Эластическая деформация каучука

В основе современной теории эластичности каучука лежат представления о молекулярно-кинетическом строении каучука. Теория эластичности раскрывает механизм эластических деформаций, устанавливает причины релаксационного характера этих деформаций. Сущность современных представлений о молекулярно-кинетическом строении каучука заключается в том, что молекула каучука состоит из молекулярных звеньев, обладающих способностью изменять свое взаимное расположение благодаря непрерывному вращательному и колебательному движению вокруг простых связей. Вследствие непрерывного хаотического теплового движения молекулярных звеньев молекулы каучука находятся не в растянутом, а в свернутом состоянии, как это изображено на рис. 15 (стр. 82), форма молекул при этом все время меняется. [c.101]

Легко видеть, что механизм упругих деформаций газа, несмотря на внешнее несходство, вполне аналогичен механизму эластической деформации каучука, причем модуль упругости газов (около 0,01 кг мм ) также близок к модулю упругости каучука и резко отличается от модулей упругости других материалов. [c.203]

В связи с последним указанием на влияние вулканизации необходимо заметить, что возникновение пространственной структуры из длинных цепных молекул не влияет на рассмотренный механизм эластических деформаций каучука, пока число поперечных связей сравнимо с числом самих цепных молекул. В этом случае связи расположены так редко, что между ними укладываются большие гибкие отрезки цепных молекул. Таким образом, малое количество связей (слабая вулканизация) не может существенно изменить высокоэластические свойства каучука, но, конечно, сильно ограничивает необратимые перемещения цепных молекул, т. е. снижает текучесть (пластическую или остаточную деформацию). [c.194]

Влияние температуры на характер эластических деформаций каучука и резины весьма велико и разнообразно. Повышение температуры увеличивает изгибаемость цепей и интенсивность теплового движения их звеньев, уменьшает время релаксации. Благодаря этому равновесные значения деформации с повышением температуры устанавливаются быстрее, а гистерезисные явления уменьшаются. Это видно из рис. 86, на котором представлены величины деформации, производимой одной и той же силой, но при разных температурах и различных частотах. Новы- [c.219]

Разветвление молекул и вообще нарушение регулярности его линейного строения, проявляющееся, частности, в различном расположении элементарных групп в молекуле полимера, следует рассматривать как нежелательное явление с точки зрения технологических свойств синтетического каучука разветвление затрудняет ориентацию цепей при эластических деформациях каучука. [c.365]

Закономерности эластической деформации реальных каучуков значительно сложнее, чем идеального каучука. [c.165]

В основе современной теории эластичности каучука лежат представления о молекулярно-кинетическом строении каучука. Теория эластичности раскрывает механизм эластических деформаций, [c.100]

Низкие значения Е2 характерны для эластомеров (каучука, резины). Эластичность их объясняется растягиванием свернутых в клубки макромолекул, возвращающихся в исходное, более вероятное, состояние после снятия нагрузки. Таким, образом, эластическая деформация является механически обратимой , как и упругая. При снятии нагрузки (р = 0), как видно из рис. 107, процесс идет в обратном направлении, и система возвращается полностью к исходному состоянию. [c.259]

Поразительно развитым упругим последействием, называемым высокоэластичностью или просто эластичностью в отличие от упругости, обладают каучуки и резины на их основе. Эластичность вызвана гибкостью длинных цепей макромолекул каучуков-полиме-ров, называемых по этому основному их признаку эластомерами. Тогда как в обычных (низкомолекулярных) твердых телах упругое последействие составляет несколько процентов и не более десятой доли от истинно упругих деформаций, у эластических тел замедленная (эластическая) деформация в десятки и даже сотни раз превышает истинно упругую. [c.12]

Эластические свойства, так же как и пластические, обнаруживаются при деформации каучука или резины. Если пластичность характеризует в известной мере технологические особенности [c.91]

Закономерности эластической деформации реальных каучуков отличаются от соответствующих закономерностей для идеального каучука следующим [c.139]

В каучуках и резиновых смесях пластическая и эластическая деформации развиваются одновременно, поэтому чисто пластическую деформацию удобно наблюдать в стационарном режиме те- [c.67]

При поддержании постоянной скорости вращения ротора крутящий момент возрастает до максимального значения, соответствующего наибольшей в данных условиях (температура и скорость) эластической деформации (рис. 7.12). Затем происходит некоторый спад вязкости за счет разрушения непрочных структур (например, каучук — наполнитель) и наступает стационарный период течения. [c.85]

Влияние поперечных связей на прочность пленок в набухшем состоянии сходно с влиянием мостичных связей на каучуки, для которых небольшое число сшивок приводит к увеличению прочности, появлению вынужденной эластической деформации, уве.личению жесткости. С увеличением количества сшивок жесткость увеличи- [c.247]

Эластические свойства, так же как и пластические, обнаруживаются при деформации каучука или резины. Если пластичность характеризует в известной мере технологические особенности каучука и резиновых смесей, то эластичность является основным свойством вулканизатов и готовых резиновых изделий, в значительной мере определяющим их эксплуатационные качества. Поэтому очень важно правильно определить эластичность, что представляет значительную трудность, так как характер и величина деформации и величина эластичности зависят от амплитуды [c.91]

Сохранение постоянства объема каучука при деформации является прямым результатом особого механизма его эластической деформации. Мы уже видели, что деформация обусловлена изменением конформации молекул, образующих открытую сетку, подобно представленной на рис. 4.1. Чтобы осуществить деформацию такой сетки, требуются относительно небольшие усилия. Именно поэтому модуль эластичности каучука (как указывалось в предыдущей главе) гораздо меньше модуля таких материалов, как сталь. Однако объем каучука определяется истинным объемом самих молекул и никак не связан ни с конформацией молекул, ни с наличием поперечных связей в сетке. Это можно подтвердить тем, что вулканизация не оказывает заметного влияния на плотность каучука. Объем последнего определяется меж-молекулярными силами, подобно тому как это имеет место и в случае любых других веществ. Поэтому деформация сетки — процесс совершенно иного рода, он протекает без изменения сил межмолекулярного взаимодействия и, следовательно, без изменения объема. [c.74]

Меньшая усадка характеризует более технологичные смеси. Это свойство смесей является важным для процессов шприцевания и каландрования. Усадка связана с эластическими свойствами каучуков и резиновых смесей и зависит от величины обратимой деформации, накопленной материалом к моменту прекращения обработки. Усадка обычно уменьшается при увеличении до определенного предела содержания сажи в каучуке. Введение мягчителя, как правило, приводит к увеличению усадки смесей. [c.98]

Остановимся еще на нескольких наблюдениях. Во-первых, как для ударопрочного ПС, так и для АБС-сополимеров характерно существенное помутнение (побеление) даже при малых деформациях. Начало помутнения, по-видимому, связано с развитием вынужденно-эластической деформации и, как было показано для АБС и ударопрочного ПС, является прямым следствием возникновения микротрещин (см. разд. 3.2.3.1) в матрице, прилегающей к частицам каучука [141, 142, 148, 149, 375, 440]. Помутнение также обычно наблюдается в модифицированном каучуком ПВХ [727] оно не обязательно в образцах ПВХ, которые не содержат эластической фазы, но появляется также в образцах, обладающих высокой ударной вязкостью при повышении температуры. [c.93]

Однако, несмотря на некоторое сходство с жидким состоянием, высокоэластическое состояние имеет свои специфические особенности поэтому его следует рассматривать как особое физическое состояние, свойственное только полимерным соединениям и характеризующееся способностью тел к большим обратимым изменениям формы под влиянием сравнительно небольших приложенных напряжений. Так, натуральный каучук способен обратимо растягиваться в 10—15 раз по сравнению с его первоначальной длиной. Такие обратимые деформации получили название высокоэластических или, просто, эластических деформаций, в отличие от обычных обратимых упругих деформаций, которые наблюдаются у ряда материалов (металлы, минералы). Упругая и эластическая деформации различаются по своей физической сущности. [c.157]

В области температур ниже температуры перехода каучук полностью теряет свою способность к большим эластическим деформациям он становится твердым и хрупким. Хрупкость можно продемонстрировать на примере охлажденной в жидком азоте каучуковой ленты (или куска резиновой трубки), которую легко разбить молотком. Образующиеся острые края в изломе очень напоминают осколки стекол. [c.97]

Примеры, выбранные для иллюстрации некоторых характерных закономерностей течения полимеров, помогают понять их замечательное разнообразие. Никакие другие аспекты механических свойств поведения полимеров так сильно не отличаются от поведения обычных низкомолекулярных веществ. Уникальное сочетание вязкости, зависящей от скорости сдвига, с большими эластическими деформациями, характерными для каучуков, [c.232]

Помимо эластических свойств каучуки и особенно резиновые смеси на их основе обладают пластичностью, т. е. способностью к необратимым деформациям, текучестью. На этой особенности каучука и резиновых смесей основаны все важнейшие приемы технологии изготовления резиновых изделий. Для повышения пластичности резиновых смесей, улучшения их технологических свойств в их состав вводят некоторые специальные вещества. Ряд каучуков приобретает необходимую пластичность лишь после специальной обработки—пластикации. [c.39]

Следует отметить, что высокая эластичность каучука совершенно отлична от упругих деформаций кристаллических веществ или металлов, составляющих всего несколько процентов от исходных размеров, тогда как каучук можно растягивать в 10 раз. Резко различаются также необходимые для деформации напряжения. Модуль упругости (или модуль Юнга) Е, характеризующий отношение между приложенным напряжением-и относительным удлинением образца, составляет для стали около 20000 кг мм , для стекла около 6000 кгЬш , а для каучука лишь около 0,1 кг/мм . Эти различия объясняются тем, что при упругой деформации кристаллов происходят небольшие изменения средних расстояний между молекулами и валентных расстояний между атомами, связанные со значительными изменениями внутренней энергии. Напротив, при чистой высокоэластической деформации большие удлинения происходят без изменения валентных расстояний, при постоянстве внутренней энергии (во всяком случае, при удлинениях до 3 раз). Лишь у идеальных газов можно также осуществить большие обратимые сжатия под действием небольших напряжений без изменения внутренней энергии. Сжатый газ в замкнутом пространстве после снятия давления вновь возвращается к первоначальному объему благодаря тому, что этот процесс соответствует переходу в наиболее вероятное состояние и происходит с увеличением энтропии. Легко видеть, что механизм упругих деформаций газа, несмотря на внешнее несходство, вполне аналогичен механизму эластической деформации каучука, причем модуль [c.228]

Важнейшим физическим свойством каучука является его эластичность-, поэтому большая часть исследований каучука связана именно с этим вопросом. В самом начале девятнадцатого столетия Гоф открыл эффект выделения теплоты при растяжении каучука. В дальнейшем, начиная с работ Джоуля (1859), этот эффект был положен в основу тер.модинамических исследований эластичности каучука. Особенно плодотворны в этом отношении работы Хока, Мейера, Гута и других, охватившие очень широкий круг явлений, наблюдаюш,ихся при эластических деформациях каучука. [c.19]

Для оценки способности каучука и резиновых смесей к пластическим деформациям необходимо знать не только величину пластичности, но и сопротивление невулканизованного каучука воздействию внешних сил, легкость его деформации под действием сжимающих сил, способность к эластическому восстановлению. Эти свойства каучуков и резиновых смесей, характеризующие их поведение при технологической переработке, принято называть пласто-эластическими свойствами. Существуют различные способы определения пласто-эластических свойств каучука и резиновых смесей путем сжатия образца при постоянной нагрузке или до определенной величины сжатия по величине сопротивления каучука деформации сдвига при вращении диска, помещенного в каучук путем выдавливания каучука (или резиновой смеси) через отверстие и другие способы. [c.91]

Наиболее длительную историю имеет модифицирование битумов полимерами. В известной степени по добавкам полимеров в битум можно проследить историю промышленности полимеров. Одним из первых полимерных модификаторов битумов были каучуки, сначала природные, затем все виды синтетических, которые изменяют физическую структуру битумов. Модификация битумов эластомерами заключается в повышении температуры размягчения, снижении хладотекучесги, уменьшении зависимости пенетрацин от температуры, снижение температуры хрупкости, способности к многократным эластическим деформациям под действием напряжений, повышении дуктильности. Натуральный каучук из-за его дефицитности в настоящее время не используется. [c.123]

Процессы пластикации каучуков, приготовления резиновых смесей, их каландрования, экструзии и формования основаны на пластических и вязкотекучих свойствах каучуков, обеспечивающих определенную легкость их обработки. От эластических свойств каучуков и резиновых смесей зависит устойчивость формы невулканизованных полуфабрикатов при хранении. На-людавшаяся при проведении ряда технологических процессов усадка заготовок и изделий по форме и размерам объясняется эластическим восстановлением каучуков после прекращения их деформации. Кроме того, пластоэластические свойства каучуков (резиновых смесей) влияют на физико-механические показатели готовых изделий. [c.64]

Сжимающие пластометры широко используются для определения стандартных показателей пластоэластических свойств каучуков и резиновых смесей. Они просты по конструкции, надежны и удобны в работе. Условия оценки пластичности и эластического восстановления каучуков и резиновых смесей на сжимающих пластометрах в определенной степенй моделируют обжатие материала в зазоре при переработке его на валковых машинах. Однако при испытании материалов на этих прибо Тах реализуется неопределенный характер деформации (неоднородное сжатие в продольном, сдвиг и растяжение в поперечных направлениях), неоднородное поле скоростей деформации и их непостоянство в процессе испытания. Кроме того, на результаты испытания влияют размеры, монолитность, присутствие пузырьков воздуха и искажение [c.58]

В условиях развитого стационарного режима деформирования при больших деформациях на реометре МРТ оценивались вязкостные и эластические свойства каучуков при 120°С на капилляре диаметром 2 мм с Ь/В=16. По уровню вязкостных свойств, оцениваемых по константе консистенции "К", исследованные каучуки расположились следующим образом в порядке возрастания пластикат НК -> СКИ-ЗМАБ -> СКИ-3 -> СКИ-3-01. Аналогичный порядок наблюдается также по показателю вязкости по Муни МЬ (1+4) 100°С. Индекс течения, характеризующий аномалию вязкости (отклонение материала от ньютоновского), имеет наибольшее значение для СКИ-ЗМАБ. [c.39]

Для смесей битума типа гель с любыми каучуками характерна малая растяжимость при 25 и при 0°С (значения их близки). Низкая растяжимость вообще является свойством исходного геля, это связано с наличием собственной пространственной структуры. При введении каучуков за счет нарастания вязкости системы этот показатель уменьшается. Согласно Л. М. Гохману [9] наличие структуры у битумов препятствует развитию эластических деформаций. Действительно, несмотря на распределение каучука СКМС-ЗО-АРКМ-15 в виде сплошной сетки, деформатив-ная способность смесей ограничена (в среднем 5—8 см при 25 и 3—5 см при 0°С), хотя и выше, чем в случае добавок СКЭП (3—4 см при 25 и 1,5—2,5 см при 0°С). [c.134]

В том случае, огда целевым продуктом производства является сухой каучук, предназначенный к переработке на обычном оборудовании резиновой и шинной промышленности, описанные выше процессы разветвления молекулярных цепей нежелательны. Показано [10], что чем больше концов цепей имеется в сыром каучуке, тем хуже при прочих равных условиях должны быть физико-механические показатели получаемого вулканизата, поскольку эти концы ие участвуют в образовании серной вулканизационной сетки и, следовательно, в процессах обратимых эластических деформаций резиновых изделий. Поэтому, в 0тл1ичие от процессов полимеризации большинства виниловых полимеров, процессы синтеза каучу- [c.163]

Из приведенного краткого обзора видно, что полимеры разного состава и структуры находят различное применение в быту и промышленности. Так, весьма регулярные, кристаллизующиеся полимеры служат для получения волокон другие, главным образом аморфные с линейными цепями и высокой точкой размягчения, — для изготовления пластмасс линейные полимеры с низкой точкой стеклования и при том способные к большим высоког эластическим деформациям применяются в качестве каучуков, а сильно разветвленные и сшитые полимеры — в качестве клеев, пресс-порошков и заливочных смол. [c.31]

Позднее Шмитт и Кескула [801] предложили механизм поочередного поглощения энергии, согласно которому на частицах каучука накапливаются напряжения, приводящие к образованию большого числа микротрещин вокруг частиц. Предполагалось также, что частицы каучука способствуют предотвращению катастрофического прорастания трещин. Ньюмен и Стрелла [664] позже предположили, что включения каучука способствуют возникновению пространственных напряжений, достаточных для того, чтобы вызвать сдвиговое течение матрицы. Было предположено также, что под действием возникающих напряжений происходит снижение Tg матрицы, что облегчает вынужденно-эластическую деформацию. Аналогичное снижение Tg ( расстекловывание ), обусловленное гидростатической компонентой приложенного напряжения, было привлечено Гентом [325] для объяснения растрескивания в стеклообразных матрицах. [c.100]

Закономерности эластической деформации реальных каучуков значительно сложнее, чем для идеального каучука. Прн деформации реальных каучуков происходит изменение объема, т. е. onst. Это означает, что средние расстояния между цепями изменяются, а следовательно, меняются и энергии взаимодействия. Иными словами, деформация реальных каучуков сопровождается не только изменением энтропии, но и изменением внутренней энергии, особенно при больших степенях растяжения, когда происходит кристаллизация натурального и некоторых синтетических каучуков. При этом наблюдается выделение большого количества тепла (тепловой эффект кристаллизации). [c.164]

На рис. 50 показана зависимость деформации мягких вул-канизатов каучука от времени при различных тем-пература.х . Верхняя прямая соответствует равновесной высокоэластической деформации, которая в диапазоне температур от 7 до 60 °С развивается практически мгновенно. С понижением температуры время достижения равновесной деформации увеличивается, и при температуре —70° равновесная деформация прак- тическн не достигается. Из рис. 50 следует, что в том диапазоне температур, в котором проявляются высокоэластические свойства полимера, равновесное значение эластической деформации почти не зависит от температуры температура влияет лишь на скорость достижения равновесия. [c.167]

Для придания высокодеформируемой структуры веществу, которое само по себе способно только к небольшим эластическим деформациям, используются два основных принципа открытой сетки и спиральной молекулы. Ранние теории эластичности каучука основаны либо на одном, либо на другом (а иногда на обоих) принципе. Одно время очень популярной была двухфазная модель, предполагающая, что структура открытой сетки состоит из жесткоупругих компонентов, погруженных в подобную жидкости среду, которая в принципе не вносит вклад в эластические сократительные силы, но заполняет ячейки сетки. Предположение, что каучук содержит два разных компонента, находило подтверждение в различных фактах. Один из них заключался в том, что натуральный каучук не полностью растворим в таких растворителях, как бензин. Одна часть — так называемая золь-фракция — легко переходит в раствор, в то время как другая — гель-фракция — остается нерастворимой или же растворяется очень и очень медленно. Считалось, что эти две части различаются химически, хотя их точное строение не было ясно. В соответствии с этими представлениями казалось реальным предположение, что нерастворимый (и более жесткий) из компонентов структуры является эластичным он способен выдерживать приложенную нагрузку, в то время как растворимый, более жидкий компонент играет роль нейтральной среды, разделяющей элементы более жесткой структуры, но не препятствующий их перемещению. [c.52]

Закон Гука применим и к каучукам при условии, что деформация их не превышает 1%). Когда же мы переходим к большим эластическим деформациям, свойственным каучукоподобным веществам, то вопрос об эластических свойствах требует другого подхода, что и находит отражение в молекулярной теории эластичности каучуков. [c.72]