или взаимодействия с низкомолекулярными веществами. Реагируя с соседними цепями, свободные радикалы вызывают структурирование полимера. Возможны случаи, когда свободные радикалы инициируют окислительные цепные процессы, приводящие либо к деструкции, либо к структурированию. В настоящее время механохимические явления, сопровождающие утомление резин, изучены достаточно подробно [15, 38, 39, 40]. [c.285]

Эксплуатационные свойства большинства многослойных изделий (автомобильные шины, транспортерные ленты, приводные ремни и др.) определяются прочностью связи между отдельными элементами этих изделий в процессе их многократных деформаций в широком интервале температур - При многократных деформациях протекают процессы, связанные с утомлением полимеров. В исследованиях В. Каргина и Г. Слонимского - 2 разработаны теоретические представления о процессах утомления, протекающих при многократных деформациях полимеров, имеющих важное значение при рассмотрении проблем прочностей связи между элементами многослойного изделия. Процесс утомления материала начинается с образования свободных радикалов в результате механического разрыва цепных молекул при деформации . Этот процесс сильно зависит от температурного режима и условий нагружения изделия. Существенное влияние на процессы утомления резин оказывает вулканизационная структура . Начальным актом разрушения резин при термомеханических воздействиях является распад наиболее слабых (полисульфидных) связей. Работоспособность резин (число циклов деформаций до разрушения) зависит от энергии связей и режима деформации. Резины, полученные вулканизацией тиурамом в отсутствие элементарной серы, имеющие прочные связи типа С—С и С—5—С, обладают [c.367]

Данные о резинах из НК и СКБ можно использовать и для подтверждения развитого выше положения об относительной роли физических и химических факторов в зависимости от условий утомления. Пониженная химическая стойкость резин из НК должна отрицательно влиять на их усталостную выносливость, причем это влияние должно проявляться тем отчетливей, чем выше температура испытания и ниже механические напряжения, претерпеваемые резиной при утомлении. Действительно, при достаточно высоких температурах (порядка 100 °С) и относительно малых динамических деформациях ( 20%) резины из НК, при симметричном цикле, не только полностью теряют свои преимущества по сравнению с резинами из СКБ, но в ряде случаев оказываются даже менее работоспособными. В то же время при испытаниях в условиях относительно больших деформаций (100% растяжения), при невысоких температурах (менее 70°С) резины из НК значительно превосходят резины из СКБ. [c.334]

С утомлением полимеров под действием многократно повторяющихся нагрузок мы сталкиваемся часто и в технике, и в быту. Сумка из полихлорвиниловой пленки начинает растрескиваться по месту сгиба, хотя остальная часть ее не имеет никаких признаков старения или разрушения. Резина, из которой изготовлен амортизатор, подвергающийся периодическим деформациям, разрушается намного раньше, чем та же резина, находящаяся в напряженном состоянии, но в отсутствие динамических нагрузок. [c.207]

Если резина подвергается одновременно действию механических нагрузок, кислорода и озона воздуха, то"такой процесс старения называют утомлением. Утомление оценивают по числу циклов многократных деформаций (растяжения, изгиба, сжатия), выдерживаемых резинами до разрушения. В целях повышения сопротивления резин утомлению в их состав вводят противоутомители диафен ФП, хинол ЭД и 1,2-меркаптобензимидазол. [c.56]

Важной при эксплуатации является проблема усталости изделий из резины. Известно, что при многократных деформациях таких изделий они в конце концов разрушаются. В тех случаях, где случайно или из-за неоднородной гомогенизации появились более сильные деформации при утомлении резиновой смеси, было установлено недостаточное количество ингибиторов, которое способствует изменению структуры. Неоднородность механических свойств приводит к концентрации напряжений в отдельных точках и в конечном счете к образованию микродефекта, который непрерывно растет, приводя к разрушению изделия. В этом заключается механохимическая сущность старения и действия ингибиторов. Изучение этих явлений позволяет регулировать старение изделий из резины путем точного дозирования необходимого количества ингибиторов в исходных смесях. Следует отметить также и то, что разрушение многослойных резиновых [c.64]

Под воздействием повторяющихся деформаций, число которых может достигнуть 15—20 миллионов, в резине наблюдается утомление материалов. Утомление — процесс, возникающий при приложении повторных нагрузок в течение определенного времени и приводящий к непрерывному изменению свойств материала. Условия утомления зависят от характера приложенной деформации, режима нагружения и частоты деформации, температуры окружающей среды, присутствия кислорода воздуха, озона, света. Под утомлением понимают снижение прочности материала в результате воздействия многократных деформаций. [c.136]

Динамические утомление, усталость и долговечность материалов выносливость резин при многократных деформациях и зависимость ее от амплитуды динамического нагружения. [c.153]

Каучук в резине стареет не только под действием тепла, света, кислорода, но и в результате многократных деформаций растяжения, сжатия, сдвига, которым большинство резиновых изделий длительно подвергается в процессе их эксплуатации. Для защиты каучука от утомления в этих условиях в резиновые смеси вводят специальные противоутомители—производные п-фениленди-амина и другие, являющиеся одновременно антиоксидантами. [c.501]

Хотя, как указывалось, явления, ответственные за ХР и ХП, имеют близкую к утомлению и старению резин природу, в обзоре не будут рассматриваться другие аспекты и проблемы утомления и разрушения резин под действием относительно небольших деформаций. В частности, здесь не рассматривается цикл работ английских исследователей [10— 16], подробно изучивших условия и закономерности роста [c.148]

Механизм износа. Износ — сложный вид разрушения матерпала, связанный со спецификой как поверхностных слоев, так и процессов, происходящих в местах контакта с истирающим контртелом. Износ полимерных материалов осложняется спецификой их поведения при механич. нагружении, ролью физич. состояния и его связью с режимом нагружения, механизмом деформирования, процессами деструкции и т. д. Материал изнашивается вследствие неровностей, всегда имеющихся на поверхности трения. В местах контакта неровностей возникают местные напряжения и деформации. При скольжении происходит многократное нагружение зон контакта и их усталостное разрушение. Число актов нагружения, необходимых для разрушения, зависит от исходной прочности материала, его сопротивления утомлению и от условий нагружения и может достигать миллиона. При этом износ идет как фрикционно-контактный усталостный процесс. В частном случае, когда контактные напряжения достигают исходной прочности материала (либо материал непрочен, либо велико воздействие), разрушение происходит за один или несколько актов воздействия. При этом наблюдаются наиболее интенсивные виды износа, различающиеся способом отделения частиц абразив-н ы й, когда велико внедрение выступов контртела (микрорезание), и когезионный, когда уд. силы трения достигают прочности ( схватывание — для твердых тел, скатывание — для резин). Различные виды износа характеризуются разной картиной поверхности истираемого полимера (рис. 1). [c.455]

Знание основных особенностей состава и строения различных каучуков позволяет выбирать наиболее подходящий тип каучука для получения резины с требуемыми техническими свойствами. При этом необходимо учитывать возможные изменения технических свойств каучуков и резин на их основе (этп явления обычно называют старением) под влиянием таких факторов, как повышение температуры, атмосферные воздействия, облучение, утомление под действием многократных деформаций и др. " [c.19]

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]

Особый интерес представляет изучение разрушения при многократных деформациях — утомлении, физико-химические основы которого обсуждены в гл. 4, 6, 7. Основной прочностной характеристикой здесь является число циклов N до разрущения при заданной деформации е или заданном напряжении ст [76]. Для резин, работающих в режиме е = onst [c.335]

В книгу введена гл. 3, которая знакомит читателя с такими основными понятиями физической химии эластомеров, как гибкость макромолекул, физические состояния эластомеров, высокоэластические деформации и др. Гл. 14, написанная 3. Н. Тарасовой, посвяшена окислению вулканизатов и призвана дать читателю представление о химических реакциях, протекающих в вулканизатах при эксплуатации. В связи с этим из нового издания исключен раздел Старение и утомление резин . [c.6]

Условия утомления с малой вероятностью возникновения ориентированных структур (режим мягкого механического воздействия) с наибольшей методической достоверностью реализуются нри испытаниях в режиме симметричного цикла растяжения — сжатия в диапазоне деформаций, близких к эксплуатационным (10—30%). Для всех исследованных ненаполненных и наполненных (модельных и серийных) резин графики зависимости усталостная выносливость —максимальное за цикл механическое воздействие (напряжение, деформация, работа деформации) линейны в логарифмической системе координат [4 35, с. 236—244 65, с. 307—317 120—122] (рис. 5.9). При утомлении резин в режиме циклическо- [c.179]

Существенное влияние на работоспособность резин ок,азывает склонность соответствующих каучуков к кристаллизации. При утомлении резин из кристаллизующихся каучуков предварительная статическая деформация увеличивает их работоспособность, тогда как для резин на основе некристаллизующихся каучуков наблюдается обратная зависимость. К сожалению, систематиче- [c.210]

Многочисленные теоретические исследования утомления вулканизатов выполнены с применением модельных систем—ненаполненных вулканизатов, с минимальным количеством ингредиентов. Однако исследование утомления реальных (многокомнонент-ных) резин, естественно, выдвигает ряд новых вопросов. Так, под влиянием внутреннего трения, сопровождающего процесс деформации резин, некоторая часть работы, затраченной на деформацию, переходит в тепло. Наполнение резин различными сажами сильно сказывается на внутреннем трении и способствует теплообразованию при утомлении резин. Первостепенное влияние на теплообразование оказывает равномерность распределения саж . [c.215]

При деформации вулканизата из бутадиен-стирольного каучука с частотой 250 циклов/мин до удлинения 50%, возникающие полимерные радикалы присоединяют до 50% от введенного в каучук дисульфида-п-грег-бутилфенола. Введение такого рода вео1еств, известных под названием противоутомителей, повышает работоспособность резин, если при деформации происходит распад и перегруппировка радикалов с образованием новых поперечных связей. Если же при утомлении резин протекают процессы, связанные со снижением числа поперечных связей и модуля эластичности (например, в вулканизатах из маслонаполненного бутадиен-стирольного каучука), то в этом случае добавка таких веществ не может повысить работоспособность резин. [c.368]

При деформации резин под действием механических нагрузок ( утомление ) могут происходить разрывы полимерных цепей с образопапием макрорадикалоп быстро окисляющихся до [c.15]

ПРОТИВОУТОМИТЕЛИ, хим. добавки к полимерньпи материалам, гл. обр. резинам, повышающие их усталостную вьшосливость (долговечность), т. е. число циклов деформации до разрушения, а также замедляющие изменение св-в при многократных переменных мех. воздействиях (т. наз. утомление). Утомление может вызывать изменение макроскопич. размеров образца (напр., под влиянием накопления остаточной деформации), физ. структуры (возможна кристаллизация, ориентация макромолекул), строения трехмерной сетки у сшитых полимеров, техн. св-в (напр., упругих, прочностных, диэлектрич.). [c.125]

Одним из первых классов ингредиентов, использованных для приготовления рези-новьк смесей были асфальты и битумы, которые вводили в натуральный каучук. В настоящее время нефтяные мягчители используют в основном для бутадиен-сти-рольных синтетических каучуков. В резиновые смеси вводят 30-35 масс. ч. мягчи-телей на 100 масс. ч. каучука. Компоненты битумов сравнительно инертны по отношению к вулканизации, но они улучшают распределение ингредиентов — серы и ускорителей и не замедляют вулканизацию. Нефтяные мягчители облегчают каландро-вание и шприцевание, улучшают поверхность каландрованной резиновой смеси. Наиболее известным нефтяным мягчителем является рубракс. Нефтяные мягчители облегчают обработку каучуков, снижают продолжительность и температуру смешения. Вулканизаты становятся более мягкими, эластичными, уменьшаются гистерезисные потери, но прочность снижается. Повышается морозостойкость, сопротивление утомлению, износостойкость, усталостная выносливость резин при многократных деформациях. Повышается производительность смесительного оборудования на 40-50 %, снижается расход энергии на изготовление резиновых смесей на 20-30 %. Состав нефтяных мягчителей влияет на пластифицирующее действие. В наибольшей степени улучшает морозостойкость резин алканы и циклоалканы, но они плохо совмещаются с полярными полимерами, замедляют вулканизацию каучуков и склонны к выпотеванию. Ароматизированные нефтяные пластификаторы хорошо совмещаются с каучуками, улучшают их обрабатываемость, повышают адгезию и [c.134]

Значительная деформируемость вулканизатов при повышении температуры является следствием увеличения эластичности высокостирольных участков макромолекулы при температуре выше температуры текучести невулканизован-ного полимера. Однако образованные в процессе вулканизации мостичные связи у бутадиеновых звеньев ограничивают текучесть образца и повышают величину обратимой деформации после снижения температуры. Это свойство вулканизатов на основе полимеров с высоким содержанием стирола обеспечивает возможность вторично подвергать их формованию в определенных пределах, но является недостаточным при работе изделий в динамических условиях. Для исследования динамических свойств указанных вулканизатов и процессов утомления разработан прибор и методика на испытание резин на динамическое сжатие при перепаде температура. За показатель динамического разнашивания (Кд) принимается изменение размеров образца (в %) от первоначальных размеров. Наряду с коэффициентом динамического разнашивания, стойкость к действию повышенных температур характеризуется коэффициентом теплостойкости (Ктс) (отношение модуля сжатия при 100° С к модулю сжатия при 20° С при нагрузке 10 кгс/см ), определяемым на специально сконструированном приборе [c.35]

Известны методы определения прочности связи единичной нити корда с резиной в динамических условиях. В этих случаях удается нагружать не только образец в целом, но и отдельную нить и точно задавать основные параметры режима [1]. Описан, например, метод многократных деформаций изгиба на роликах резиновой пластины с завулканизованными в нее нитями корда [111J. После утомления измеряли прочность связи выдергиванием нити (по типу Н-метода). Широкое распространение получил метод многократного изгиба цилиндрического образца, по оси которого проходит кордная нить, выдергиваемая после утомления. Согласна другим методикам [1, 90] цилиндрические образцы с кордной нитью, расположенной по диаметру среднего сечения, подвергаются многократному сжатию до отслоения и выдергивания нити (рис. V.16). Динамическое разнашивание резины не наблюдается в гантелевидных образцах, укрепляемых в специальных держателях [1, 112], так как образцы подвергаются знакопеременным деформациям растяжения-сжатия. [c.227]

Возможен и другой случай (рис. 138), когда величина средней деформации еср увеличивается при постоянстве амплитуды деформации Ае. При этом режиме среднее напряжение остается постоянным, т. е. T p= onst. Как видно из рис. 138, при таком режиме наблюдается увеличение средней величины деформации еср. Механизм этого процесса развивается подобно процессу ползучести. Так как амплитуда деформации Ае в этом примере задана постоянной, то уменьшение модуля упругости сопровождается уменьшением амплитуды деформации. Этот режим испытания применяется для исследования утомления пряжи и корда и реже резин. На других режимах испытания мы останавливаться не будем. [c.230]

Режимы нагружения. Характеристики утомления. Циклич. нагружение различается но виду деформации, величине наибольшего (амплитудного) напряжения, частоте нагружения, форме цикла (зависимости напряжения от времени), длительности перерывов между циклами и др. Наиболее распространено периодич. нагружение, при к-ром наиря кепие изменяется по гармонич. закону. При испытаниях полимерных материалов обычно осуществляют режимы периодич. нагружения с заданными амплитудным напряжением onst (для пластмасс, резин), амплитудной деформацией е= onst (для резин, волокон, пленок) и работой цикла onst (для резин, пластмасс). [c.350]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология