Разрушение резин при растяжении

Основные результаты были получены при длительных испытаниях ненаполненных резин при растяжении под постоянными напряжениями. В последующем механизм разрыва высокоэластических материалов изучался и при других режимах деформации (заданная деформация, постоянная скорость растяжения, многократные деформации). Было установлено, что механизм разрушения резины при всех режимах испытания имеет общие черты. [c.336]

Рис. 8.1. Типы разрушения резин при растяжении

Разрушение каучукоподобных полимеров с теоретической точки зрения является чрезвычайно трудным вопросом. Сложность явления препятствует в настоящее время созданию сколько-нибудь удовлетворительной теории прочности этих материалов. В. Кун и Г. Кун предложили механизм разрушения резины, основанный на статистической модели сетки негауссовых цепей. Предполагается, что при растяжении каждая цепь претерпевает аффинную деформацию. Цепь рвется, если ее растяжение превысит некоторое критическое значение. Вследствие наличия в пространственно-структурированном полимере цепей различных длин цепи разрываются одна за другой по мере увеличения растягивающего усилия. Этот процесс нарастает, при некотором растяжении он становится катастрофическим, и образец рвется. Работы Ф. Бикки - по теории прочности каучукоподобных полимеров основываются на подобной гипотезе разрушения. [c.102]

На рис. 94 и 95 приведены данные, полученные на разрывно машине при постоянной скорости растяжения (500 мм/мин) В этих испытаниях разрушающее напряжение меняется от образца к образцу. На рис. 96 приведены данные, полученные при мед ленном разрушении резины под действием постоянного статического напряжения растяжения. В этих опытах напряжение для всех образцов данной серии задано, а долговечность изменяется от образца к образцу. Эти кривые распределения несимметричны вследствие нелинейности связи между напряжением и долговечностью, выражаемой уравнением долговечности. [c.162]

Учет временного характера процесса разрушения резин должен привести к выводу о возрастании прочности с увеличением скорости нагружения. Между тем при больших скоростях растяжения наблюдаются аномальные отклонения от этой закономерности, обнаруженные Журковым с сотр. для резин из натурального и синтетических каучуков. Исследования проводились в широком интервале скоростей растяжения—от 0,2 см/сек до 31 м/сек, что соответствует скоростям деформации от 7% до 1,3-10 % в секунду. В отдельных опытах скорость деформации снижалась до 10 % в секунду. С повышением скорости деформации увеличивается моду ть высокоэластичности и изменяется прочность резины. [c.186]

Это следует из того, что при медленных разрушениях скорость разрушения резины возрастает относительно сильнее. Поэтому одному и тому же малому напряжению а соответствует меньшая долговечность или большая скорость растяжения, чем это следует из уравнения Бейли (VU. 2). В результате экспериментальные данные, вместо того чтобы ложиться на пунктирную прямую А А, сдвигаются вправо и ложатся на сплошную кривую, отклоняющуюся вниз. [c.193]

Зародышеобразующее действие микрогетерогенных серных вулканизационных структур сказывается и на поведении серных вулканизатов при растяжении. При исследовании НК, цис-полибутадиена, 1,4-1(ис-полиизо-прена и полихлоропрена [126 131 132] показано, что резины, содержащие полисульфидные связи, начинают кристаллизоваться при меньших деформациях, степень кристалличности быстрее возрастает с деформацией, а предельная степень кристалличности оказывается выше, чем у резин, содержащих моносульфидные и С—С поперечные связи. Роль кристаллических областей при разрушении резины обычно рассматривают (А. П. Александров, Ю. С. Лазуркин, 1944 г. Д. Джи, 1947 г. Л. Вуд, 1948 г.) сходной с ролью частиц усиливающего наполнителя, поэтому повышенной статической прочности можно ожидать при повышении степени кристалличности, уменьшении размеров кристаллических образований и усилении ориентации аморфной фазы [125]. Если при изотермической кристаллизации наличие в полисульфидных вулканизатах большого числа дисперсных частиц вулканизационной структуры препятствует росту ламеллярных кристаллов (со складчатыми цепями), то при деформации они благодаря ориентации граничного слоя каучука способствуют образованию фибриллярных кристаллов (с вытянутыми цепями) и увеличению степени кристалличности. Можно полагать, что в результате перегруппировки слабых связей в составе микрогетерогенных вулканизационных структур усиливается и ориентация кристаллических образований в направлении растяжения. [c.260]

В дальнейшем механизм разрыва высокоэластических материалов изучали и при других режимах деформации (заданная деформация, постоянная скорость растяжения, многократные деформации). Было установлено, что механизм разрушения резин при всех режимах испытания имеет общие черты. [c.221]

При действии агрессивной среды (деструкция, набухание) на резину, находящуюся под постоянной растягивающей нагрузкой, время до ее разрушения определяется скоростью диффузии среды и нагрузкой и может быть рассчитано из формулы, связывающей время до разрыва резины и напряжения х=Ва , и закона суммирования повреждений Бейли в предположении, что напряжением в слое резины, в который проникла жидкость из-за уменьшения модуля упругости, практически можно пренебречь. Такой способ расчета можно использовать, например, для резины из бутилкаучука в азотной и уксусной кислоте. При локальном разрушении (образование трещин), как, например, при контакте резины из СКФ с азотной кислотой, разрыв происходит быстрее, чем следует по расчету, из-за наличия концентраторов напряжения. Ряд особенностей разрушения резин при растяжении связан с изменением их структуры, основным из которых является ориентационное упрочнение. Молекулярная ориентация при растяжении сопровождается разрушением слабых структур (размягчение) и приводит к появлению так называемой критической деформации екр, т. е. в результате увеличения деформации растяжение резины приводит к уменьшению ее долговечности только до определенной критической деформации, выше которой долговечность увеличивается (до определенной степени деформации). При действии жидких сред вследствие набухания резины, более равномерного распределения напряжений, ослабляющих роль ориентационного упрочнения в вершинах трещин, область критической деформации сдвигается в сторону больших деформаций по сравнению с действием той же газообразной среды (табл. 4.10). [c.124]

Наглядным доказательством меньшего проявления молекулярной ориентации при раздире, чем при разрыве, является более легкое разрушение при растяжении полоски резины из НК, надрезанной перед деформацией, чем ее разрушение в случае, когда надрез сделан на уже растянутой, т. е. ориентированной резине [8,, с. 483]. Аналогичное явление наблюдается у наполненной резины из БСК, прочность которой в подобном случае увеличивается в 2 раза [9]. [c.82]

Нагрузки Ррз при разрушении. Время до разрушения при растяжении резин, так же как и других материалов, зависит от приложенного напряжения. В широком диапазоне напряжений эта зависимость носит сложный характер, так как по мере увеличения напряжения механизм разрушения неоднократно изменяется >[57]. В области сравнительно больших напряжений, близких к обычным разрывным, эта зависимость имеет вид т=Ва В и п — постоянные). Ее отличие от зависимости для твердых материалов связывают с изменением структуры резины при росте прикладываемого напряжения. [c.107]

В работах [164] более подробно изучалось влияние предварительных статических деформаций растяжения и анизотропии структуры резины на износ и разрушение резин при трении. [c.212]

Ранее было показано, что озон усиливает разрушающее действие напряжения растяжения на резину, а напряжение, в свою очередь, создает благоприятные условия для непрерывного взаимодействия озона с резиной. В результате сочетания обоих факторов скорость разрушения резины по сравнению с действием одного [c.193]

Вынужденная эластичность. При температурах значительно более низких, чем температура стеклования, резина становится хрупкой и затем при механическом воздействии разрушается. Между температурой стеклования и температурой, соответствующей хрупкому разрушению резины, находится область температур, в которой резина проявляет вынужденную эластичность [50]. При растяжении резины в этой области температур ее разрушению предшествует образование вытянутой шейки, деформация которой внешне выглядит как необратимая. Однако при нагревании частей образца выше температуры стеклования кажущаяся остаточная деформация быстро исчезает. [c.32]

Применяются в качестве антиозонантов для вулканизатов НК и СК. (БСК). Эффективность в НК, определенная по вязкости разбавленных растворов, вдвое выше, чем производных п-фенилендиамина. Резины из БСК в условиях статического растяжения на 10% в течение 48 часов при 38°С в камере с содержанием озона 50 вес. ч. на 100 мл вес. ч. кислорода подвергались слабой деструкции. При многократном растяжении наблюдается средняя степень разрушения резин. Может быть успешно применен Б шинной промышленности. [c.50]

ЛИШЬ при деформациях, не превышающих 1%. Дальнейшее деформирование приводит к развитию необратимых (пластических) деформаций либо к хрупкому разрушению. Резина, как известно, способна, не разрушаясь и без заметных остаточных деформаций, выдерживать растяжения в 1000 раз большие. [c.91]

Процесс разрушения пространственной сетчатой структуры облегчается набуханием резины в мягчителях. В результате некоторого разрушения сетчатой структуры вулканизата образующийся девулканизат приобретает пластичность, способность к частичному растворению, предел прочности при растяжении его становится значительно ниже предела прочности при растяжении исходной резины. [c.369]

Если резина подвергается одновременно действию механических нагрузок, кислорода и озона воздуха, то"такой процесс старения называют утомлением. Утомление оценивают по числу циклов многократных деформаций (растяжения, изгиба, сжатия), выдерживаемых резинами до разрушения. В целях повышения сопротивления резин утомлению в их состав вводят противоутомители диафен ФП, хинол ЭД и 1,2-меркаптобензимидазол. [c.56]

Определение прочности связи резины с металлом методом отрыва заключается в приложении усилия, необходимого для разрушения связи между поверхностями цилиндрического образца резины и металлическими дисками (метод грибков , рис. 19.1а). Усилие растяжения, вызывающее отрыв, должно действовать перпендикулярно поверхности отрыва. [c.541]

Влияние величины деформации на морозостойкость изучается при деформациях сжатия и растяжения (ГОСТ 408-78. Резина. Методы определения морозостойкости при растяжении). В области малых деформаций растяжения с возрастанием деформации коэффициент морозостойкости возрастает наиболее отчетливо это проявляется для резин, наполненных техническим углеродом, структура которого разрушается при небольших деформациях. Экстремальный характер зависимости для ненаполненных резин связан с ориентацией и кристаллизацией цепей при растяжении, а также с разрушением и перестройкой их структуры под действием больших напряжений. Вследствие существенного влияния величины деформации на коэффициент морозостойкости следует проводить испытания при деформациях, близких к реальным для изделий значениям. Кроме того, необходимо учитывать, что все используемые методы определения морозостойкости не пригодны для оценки эксплуатационных свойств РТИ, которые определяются помимо морозостойкости резины еще и конструкцией и формой детали, режимами и условиями ее эксплуатации. [c.548]

В зависимости от физического состояния материала и условий деформации возможны три вида разрушения хрупкое, высокоэластическое и пластическое. Для резин при нормальных температурных условиях характерно высокоэластическое разрушение. При их растяжении может происходить скол, отрыв или их сочетание (рис. 8.1). Для резин наиболее опасны растягивающие усилия, поэтому обычно оценку прочности проводят при растяжении. Растяжение может происходить при постепенно увеличивающемся усилии до разрушения образца. В процессе растяжения резины претерпевают три стадии состояния [c.111]

В процессе эксплуатации ряд резиновых изделий (шины, транспортерные ленты, ремни, виброизоляторы и др.) работают в условиях многократных деформаций растяжения, сжатия, изгиба, сдвига и кручения. Происходящие при этом в резине изменения сложны и полностью не изучены. Исследования показали, что при динамических нагружениях, выражающихся в быстрых переменных деформациях или напряжениях, в материале возникают сложные физические и химические процессы, в результате которых ухудшаются эксплуатационные свойства изделий и образуются очаги разрушений. [c.135]

При отсутствии счетчика число циклов растяжения, которое выдержала испытуемая резина до разрушения, т. е. динамическую выносливость М, рассчитывают по формуле [c.145]

Фрикционный износ характерен для высокоэластичных материалов, проявляется в скатывании и возникает при механическом повреждении и разрушении поверхности резины при трении об относительно гладкую поверхность контртела. Фрикционный износ является самым интенсивным и происходит при относительно высоком коэффициенте трения между истирающей поверхностью и резиной. При сильном трении в результате местной деформации истираемой поверхности появляются складки и выступы, разрушение начинается с возникновения трещин, перпендикулярных направлению растягивающего усилия там, где поверхностные слои находятся в сложнонапряженном состоянии и при наибольшем растяжении. Рост трещин происходит под действием относительно небольших усилий. Постепенное раздирание приводит к относительному перемещению слоев в контакте, без общего проскальзывания, образованию скаток и их отделению при значительных усилиях. Наиболее стойки к фрикционному износу резины с высокими прочностью и сопротивлением раздиру. [c.155]

Для резин наиболее опасным видом напряженного состояния является растяжение, при котором наблюдается разрушение на отрыв, на скол и сочетание отрывов и сколов (рпс. 119). Сложное разрушение наблюдается, когда в образце в близких плоскостях навстречу друг другу растут два надрыва, которые затем соединяются сколом. [c.199]

Рис. 119. Типы разрушения технической резины при растяжении /—скол 2—скол и отрыв 3—отрыв.

По данным Галил-Оглы , для обоих динамических режимов зависимости Ч1 сла циклов до разрушения от величины максимальной деформации, частоты деформации и температуры аналогичны. На рис. 123 приведены зависимости числа циклов от максимальной деформации растяжения ненаполненной резины нз СКС-ЗОА [c.205]

Вначале одним из авторов с сотрудниками в Институте резиновой промышленности (Москва) был исследован механизм разрущения высокоэластических материалов, причем ири медленных разрушениях резин обнаружен своеобра.чный волокнистый тип разрыва, связанный с образованием и обрывом местных высоко-ориентированных участков (тяжей). Затем Кувшпнским с сотрудниками в Институте высокомолекулярных соединений АН СССР (Ленинград) были обнаружены особенности строения трещин серебра у пластмасс и показано, что в отлнчие от обычных трещин их створки скреплены тяжами—участками высокоориентированного полимерного материала. Следовательно, образование тяжей наблюдается как в аморфном твердом, так и в высокоэластическом состоянии полимеров. Лишь при низких температурах и больших скоростях растяжения указанный специфически механизм не успевает проявиться, и полимеры разрушаются путем развития обычных трещин. В отличие от других полимерных материалов полимерные волокна у же в исходном состоянии содержат высокоориентированную структуру в виде фибрилл и поэтому имеют наиболее высокую прочность. [c.90]

В последнее время сделаны попытки применить теорию Бики для описания разрушения резин Для этого исследована временная зависимость прочности резин при растяжении, а также их разрывная деформация. Применяя теорию Бики, автор работы рассматривает разрушение как результат деформации полимерных молекул в вершинах растущих трещин, приводящей затем к разрыву цепей. Таким образом, предполагается, что этот процесс в основном определяется вязкоупругими свойствами материала. [c.162]

Тип полимера [58]. Разница в режимах разрушения резин при растяжении и резании обусловливает и качественное различие их прочностного поведения в этих условиях. Если при растяжении перед разрывом в резинах из аморфных полярных каучуков реализуется сильная молекулярная ориентация, а в резинах из кристаллизующихся каучуков при этом происходит и кристаллизация, что в обоих случаях приводит к резкому увеличению их прочности по сравнению с резинами из остальных аморфных каучуков, то при резании процесс развивается более сложно. При коротких временах, пока не успевают развиться релаксационные процессы, разрушение протекает как псевдохрупкое. Во всех резинах под ножом фиксируется неориентированная или слабоориентированная структура, что должно привести к нивелированию прочности различных резин близкой химической природы. Это нивелирование усиливается тем, что при резании сильно уменьшается роль дефектов, так как разрушение идет не по месту наиболее опасного дефекта, как при разрыве, а по задаваемому месту действия концентратора напряжения. Указанные соображения подтверждаются на резинах из углеводородных каучуков. [c.108]

Необходимо отметить, что при разрушении резино-металлических образцов по резине показатели прочности ее всегда значительно ниже показателей прочности резины, определенных обычным путем — на лопатках. Это объясняется тем, что для испытания прочности самой резины применяются лопатки из тонких (1—2 мм) пластин шириной в месте испытания 3,2—6,5 мм, в которых при испытании возникают в основном растягивающие усилия. Кроме того, резины в тонких пластинах более однородны, равномернее вулканизованы и имеют меньше опасных дефектов. В резиновых прослойках резино-металлических образцов резина имеет форму укороченного цилиндра, значительно большего (по отношению к высоте) диаметра состав резины менее постоянен, а распределение напряжений при испытании менее однообразно. Этот эффект особенно заметен в малонаполненных, эластичных резинах, способных при растяжении резино-металлических образцов сильно удлиняться и образовывать шейки. Не касаясь других причин, от которых зависит прочность крепления, заметим, что наполненные резины с более высокими модулями дают большую прочность крепления, чем менее наполненные резины. Прочность крепления на отрыв резин из НК, в зависимости от наполнения их сажей, представлена на рис. 10. Крепление производилось к стали ири помощи клея Тай-Плай. Ненаполнен-ная резина отрывалась от металла при напряжении в 20 кгс см -, в то время как для отрыва резины, наполненной 44 вес. ч. канальной газовой сажи, требовалось напряжение в 70 кгс см . Дальнейшее увеличение содержания сажи понижало прочность крепления, вероятно, вследствие того, что коли- [c.81]

Эта глава никоим образом не может ориентировать читателя в существе проблемы прочности. Трелоар не только не обсудил вопроса о природе процесса разрушения резин (если не считать изложение соображений В. Куна и Г. Куна), но даже пе упомянул о температуре [176, 185), времени пребывания в нагруженном состоянии и о скорости растяжения (До-гадкин [163]) как о факторах, существенным образом влияющих на прочность, т. е. на значение напряжений, при которых быстро растущие поперечные трещины приводят к разделению растянутого образца на две и более частей [157]. — Прим. ред. [c.180]

Шалламахом были поставлены опыты, в которых поверхность резины царапалась небольшой полусферой (диаметр 1 мм) или иглой. Распределение напряжений, вызывающих раздиры, подобные раздирам при царапании резины иглой, изучалось им посредством фотоупругого (поляриметрического) исследования напряжений вокруг зоны контакта при скольжении цилиндра по прозрачной резине. Было установлено, что концентрация напряжений происходит позади площади контакта (на это указывало тесное расположение освещенных монохроматическим светом полос). Так как эта концентрация напряжений должна носить характер растяжения, можно ожидать, что любое разрушение материала при трении имеет вид линий раздира, возникающих позади движущегося тела и расположенных под прямым углом к направлению скольжения это подтверждается опытом. В первом приближении значение абразивного износа пропорционально нормальному давлению и кривизне абразивного зерна. [c.380]

Эластичность по отскоку у вулканизатов натрий-дивинилового каучука низкая, в 1,5—2 раза ниже, чем у резины из натурального каучука. Сажевые вулканизаты этого каучука имеют низкое сопротивление разрушению при многократном растяжении, обладают повышенным теплообразованием при многократных деформациях и низким сопротивлением ис иранию по сравнению с ву. -канизатал и из натурального каучука. [c.104]

Получаемый показатель является условным и не точным, поскольку трудно рассчитать напряжения сложнонапряженного состояния резин при раздире, так как одновременно происходит и растяжение образца. Кроме того, показатель характеризует сопротивление мatepиaлa разрушению на участке с местной концентрацией напряжения, при которой нанесение надреза произвести точно практически невозможно. [c.127]

Пластический разрыв полимеров внешне сходен с разрывом вязких металлов. Как и у металлов, плa тичe кий разрыв полимеров наблюдается в ограниченной области скоростей деформации или времени действия нагрузок. При малой нагрузке или малой скорости растяжения происходит переход к высокоэластическому разрыву, характерному для резин. Это объясняется тем, что при напряжениях ниже предела текучести сужений не образуется и пластический разрыв переходит в высокоэластичеокий, что как раз и объясняется наличием в каучуках пространственной сетки, образованной временными узлами. Переход через предел текучести связан с преодолением и разрушением этих узлов. [c.121]

Статистическая теория дрочности применительно к наполненным резинам была развита Касе1. Им рассматривалась прочность резин при быстром высокоэластическом разрыве, когда шероховатая зона не успевает образоваться и механизм разрушения состоит в образовании и росте трещин (см. гл. П1). Такой характер разрыва наблюдается прн испытании на разрывно машине при стандартной скорости растяжения. [c.165]

При малых скоростях растяжения процесс разрушеиия резин осуществляется путем роста надрывов, т. е. необратимо. Уравне ние разрушения (УИ. 2) может быть применено с достаточной степенью точности, только если щероховатая зона поверхности разрушения мала. Ввиду медленности развития шероховатой зоны это условие применимо в широком диапазоне скоростей растяжения, и тем более при больших скоростях. Временную зависимость прочности резин, учитывая закон деформации (УИ. 3), можио записать в форме [c.192]

Дагтые табл. 9 относятся к испытаниям резин при больших растяжениях. Если же сравнивать прочность резин первой и второй групп в условиях, при которых разрушение происходит при малых деформациях (например, при сжатии, раздире, истирании), а также при испытании в режиме многократных деформаций, то значения прочности резин обеих групп по порядку величины мало отличаются. [c.195]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология