Относительная деформация связующего и наполнителя

Прочность связи полимер-волокно лежит в основе главных свойств таких пластиков. Она определяется смачивающей или пропитывающей способностью связующего, величиной адгезии связующего к волокну, усадкой полимерной составляющей при ее отверждении (реактопласты) или затвердевании (термопласты), возможностью химического взаимодействия связующего и наполнителя, значением коэффициента объемного расширения компонентов пластика, относительной деформацией волокна и полимера под действием приложенной механической нагрузки. [c.57]

Это означает, что деформации связующего бс и наполнителя 8н вплоть до разрушения композиции будут одинаковы. При нарушении этого условия в системе возникнет перемещение одних составляющих относительно других. [c.171]

Особый интерес представляет механизм упрочнения хрупких полимеров каучукоподобными полимерами. Для объяснения влияния каучука на свойства жесткого полимера была предложена механическая модель [557], состоящая из параллельно соединенных жесткого и упругого элементов, которые последовательно соединяются с элементом, моделирующим свойства стеклообразной матрицы. Роль каучука состоит в предотвращении катастрофического распространения образующейся трещины и в обеспечении возможности холодного течения матрицы, приводящего к образованию шейки при больших деформациях. При этом предполагается, что основная роль наполнителя сводится к созданию дополнительного свободного объема, благоприятствующего образованию шейки. Хрупкое разрушение таких полимеров, как ПММА, ПС, сополимер стирола с акрилонитрилом и др., может быть связано с тем, что поглощение энергии происходит в слоях микронной толщины у поверхности растущей трещины [558]. При упрочнении хрупких поли.меров каучуками деформация происходит уже в слоях значительно большей толщины, что приводит к увеличению способности поглощать энергию. Однако в целом энергия, поглощаемая каучуком в области волосяных трещин, намного меньше, чем в матрице, поскольку каучук характеризуется значительно более низким значением модуля, а напряжения в обеих фазах одинаковы. Поэтому можно полагать, что частицы каучука способствуют возникновению гидростатического растягивающего напряжения в полимерной матрице. Оно приводит к увеличению свободного объема, которое способствует возрастанию податливости к снижению хрупкости. Источником гидростатического давления служит относительная поперечная усадка, обусловленная различием значений коэффициента Пуассона каучука (0,5) и матрицы (около 0,3). [c.279]

Причина высоких значений модуля наполненных вулканизатов, особенно при больших удлинениях, обсуждалась в предыдущих разделах. Сильно напряженные цепи, закрепленные между соседними частицами наполнителя, испытывают действие напряжений, намного превышающих средние. При обычных условиях испытания подвижность частиц наполнителя под действием таких больших сил слишком мала, чтобы растянутые цепи могли релаксировать в сколько-нибудь заметной степени. Однако при высоких температурах и малой скорости деформации уже имеется время, необходимое для заметного перемещения частиц наполнителя в окружающей среде. Поскольку для релаксации большей части напряжения сильно растянутой цепи достаточно лишь небольшого относительного уменьшения ее длины, то требуется и малое перемещение частиц наполнителя. Совершенно очевидно, что падение модуля и, следовательно, прочности наполненных резин при повышенных температурах или малых скоростях испытания является в основном результатом более интенсивного движения этих частиц во время испытания. Кроме того, любое уменьшение прочности связи каучук— наполнитель при высоких температурах или малых скоростях испытания будет также вызывать уменьшение модулей и соответствующее снижение прочности. [c.33]

При растяжении системы, содержащей твердый относительно неупругий, связанный каучук, включенный в более мягкую среду, последняя будет деформироваться больше, чем если бы весь эластомер (связанный и несвязанный) деформировался одинаково. Таким образом, при данной величине общей деформации удлинение более мягкой среды будет больше, чем в ненаполненной смеси или в образце с более низким содержанием связанного каучука Хорошо известно, что в присутствии сажи уменьшается удлинение, при котором происходит кристаллизация натурального каучука. Очевидно, наличие связанного каучука. может в. иять как на эле.ментарные прочностные свойства резины, так и на ее модуль. Однако детального объяснения влияния взаимодействий, приводящих к образованию связанного каучука, на прочностные свойства резины, пока еще нет. Несомненно лишь, что важным фактором, определяющим прочностные свойства резин, является наличие связей полимер — наполнитель. [c.276]

Более определенный ответ на вопрос, какой должна быть относительная деформация связующего, удается получить для материалов, растягиваемых в направлении, перпендикулярном волокнам (рис. 1.14). Такая схема нагружения имеет место в различных композициях с тканевым наполнителем и с продольнопоперечным армированием волокнами. В этих случаях нагрузка на волокна передается только через связующее, поэтому достижение оптимального значения ес. у приводит к повышению стойкости связующего к образованию трещин. На основании анализа работы элемента А (рис. 1.14), нагружаемого условно в упругой области, предложено [67, с. 18] определять оптимальное относительное удлинение связующего ес. у, используя выражение [c.28]

Анализ опытных данных показывает, что минимальной хла-дотекучестью обладает фторопласт-4, наполненный коллоидным графитом марки С-1. На этом материале можно проследить количественную связь между относительной деформацией, напряжением сжатия, процентным содержанием наполнителя в смеси и временем испытания. [c.52]

Рассмотрим, как влияет тип связуюш его на прочностные свойства рассматриваемых материалов, а также, в какой степени применимы к ним основные уравнения прочности нолимеров. Пусть в образце ДСП или стеклопластика все волокна расположены под углом 0° к направлению действия растягивающей нагрузки. Возникающее напряжение будет распределяться в материале пропорционально величинам модуля упругости наполнителя и связующего. Известно, что модуль упругости алюмоборосиликат-ного стекловолокна составляет в среднем 3-10 кгс1см , а модуль упругости феноло-формальдегидной смолы — около 0,2 10 кгс/сле . Разрушающее напряжение соответственно равно для стекловолокна — в среднем 10 ООО кгс/см , для смолы — 300 кгс1см . Простые подсчеты показывают, что разрушение смолы произойдет при относительной деформации образца около 1,5%, а стекловолокна — около 3%. Следовательно, разрушение смолы начнется раньше разрушения стеклянного волокна. Для использования высокой прочности стеклянного наполнителя необходимо иметь связующее, которое при разрушении деформируется также или больше, чем стекло. В такой композиции волокно и смола [c.180]

Из рассмотренных выше зависимостей относительного модуля (отношения Еа/Еа) ОТ содержания наполнителя следует, что, хотя Еа и Еп зависят от температуры, относительный модуль должен быть почти независимым от температуры, несмотря на то, что теория Кернера предсказывает его слабое возрастание из-за увеличения с температурой коэффициента Пуассона. Согласно Нилсену [292, 302], зависимость отношения EJEa от температуры может быть связана с изменением модуля упругости матрицы в наполненной системе по сравнению с ненаполненной. Известно, что вокруг частицы наполнителя в изотропной среде развиваются напряжения из-за различий в температурных коэффициентах расширения двух фаз при охлаждении материала после формования. Так как для полимеров характерна нелинейная зависимость напряжения от деформации, то модуль упругости уменьшается с напряжением. В результате модуль упругости полимера, находящегося вблизи частицы наполнителя, меньше, чем ненаполненного поли.мера, даже если общий модуль композиции выше. Величина напряжений в полимере вокруг частицы наполнителя уменьшается с ростом температуры, а модуль соответственно возрастает. Теоретическое уравнение для температурной зависимости относительного модуля может быть представлено в виде [c.165]

Совместное введение присадок и наполнителей эффективно и в случае литиевых смазок, приготовленных загущением нефтяного масла 10% 12-гидроксистеаратом лития. Как видно из данных табл. 74, введение 1 % присадки КИНХ-2 (полисульфид, до 40% серы) и 4% Мо52 привело к усилению смазочной способности смазки без ее упрочнения. Повышение смазочной способности в присутствии присадок и наполнителей зависит от адсорбции присадок на наполнителе. Значительное улучшение смазочной способности при совместном применении добавок, по-видимому, связано с химическим модифицированием поверхности трения присадкой и упрочнением смазочного слоя частицами наполнителя. Сдвиг частиц наполнителя друг относительно друга при деформации облегчается физической адсорбцией присадок на их поверхностях. [c.312]

Введение в полимер стеклянных шариков приводит к уменьшению у при 20 °С пропорционально содержанию наполнителя (рис. 12.15). При увеличении адгезии между стеклянными шариками и полимером параметр вязкости разрушения у неизменно снижается. Микрофотографии поверхностей разрушения показывают (рис. 12.16 и 12.17), что необработанные стеклянные шарики отделяются от матрицы без следов полимера на них. В то же время шарикП, обработанные силановым аппретом, находятся вне поверхности разрушения на шариках, расположенных вблизи поверхности разрушения, видны следы прилипшей смолы. Таким образом, по-видимому, прочная связь полимера с частицами наполнителя в последнем случае и ограничение вследствие этого его подвижности ингибирует пластическую деформацию и уменьшает общую поверхность разрушения. Свойства образцов, содержащих короткие волокна, отличаются от свойств образцов с порошкообразным наполнителем у проходит через небольшой максимум при объемной доле волокна 0,1, затем вплоть до объемной доли 0,3 наблюдается относительная независимость от концентрации волокна. Такой характер за-висимости объясняется, по-видимому, лучшей способностью волокна воспринимать нагрузку по сравнению со сферами. [c.334]

При деформировании образца (сжатие, нагрузка 9,4 кг/см ) р достигает постоянного значения (150 Ом см) за 30 мин. При нагрузке 75,7—99,8 кг/см р наполненной композшдии достигает постоянного значения (75 Ом-см) за 2 мин, что обусловлено максимальным уплотнением частиц наполнителя, ведущего к уменьшению контактного сопротивления. На основании данных развития деформации во времени были рассчитаны начальная (упр. и) и конечная (упр. л-) предельные относительные скорости деформации, модули упругости и высокоэла-стичности. При увеличении содержания графита до 60 масс.% уир-н и Ynp. к уменьшаются соответственно до 0,15 и 0,014 см /дин-с, что связано с уменьшением подвижности макромолекул полимера за счет взаимодействия их с поверхпостью наполнителя. Модули упругости п высокоэластичности монотонно возрастают с увеличением содержания графита. Вот как изменяется предел прочности при [)астял> еиии Стр в зависимости от содержания графита [c.81]

Остаточная деформация сжатвя. Важной характеристикой резин холодного отверждения является сопротивление накоплению остаточной деформации. На величину остаточной деформации сжатия влияют структура макромолекул каучука, природа вулканизующего агента, наполнителей и катализатора отверждения. Для резиновых смесей, вулканизуемых горячим методом, остаточное сжатие может быть понижено введением 0,1—0,5% метилвинилсилоксановых звеньев. При этом сохраняются теплостойкость и относительное удлинение [602]. Это одновременно позволяет снизить дозировку необходимой для вулканизации перекиси (например, перекиси бензоила) от 1,5—3,0 до 0,5—0,75 масс. %, причем число образующихся поперечных связей определяется в основном числом введенных метилвинилсилоксановых звеньев и в меньшей степени зависит от концентрации перекисного инициатора. [c.64]

Попутно следует упомянуть, что предложенный Бланшаром и Паркинсоном параметр 0 является комплексной величиной, отражающей в разных системах влияние различных факторов. В частности, кривые напряжение — деформация были построены ими без учета принудительной релаксации образцов (например, набуханием) между смежными циклами поэтому часть наблюдаемого смягчения при малых удлинениях можно приписать медленному возвращению частиц наполнителя, зацеплений и узлов сетки в состояние равновесия. В этом смысле является своеобразной характеристикой, аналогичной в уравнении Муни — Ривлина. Помимо этого включает эффекты разрушения цепей или связей при малых удлинениях какие связи разрушаются при этом, прочные или слабые, более подробно будет рассмотрено ниже. Наконец, на 0 влияет агрегация наполнителя, особенно существенная при использовании плохо диспергирующихся наполнителей. Как было указано ранее, эти агрегаты разрушаются, по-видимому, при относительно небольших удлинениях. Вследствие комплексного характера интерпретировать его трудно. [c.26]

Линейные макромолекулы образуют пленки, в которых молекулярные цепи, образованные ковалентными связями, скреплены только за счет весьма слабых сил взаимодействия (силы ван-дер- Ваальса, полярные взаимодействия) и при деформациях подложки возможно некоторое скольжение цепей друг относительно друга. Благодаря этому пленки обладают эластичностью, которая может быть еще увеличена путем введения особых добавок, так называемых пластификаторов или мягчителеи. Молекулы пластификатора, внедряясь между макромолекуляр-ными цепями, раздвигают их и несколько ослабляют их взаимную связь. Чрезмерное ослабление межмолекулярных связей нежелательно, так как полезна только возможность обратимых, квазиэластических деформаций пленки и совершенно недопустима способность пленки к необратимым, т. е. истинно пластическим деформациям. Покрытия на основе линейных полимеров иногда обладают недостаточной твердостью, которая, однако, может быть повышена путем добавления различных природных или синтетических смол. На механическую прочность лакокрасочных пленок влияют также пигменты и наполнители, входящие в состав покрытий. [c.23]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология