Деформация каучука высокоэластическая

Вулканизация каучуков — это частный случай сшивания линейных полимеров, в процессе которого макромолекулы соединяются поперечными химическими связями с образованием пространственной трехмерной вулканизационной сетки. В подобной структуре макромолекулы не способны к необратимому перемещению друг относительно друга (деформация сдвига), вследствие чего резины, в отличие от каучука, теряют свойства текучести, сохраняя, однако, в широком диапазоне температур способность к высокоэластической деформации. [c.439]

Резины — продукты вулканизации каучуков. Отличительная особенность Р.— их способность к большим обратимым, т. н. высокоэластическим, деформациям (см. Высокоэластическое состояние). Р. получают из композиций, т.н. резиновых смесей, к-рые, помимо каучука, содс5)жат след, ингредиенты 1) вулканизующие агенты 2) ускорители вулканизации, активаторы вулканизации, а в нек-рых случаях и замедлители подвулканизации 3) нанолнители (см. Наполнители резин) 4) пластификаторы 5) стабилизаторы — гл. обр. антиоксид ап ты, а также антиозонанты, светостабилизаторы, противоутомители, антирады. Кроме и( речисленньтх ингредиентов, в нек-рые смеси вводят красители, одоранты, пластики и др. С целью снижения стоимости Р. каучук иногда частично или полностью заменяют регенератом (см. Регенерация резины). Наиболее простые резиновые смеси содержат 5 — 6 ингредиентов, сложные — до 15—20. Выбор типа каучука и ингредиентов, их количественное соотношение в смеси определяется назначением Р., а также экономич. сооб-1)ажениями. Подробно о составе резиновых смесей см. в статьях о соответствующих каучуках, папр. Бутадиеновые каучуки, Кремнийорганические каучуки. [c.157]

Относительное удлинение при разрыве у резин очень велико (300-500 %). Наибольшее удлинение имеют резины, изготовленные на натуральном каучуке. Относительное удлинение при разрыве включает в себя все три деформации упругую, высокоэластическую и пластическую. При этом определяющей является высокоэластическая деформация. Определяют относительное удлинение при разрыве по ГОСТ 270-75. [c.70]

Следует подчеркнуть, что для полимеров в любом релаксационном состоянии характерно сосуществование всех трех видов деформаций - упругой, высокоэластической и вязкого течения - с преобладанием одного из них. Например, у линейных эластомеров (каучуков) на обратимую высокоэластическую деформацию накладывается необратимая деформация течения, причем та и другая развиваются во времени (ползучесть). Вулканизация каучука с образованием редкой сетки не мешает проявлению высокоэластических свойств, но предотвращает процессы течения. Наоборот, деформация вязкого течения расплава полимера сопровождается высокоэластической и упругой деформациями, что способствует распрямлению полимерных цепей, их ориентации и обусловливает способность полимера к волокнообразованию. [c.156]

Каучук является типичным полимером, который при комнатной температуре находится в высокоэластическом состоянии. Рассмотрим основные закономерности, характеризующие деформацию каучука. Предположим, что каучук состоит из идеальных макромолекул. Деформацию каучука называют высокоэластической. Отличие высокоэластической деформации от упругой состоит в следующем. [c.75]

Приведенные выше рассуждения, характеризующие высокоэластические свойства полимеров, весьма условны, так как практически при деформации каучуков наблюдается изменение объема, связанное с изменением расстояния между цепями. Следовательно, процесс деформации реальных каучуков носит не только энтропийный, но и энергетический характер. [c.77]

Релаксационный характер высокоэластических деформаций каучука и резины проявляется только при достаточно медленно [c.99]

Большие обратимые деформации называются высокоэластическими деформациями, а тела, способные к таким высоким обратимым деформациям, — каучукоподобными материалами, каучуками, эластомерами. Так, каучук может обратимо растягиваться на 700%, т. е. в 8 раз по отношению к первоначальной длине. Это в 1000 раз превышает эластическую, или упругую, деформацию обычных твердых тел. Для удлинения стальной проволоки диаметром 1 мм на 1% требуется 1600 Н, а для удлинения, каучуковой нити того же диаметра достаточна нагрузка 0,01 Н. Следовательно, каучук существенно отличается от обычных твердых тел. По некоторым показателям он близок к жидкостям (табл. 5.1). Однако по другим свойствам каучук отличается от жидкостей. Поэтому высокоэластическое состояние полимеров следует рассматривать как особое состояние материи, присущее только полимерам при определенных условиях. [c.128]

Первые попытки объяснить природу высокоэластического состояния неизменно связывались с двумя явлениями — упругим последействием и тепловыми эффектами при деформации каучука. Тепловые эффекты при деформации каучука были обнаружены раньше, чем явление упругого последействия. Первые наблюдения относятся к началу XIX века, а систематическое исследование впервые было проведено Джоулем . В работе Джоуля было окончательно установлено, что каучук при растяжении нагревается в дальнейшем это явление было изучено более подробно з. [c.185]

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]

Исследование высокоэластической деформации каучука и резины как обратимого изотропного процесса при малых скоростях нагружения приводит к установлению зависимости напряжение — деформация в так называемых равновесных условиях. Однако переход резины из исходного (недеформированного) состояния в конечное (деформированное) происходит постепенно, и в конце наблюде- ния в деформированном образце [c.10]

Исследование высокоэластической деформации каучука и резины, как обратимого изотропного процесса при малых скоростях деформации, приводит к установлению зависимости напряжений и деформации в так называемых равновесных условиях, когда за время деформации успевают пройти основные релаксационные процессы. В реальных же условиях, вследствие релаксационной способности высокомолекулярных материалов, проявляется то или иное из названных выше физических состояний, как следствие соотношения между временем действия внешних сил и временем, необходимым для достижения равновесия их с внутренними силами, и сказываются несовершенною упругостью резин. Изучение термодинамической и кинетической сущности высокоэластической деформации, проведенное в СССР А. П. Александровым, П. П. Кобеко, Я. И. Френкелем, В. А. Каргиным, Б. А. Догадкиным и продолжаемое другими исследователями, внесло значительную ясность в освещение явлений, происходящих при деформации резин. Успехи этих работ, а также исследования механических свойств резиновых и текстильных изделий дают широкую основу для создания учения о прочности и сопротивлении как высокоэластических, так и структурных материалов и изделий из них. Практическим следствием является возможность осуществления рациональных инженерных расчетов в области и резино-текстильных конструкций. [c.247]

Материалы, обладающие (наряду с упругой) высокоэластической деформацией — каучук, резина, некоторые пластмассы, а также текстильные изделия, способные при одноосном нагружении [c.249]

Как известно, каучуки обладают высокой деформируемостью при относительно низком сопротивлении деформирующим силам (низкое значение модуля упругости). Упругие деформации каучуков принято называть высокоэластическими (или просто эластическими) в отличие от деформаций кристаллических тел— упругих деформаций. [c.337]

Высокоэластическая деформация каучуков по своей величине значительно превосходит упругую деформацию кристаллических тел. Если мягкие сорта резины способны обратимо растягиваться до 1000%, то упругая деформация твердых тел составляет всего лишь несколько процентов от исходных размеров. Каучуки в нерастянутом состоянии аморфны и их макромолекулы в свободном состоянии скручены в клубок. Но при некоторых условиях они способны к кристаллизации. Переход из аморфной в кристаллическую фазу может быть вызван замораживанием или растягиванием каучуков, минимально на 100% от исходной длины. В обоих случаях происходит развертывание макромолекул, они пространственно ориентируются (в направлении прилагаемых усилий) и упорядочиваются, благодаря чему совершается частичная кристаллизация. [c.353]

Высокоэластическая деформация каучука — частный вид упругой деформации. Она обратима и под действием малых сил может быть очень большой, порядка сотен и даже тысячи процентов. Это связано с тем, что, деформируя каучук, мы изменяем конформацию молекул без изменения внутренней энергии системы и действием против сил теплового движения. Поэтому модуль упругости, или модуль высокоэластичности, каучука очень низок, одного порядка с модулем упругости газов — 0,01 кгс/мм2) это, в частности, объясняет работу шин, в которой согласованно участвуют каучук и воздух. [c.61]

Обращаясь вновь к рис. 16, следует обратить внимание, что в том гипотетическом случае, когда молекулярный вес будет значите.льно ниже 50 ООО, вся кривая деформация — температура ляжет ниже пунктирной линии. Это означает, что только высокоэластической деформацией не может определяться вся деформация и что какая-то часть последней в том случае, если не наблюдается надрыва образца, обусловлена вязким течением. Обычно вязкое течение представляет собой значительно более медленный процесс, чем упругая деформация каучука. Это объясняется необходимостью в первом случае продвижения сегментов цепей сквозь массу полимера, в противоположность лишь распрямлению петель и изгибов цепей, имеющих место при высокоэластической деформации. [c.63]

На рис. 49 представлены кривые зависимости деформации от температуры при различных частотах деформации. Из рисунка видно, что при неизменной температуре один и тот же материал при более низкой частоте деформации обладает высокоэластическими свойствами, а при более высокой частоте ведет себя, как жесткий материал. Так, например, натуральный каучук при —40° является высокоэластичным материалом, если он деформируется при низких частотах, и ведет себя, как отвердевший материал, при этой же температуре, если он деформируется при высоких частотах (рис. 50). [c.173]

Горизонтальная площадка на термомеханической кривой обусловлена способностью полимерных цепей к конформационным переходам и появляется лишь тогда, когда молекула приобретает гибкость. В промежутке между Тс и полимерный материал способен к высокоэластическим деформациям подобно каучуку. Это - температурная область высокоэластичности. [c.132]

Полимеры, способные преимущественно к высокоэластической деформации при комнатной температуре (различные карбоцепные каучуки, полиуретаны, полисилоксаны и пр.), называются эластомерами. [c.132]

Согласно теории, разработанной советскими учеными А. П. Александровым и 10. С. Лазуркиным, существует три вида деформации каучука и резины 1) упругая деформация, подчиняющаяся закону Гука 2) высокоэластическая деформация и 3) пластическая деформация. [c.90]

Высокоэластические деформации каучука и резины, измеренные после достижения равновесия, также подчиняются закону Гука, если напряжение рассчитывается ио истинному сечению образца (с учетом его сужения), а величина растяжения не превышает 100—200% . [c.94]

Релаксационный характер высокоэластических деформаций каучука и резины проявляется только прп достаточно медленно проходящих деформациях, так как для развития релаксационных процессов необходимо продоллсительное время. Поэтому деформации, происходящие с большой скоростью, а также многократные деформации, происходящие с большой частотой и небольшой амплитудой, имеют в основном характер упругих деформаций, мгновенно достигающих равновесия и также мгновенно исчезающих после снятия нагрузки. Все релаксационные процессы ускоряются с повышением температуры и, наоборот, сильно задерживаются с ее понижением. [c.100]

С хим. точки зрения В.-соединение ( сшивание ) гибких макромолекул каучука в трехмерную пространств, сетку (т. наз. вулканизационную сетку) редкими поперечными хим. связями. Образование сетки происходит под действием спец. хим. агента или (и) энергетич. фактора, напр, высокой т-ры, ионизирующей радиации. Поперечные связи ограничивают необратимые перемещения макромолекул при мех. нагружении (уменьшают пластич. течениеХ но не изменяют их способности к высокоэластич. деформации (см. Высокоэластическое состояние). Степень сшивания (густоту сетки поперечных связей) характеризуют равновесными модулями растяжения или сдвига, к-рые определ5цот при сравнительно небольших деформациях, равновесным набуханием в хорошем р-рителе, а также содержанием макромолекул, оставшихся в сшитом образце вне сетки (золь-фракция). [c.434]

ЭЛАСТОМЕРЫ, полимеры и материалы на их основе, обладающие во всем диапазоне их эксплуатации высокоэластичными св-вами, т. е. способностью к большим (до сотен процентов) обратимым деформациям (см. Высокоэластическое состояние). Типичные Э.- разл. каучуки и резины. ЭЛЕКТРЁТНО-ТЕРМЙЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, то же, что термодеполяризационный анализ. [c.422]

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]

На профиль скоростей после прохождения материалом минимального сечения зазора оказывают влияние высокоэластическая и упругая деформации каучука. В результате проявления этих свойств толш,ина слоя каучука после выхода из зазора оказывается больше рассчитанной на основе гидродинамической теории, поскольку данная теория учитывает только пластические свойства каучука. В реальных условиях движение материала в зазоре происходит более сложно, так как вальцы работают с фрикцией. Усадка материала под влиянием упругой и высокоэластической деформаций каучука обусловливает отставание смеси от валков, а повышенная клейкость смеси при ее низкой упругости приводит к переходу материала на задний, быстровращающийся валок. Условия вальцевания во многом определяются величиной зазора между валками. Схемы, представленные на рис. 2.8, показывают, что с уменьшением межвалкового зазора резиновая смесь от отставания ( шубления ) (/) последовательно проходит этапы посадки на передний валок (//), прилипания к обоим валкам III) и перехода на задний валок IV). Удержание смеси на переднем, рабочем валке можно регулировать и изменением температуры валков. Для этого температура переднего валка при обработке смесей на основе изопреновых каучуков должна быть на 5—10 °С ниже, чем заднего, а в случае синтетических бутадиеновых, бутадиен-стирольных, хлоропреновых и других каучуков — наоборот. [c.25]

Эти особенности сказываются на многих свойствах полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии. Типичными представителями полимеров, используемых в высокоэластическом состоянии, являются каучуки. Если сопоставить процесс деформации каучука и стали (рис. 31), то можно увидеть, что модуль упругости Гука для стали много больше, чем для каучука. Каучук при малых напряжениях может испытывать значительные обратимые деформации и изменения формы подобно газам. [c.76]

Механические потери, или диссипация упругой энергии, в области стеклования полимеров связаны с проявлением а-релаксации при периодических деформациях. Ситуация, возникающая в области стеклования (иначе говоря, в переходной области) видна из рис. 4.4. Для эластомеров характерно, что максимум механических потерь (х, tg б) наблюдается при температуре, лежащей в области перехода из упругого состояния в высокоэластическое. Это может быть температура, соответствующая перегибу термомеханической кривой. В ряде случаев он наблюдается при температуре, где амплитуда деформации е достигает 10% от амплитуды деформации на высокоэластическом плато е о. Отношение Кп = в практике механических испытаний резин называют коэффициентом морозостойкости. Эта относительная величина по смыслу является коэффициентом, характеризующим степень развития высокоэластической деформации при данных условиях опыта. Так, для ряда технических резин экспериментально показано [24, 26], что максимуму механических потерь соответствуют значения /( для натурального каучука — 0,08 для СКС-30 —0,09 для МВПК —0,10 для СКН-40 —0,11 и для СКН-18 —0,12 (рис. 4.6). [c.114]

Ввиду постоянства объема каучука при его деформации dUfdl)т = = 0, а значит упругость каучуков носит энтропийный характер, т. е. зависит от температуры и энтропии /= —T dS dl)т. Для рассмотрения деформации в высокоэластической области может быть применен статистический подход. Пользуясь уравнением Больцмана, 5 = й1п W, где к—постоянная Больцмана 5 — энтропия, — термодинамическая вероятность, можно связать термодинамическую характеристику 5 с поведением молекул. Под действием деформирующего усилия молекулы полимера выпрямляются, что сопровождается уменьшением числа возможных конформаций, а следовательно, термодинамической вероятности и энтропии 5. [c.77]

После размягчения на ТМК вулканизатов наблюдается протяженная горизонтальная площадка, характеризующая высокоэласти-ческое состояние полимера. Некоторое вспучивание на площадке (так называемый обратный ход деформации) может быть объяснено увеличением энтропийной упругости вследствие возрастания интенсивности теплового движения в ходе нагревания. Значения деформации в высокоэластическом состоянии мало различаются для всех вулканизатов и при использованной нагрузке не превышают 20%. Температура текучести, являющаяся для данных объектов температурой деструктивного течения, выше исходных каучуков. [c.87]

ЦИИ, ХОТЯ И является обратимым, не подчиняется закону Гука. По величине высокоэластическая деформация, проявляющаяся в определенных температурных пределах у всех веществ с большими несимметричными молекулами, всегда больше упругой деформации. Это видно на примере стали и каучука. Упругая деформация стали составляет всего 0,1%, высокоэластическая деформация каучука 1000% и выше. [c.29]

На рис. 7-1 приведены результаты экспериментальной проверки этого уравнения на полиизопрене натурального каучука. Полученная зависимость характерна для полимеров, когда необратимая деформация сопровождается высокоэластической, а также упругой мгновенно возникающей деформацией, обусловленной изменением валентных углов и межчас-тичных расстояний. [c.18]

Модуль упругости резины. Материалы, обладающие (наряду с упругой) высокоэластической деформацией — каучук, резина, некоторые пластмассы, а также текстильные изделия, способные к большим обратимым деформациям, — показывают линейную зависимость между напряжением и деформацией в весьма небольших пределах начальных деформаций. В целом, у этих материалов зависимость напряжение — деформация нелинейна и обычно не монотонна. Следовательно, такие материалы, как не отвечающие закону Гука, нельзя охарактеризовать одним постоянным значением модуля продольной упругости Е, рассчитываемого из отношения напряжения к деформации. На нелинейном участке модуль упругости материала можно определить в дифференциальной форме. [c.15]

Материалы, обладающие (наряду с упругой) высокоэластической деформацией — каучук, резина, некоторые пластмассы, а также текстильные изделия, способные при одноосном нагружении к значительно большим растяжениям, чем, например, сталь и различные металлы — линейную зависимость / — е показывают лишь на весьма небольших начальных растяжениях. В целом у этих материалов, несмотря на большую обратимость деформации, зависимость / — е нелинейна и обычно не монотонна. Следовательно, такие материалы, как пе отвечающие известному положению Гука, нельзя охарактеризовать одним постоянным значением модуля продольной упругости Ef, рассчитываемого по условному напряжению /. На участке нелинейной зависимости модуль материала Ef можно определять лишь в дифференциальной форме. [c.271]

В сечении минимального зазора в результате действия давления скорость материала в межвалковом пространстве выше, чем скорость у по1верхности валков. После этого сечения происходит перестройка профиля скоростей. Скорости частиц стремятся выравняться. В действ-ительности на профиль скоростей после прохождения материалом минимального зазора оказывают влияние также высокоэластическая и упругая деформации каучука. В результате проявления этих [c.320]

Область перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое подробно исследовалась Александровым, Кобеко и др. 2з,м Дрд низких температурах ориентирующая перестройка молекул каучука происходит очень медленно, высокоэластичная деформация оказывается подавленной, и деформация происходит, как обычный эластический процесс с высоким модулем Юнга (около 40 000 кг/см ). При комнатной температуре наблюдаемый модуль высокой эластичности каучука равен около 20 кг/см , т. е. в 2000 раз меньше. Это указывает, что деформация каучука при ком-натно11 температуре связана почти всецело с перестройкой молекул. Обычная эластическая деформация полимеров подчиняется общим законам, действительным для кристаллических тел и металлов, и при всякой температуре изменение эластического папрянгения с температурой пропорционально приложенной силе восстановление после удаления деформирующего усилия является мгновенным. Высокоэластичная деформация, с другой стороны, не реагирует непосредственно на изменения во внешней [c.74]

Размеры микроблоков надмолекулярных структур, приведенные в табл. I. 1, подтверждаются опытами, в которых для линейных полимеров метилстирольного каучука СКМС-30 и бутадиен-стирольного каучука СКН-26 были исследованы диаграммы растяжения с заданными скоростями деформации (см. табл. 1.2). При тем- пературах ниже Гс (т. е. в области стеклообразного состояния) кривые деформации характеризуются наличием предела вынужденной эластичности Ов, что будет рассмотрено в гл. П. Процесс вынужденной эластичности связан с -тем, что время молекулярной релаксации т, характеризующее подвижность свободных сегментов и близкое по величине (но несколько большее) к среднему конформационному времени Тк [уравнение (1.23)], снижается при больших напряжениях (порядка 10 —10 Па) настолько, что сегменты становятся подвижными и высокоэластическая деформа-ция возможна. [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология