Выносливость полимеров

Для получения синтетических полимерных материалов, обладающих заданными свойствами, необходимы научно обоснованные методы их переработки, т. е. методы формирования оптимальных структур молекул, обеспечивающих повышенную прочность, низкую хрупкость, высокую эластичность полимеров. Для увеличения срока службы полимерных материалов в них вводят специальные добавки, повышающие теплостойкость, динамическую выносливость и другие важные свойства. При изготовлении изделий из полимерных материалов большое значение имеют выбор и реализация оптимальной конструкции изделия, которая наиболее целесообразно учитывает специфику материала. [c.6]

Как и в первом режиме испытания, со временем кроме релаксационных процессов происходит утомление, т. е. снижение прочности полимера. Когда прочность достигнет величины заданного суммарного напряжения, произойдет разрушение. Число циклов деформации до разрушения является мерой динамической выносливости. [c.209]

Повышение прочности автомобильных шин. Одним из важнейших условий дальнейшего повышения эксплуатационной выносливости автомобильных шин является обеспечение высокой прочности связи между элементами покрышек. Наличие в структуре лигнина реакционноспособных групп позволило использовать его для модификации обкладочных резин в многослойных системах с текстильным кордом, пропитанным составами на основе синтетических латексов с активными функциональными группами в молекулярной цепи полимера. Введением в резиновые смеси 5 массовых долей сухого сульфатного лигнина удается повысить прочность связи резины с кордом в элементах каркаса покрышки на 30—40 %. в результате повышается ходимость шин. Выпущены крупные промышленные партии шин, модифицированных лигнином. Широкие промышленные испытания сульфатного лигнина в рецептуре резин для обкладки шинного корда показали высокую эффективность его использования в этом направлении. [c.51]

Высокие прочностные показатели, выносливость при многократном растяжении и изгибе, а также стойкость к старению получены у вулканизатов каучука СКС-30, совмещенного на стадии латекса с канифольно-малеино-мочевинной (КММ) смолой изготовленной при мольном соотношении компонентов 1 1 3. Эта смола является усилителем только при введении ее в латекс в виде водорастворимых натриевых или аммониевых солей с последующим осаждением полимеров растворами солей поливалентных металлов. В результате двойного обмена в каучуке, образуются в высокодисперсном состоянии соли поливалентных металлов смолы, являющиеся эффективными усилителями каучука. Такие смоляные наполнители полностью экстрагируются из вулканизата раствором гидроокиси натрия при нормальной температуре, и прочность вулканизата в этом случае резко снижается. [c.118]

В близкой связи с процессами старения находятся явления утомления и усталости полимеров. Утомление, наступающее в результате многократной деформации — динамическое утомление или длительного нахождения полимера в напряженном состоянии — статическое утомление, вызывает постепенное изменение свойств материала, называемое усталостью. Эти изменения могут вначале иметь как обратимый, так и необратимый характер, но, накапливаясь, всегда приводят к необратимым явлениям, которые заканчиваются разрушением полимерного образца. Утомляемость чаще всего измеряется числом циклов (ЛГ) деформации, приводящим к разрущению полимерного материала (выносливость) приложенная при этом нагрузка представляет собой усталостную прочность, которая снижается с увеличением N. [c.645]

Для полимеров вязко-упругие свойства являются одной из наиболее фундаментальных механических характеристик и не только потому, что они определяют способность этих материалов к переработке и их техническую ценность для изделий, работающих в условиях динамических нагрузок или длительных воздействий, но также потому, что они непосредственно связаны с прочностью [6, 7] и такими важными эксплуатационными показателями, как усталостная выносливость [8], сопротивление истиранию [9, 10], коэффициент трения [11, 12, 13] и т. д. [c.5]

Предлагаемое объяснение подтверждается прямыми измерениями скорости роста трещины в процессе многократного изгиба пластинки вулканизата с нанесенным проколом (рис. 10), а также тем, что поверхность разрушения вулканизатов индивидуальных каучуков выглядит гораздо более гладкой по сравнению с поверхностью разрушения вулканизатов из смесей полимеров, особенно по сравнению с образцами с максимальной динамической выносливостью. [c.40]

ВЫНОСЛИВОСТЬ ж полимера. Характеристика утомления полимера, равная числу циклов нагружения до его разрушения при заданном напряжении. [c.85]

Отклонения от принципа аддитивности связаны с особенностями химич. и физич. процессов, протекающих в полимерном теле при циклич. нагружении. Для полимеров в высокоэластич. состоянии несоблюдение принципа аддитивности обусловлено в основном химич. процессами — термомеханич. деструкцией и различными реакциями образующихся при этом свободных радикалов. Кроме того, при нагружении существенно ускоряется химич. взаимодействие полимера со средой и с ингредиентами композиции из-за понижения в механич. поле энергии активации химич. реакций (см. Механохимия). Вероятность реакций свободных радикалов велика из-за высокой подвижности сегментов гибких макромолекул. При циклич. нагружении многократное изменение величины и знака деформации еще более повышает вероятность этих процессов. Поэтому для эластомеров число циклов нагружения влияет на У. значительно сильное, чем время нагружения, и выносливость практически не зависит от частоты, т. е. Я,- 0. [c.350]

Хотя усталостная выносливость полимеров с высокой объемной долей непрерывных однонаправленных углеродных или борных волокон обычно достаточно высока, стойкость композиций разных типов с короткими волокнами к циклическим нагрузкам значительно меньше, так как менее устойчивая матрица в этом случае подвергается большим напряжениям. В матрице легко инициируются начальные повреждения, что приводит к нарушению целостности композиционного материала, хотя волокна остаются неповрежденными. Задолго до резкого падения жесткости материала его проницаемость для воды или водяных паров сильно возрастает. Граница раздела фаз особенно чувствительна к усталостному разрушению, так как сдвиговые напряжения на границе раздела меняют свое направление в каждом цикле, а по краям волокон наблюдается особенно высокий уровень концентрации сдвиговых напряжений. Возможно также, что в композиционных материалах как с хаотическим, так и с ориентированным распределением коротких волокон, концы волокон и слабые места границы раздела служат центрами зарождения усталостных трещин. [c.105]

К измеряемым макроскопическим параметрам, влияющим на развитие усталости материала, относятся деформация ползучести и скорость деформации [72, 116, 122, 123, 147]. Миндел и др. [122] изучали скорость ползучести в зависимости от деформации при чистом сжатии поликарбоната. Эти же авторы обнаружили, что эффективность усталостного нагружения возрастает благодаря увеличению скорости деформации после каждого перерыва нагружения. Поскольку величина деформации, после которой начинается ускоренная ползучесть, остается постоянной (8,8%), выносливость снижается. Ползучесть при растяжении часто вызывает усталостное ослабление полимеров. В 1942 г. Буссе и др. [72] предложили данный механизм для полиамида, хлопчатобумажного волокна и вискозы. Брюллер и др. [147] утверждали, что циклические деформации ползучести рассчитываются с помощью принципа суперпозиции Больцмана. [c.302]

Полиолефины — полиэтилен (ГОСТы 16337—Т1 и 16338—77), полипропилен, полистирол (ГОСТ 20282—74) — используют преимущественно в качестве футеровочиых материалов в средах средней и повышенной коррозионной активности. Из полиформальдегида, отличающегося высокой износостойкостью и повышенным пределом выносливости, изготовляют арматуру, зубчатые колеса и различные, детали сложной конфигурации. Фенопласты — пластические массы широкого ассортимента на основе фенолформальдегидных смол — применяют для получения различных технических изделий методами прессования и литья под давлением, слоистых полимеров, пленок, связующих, лаков и т, д., в чa тнo ти текстолита (композиционный конструкционный материал, оЗладающий высокими прочностью и устойчивостью во многих агрессивных средах), сохраняющего свои свойства в интервале температур —195... +125 X. Фторопласты (ГОСТ 10007—80) обладают химической стойкостью к минеральным и органическим кислотам, щелочам и органическим растворителям, а также имеют низкий коэффициент трения из фторопластов изготовляют ленты, пленки, прессованные изделия профильного типа, трубы, втулки и т. п. [c.103]

Покрытие полимером практически не повлияло на изменение усталости стали 13Х12Н2ВМФ в воздухе, однако в среде 3 %-ного раствора ЫаС1 условный предел коррозионной выносливости повысился в 3 раза. Особенно отчетливо это проявляется при высоких амплитудах напряжений и малом числе циклов нагружения. При числе циклов нагружения более 10 происходит скачкообразное снижение условного предела коррозионной выносливости с 520 до 400 МПа. Установлено, что при напряжениях выше 400 МПа в результате многократной деформации нарушалась сплошность полимерного покрытия, возможно, вследствие механодеструкции, и коррозионная среда проникала к металлу. Циклическое нагружение образцов при напряжениях 360-380 МПа и ниже при Л/ = 5 10 цикл не вызывало нарушения сплошности покрытия. [c.190]

Даже более прочные в статических условиях резины могут иметь меньшую устаюстпую выносливость прп невысоких значениях р см. рис. 5.43). Высокой дииамнческой выносливостью характеризуются высокопрочные полимеры, стойкие к окислению, с невысокими гистсрезисиыми потерями. [c.339]

Из уравнения (5.63) и рис. 5.43 следует, что снижение амплитуды деформации ео или напряжения оо повышает динамическую выносливость 1 о скорость снижения /Уц с ростом Ео или Оо непостоянна и изменяется в области больших и малых значений амплитуд. Как видно нз рис. 5.44, существует значение ео (или Оо), при кото1)ом Л ц практически не зависит от амплитуды. Это безопасные амплитуды ео (оо ), и прн ео<ео или 0о<0с полимер может эксплуатироваться в течение длнтелыюго вре- [c.339]

Влияние температуры на динамическую выносливость неоднозначно н зависит от режима деформировання н среды, в которой эксплуатируется полимер. В (тертиой среде, где скорость механохимических реакций невысока, член в уравнении [c.340]

Влияине структуры и состава полимера на длительную прочность (долговечность, усталостную выносливость) осложняется деиствне.м химического фактора, в частности реакций окисления. Как известно, скорость окисления значителыю повышается с ростом температуры и напряженное макромолекул [c.350]

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]

К 1993 году были созданы основные рецептуры шинных резин с учетом особенностей технологических процессов и оборудования проекта АП Шина . Так, разработана рецептура для беговой части протектора из 100 % крошкообразного бутадиен-стирольного каучука, обеспечивающая высокое сцепление с дорогой и повышенную стойкость к механическим повреждениям, Определена рецептура резиновой смеси для боковины шины на основе комбинации крошкообразных изопренового и дивинилового каучуков, характеризующихся высокой усталостной выносливостью, атмосферо стойко стью и стойкостью к высокотемпературной вулканизации, определен состав резин для крепления анидного и полиэфирных кордов (СКИ-3 и СКИ-3-01) с оптимальным комплексом адгезионных и усталостных свойств. Выданы рекомендации по составам резины гсрмослоя, различающихся типами полимеров на основе комбинации хлорбутилкаучука и натурального каучука (80 % ХБК + 20 % НК) и 100 % бромбутилкаучука. [c.471]

Несмотря н -снижение сопротивления многократному растяжению высокостирольные полимеры, содержащие от 70 до 85% связанного стирола, придают вулканизатам натурального каучука лучшую стойкость к разрастанию трёщин и многократному изгибу при нормальной и повышенной температуре, а также увеличивают сопротивление раздиру. Отмечается также, что продолжительность вулканизации практически не сказывается на прочностных показателях резины. В резинах на основе НК лучшая усталостная выносливость достигается при введении бутадиен-стирольных смол с относительно низким содержанием стирола (40—50%). Хорошие результаты получены такл е при замене части НК бутадиен-стирольным каучуком 7 . [c.49]

Эти данные показывают, что игменение количества трещин, наблюдаемое при увеличении а, не является обязательным условием наличия Существование связано с изменением степени ориентации полимера при деформации и его упрочнением. Это подтверждается тем, что аналогичное явление наблюдалось Патрикеевым и Мельниковым при исследовании раздира резин с одним надрезом в отсутствие озона. По-видимому, такого же рода изменение структуры при деформации лежит в основе наблюдавшейся при многократных деформациях в воздухе экстремальной зависимости выносливости резин (ненадрезанные образцы) от 21-250,5 [c.321]

Динймическая прочность. Впервые увеличенное число циклов до разрушения при многократной деформации вулканизатов из смеси каучуков (натурального и бутадиен-стирольного) было обнаружено в 1958 г. [172]. В то время подобные результаты казались необычными или даже сомнительными (при учете двухфазной структуры исследованной в работе [172] смеси НК и БСК). Впоследствии повышенное соцротивление утомлению вулканизатов из смеси каучуков было продемонстрировано на многих парах полимеров. Типичные результаты для вулканизатов смеси СКД и СКН-18 приведены на рис. 9. Видно, что независимо от режима утомления динамическая выносливость смесей изменяется по кривой с максимумом. [c.39]

В настоящее время неизвестны случаи снижения динамической выносливости в смесях полимеров по сравнению с соответствующей величиной для индивидуальных полимеров, образующих смесь. В большинстве случаев наблюдается более или менее значительный эффект взаимоусиления полимеров в смеси и число циклов до разрушения может оказаться на несколько десятичных порядков больше, чем в индивидуальных полимерах [175—182]. [c.41]

СМЕСИ ПОЛИМЕРОВ (сплавы полимеров, полимер-поли-мерные композиции). Получ. смешением расплавов полимеров, их р-ров или водных дисперсий с послед, удалением р-рителя или воды мономеров или мономера и полимера с послед, гомополимеризацией. Из-за незначит. совместимости полимеров их смеси гетерофазны, но благодаря высокой вязкости не расслаиваются и стабильны в условиях эксплуатации. С. п. приготавливают с целью повышения модуля, ударной вязкости, прочности или динамич. выносливости осн. полимера, его пластификации, повышения атмосферо-, озоно-, огнестойкости и т. п. (защищающий полимер образует в смеси непрерывную фазу, изолируя защищаемый полимер), снижения стоимости. Хорошие оптич. св-ва С. п. достигаются подбором компонентов с близкими показателями преломления или в том случае, если размер частиц полимеров а смеси менее длины волны света. В ряде случаев при смешении полимеров отмечается синергич. эффект. В пром-сти примен., напр., смеси ПВХ — бу-тадиен-нитрильный каучук, ПВХ — АБС-пластик, полиэтилен — полиизобутилеи. [c.532]

У. характеризуется выносливостью — числом N циклов нагружения до разрушения п))и заданном а. Напряжение стл , при к-ром происходит разрушение материала после заданного числа циклов (для полимеров обычно 10 —10 циклов), наз. усталостно й прочностью. Зависимость ме кду N и а у в режиме а— onst или между А и вдг в режиме e= onst обычно выражают графически в виде кривых усталости. Часто этп зависимости м.б. выражены аналитически. Так, для резин практически при всех нагрузках справедливо соотношение [c.350]

На реальных кривых усталости можно выделить три области. В области I при больших а разрушение происходит прежде, чем станет существенным повышение темп-ры образца, и саморазогрев практически но влияет на выносливость (область малоцикловой усталости). В области II число циклов нагружения достаточно велико, и саморазогрев оказывает существенное влияние на У. Повышение темп-ры образца ириводит к тому, что выносливость становится меньше гипотетич. значения, оиределяемого долговечностью, и реальная кривая усталости отклоняется от прямолинехшой зависимости. При этом характер усталостного разрушения зависит от режима саморазогрева. При стационарном режиме саморазогрева разрушение ироисходит в результате прорастания магистральной трещины, как и при статич. нагружении понижение выносливости обусловлено уменьшением Оуу с ростом темп-ры (кривая 1). При нестационарном режиме саморазогрева, к-рый обычно реализуется при высоких 03, усталостная трещина не успевает прорасти, и образец выходит из строя вследствие резкого роста темп-ры и перехода полимера в другое [c.351]

Материалы научно-технического прогноза до 1990 года указывают на то, что в ближайшие два десятилетия каучуками общего назначения будут являться диеновые полимеры. Основной вулканизующе системой диеновых эластомеров является сера с применением ускорв-талей вулканизаций. Ни одна из известных в настоящее время вулка-явзующих систем на основе бессерных соединений / 4 ], / 5.7 еще не получила широкого практического применения. Вулканизующие системы с серо обеспечивают получение вулканизатов, обладаоцих высокой статической прочностью и большой выносливостью при многократных деформациях. Однако серные вулканизационные связи недоста-точио стойки к термическим и термоокислительным воздействиям, что проявляется в реверсии структурирования и в малой устойчивости резвн тепловому старению. [c.106]

Стабилизаторы применяют для защиты полимеров от старения. Основные виды стабилизаторов антиоксиданты, к-рые являются ингибиторами термической деструкции и термоокислительной деструкции антиозонанты — ингибиторы озонного старения светостабилизаторы — ингибиторы фотоокислителъной деструкции антирады — ингибиторы радиационной деструкции. К стабилизаторам относятся также и противоутомители — вещества, повышающие усталостную выносливость резин при многократных деформациях. [c.418]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология