Каучук модуль сдвига

Чисто эластическое деформирование механически полностью обратимо и не связано с разрывом цепи или ползучестью. Однако в реальном каучуке, как и в любом вязкоупругом твердом теле, энергетическое и энтропийное упругое деформирование представляет собой вязкое течение. Отсюда следуют релаксация напряжения при постоянной деформации, ползучесть при постоянной нагрузке и диссипация энергии при динамическом воздействии. Поэтому при моделировании макроскопических механических свойств вязкоупругих твердых тел даже в области деформации, где отсутствует сильная переориентация цепей, следует использовать упругие элементы с демпфированием, содержащие пружины (модуль G) и элементы, учитывающие потери в зависимости от скорости деформирования (демпфер, характеризующийся вязкостью ti). Простейшими моделями служат модель Максвелла с пружиной (G) и демпфером (ti), соединенными последовательно, и Фохта—Кельвина с пружиной (С) и демпфером, соединенными параллельно. В модели Максвелла время релаксации равно t = t]/G, а в модели Фохта—Кельвина то же самое время релаксации более точно называется временем запаздывания. В феноменологической теории вязкоупругости [55] механические свойства твердого тела описываются распределением основных вязко-упругих элементов, характеризуемых в основном временами релаксации т,-. Если известны спектры молекулярных времен релаксации Н(1пт), то с их помощью в принципе можно получить модули вязкоупругости [14Ь, 14d, 55]. Зависимый от времени релаксационный модуль сдвига G t) выражается [c.39]

При изучении степени вулканизации динамическими механическими методами, описывающими свойства эластомеров комплексным модулем сдвига G = G + G", где G и G" - модуль упругости и модуль потерь, построение графической зависимости log G от log со (й) - угловая частота) при различных температурах позволяет оценить степень вулканизации и в соответствии с уравнением Аррениуса энергию активации процесса. Так, энергия активации для бутадиен-стирольного каучука, цис-полибутадиена и их смеси (70/30) находится в пределах от 5,9 до 14,7 кДж/моль, что соответствует энергии диссоциации связей между агрегатами технического углерода [20]. [c.509]

Таким образом, модуль упругости показывает, какая должна быть нагрузка на единицу площади для того, чтобы образец полимера в виде круглого стержня растянуть на его собственную длину. Материалы с малым модулем упругости, например каучуки ( = = 10 кгс/см ), уже при небольших воздействиях обнаруживают значительные удлинения материалы с большим модулем упругости, например полиоксиметилен (Е 35 ООО кгс/см ) деформируются незначительно. При различных видах нагрузки получают разные мо дули упругости. При напряжениях растяжения, давления или изгиба говорят о модуле упругости ( -модуль), при напряжениях сдвига— о модуле сдвига, или торсионном модуле (О-модуль ). [c.99]

Отклонение экспериментальных зависимостей от описываемых предложенными уравнениями, безусловно, связано с тем, что эффект изменения модуля не может быть сведен только к гидродинамическому влиянию частиц наполнителя. Действительно, для каучуков, находящихся в стеклообразном состоянии, влияние сажи на величину модуля сдвига С было предложено описывать с помощью уравнения, учитывающего адгезию [c.164]

Пэйн [301] считает, что динамические свойства системы каучук — сажа в высокоэластическом состоянии определяются следующими взаимосвязанными факторами структурным эффектом— возникновением сажевой структуры, обусловливающей жесткость наполненных вулканизатов при малых деформациях гидродинамическим эффектом частиц сажи, распределенных в вязкоупругой среде адгезией-между сажей и каучуком, роль которой возрастает с увеличением степени деформации. На рис. IV. 11 схематически показана зависимость модуля сдвига от амплитуды деформации с учетом трех факторов, перечисленных выше. На этом основании [c.164]

Фиг. ПО. Динамические модули сдвига в области высокоэластического состояния (зоне плато) для натурального каучука до вулканизации (а) II после вулканизации (б) [3].

Приближенно к = К( /СеГ ) > tgЗ, где С,, — псевдоравновесный модуль сдвига, tg5 — тангенс угла потерь вязкоупругого материала, г—радиус сферы, К — безразмерный коэффициент порядка единицы. Этот метод был использован для изучения потерь в вулканизованных каучуках [17, 18]. [c.490]

Для полной характеристики упругих свойств чистых невязких жидкостей и газов достаточно, если известен модуль объемной упругости или обратная ему величина—коэффициент сжимаемости, так как другие показатели— модуль сдвига и период релаксации— для них крайне малы (практически равны нулю). Для твердых же тел, а также для всевозможных переходных систем (от истинно-твердых до истинно-жидких) наиболее полной характеристикой механических свойств (упругости, пластичности, вязкости) являются сдвиговые деформации, т. е. модуль сдвига, а также период релаксации. Нас именно и интересуют переходные системы, к которым относятся высокомолекулярные вещества типа каучука, резины, пластмасс и их растворы, а также структурированные дисперсные системы, особенно типа студней, и обычные коллоидные растворы. В табл. 7 и 8 приведены сравнительные данные по значениям модуля сдвига g и периода релаксации т для различных веществ. [c.204]

На кривых затухания с повышением содержания сажи максимум не сдвигается, но снижается его абсолютная высота. Как уже известно из других исследований, с повышением содержания сажи при температурах выше 0° гистерезис увеличивается, а ниже этой температуры—понижается. Модуль сдвига с наполнением возрастает, но не линейно. Результаты исследований усиливающего действия различных наполнителей каучука показали, что именно эти методы особенно пригодны для детального изучения механизма усиления. Оба приведенных рисунка являются примером для объяснения результатов динамических исследований механизма усиления и зависимости -модуля от температуры при свободных торзионных колебаниях. [c.55]

Эта диаграмма относится к конкретной смеси на основе натурального каучука, которая обнаруживает, как это ясно видно из чертежа, небольшую склонность к реверсии. Определяющим пара.метром в этом приборе является модуль сдвига. [c.55]

Измерения модуля сдвига можно использовать для определения степени сшивания в густых сетках, например, сильно сшитых серных вулканизатах бутадиен-стирольного или натурального каучука. [c.217]

В связи с ЭТИМ целесообразно несколько подробнее рассмотреть модифицирующую роль каучуков в смесях полимеров. Цель модификации термопластов каучуками — получение материалов, в которых высокая твердость термопластов сочетается с высокой обратимой деформацией каучуков. На рис. 36 показана зависимость модуля сдвига от температуры и кривые растяжения каучуков и термопластов. [c.51]

При достаточно низких температурах у материалов обоих типов модуль сдвига примерно одного порядка 10 —10 " Па. При температуре стеклования каучука его модуль резко падает — каучук размягчается. При дальнейшем повышении температуры модуль сдвига каучука остается постоянным до [c.51]

На рис. 3.1 приведены типичные кривые зависимости действительной части комплексного модуля сдвига от амплитуды деформации для нормально изготовленных систем каучук — сажа. При очень малых амплитудах деформаций, ниже 0,1 %, О достигает очень высоких значений При более высоких амплитудах деформации [c.74]

Рис. 3.17. Зависимость динамического модуля сдвига G вулканизатов натурального каучука, содержащих сажу HAF, от температуры (в °С), см. табл. 3.2

Рис. 3.18. Зависимость действительной компоненты динамического модуля сдвига G вулканизатов натурального каучука, содержащих сажу HAF (32 объемн. %), от амплитуды деформации при различных температурах. Цифры на кривых — температура (в °Q.

Экспериментальные результаты. Сделав вывод о том, что структурный фактор (1), упоминавшийся в разделе II настоящей главы, обусловлен физической структурой, образованной частицами наполнителя, можно предположить, что эта структура должна быть более заметной, если каучук заменить, например, низкомолекулярной жидкостью. Это подтверждено следующим экспериментом. Были приготовлены в лабораторном смесителе смеси сажи с н-деканом или жидким парафином. Из рис. 3.24 видно, что действительная компонента модуля систем сажа — жидкость сравнима с модулем наполненных вулканизатов. Сопоставимость результатов становится еще более очевидной, если графически изобразить зависимость не от амплитуды, а от работы деформации (рис. 3.25) при этом для сравнения с зависимостью (С — 0 )/(Со — С ) от работы деформации, изображенной на рис. 3.15, при построении графика 3.25 значение 0 систем наполнитель — жидкость принято равным нулю. Смеси наполнитель — жидкость позволяют визуально представить сажевую структуру вулканизатов при концентрациях наполнителя, равных обычно применяемым в резинах, эти смеси совершенно жесткие, образцы сохраняют свою форму неограниченное время п эластичны при деформациях по крайней мере в несколько процентов. Модуль сдвига этих систем соответствует рассчитанному по уравнению (3.20), если принять А = дин-см, а Н — в пределах между 5 и 20 А. [c.101]

Связь эластических свойств шнуров с конструктивными факторами. Относительная длина резиновых нитей Лр1 в шнурах различных диаметров составляет 2,35—2,85 (табл. 28). Среднее значение Лрь равное 2,60, отвечает шнуру диаметром 14 мм. Модуль сдвига О резины из натурального каучука, применяемой для нитей амортизационных шнуров, составляет 3,74-10 Н/см (при К в пределах 2,2—3,0). [c.401]

Если модуль сдвига (или растяжения) дисперсной фазы мал по сравнению с модулем непрерывной фазы, что имеет место, например, в случае стеклообразного полимера, в котором диспергирован каучук, то уравнение упрощается [c.306]

Из формулы (1.2) следовало, что жесткость одиночной цепи, прямо пропорциональна абсолютной температуре Т. Если в единице объема каучука находится N макромолекулярных цепей, то. жесткость (точнее, модуль упругости) вулканизованного каучука должна быть прямо пропорциональна произведению N7. Теория идеальной высокоэластичности приводит к формуле для модуля сдвига О, имеющей вид [c.15]

Согласно теории эластичности каучука модуль сдвига аморфного сшитою иоли-мера в рс И1Юэлйстичном состоянии пропорционален плотности р и абсолютной темпе-г. атуре Т (],5). В этих случаях уравнение (23) не может быть в точности верным, следствие чего оно видоизменено Ферри [48] следуюни1м образом [c.589]

Как показала экспериментальная проверка, приведенное уравнение справедливо до 0=1- Таким образом, на основе статистической теории было установлено, что каучук подчиняется закону Гука для сдвига и что параметр 0=МКТ эквивалентен модулю сдвига. При одноосном растяжении по оси х уравнение (Х.Ю) приобретает вид [c.378]

Измерения модуля сдвига можно использовать для определения степени сшивания густых сеток, например, сильно сшитых серных вулканизатов бутадиен-стироль-ного каучука (СКС) или НК [29 37, с. 88—97]. При изменении температуры в области плато высокоэлас-тичности для тетрафункциональных сшивок теоретическое положение G=V 7 выполняется достаточно точно. [c.28]

Прямое указание на подобие ассоциатов солевых связей доменам жестких блоков в термоэластопластах было сделано Тобольским [2]. Опираясь на ревультаты исследования иономеров (нейтрализованных щелочами сополимеров этилена с акриловой кислотой), в которых были обнаружены ионные кластеры — ассоциаты солевых групп, связанных кулоновскими силами [бЭ, с. 69], он пришел к заключению о неизбежности агрегации солевых групп в металлооксидных вулканизатах в такие же ионные кластеры. Последние, как и жесткие домены в термоэластопластах, являются не только полифункциональными узлами сетки, но и играют роль усиливающего наполнителя. Действительно, кривая изменения модуля сдвига металлооксидного вулканизата карбоксилатного каучука состоит из двух участков участка быстрого уменьшения модуля при переходе через температуру стеклования каучука и широкого участка сравнительно медленного уменьшения модуля (рис, 3,10). Устойчивость кластеров связана с проявлением дальнодействую-щих кулоновских взаимодействий и оно тем выше, чем сильнее разделение зарядов при образовании соли (т, е. чем сильнее выражен ионный характер соли). [c.161]

Однако методы ультразвукового контроля не ограничиваются только одной дефектоскопие . Так, измеряя скорость распространения и коэфф1 циент поглощения ультразвука в различных средах, можно судить об упругих параметрах последних—плотности, вязкости и модуле упругости, ибо они-то и определяют величины скорости и поглощения ультразву овых колебаний. При этом появляется возможность связать данные подобных измерений со структурой испытуемых материалов. Например, но величине поглощения звука в металлах мож то определять величину зерна, а следовательно, и структуру исследуемого металла. По данным измерений скоростей распространения продольных и поперечных ультразвуковых волн определяют упругие константы (модуль Юнга, модуль сдвига и коэффициент Пуассона) металлов и таких материалов, как каучук, пластмасса, стекло, фарфор, лед. А так как подобные измерения позволяют исследовать также шнетику процессов, происходящих в твердых телах, то этим методом можно контролировать напряженное состояние материала, например измерять модули упругости сильно нагруженных железобетонных или стальных конструкций. [c.8]

Следует заметить, что растянутая полоска, которая используется, например, в описанном выше эксперименте, представляет собой анизотропное тело и имеет различные вязкоупругие свойства в разных направлениях. Таким образом. модули Е и Е", измеренные в направлении растяжения при дифференциальном растяжении, не равны модулям, которые были бы получены при боковой деформации полоски. Точно так же при кручении полоски модули сдвига, соответствующие скольжению в направлении, перпендикулярном направлению растяжения, отличаются от модулей сдвига при скольжении в направлении растяжения. Опыты по динамическому кручению растянутой полоски каучука, проведенные Куном и Кюнцле [41], показали, что О" и уменьшаются с увеличением степени статического растяжения см. также результаты последних экспериментов Мэзона [42]. [c.341]

Температурные зависимости tg б и динамического модуля сдвига G показывают (рис. 5.17), что все изученные композиции представляют собой двухфазные системы. При этом степень фазового деления каучукового и эпоксидного компонентов существенно зависит от полярности модификатора и Т отв- Так, в случае образцов, содержащих каучуки СКД и СКН-14, повышение Тотв практически не приводит к изменению характера температурных зависимостей динамических механических характеристик. Положение и интенсивность низкотемпературных переходов, соответствующих каучуковой фазе (при 203 [c.105]

Так, показано [20, 22—23, 26, 35], что механические смеси обладают более низкой ударопрочностью, чем эквивалентные им продукты полимеризации. Болес высокая ударопрочность полимеризационных смесей объясняется, но мнению некоторых авторов [13, 15, 35], наличием на поверхности частиц привитого сополимера, определяющего необходимую адгезию между фазами. Однако не только этим объясняются нреимундествснные свойства нолимеризационных смесей. Так, бы.ло показано, что увеличение за счег окклюзий объема частиц каучуковой фазы оказывает такое же влияние на некоторые свойства, какое в механической смеси достигается только увеличением концентрации каучука [20,23,26]. Так, Сигна [26] и Байер [23] независимо друг от друга пришли к одному выводу модуль сдвига в УППС коррелирует с количеством каучуковой фазы, под которой понимают собственно каучук, окклюзии и привитой сополимер, а не с количеством вводимого каучука. [c.53]

Имеется обстоятельная работа Шмидерд и Вольфа [20], а также другие публикации (см. обзор [21]), данные которых также свидетельствуют о наличии у эластомеров аналогичных максимумов. Шмидер и Вольф исследовали температурную зависимость внутреннего трения и модуля сдвига полимеров методом затухающих свободных коле-бани11 на крутильном маятнике (частота свободных колебаний порядка 1 Гц). Интересные результаты получены ими для бутилкаучука и нолиизобутилена (рис. 5.5). У бутил-каучука, кроме главного а-максимума (при —55 °С), наблюдаются максимумы при низких и высоких температурах. При —115 °С наблюдается Р-процесс, а в области высокоэластического плато (от —30 °С до +90 °С) наблюдаются два максимума, которые следует отнести к Я-процес-сам (при 40 °С и 65 °С). Авторы публикации природу этих максимумов не обсуждают. [c.162]

Как показали Аспей и Ходж [28], для топких пенопленок силиконового каучука (с наполнителем 8102) модуль сдвига и Осж возрастают при увеличении толщины пленки от 0,8 до 1,5 мм, после чего наблюдается даже падение Осж для более толстых образцов (табл. 6. 11). Такой характер поведения Осж отражает изменение макроструктуры топких пленок в процессе сжатия нри небольших толщинах (менее 1,5 мм) упрочняющее влияние оказывает подложка, так как при такой толщине образцы содержат не более 2—3 слоев ячеек. Напротив, при увеличении толщины и увеличении числа слоев ячеек упрочняющее влияние подложки уменьшается и основной вклад в величину Осш вносят эластичные свойства матрицы, степень сжатия и форма ячеек [28]. [c.426]

Большинство исследователей считает, что на поверхности частиц активных наполнителей происходит адсорбция молекул каучука и определенная их ориентация, способствующая упрочению полимера. Большое значение придается также прочностным свойствам структурной сетки, на важную роль которой в поведении резины указывают многие данные по диэлектрическим свойствам, деформационным испытаниям и др. Не по,-теряли интерес и результаты опытов Штамбергера, наблюдавшего желатинирование бензиновых растворов мастицирован-ного каучука при введении в них газовой сажи [584]. Пейн [585] установил, что суспензии сажи в углеводородах (пасты) при концентрации дисперсной фазы 30% характеризуются модулем сдвига порядка 10 дн1см . Однако попытки уточнения вклада различных взаимодействий (наполнитель — наполнитель, полимер — наполнитель и полимер — полимер) в характеристике прочности системы встречают большие трудности. [c.135]

На основании изложенного представляется возможным предложить модели, которые можно использовать для количественного описания свойств наполненной резины с любым из двух типов тонкодисперсного наполнителя (сажа и мел) при любой степени наполнения до 36 объемн.%. Для построения этих моделей используются количественные данные, полученные при измерении динамического модуля сдвига, но сраведливость рассуждения не зависит от типа используемой деформации. Для инертных наполнителей (мел) существует только гидродинамический эффект, обозначенный здесь как / (/, с), предсказанный теорией Ван-дер-Пола и, менее точно, другими авторами. Модуль резин, усиленных наполнителями, к которым относится сажа, определяется не только гидродинамическим эффектом. На эти системы оказывают влияние и два других фактора, один из которых обусловлен наличием прочных связей между каучуком и наполнителем и обозначается здесь как Р (Л). Он определяется [c.97]

Подробно это рассмотрено на стр. 582. Рассуждая таким образом, можно интерпретировать диаграммы состояния растягивающая нагрузка— удлинение для каучука и рассчитать величину модуля сдвига в резиноэластичном состоянии. Модуль сдвига здесь пропорционален абсолютной температуре и обратно пропорционален средней длине участков цепи между местами сшивок. [c.567]

Все это согласуется с тем, что модуль сдвига сшитых полимеров в резиноэластичном состоянии возрастает незначительно с повышением температуры. Резиноэластичная область у сшитых полимеров сохраняется в большом температурном интервале — для каучука до 250° С и обрывается лишь при таких температурах, при которых может происходить распад главной валентной связи, т. е, при которых наступает химическое разложение. [c.567]

Рис. 28. Динамический модуль сдвига Gj и затухание при 20° С и 100 гц как функция амплитуды колебаний для вулканизованного нату-рального каучука с различным содержание.м наполиигеля ( MP черный ), в объемных процентах (ио [ t )).

В качестве примера на рис. 28 показана зависимость динамического модуля сдвига и затухания от амплитуды колебаний для вулканизованного природного каучука с различным содержанием наполнителя. Модуль сдвига ненаполпенного каучука низок и не зависит от амплитуды колебаний. Но уже незначительные количества наполнителя существенно повышают модуль сдвига и одновременно влияют таким образом, что с ростом амплитуды колебаний уменьшается модуль сдвига. Следует отметить, что этот нелинейный эффект выступает уже при очень малых деформациях. Подобная картина наблюдается и для затухания чем выше содержание наполнителя, тем больше величина затухания и тем сильнее ее зависимость от амплитуды колебаний. [c.586]

Можно видеть, что р-максимум с увеличением содержания хлора (снижением степени кристаллизации) остается на том же месте, но быстро повышается и становится более острым. Одновременно круче становится дисперсионная ступень модуля, отвечающая р-процессу. При 28%-ном содержании хлора изменения модуля сдвига подобны изменению его у аморфного полимера со слабо выраженной областью упругости, подобно упругости каучука. Следовательно, р-процесс отвечает переходу от твердого к каучукоэластичному состоянию. Поэтому появление р-максимума у полиэтилена означает увеличение подвижности цепей в аморфной области. В данном случае, очевидно, мы имеем дело с микроброуновским движением не чисто метиленовых, а частично хлорированных метиленовых цепей. [c.607]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология