ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Концентраторы напряжений из "Разрушение эластомеров в условиях, характерных для эксплуатации" Рассмотрим влияние отдельных рецептурных факторов на показатели усталостных свойств в условиях утомления, которые мы условно принимаем за начальные, с тем чтобы в дальнейшем выявить закономерности влияния на эти показатели условий утомления, препятствующих или способствующих молекулярной ориентации. В качестве таких условий принимаются утомление в гармонических режимах симметричного знакопеременного изгиба и асимметричного (ест=0) одноосного растяжения в атмосферной среде с обычным содержанием кислорода и озона при заданной (комнатной) температуре испытаний. Такие условия позволяют проследить влияние максимального механического воздействия на показатели усталостных свойств резин. [c.185] Тип каучука. Природа каучука оказывает существенное влияние на усталостную выносливость резин. [c.185] В [96 98] выявлено, что тип каучука слабо влияет на предел механической усталости ео и соответствующие ему критические значения характеристической энергии раздира Но и размера дефекта сЬ- Можно, однако, отметить, что ненаполненные резины на основе полярных каучуков как аморфных, так и кристаллизующихся характеризуются несколько более высокими значениями Н о. Подобная тенденция, по-видимому, связана, с большим межмолекулярным взаимодействием в полярных каучуках по сравнению с неполярными. [c.185] В условиях мягких режимов механического воздействия при етах ео, т. е. в условиях, когда вероятность развития процессов ориентации и кристаллизации мала и кинетика усталостного разрущения определяется в основном воздействием агрессивной среды, наибольшее влияние на величины коэффициентов р оказывает химическая природа каучука, и прежде всего его стойкость к окислительному воздействию. [c.185] В частности, после одинакового числа циклов утомления в режиме симметричного цикла при 100 °С индекс сшивания для вулканизатов на основе НК уменьшается с 4,9 до 3,8, а для вулканизатов на основе БСК возрастает с 3,5 до 7,5. Различия в структурных изменениях приводят к разному характеру изменения динамического модуля в процессе утомления этих резин. Для резин на основе НК величина его уменьшается, для резин на основе БСК возрастает. [c.186] В зависимости от коэффициента р исследованные [35, с. 236 122 135] каучуки можно расположить в ряд СКИ НК полихлоропрен БСК СКН СКБ. Такой ряд практически совпадает с рядом по стойкости каучуков к окислению. [c.186] В условиях жестких режимов механического воздействия при етахЗ ео, когда величина усталостной выносливости, по существу определяется скоростью разрастания дефекта, способность каучука к молекулярной ориентации и кристаллизации приобретает первостепенное значение. [c.186] На рис. 5.11 приведены зависимости усталостная выносливость— максимальная деформация цикла для вулканизатов на основе НК и БСК. Меньшая при Етах ео и большая при 8тах ео усталостная выносливость БСК свидетельствует о том, что, несмотря на большую по сравнению с НК, стойкость к образованию опасного дефекта, скорость роста такого дефекта будет в БСК выше, чем в НК. [c.186] Подобная закономерность подтверждается результатами эксплуатационных испытаний [136]. При одинаковом пробеге протекторы шин, изготовленные из рези1г на основе НК, имеют много мелких трещин, в то время как на протекторе, изготовленном из резин на основе БСК, обнаружено значительно меньше трещин, но длина их больше. [c.187] Роль гистерезиса подтверждается и влиянием некаучуковой фазы НК при ее введении в ненаполненный вулканизат на основе СКИ ([137, 138]. Некаучуковая фаза НК, увеличивая потери на внутреннее трение и гистерезис ненаполненных вулканизатов СКИ, повыщает до-уровня ненаполненного вулканизата из НК сопротивление разрастанию трещин (режим етах ео) и понижает усталостную выносливость при циклическом сжатии за счет возрастания теплообразования (режим етах е5). [c.187] Таким образом, влияние природы каучука на показатели усталостных свойств ненаполненных резин имеют различный характер в зависимости от величины максимальной деформации цикла. При етах Сео определяющий фактор — стойкость к окислению и интенсивность механохимической активации при заданном режиме нагружения, при бтах ео —сопротивление разрастанию дефекта, лимитируемое способностью материала к молекулярной ориентации и кристаллизации. [c.187] Характер влияния технического углерода на усталостные свойства резин определяется следующими его специфическими свойствами в качестве а) усилителя б) агента, повышающего внутреннее трение в) ингибитора (антиоксиданта) окисления г) ускорителя (инициатора) окисления. [c.188] Проявление ингибирующего или инициирующего воздействия технического углерода на процесс окисления резин связано с их составом [109, с. 469—476]. В резинах на основе БСК серной вулканизации технический углерод ускоряет поглощение кислорода, что приводит к ускорению процесса деструкции. Скорость окисления таких резин прямо пропорциональна удельной повёрх-Бости технического углерода. [c.188] В перекисных вулканизатах на основе БСК с тем же содержанием технического углерода наблюдается явный, хотя и ограниченный, ингибирующий эффект. Аналогичный эффект проявляется в резинах при отсутствии в них антиоксидантов. В резине с постоянными рецептурными компонентами может наблюдаться концентрационное обрав ение свойств технического углерода — переход от ингибирующего к ускоряющему воздействию на процесс окисления нри увеличении его концентрации. [c.188] Очевидно, что чем меньше механическое воздействие, тем существеннее вклад процесса старения в механизм усталостного разрушения и роль двух последних из перечисленных выше свойств технического углерода. [c.188] Установлено [94, 107, 139], что ео сдвигается в область меньших деформаций тем больше, чем выше активность и больше содержание наполнителя, влияние структурности и удельной поверхности которого весьма существенно. [c.188] Условия мягких режимов механического воздействия при Втах ео могут быть реэлизовэны для наполненных резин лишь при деформациях, меньших 20%-В лабораторных условиях проведение таких испытаний затруднительно из-за их большой продолжительности. Вследствие этого имеющиеся в литературе данные о влиянии технического углерода на усталостные свойства резин в диапазоне деформаций етах еЬ малочисленны. [c.189] Можно ожидать, что в условиях втах ео эффект увеличения локальной деформации каучуковой матрицы в наполненных резинах будет незначителен, а, следовательно, и вероятность развития процессов ориентации и кристаллизации будет мала. В этих условиях определяющим фактором воздействия технического углерода на усталостные свойства резин становится его способность либо ускорять, либо ингибировать процесс окисления. В резинах серной вулканизации или содерлощих антиоксидант повышение активности и структурности вводимого технического углерода ускоряет процесс усталостного разрушения [15, с. 3—15 30 40, с. 314 41 109]. [c.189] Таким образом, характер влияния технического углерода на усталостные свойства при деформациях ниже предела механической усталости определяется его влиянием на окислительный процесс в резинах. Структурность технического углерода приобретает при этом первостепенное значение. Ряды типов технического углерода, построенные по их сорбционной активности, влиянию на коэффициент рз, совпадают канальные печные термические. [c.190] Данные, представленные на рис. 5.13, свидетельствуют о наличии корреляции влияния наполнителя на коэффициент р и гистерезисные свойства резин. При возрастании гистерезиса коэффициент р уменьшается. Такая закономерность связана с тем, что, с одной стороны, увеличение гистерезисных потерь приводит к возрастанию коэффициента механической активации деструкции [26, 61], т. е. к интенсификации механохимических, в частности окислительных, процессов, с другой стороны, к уменьшению скорости роста усталостного дефекта в процессе циклического нагружения в результате большей релаксации напряжения и увеличения диаметра его вершины [91, 93—95, 102]. Каждый из указанных процессов приводит к уменьшению коэффициента р. [c.191] Вернуться к основной статье