ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение анизотропных эластомеров из "Разрушение эластомеров в условиях, характерных для эксплуатации" Реализация анизотропии в эластомерах сопряжена с техническими трудностями, к тому же необходимо иметь в виду следующие два обстоятельства. [c.226] Закрепление анизотропии с помощью кристаллизации. Для усиления и закрепления ориентации можно использовать несколько путей. Наиболее просто этот процесс осуществляется на эластомерах, кристаллизующихся при растяжении. При ориентировании кристаллизующихся полимеров, как правило, одновременно идут два процесса кристаллизация ориентируемого материала а ориентация образующихся кристаллитов, сопровождающиеся образованием в материале ориентированных по-ликристаллических фибрилл или промежуточных структур [24—26]. В эластомерах такую ориентированную структуру можно реализовать только в предельно деформированном состоянии. Для сохранения ее в ненапряженном состоянии производится химическая фиксация (вулканизация) предварительно ориентированного материала [27]. [c.227] Из данных для полихлоропрена (ПХП), полученных Эндрюсом [28], можно сделать вывод, что образцы, деформируемые после кристаллизации, имеют более высокую прочность по сравнению с образцами, закристаллизованными в процессе деформирования. Однако для ПХП ввиду частичного развития кристаллизации при деформации нельзя в чистом виде получить образцы типа I. [c.228] Более четкие результаты [29] получены на полиуретане марки СКУ-8, для которого процессы ориентации аморфного материала (вплоть до деформации 1600%) и его кристаллизация в ориентированном состоянии могут быть разделены во времени. [c.228] При предельной ориентации морфология образцов I и II типов внешне идентична — ориентированные фибриллы. [c.228] Результаты исследования прочностных характеристик образцов СКУ-8, полученных разными путями, представлены в табл. 6.1. [c.228] Прочность при растяжении (Тр, измеренная, когда при разрушении развиваются большие деформации, для всех образцов одинакова и равна 170 МПа. [c.228] Из приведенных данных видно, что при малых деформациях прочностные характеристики (время до разрезания при Ррз=15Н и хрупкая прочность) у всех образцов с ориентированной структурой выше, чем у образцов с неориентированной структурой. Однако при сравнении ориентированных образцов между собой обнаруживается, что прочность ПУО и волокна уступает прочности ПУ, ориентированного в предельно закристаллизованном состоянии (тип И). [c.229] В соответствии с работами [12, с. 95 30 31] можно было предположить, что различия в прочностных свойствах ориентированных образцов полиуретана, полученных разными путями, обусловлены меньшей ориентацией аморфной фазы в образцах типа I. Это подтвердилось при оценке ориентации образцов по величине двойного лучепреломления Ага [29]. Меньшие значения Дга для образцов типа I, т. е. меньшая ориентация аморфной фазы в таких образцах, обусловлены релаксацией высо-коэластической составляющей напряжения в процессе кристаллизации ориентированных образцов [7]. Это согласуется и с данными [32]. [c.229] Сравнение двух путей ориентирования позволяет заключить, что деформирование с последующей кристаллизацией можно рекомендовать для полиуретана как путь получения анизотропного материала с высокой прочностью при небольших эксплуатационных деформациях повышенную прочность ориентированного по I типу ПУ, сочетающуюся с достаточной эластичностью материала, можно широко варьировать путем изменения степени вытяжки в процессе изготовления материала. [c.229] Благоприятными для прочности условиями ориентации, в частности, должны быть 1) воздействие механического поля при повышенных температурах, когда из-за уменьшения вязкости ориентация облегчается, а механическое разрушение затрудняется 2) воздействие постоянного сдвигового усилия (например, в шприц-машине), а не периодического, как на вальцах или каландре. Для фиксации полученных ориентированных структур, очевидно, смесь следует быстро охлаждать. При последующем превращении сырой анизотропной смеси в резину наименее благоприятна для сохранения ориентации обычная высокотемпературная вулканизация, наиболее— холодная (например, радиационная). Еще большей степени сохранения ориентированных структур следует ожидать у термоэластопласта при его быстром охлаждении после ориентации. Очевидно, совмещенный процесс ориентации и вулканизации, как это происходит при барабанной (непр(ерывной) вулканизации, также должен иметь преимущества перед обычной термовулканизацией. Проверка этих соображений проводилась на резиновых смесях на основе каучуков НК, СКД, СКС-30, СКН-26, СКН-40. Воздействие механического поля на полимер заключалось в следующем резиновую смесь пропускали через 0,5 мм зазор микровальцов в одном направлении при различных температурах в течение различного времени или через шприц-машину. Сразу после вальцов резиновая смесь дублировалась с фольгой, затем на каландре получали образцы толщиной 0,3 мм, которые хранили при —70°С до испытаний разрезания и определения термического коэффициента линейного расширения. Часть образцов с каландра передавалась на вулканизацию. Для выбора оптимальных температуры и продолжительности обработки на вальцах эти параметры варьировались от 25 до 90 °С и от 5 до 35 мин соответственно. [c.230] С увеличением продолжительности ориентации так же, как и вальцевания, прочность уменьшается. При комнатной температуре в этих условиях исследованные эластомеры (в отличие от смесей из натурального каучука [36, с. 231 37]) не приобретают [33] устойчивые анизотропные свойства. [c.231] Анизотропия свойств оценивалась коэффициентом анизотропии К, представляющим собой отношение показателя, измеренного в направлении, перпендикулярном (I) оси ориентации, к тому же показателю в направлении, параллельном (II) оси ориентации. Так, анизотропия термического коэффициента линейного расширения а выразится следующим образом /Са=01/011, анизотропия времени до разрезания — Кх=х 1хи, анизотропия прочности при растяжении Кр=Р 1Ри, где и Рп — прочность образца при растяжении его в направлении оси ориентации (разрыв происходит в перпендикулярном направлении) и перпендику-лярно М ей. [c.231] Анизотропия термического коэффициента линейного расширения подтверждает положительное влияние на ориентацию высоких температур /Га для СКН-26 возрастает в 1,7 раза в результате ориентации при 70 °С. Наибольшая ориентация наблюдается для полярных каучуков СКН-26 и СКН-40, особенно ненаполненных. При вулканизации анизотропия значительно снижается для всех каучуков вследствие дезориентирующего влияния высоких температур. [c.233] Изменение Дт не всегда согласуется с изменением Ка- При /Са 1 Кт может быть меньше 1 вследствие того, что XI оказывается меньше, чем тп. Это свидетельствует о преимущественной механической деструкции молекул, ориентированных по оси вальцевания и определяющих величину ть причем в такой степени, что в направлении ориентации преобладает не упрочнение, как обычно, а разупрочнение ориентированного образца, т. е. при наличии анизотропии х становится меньше, чем Ти неориентированного изотропного, а ти практически не отличается от Ти- Это явление сильно выражено в жестких материалах полярных каучуках и термоэластопласте— ввиду того что при обработке их на вальцах возникают большие напряжения сдвига, приводящие к увеличению разрушения, о чем свидетельствует уменьшение их вязкости по Муни при 100 °С после ориентации [33]. [c.233] Среди исследованных материалов рост гг по сравнению с Ти наблюдается для резин на основе НК, СКС-30, СКД, а уменьшение п по сравнению с Ти —для резин на основе полярных каучуков и термоэластопласта (табл. 6.3). [c.233] С целью повышения эффективности ориентации в резинах проводилась барабанная непрерывная вулканизация, позволяющая совмещать процесс доориентации предварительно ориентированной на вальцах смеси с вулканизацией (когда направление вращения вулканизующего барабана и направление предварительной ориентации совпадают). Это позволяет увеличить долговечность вулканизатов по сравнению с неориентированной резиной в 2,5 раза и в 1,5 раза по сравнению с ориентированной резиной прессовой вулканизации (см. табл. 6.3) [33]. [c.235] Влияние ориентации на стадии вулканизации на усталостные свойства резин исследовали на примере резины из СКН-26, ориентированной на вальцах и свулканизо-ванной на барабанном вулканизаторе Берсторфф [20]. Усталостную выносливость такой резины сопоставляли с усталостной выносливостью резины, полученной обычной прессовой вулканизацией. Утомление производилось на машине МРС-2. Для выявления диапазона статических деформаций, в котором влияние технологической ориентации проявляется в наибольшей степени, а также с целью предотвращения разнашивания, испытания проводили при статических деформациях в диапазоне 20—100% и при динамической деформации (един) 50%. [c.235] В исследованных режимах нагружения для ориентированной резины в отличие от резины обычной прессовой вулканизации обнаружено двухстороннее упрочнение. При этом в ориентированной резине наблюдается анизотропия усталостных свойств большая усталостная выносливость имеет место для образцов, вырубленных перпендикулярно оси ориентации (рис. 6.3). Эффект меньшей усталостной выносливости у продольно-выруб-ленных образцов противоположен обычно наблюдаемому для прочности при растяжении и объясняется, очевидно, большими значениями модуля в этом направлении и, следовательно, возникновением больших напряжений в продольных образцах в режиме е= onst. [c.235] НЫХ деформациях анизотропии прочности (за исключением ДСТ-30) и упрочнения с ориентацией не наблюдается (см. табл. 6.3). [c.236] Вернуться к основной статье