Эластомеры, сшивание напряжения деформации

Когда испытывают типичные хрупкие материалы, такие, как жесткие эластомеры типа эбонита или фенолоформальдегидной смолы с высокой степенью поперечного сшивания (рис. 1.1), то обычно не возникает сомнения, какая точка кривой напряжение — деформация характеризует прочность материала. Иное положение, когда кривые имеют вид [31, с. 250], подобный кривой 3 на рис. 1.1 или кривым, показанным на рис. 1.2. С точки зрения оценки технологических свойств, а также с точки зрения использования материала в качестве конструкционного его прочность удобнее характеризовать не точкой Б, а точкой А. Из рис. 1.2 видно, что с увеличением скорости деформации различие между характеристиками прочности в точках А я Б уменьшается и даже исчезает. Такой же эффект проявляется при понижении температуры. [c.11]

Очевидная на первый взгляд возможность отождествить константу Сг с отклонениями деформации реальной сетки от идеальной и получить таким путем количественный параметр для оценки этих отклонений (тем более важный, что практически все реальные процессы деформации эластомеров являются неравновесными) привела к интенсивному исследованию природы этой величины, закономерностей, связывающих ее с молекулярными и межмолекулярными параметрами трехмерных эластомерных сеток. Анализ накопленных к настоящему времени данных показывает [16], что Сг нельзя рассматривать только как релаксационную характеристику, т. е. зависящую от условий деформирования (скорости или температуры). Оказалось, что для достижения в реальной сетке значения С2 = 0 необходимое количество поглощенного при набухании растворителя гораздо больше, чем потребовалось бы для полного устранения ее неравновесного поведения. Наблюдаемые растяжения при заданном напряжении для конкретной сетки воспроизводятся после частичного набухания эластомера и удаления растворителя с целью наиболее возможного приближения системы к равновесному состоянию. Наоборот, удаление системы от равновесного состояния не всегда сопровождается увеличением константы Сг. Например, при уменьшении степени сшивания отклонение [c.21]

Как мы уже знаем, старение полимеров представляет сумму физико-химических изменений их исходной структуры, под воздействием химических реакций, протекающих под действием тепла, света, радиационных излучений, механических напряжений, кислорода, озона, кислот, щелочей. Эти реакции приводят к деструкции полимерных цепей или их нежелательному, неконтролируемому сшиванию, в результате чего полимеры становятся липкими и мягкими (деструкция) или хрупкими и жесткими (сшивание), а главное—менее прочными. В реальных условиях эксплуатации полимерных изделий на них действует одновременно несколько из перечисленных факторов. Например, солнечный свет, кислород воздуха, озон. Для стран с жарким климатом на это накладывается еще повышенная температура, влажность. При работе многие полимерные изделия разогреваются (иаиример, при многократных деформациях эластомеров) или используются для работы в условиях повышенных температур, в результате чего интенсивно развиваются термическое и термоокислительное старение полимеров. [c.201]

Обобщенная зависимость деформации при разрыве (ев) от разрывного напряжения представляет собой некую огибающую линию, названную огибающей разрывов и схематически представленную на рис. 1.25 [811]. Вид кривой не зависит от температуры, временного интервала до момента разрыва и скорости нагружения. Это — универсальная кривая, не зависящая (по крайней мере теоретически) от типа испытаний. При исследовании зависимости Ов от плотности сшивания оказалось, что получающаяся огибающая разрывов практически не зависит от степени сшивания и химического строения эластомера. Последнее утверждение, хотя и весьма неожиданное, справедливо для некристаллизующихся эластомеров и следует из уравнения высокоэластического состояния с учетом прочности углерод-углеродной связи. Огибающая разрывов является очень важным показателем при оценке предельных свойств полимеров. [c.47]

К эластомерам в настоящее время относят каучуки и резины. Термином каучук обычно обозначают эластомер, состоящий из длинных гибких макромолекул, которые могут перемещаться друг относительно друга при повышенных температурах или действии механических напряжений. Это свойство каучуков лежит в. основе технологии изготовления изделий из них методами формования. Однако и после охлаждения каучуки сохраняют способность к течению (в отличие от пластических масс и волокон) при действии на них механических напряжений, особенно, если прилагаемые напряжения действуют в течение длительного времени. Для устранения течения необходимо связать отдельные макромолекулы каучуков химическими связями в пространственную сетку, препятствующую необратимому скольжению макромолекул друг относительно друга. Сшивание линейных молекул лежит в основе важнейшего технологического процесса переработки каучуков — вулканизации — нри превращении их в готовые резиновые изделия. Соединяемые в единую сетчатую структуру макромолекулы каучука не утрачивают способности к большим обратимым деформациям, что и является основанием для выделения резин вместе с каучуками в отдельный общий класс эластомеров. [c.8]

Рассмотрим кратко особенности высокоэластического разрушения полимерных тел. Естественно, что оно связано с достаточно большими эластическими предразрывными деформациями элементов структуры. Наиболее ярко этот тип разрушения проявляется у эластомеров. Этот вид разрушения изучен достаточно хорошо (см., например, [6, с. 88]). При статическом нагружении эластомеров разрушение происходит во времени и характеризуется двумя стадиями медленной и быстрой. Поверхность разрыва, полученная на медленной стадии, в отличие от хрупкого разрыва имеет шероховатый вид при быстрой стадии образуется зеркальная поверхность. Чем меньше статическое напряжение и медленнее разрыв, тем больше шероховатая зона. Наоборот, при больших напряжениях и быстром разрушении вся поверхность разрыва может быть зеркальной. Быстрый разрыв эквивалентен низкотемпературному, медленный — высокотемпературному разрыву. В случае разрыва при многократном деформировании обычно наблюдается шероховатая зона разрыва. При замедленном процессе разрушения разрыв начинается с образования очагов разрушения, из которых растут надрывы, подобные трещинам в хрупком материале, и очаги разрушения появляются в наиболее ослабленных местах как внутри, так и по поверхности образца. Наиболее опасный очаг приводит к разрушению образца. У пространственно сшитых эластомеров (резин) надрыв, как правило, имеет форму окружности. У низкомодульных (с низкой степенью сшивания) резин отчетливо видны эластически растянутые тяжи в месте надрыва. Образование тяжей связывают с наличием пачечной надмолекулярной структуры и преодолением межмолекулярного взаимодействия и ориентацией растягиваемых [c.119]

Опыты Уоррика [17] показали, что полидиметилоксановые эластомеры, сшитые действием электронов с энергией 2 А1эв, ведут себя в отношении остаточной деформации сжатия при 150° лучше, чем перекисные вулканизаты. Усадка при сжатии вызывается возможностью для напряженного образца подвергнуться процессу перепрессовки в сжатом состоянии. Причина этого явления — как релаксация напряжения за счет разрыва или перемещения цепей, так и продолжающийся процесс сшивания, который фиксирует новую конфигурацию цепей. Улучшение, наблюдавшееся Уорриком, обусловлено, вероятно, главным образом отсутствием последующей вулканизации во время проведения испытаний образцов, вулканизованных действием излучения. Поэтому заметное уменьшение степени релаксации напряжения наблюдается только в тщательно очищенных смесях. [c.195]

Как правило, вулканизацию смесей на основе фторкаучу ков — сополимеров ВФ с ГФП, ТФЭ и ПФМВЭ — проводят в две стадии формование под давлением в прессе или автоклаве с острым паром довулканизация в термостате. На первой стадии происходит растекание резиновой смеси по форме и ее фиксация в результате сшивания, формирования первичной вулканизационной структуры. На второй стадии при термостатирова-нии происходит увеличение степени сшивания эластомера [2], изменение структуры вулканизационной сетки (предполагается [102], например, что возникают поперечные связи за счет протекания реакции Дильса—Альдера между соседними дегидрофто-рированными звеньями), удаление побочных летучих продуктов вулканизации (НС1 или HF, НгО и т. д.). Термостатирование значительно улучшает физико-механические свойства изделий и особенно стойкость к накоплению остаточной деформации сжатия при старении в напряженном состоянии, которая наряду со скоростью релаксации напряжения является одним из важнейших показателей, позволяющих оценивать долговечность изделий в качестве уплотнительных элементов [104]. [c.169]

ДЛИНЫ. Основываясь на этом факте и в соответствии с теорией высокоэластичности [3], вулканизат рассматривается как совокупность гибких линейных цепей бесконечной длины со слабым межмолекулярньш взаимодействием, соединенных редкими химическими связями, а вулканизация — как процесс образования этих связей за счет сшивания линейных макромолекул каучука (рис. 10.1). Поперечные связи (сшивки) расположены так редко, что между ними укладываются большие отрезки гибких цепных молекул, причем их присутствие не влияет на перегруппировки макромолекул под действием внешней нагрузки (т. е. не изменяет высо-коэластнческих свойств эластомера). Сшивки ограничивают только необратимые перемешеиия цепных молекул, т. е. уменьшают текучесть (пластическую или остаточную деформацию). Если теперь допустить, что отрезки цепи между сшивками, образующие сетку (их называют активные цепи), имеют одинаковую плотную длину (или одинаковую молекулярную массу Мс), и принять, что в не-деформированном состоянии расстояние между концами цепей определяется функцией Гаусса, а также сделать некоторые другие допущения, упрощающие расчет, то, суммируя энтропии отдельных цепей в исходном и в деформированном состоянии, по их разности можно найти работу деформации образца, а дифференцируя по удлинению функцию, определяющую работу деформации, найти зависимость между приложенным напряжением и деформацией образца. Такие вычисления, впервые сделанные Уоллом в 1942 г., привели к следующему выражению для простого растяжения редкой трехмерной сетки [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология