Разрушение усиленных эластомеров

При усилении каучука полистиролом путем смешения компонентов в виде латексов и последующей совулканизации полистирол образует домены, действующие п как наполнитель, и как узлы структурной сетки [554, 555]. Они распадаются только при высоких напряжениях, что ведет к повышению прочности системы. Измерение увеличения объема наполненных систем при деформировании показало, что оно линейно зависит от деформации и связано с отрывом матрицы от поверхности наполнителя. Увеличение объема больше в тех системах, где больше размер частиц, т. е. меньше их поверхность, так как энергия разрушения или отслаивания прямо пропорциональна площади контакта. Рост прочности наполненных полимерными наполнителями эластомеров объясняется тем, что усиливающие наполнители увеличивают гистерезисные потери тем больше, чем меньше размер частиц. [c.278]

Практическая ценность любого материала определяется его предельными механическими свойствами. Рассмотрим, как происходит усиление материалов типа ВПС. На рис. 8.22 приведены кривые растяжения ВПС состава ПБ/ПС (К). В этих образцах полибутадиен представляет собой смесь транс- и цмс-изомеров, что и обозначено символом К. Известно, что полибутадиены, содержащие смесь транс- и ц с-изомеров, обладают низкой прочностью при растяжении и небольшим относительным удлинением. При образовании полистирольной сетки прочность при растяжении и относительное удлинение начинают возрастать. Работа, необходимая для разрушения (измеренная по площади под деформационной кривой), резко увеличивается. Полистирольный компонент оказывает влияние и на форму кривой на обеих кривых растяжения ВПС имеется участок резкого нарастания напряжения, что свидетельствует об усилении эластомера. В табл. 8.1 приведены данные о прочности при растяжении и относительном удлинении для всех изученных образцов ВПС состава ПБ/ПС (К). [c.220]

Роль адгезии в усилении эластомеров и трактовка явления усиления как адгезионного эффекта обсуждена Воюцким [540]. Адгезионная теория усиления основана на рассмотрении наполненных резин как совокупности множества микроскопических адгезионных соединений типа эластомер — частица наполнителя. Справедливость этой теории подтверждается наличием линейной зависимости прочности наполненных систем от величины адгезии. При этом разрушение может носить как когезионный, так и адгезионный характер. С точки зрения адгезионной теории усиления повышенная прочность резины, содержащей цепочечные структуры, объясняется не контактом частиц наполнителя друг с другом, а наличием в зазоре, окружающем место контакта, молекул полимера, каждая из которых прочно связана по крайней мере с двумя частицами. Эта точка зрения соответствует представлениям Бики. Адгезионная теория позволяет объяснить как механизм усиления, так и механизм разрушения наполненных резин. [c.271]

ВЯЗКОУПРУГОЕ РАЗРУШЕНИЕ УСИЛЕННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ [c.264]

Хотя верно утверждение, что разрушение любого тела начинается со слабого места, тем не менее более строгим является представление, что зависящее от времени и температуры вязко-у1 ру ое течение материала в вершине микротрещины определяет х р тер распространения трещины разрушения [812, 847] (см. р З . 1.6). Халпин и Бики [354] рассмотрели разрушение усилен-эластомеров с точки зрения вязкоупругого течения. Как по-к4зщкз, на рис. 10.15, огибающая разрывов саженаполненных образцов бутадиен-стирольного каучука зависит от степени их уси- [c.264]

Большинство эластомеров, содержащих двойные связи, обладает значительной реакционной способностью, благодаря чему они претерпевают изменения в воздушной среде. Эти процессы особенно интенсивно протекают в напряженных резинах. В последнее время они привлекают усиленное внимание в связи с прогрессирующим загрязнением атмосферы промышленно-транспортными отходами и повышением ее химической реактивности за счет увеличения содержания озона, двуокиси азота, сернистого газа и других агрессивных компонентов. Несмотря на специфику разрушения резин при одновременном действии механического напряжения и среды оно позволяет выявить особенности влияния на этот процесс изменения структуры материала, вызванного деформацией, различными условиями ее образования, введением наполнителей и т. д., а также связь прочностных свойств с реологическими и другими характеристиками материала. При этом исключаются из рассмотрения случаи, когда материал перерождается под влиянием среды во всем объеме, как это, например, наблюдается при действии азотной кислоты на напряженную резину из бутилкаучука [1] или озона на резину из силоксанового каучука [2]. В этих случаях ввиду изменения химической структуры и всех свойств материала вряд ли имеет смысл говорить о зависимости сопротивления разрушению от исходной структуры материала и влияния на эту зависимость агрессивных воздействий. Такое сравнение (разумеется, с учетом специфики действия агрессивного агента) возможно для случаев локального разрушения, облегченного агрессивным агентом (коррозионное растрес- [c.132]

Механизм усиливающего действия наполнителей в эластомерах и пластических массах различен [50]. Для эластомеров характерной особенностью наполнения сажей является образование его цепочечных структур в полимерной среде. Догадкиным и сотр. установлено, что чем больше степень развития цепочечной структуры наполнителя, тем сильнее проявляется эффект усиления [24]. Усиливающее действие цепочечных структур объясняется тем, что они являются матрицей, на которой ориентируются молекулы каучука. Кроме того и сами по себе цепочечные структуры являются фактором усиления каучука, поскольку связи между частицами наполнителя в цепочечных структурах являются весьма прочными вследствие высокой энергии взаимодействия частиц в местах их контакта [50]. При деформации эластомера связи каучук - наполнитель разрываются и легко восстанавливаются в новых положениях, это способствует выравниванию локальных напряжений и является дополнительной причиной повышения прочности наполненных резин. Усиление наполненных эластомеров связывают также с тем, что введенный наполнитель удлиняет путь разрушения, так как оно идет преимущественно на границе раздела наполнитель - каучук, соответственно возрастает и работа разрушения. Согласно [50], увеличение работы разрушения, отнесенной к единице объема при введении наполнителя можно принять за основную характеристику усиливающего действия наполнителей в полимерах. [c.38]

Мол<но полагать, что в каучуке из-за присутствия в нем фазы ФФО происходит дисперсионное усиление диффузионной зоны, чем объясняется смещение границы разрушения в область эластомера. Наличие эластичной фазы каучука в клеевой пленке также положительно влияет на прочностные и деформационные свойства адгезива. [c.266]

Помимо рассмотренного пути усиления эластомеров в них может иметь место и другой, менее эффективный путь, не связанный с развитием больших деформаций. Это — влияние наполнителя на структуру материала [95]. При образовании граничного слоя повышенной плотности, что может реализоваться в эластомерах [20] из-за большой гибкости их молекул, должно наблюдаться упрочнение аморфных эластомеров. Существование такого псевдозастеклованного слоя, обнаруживаемого по отсутствию аддитивности коэффициентов линейного расширения в системе полимер — наполнитель, предполагается на полистироле и асбесте в СКМС-30 [96]. На резинах, содержащих технический углерод, до 30%, как известно [97], такая аддитивность наблюдается введение технического углерода не влияет на резин, что позволяет предположить отсутствие заметного изменения механических свойств приграничных слоев полимера. С этим коррелируется отсутствие активности у некоторых типов технического углерода в резинах при малых деформациях. В кристаллизующихся эластомерах наполнители, промотируя кристаллизацию при малых деформациях (чего можно ожидать [98, с. 138 86]), также могут вызывать упрочнение в этих условиях. Вероятность проявления усиливающего действия наполнителей. в полимерах, находящихся В высокоэластическом состоянии, при их разрушении в условиях малых деформаций больше, чем для хрупкого состояния, так как в первом случае концентраторы напряжений играют значительно меньшую роль. Таким образом, отсутствие упрочняющего действия ряда активных наполнителей в эластомерах при малых деформациях или даже разупрочнение должно проявляться не всегда. [c.72]

Халпин и Бики приписывают возрастание усиления процессам, увеличивающим временной интервал вязкоупругих движений системы наполнитель — каучук, и делают вывод о том, что снижение прочности при повышенных температурах обусловлено возрастанием скорости вязкоупругого отклика на деформацию образца. Из исследований Халпина — Бики следует важный вывод о применимости принципа температурно-временной суперпозиции к явлению разрушения усиленных эластомеров. [c.266]

Чувствительность раздира наполненных эластомеров (из-за эффектов ориентации) к предыстории образца основана на весьма сложном явлении, в котором, несомненно, существенную роль играют вязко-упругие свойства вулканизатов с их зависимостью от времени, температуры, скорости и величины деформации. Возможно, что эффекты ориентации имеют значение и для механизма истирания. Однако их значение в микроразрушениях при истирании оценить весьма сложно, так как при истирании сложные распределения напряжений в микрообластях быстро сменяют друг друга. По-видимому, о каком-либо детальном анализе роли анизотропных эффектов раздира в истирании не может быть и речи. В связи с беспорядочным приложением силы можно ожидать разрушения в наиболее слабых областях поэтому влияние направленных эффектов раздира усиленных эластомеров на сопротивление истиранию вряд ли может быть действительно благотворным. Более вероятно, что их влияние вредно, но не слишком заметно при высоком сопротивлении раздиру, обусловленном усилением. Хотя анизотропный раздир весьма характерен для усиления, все же не вполне ясно, насколько это явление положительно. [c.48]