Резина деформация высокоэластичная

Как было показано в гл. I и будет подробнее рассмотрено в гл. IV, высокоэластичность резины связана с изменением конфигурационной энтропии полимерных цепей при деформации, тогда как упругость обычных твердых тел связана с изменением внутренней энергии. Термодинамический подход к анализу равновесной деформации позволяет сделать некоторые заключения о законе деформации резины. [c.111]

Для технологии полимерных материалов все три состояния являются практически важными. Пластмассы и волокна эксплуатируются главным образом в твердом состоянии (кристаллическом или аморфном), каучуки и резины —в высокоэластичном. Качество каучука улучшают частичным сшиванием цепей, поскольку несшитые цепи при деформации не только вытягиваются, но и несколько смещаются. В результате наблюдается течение, приводящее к остаточным деформациям. Сшивка, однако, должна быть редкой, чтобы отрезки между мостиками, где проявляется гибкость цепи, были длинными. Способность полимеров переходить в вязкотекучее состояние имеет большое значение при их переработке. Полимеры формуются в изделия большей частью в вязкотекучем состоянии. [c.197]

У высокоэластичных тел, например у резины, также имеется упругая деформация, но она характеризуется незначительным усилием для достижения точки А и большой обратимой деформацией. Такие упругие тела, как резина, называются высокоэластичными. [c.351]

Высокоэластичность идеальных резин имеет энтропийную природу иначе говоря, их сопротивление деформации является след- [c.42]

Для обозначения резиноподобных материалов, включая резины из натурального и синтетического каучуков и различных пластмасс, применяют термин эластомеры. Основное отличие эластомеров от других полимерных материалов — способность к большим обратимым, так называемым высокоэластичным деформациям в широком интервале температур. Высокоэластичное состояние возникает благодаря способности цепных молекул полимеров к изменению формы. [c.5]

Для термодинамического анализа высокоэластичности резины достаточно рассмотреть, однако, более простой случай — однородную деформацию кубика единичной массы вдоль осей координат, параллельных ребрам кубика. Единица массы выбирается произвольно. [c.113]

Чтобы вскрыть физический смысл величин 1 1, 1, определяющих уравнение состояния резины, рассмотрим воображаемую резину без теплового расширения ( 3 = 0) и сжимаемости (К = 0). Для нее Уг = и, 1 = 3 и соотношения (111.24) и (111.31) совпадают. В этом случае под V и 5 следует понимать конфигурационные энергию и энтропию, обусловленные изменением конформации молекулярных цепей при высокоэластической деформации. (Напомним, что изменение конформаций цепей при деформации приводит к изменению конфигурации системы в целом). Для реальной резины с тепловым расширением и сжимаемостью роль конфигурационных функций состояния играют i/ и 5[. Это следует из того, что нарастание высокоэластичности резины определяется изменением /1 и 5ь а условием идеальности является не (диЩ)р,т = О, а (ди1/дХ)р,т == 0. [c.118]

Таким образом, термодинамический анализ и результаты опытов позволяют утверждать, что резина при малых и средних деформациях при отсутствии кристаллизации ведет себя как идеальная и ее высокоэластичность имеет энтропийную природу. Это можно утверждать, по крайней мере в пределах ошибок эксперимента, т. е. с точностью в несколько процентов. Наличие теплового расширения приводит к тому, что напряжение, как это видно из формулы (111.34), не вполне строго пропорционально температуре. Для опытной проверки идеальности резины термодинамическое соотношение (111.33) является более удобным и корректным, нежели часто встречающееся [c.118]

Необходимо упомянуть о сравнительно недавно обнаруженном другом эффекте, также трактуемом в рамках классической термодинамики и получившем название энергетической высокоэластичности . Суть эффекта заключается в том, что многие (вероятно, почти все) гибкоцепные полимеры, способные к образованию кристаллических морфоз типа сферолитов, способны и к проявлению больших (хотя и не столь больших, как классические каучуки и резины) 100%-обратимых деформаций чисто энергетической, точнее энтальпийной природы. Примечательно, что деформации эти возникают при —70 °С и даже при погружении кристаллического полимера, например, полипропилена, в жидкий азот. [c.122]

Большинство аморфных полимеров может находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. На этой основе полимерные материалы можно разделить на три группы. В первую группу включаются все жесткие полимеры, неспособные к растяжению и большим упругим деформациям, например полистирол. Ко второй группе относятся высокоэластичные полимеры, способные обратимо деформироваться на многие сотни процентов например, натуральные и синтетические каучуки, различные типы резин. К третьей группе относятся пластичные полимеры, обнаруживающие текучесть при воздействии внешних сил, например низкомолекулярные полиизобутилены. [c.486]

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]

В результате П. п. уменьшаются времена релаксации полимеров, возрастает их способность к большим высокоэластичным и вынужденно высокоэластичны.м деформациям (см. Стеклообразное состояние), существенно снижаются упругие гистерезисные потери и выделение тепла при многократных деформациях резин, а также т-ры хрупкости стеклообразных полимеров. Модуль упругости, прочность и долговечность полимера непрерывно снижаются с увеличением концентрации пластификатора. В ряде случаев при введении совместимых с полимером низкомол. в-в модуль упругости [c.563]

Чтобы вскрыть физический смысл величин С/и 8и определяющих уравнение состояния резины, рассмотрим воображаемую резину без теплового расщирения (р = 0) и сжимаемости (й = 0). Для нее И — Ь, 51 = 8 и соотнощения (V. 14) и (V. 21) совпадают. В этом случае под 7 и 5 следует понимать конформационные энергию и энтропию, обусловленные изменением конформации молекулярных цепей при высокоэластической деформации. Для реальной резины с тепловым расширением и сжимаемостью роль функций состояния играют [/] и Зь Это следует из того, что нарастание высокоэластичности резины определяется изменением последних, а условием идеальности является не ди/д к)р, 7 = О, а д11 /д к)р, 7 = 0. [c.149]

В результате изменения конформации молекул при перемещении лишь малых участков длинных цепных молекул, а макромолекулы в целом не перемещаются, проявляется высоко-эластическая обратимая деформация, свойственная высокоэластичным материалам (каучукам, резинам, в известной мере поливинилхлориду и полиэтилену). Благодаря тепловому движению после снятия внешней силы молекулярные цепи постепенно переходят к исходным конформациям, определяющим наиболее вероятное равновесное состояние материала. [c.67]

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 чистых однородных больших деформаций (ортогональный базис) высокоэластичного материала типа резины можно записать [c.26]

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]

Резина представляет собой высокоэластичный материал, получаемый в результате вулканизации (стр. 519) смесей каучука со специальными добавками—ингредиентами резиновых смесей. Отличительной особенностью резины как конструкционного материала является ее эластичность, т. е. способность к очень большим практически полностью обратимым деформациям, например к растяжению в 10 и более раз под действием относительно небольших сил. [c.477]

Пониженная прочность реальных резин связана, прежде всего, с возникновением в процессе деформации более высоких напрял<ений, чем это предсказывает кинетическая теория высокоэластичности, учитывающая только энтропийный ее характер и не рассматривающая энергетические изменения деформируемой системы, а затем и с тем, что в реальных резинах из-за неоднородности их структуры на всех уровнях распределение возникающих при деформации напряжений менее равномерно й, следовательно, в сечении, по которому произойдет разрыв, оказывается меньшее число цепей, подлежащих разрыву для разрушения деформируемого материала. [c.66]

Обзор работ в области химической релаксации и ползу-чести резин показывает, что с помощью этих методов при существующей их разработке можно получить ценную информацию как о механизме деструктивных процессов в вулканизатах, так и влиянии на эти процессы механических нагрузок. Вместе с тем, несмотря на достигнутые успехи, имеющиеся теории химической релаксации напряжений и ползучести пока далеки от учета отклонений реального поведения резин при деформации от предсказаний теории идеальной высокоэластичности. [c.167]

Что касается третьей модели, которая также связана с теорией высокоэластичности резин, то ее отличие от предыдущего случая состоит в выражении для поскольку в третьей модели предполагается, что энергия запасается в материале вследствие деформации сдвига (а не растяжения) и возвращается при сжатии экструдата. Выражение для в этой модели имеет вид [c.182]

Измерение обратимых деформаций, накопленных в полимере при его течении, обычно выполняется гораздо труднее, чем измерение высокоэластических деформаций резин. Однако огромный практический интерес и многообразие проявлений высокоэластичности текучих полимерных систем требуют выяснения количественных закономерностей этого эффекта в зависимости от условий деформирования и природы полимерной системы. [c.375]

Количественное описание зависимости модуля высокоэластичности от скорости или нанряжения сдвига в нелинейной области требует введения новых предположений о фундаментальных особенностях свойств полимерной системы точно в такой же мере, в какой этого требовало описание зависимости эффективной вязкости от режима деформирования. Такое описание может основываться на представлении о том, что развитие в текучем полимере высокоэластических деформаций, как и в резине, отвечает накоплению потенциальной энергии, которая зависит от свойств материала и обратимой деформации. Поэтому можно полагать, что количественное обоснование наблюдаемых зависимостей т (у г) должно основываться на рассмотрении возможных форм упругого потенциала аналогично тому, как это делается при анализе высокоэластических свойств любых упругих сред (см. раздел 6, гл. 1). [c.377]

Истирание резин является сложным процессом, механизм которого существенным образом зависит от комплекса условий, характеризующих работу трения. Для высокоэластичных материалов различают несколько видов износа. В настоящей работе рассматривается лишь абразивный износ, в основе которого лежит разрушение поверхностного слоя резины в результате многократных деформаций но твердой шероховатой поверхности контртела. [c.95]

Резина является высокоэластичным материалом, которому свойственны обратимые деформации, приво- дящие к восстановлению первоначальной формы и размеров образца после снятия нагрузки. Вследствие особенностей строения (наличия совокупности несшитых участков макромолекул, присутствия добавок сыпучих ингредиентов и мягчителей, разрыва связей, протекания термоокислительных процессов, разрушения сетки при длительной релаксации и др.) наблюдаются остаточные деформации. Поэтому у реальных резин после снятия нагрузки размеры образцов полностью не восстанавливаются. Остаточные деформации необходимо определять после полного завершения медленных процессов восстановления структуры при самопроизвольном восстановлении прежних формы и размеров образцов. Остаточные деформации проявляются в разнашиваемости изделий, эксплуатирующихся в условиях нагружения. Это — отрицательное явление, особенно для цельнорезиновых деталей типа амортизаторов или уплотнителей. Значения остаточных деформаций зависят от состава, строения резины и условий испытания температуры, относительных деформаций, продолжительности выдержки в деформированном состоянии. Чем больше деформация, тем выше остаточное удлинение. Вследствие влияния продолжительности выдержки образцов в деформированном состоянии на значения остаточной деформации применяются методы определения накопления остаточных деформаций при длительном испытании образцов в сжатом и растянутом состоянии. Методом измерения остаточных удлинений можно [c.123]

Полимерам присущи три состояния упруготвердое (стеклообразное) (ПММК, ПС, ПХП) мягкое (высокоэластичное) с большой обратимой деформацией (каучуки и резины) [c.184]

Скорость кристаллизации достигает максимума при —25. При этой температуре процесс кристаллизации заканчивается в течение 10 час., тогда как при +20 он происходит в продолжение года. Растяжение натурального каучука приводит к ориентации полимера, следовательно, способствует повышению скорости и степени кристаллизации. Этим объясняется высокий предел прочности при растяжении резин на основе натурального каучука. Выше 45° натуральный каучук утрачивает кристалличность и переходит в аморфное состояние, одновременно начинают возрастать пластические деформации. При обычной температуре натуральный каучук представляет собой высокоэластичный полимер. Высокую эластичность каучук сохраняет и при низких температурах, вплоть до —70°, что свидетел1>ствует о высокой морозостойкости этого полимера. Температура перехода его в стекловидное состояние составляет минус 70—минус 75 [c.236]

Обилие различных допущений в классической теории сеток всегда было неубедительным. Кроме того, эта теория пренебрегает межмолекулярными взаимодействиями (передача сил) и поэтому более применима к деформации набухших резин, чем ненабухших. Предложенная Бартеневым и Хазановичем теория высокоэластичности исходит из представлений о механическом поле напряжений, в котором ориентируются сегменты Цепей. Эта теория позволяет получить закон произвольной деформации, поскольку она обобщается на любой вид деформации. [c.151]

Заметим, однако, что если в резинах, представляющих собой макросетчатые полимеры, эффекты высокоэластичности легко наблюдать практически в чистом виде, то в несшитых 1 аучуках они естественно сопровождаются необратимыми деформациями течения. Причину этого можно наглядно представить себе, вернувшись к рис. II. 2. Мы не раз уже подчеркивали зыбкость температурных переходов между разными релаксационными состояниями. Тем более зыбким должен быть переход между состояниями, соответствующими одному структурно-жидкому состоянию. Зыбкость обусловлена тем, что ни температурная граница, ни стрелка действия не отсекают полностью от релаксационного спектра ту его часть, которая ответственна за проявления вязкости. Вулканизация, однако, в определенной мере если не полностью отсекает, то значительно урезывает эту часть спектра. Поэтому на невулканизованных системах, способных переходить в полностью текучее состояние, с особой силой проявляется обратная связь —уже чисто термокинетической или релаксационной природы, не замечаемая на сшитых системах вязкое течение проявляется в чистом виде только при очень медленных воздействиях, а в обычных условиях опытов удается разными методами зарегистрировать существование флуктуационных сеток, значительно влияющих на возникновение высокоэластичности. [c.161]

Чтобы вскрыть физический смысл величин 11], 51, определяющих уравнение состояния резины, рассмотрим полимерную сетку без теплового расширения (с = 0) и сжимаемости (/г = 0). Для нее и=ии 5 = 51 и соотношения (3,24) и (3.31) совпадают, В этом случае под /7 и 5 следует понимать конфигурационные энергию и энтропию, обусловленные изменением конфигурации молекулярных цепей при высокоэластической деформации. Для реального полимера с тепловым расширением и сжимаемостью роль конфигурационных функций состояния играют 1 ] и 5(, Это следует из того, что нарастание высокоэластичности резины определяется изменением последних, а услоинем идеальности является не дШд .) р,т=0, а дих/дХ) р,т О. [c.72]

Хотя некоторые исследователи [77] правильно трактуют явление инверсии как эффект теплового расширения, однако еще распространен взгляд, который связывает наличие отрицательной производной дР дГ) с существованием чисто упругой и отсут-вием высокоэластичной деформации при малых растяжения . На самом же деле для идеальной резины, у которой при малых растяжениях деформация также является высокоэластическоп, не [c.80]

По М.с. различают след. осн. типы материалов 1) жесткие и хрупкие (чугуны, высокоориентир. волокна, камни и др.), для них характерны модули Юнга > 10 ГПа и низкие разрывные удлинения (до неск. %) 2) твердые и пластичные (мн. пластмассы, мягкие стали, нек-рые цветные металлы), для них характерен модуль Юнга > 2 ГПа и большие разрывные удлинения 3) эластомеры (резины)-низкомодульные в-ва (мвновесный модуль высокоэластичности порядка 0,1-2 МПа), способные к огромнььм обратимым деформациям (сотни %) 4) вязкопластичные среды, способные к неограниченным деформациям и сохраняющие приданную им форму после снятия нагрузки (глины, пластичные смазки, бетонные смеси), 5) жидкости, расплавы солей, металлов, полимеров и т п., способные к необратимым деформациям (течению) и принимающие заданную форму. Возможны также разнообразные промежут. случаи проявления М. с. [c.76]

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]

Резиновые смеси на основе НК обладают хорошей клейкостью, когезионными, адгезионными и другими технологическими свойствами. Резины, содержащие НК, высокоэластичны, характеризуются небольшими гистерезисными потерями и низким теплообразованием при многократных деформациях, сохраняют прочность при высокой и низкой температурах. Они используются в производстве 1срупногабаритных шин, которые успешно эксплуатируются в различных климатических условиях. [c.49]

Большое число различных допущений в классической теории сеток всегда вызывало неудовлетворенность. Кроме того, эта теория пренебрегает межмолекулярным взаимодействием и поэтому применима к деформации набухших резин лучше, чем к ненабухшим. Предложенная Бартеневым и Хазановичем [97] теория высокоэластичности исходит из представлений о механическом поле напряжений, в котором ориентируются сегменты цепей. [c.169]

Прегтлягаемый обзор может охватить только очень не-большую долю работ и дать краткие сведения о влиянии структуры каучуков и резин на их прочность, представления о теоретической прочности резин и небольшую сводку работ о влиянии ориентации и кристаллизации молекулярных цепей на статическую прочность при одноосном растяжении. В обзоре не будут затрагиваться исследования прочности резин при более сложных условиях деформации, а также исследования долговременной и усталостной прочности. Эти ограничения связаны не только с ограничениями объема обзора, но и со следующими двумя принципиальными положениями. Во-первых, прочность при одноосном растяжении отражает вое основные особенности прочностных свойств высокоэластичных сеток, она более, чем другие прочностные характеристики, исследована экспериментально и рассмотрена теоретически. Во-вторых, статическая прочность как кратковременное испытание не связана с процессами старения и утомления резин и одновреМ енно является одной из важнейших характеристик, определяющих их долговечность. [c.61]

Следует отметить, что ни одна из рассмотренных интерпретаций релаксации напряжений не позволяет описать это явление строгими аналитическими соотношениями. Прежде всего это обусловлено расхождениями между предсказаниями теории относительно поведения резин при деформации (1) и наблюдаемым фактически поведением, подчиняющимся полу-эмиирическому уравнению Муни—Ривлина (2). В этой связи неясно, почему Томас получил согласие между наблюдаемыми кинетическими кривыми релаксации и предсказанными на основании уравнений (13) и (14), которые были выведены исходя ИЯ теории высокоэластичности. [c.157]

Обычно скорость распространения волн в полимерном материале колеблется около 1000 м/с в застекло-ванном состоянии и 30—50 м/с в высокоэластичных материалах, например в резинах. Поэтому и границы использования диаграмм напряжение —деформация, исходя из требования о равномерном распределении напряжения по образцу, лежат в пределах от 10 м/с для эластичных материалов до нескольких сотен м/с для застеклованных. [c.198]

Вторая модель основана на рассмотрении свойств эластичной жидкости как аналога каучукоподобного материала, поведение которого описывается теорией высокоэластичности. При таком подходе, который также является основанием третьей модели, предлагавшейся в литературе, используются результаты теории высокоэластичности резин, изложенной, например, в монографии [16]. Соответствующие расчеты были выполнены в работе Бэгли и Даффи [13]. Предполагается, что упругая энергия запасается вследствие деформации растяжения, испытываемой полимером при течении, и возвращается при высокоэластическом восстановлении размеров — сжатии, как это показано на рис. 1. Запасенная упругая энергия выражается через первый и второй инварианты тензора деформаций с помощью соотношения [c.181]

Способность к развитию больших обратимых (высокоэластических) деформаций является важнейшей особенностью механических свойств полимерных материалов. Наиболее обширные исследования высокоэластичности проводились для резин, поскольку для них высокоэластичность является основной технической характеристикой. Но больпше обратимые деформации могут развиваться также при температурах, при которых полимеры находятся в текучем состоянии. Высокоэластичность присуща и растворам полимеров. [c.374]