ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория усиления каучука из "Технология резины" На усиление каучука влияют следующие свойства наполнителя степень дисперсности, форма его частиц и природа частиц. На примере саж было установлено, что с повыщением дисперсности в значительной степени увеличивается активность наполнителя. Чем больще удельная поверхность наполнителя, тем больще и поверхность соприкосновения его с каучуком. [c.169] Резиновая смесь, полученная смещением каучука с наполнителем, представляет собой твердую дисперсную систему с сильно развитой поверхностью соприкосновения каучука с наполнителем. Если допустить возможность идеального распределения сажи в каучуке и полного смачивания сажи каучуком, то при смешении с каучуком I г сажи образующаяся поверхность раздела фаз дисперсной системы достигает 100 м . Это указывает на большую величину поверхностной энергии такой дисперсной системы и на большое влияние поверхностного натяжения, смачивания и адсорбции, связанных с сильно развитой внутренней поверхностью, на прочность дисперсной системы. [c.169] К-в) сг,,з - то же на границе жид- ДОго тела ЖИДКОСТЬЮ. [c.170] При плохом смачивании краевой угол 0 90 , os 0 0 тогда ( н-в. т. е. убыли сво5эд той энергии не наблюдается. [c.170] Таким образом, мерой прочности связи наполнителя с каучуком может служить убыль свободной поверхностной энергии (w). [c.170] Она также может служить мерой прочности связи наполнителя с каучуком. Отсюда видно, что прочность связи наполнителя с каучуком, выраженная величиной тем больше, чем меньше величина поверхностного натяжения (поверхностной энергии) Он-к т. е. тем больше, чем больше каучукофилен наполнитель и чем легче он смачивается каучуком. Отсюда следует, что 1) всякая обработка поверхности частиц веществом, делающим эту поверхность более каучукофильной (например, введение стеариновой кислоты), повышает активность наполнителя, т. е. увеличивает прочность связи каучука с наполнителем 2) наибольшее усиление достигается при смачивании каучуком всех частиц наполнителя (при отсутствии агломерации частиц наполнителя) в этом случае удельная поверхность наполнителя в каучуке будет достигать своего наибольшего значения. [c.171] Обработка наполнителя жирными кислотами и другими веществами, придающими поверхности частиц наполнителя лиофильность, называется активацией наполнителя. Активация наполнителя улучшает распределение наполнителя в резиновой смеси и приводит к повышению физико-механических показателей вулканизата. Адсорбция поверхностью частиц наполнителя жирных кислот приводит к изменению полярности наполнителя. Жирные кислоты ориентируются на поверхности частиц определенным образом, адсорбируясь своими полярными группами на поверхности гидрофильных частиц наполнителя. [c.171] До сих пор рассматривался вопрос о прочности связи наполнителя с каучуком, но прочность вулканизата зависит также и от прочности самого каучука, так как разрыв может происходить не только по поверхности соприкосновения наполнителя с каучуком, но и по каучуку, если его прочность будет ниже прочности связи каучука с наполнителем. Поскольку прочность ненаполненных вулканизатов большинства синтетических каучуков не велика, то следует предполагать, что при усилении каучука наполнителями происходит изменение структуры самого каучука, приводящее к повышению его прочности. [c.171] Сорбционная способность наполнителя. Согласно взглядам академика П. А. Ребиндера активность наполнителя определяется сорбционной способностью и молекулярной природой наполнителя. При наличии у наполнителя сорбционной способности молекулы каучука определенным образом ориентируются относительно поверхности частиц наполнителя, образуя сольватные пленки. Пленки каучука, связанные адсорбционными силами с частицами наполнителя, обладают более высокой прочностью, чем остальной, так называемый объемный, каучук. Рентгенографические исследования вулканизата, наполненного газовой канальной сажей, при растяжении подтверждают наличие вблизи поверхности частиц наполнителя каучука, находящегося в особом ориентированном состоянии. [c.172] Трапезников показал, что прочность пленок каучука толщиной до 200 А примерно в 10 раз превышает прочность толстых пленок. Поэтому чем больше каучука переходит в сольватные каучуковые пленки вокруг частиц наполнителя, тем больше механическая прочность смеси и вулканизата. Чем активнее наполнитель, чем больше его дисперсность и удельная поверхность и чем больше наполнителя в смеси, тем больше каучука переходит в пленочное состояние. При оптимуме наполнения слои каучука, разделяющие частицы, очевидно, постигают размера сольватных пленок, весь каучук оказывается переведенным в пленочное состояние и поэтому дальнейшее увеличение наполнителя не вызывает повышения прочности вулканизата. Если наполнителя слишком много, то каучука будет недостаточно для образования сольватных пленок вокруг всех частиц наполнителя в этих условиях будет происходить агломерация частиц наполнителя и уменьшение поверхности соприкосновения каучука с наполнителем. [c.172] Активность наполнителя проявляется не только в вулканизатах, но и в сырых резиновых смесях, что выражается в повышении прочности, жесткости и понижении пластичности резиновой смеси после введения наполнителей. Это также объясняется переходом каучука в пленочное состояние. [c.172] Существует связь между активностью сажи и пластичностью резиновой смеси. Чем больше активность сажи и ее усиливающее действие, тем меньше пластичность соответствующей резиновой смеси. Это, очевидно, связано с тем, что более активные сажи вызывают образование более ориентированной сорбционной пленки каучука. [c.172] НОГО на вальцах в течение того же времени. Понижение растворимости оказывается тем больше, чем больше активность наполнителя. Мел, например, меньше других наполнителей влияет на растворимость каучука. [c.173] Понижение растворимости каучука при наполнении его объясняется значительными адсорбционными силами, возникающими между каучуком и наполнителем. В соответствии с этим важной характеристикой активности наполнителя является относительное количество связанного им каучука (каучуко-сажевого геля), не подвергающегося самопроизвольному растворению, так как оно характеризует количество каучука, перешедшее в пленочное состояние. Адсорбционные связи, возникающие между каучуком и наполнителем и приводящие к своеобразному сшиванию молекул каучука посредством частиц наполнителя, уменьшают подвижность молекул каучука и понижают его пластичность. [c.173] При растяжении кристаллизующихся каучуков наблюдается частичная кристаллизация и связанное с ней повышение прочности. Аморфная фаза каучука при этом оказывается связанной с кристаллической фазой посредством отдельных молекул каучука. Пространственная сетка каучука становится более плотной, так как она дополняется новыми узлами, возникающими при кристаллизации. Происходит самоусиление каучука. [c.173] Согласно представлениям А. Н. Александрова и Ю. С. Ла-зуркина, повышение прочности каучука при применении наполнителей объясняется выравниванием напряжения в пространственной сетке вулканизата в результате десорбции молекул, образующих пространственную сетку. Авторы исходят из того, что пространственная сетка в эластичном полимере построена не регулярно, вследствие чего при растяжении в ней возникают перенапряжения, приводящие к разрыву молекул, в то время как в других частях сетки напряжение очень слабое. При наличии адсорбционных связей частиц наполнителя с молекулами каучука, связанными в пространственную сетку, когда перенапряжение достигает величины сил адсорбции, происходит десорбция молекул каучука, приводящая к понижению напряжения в данном участке сетки. Слабонапряженные участки сетки адсорбируются при этом частицами наполнителя, напряжение выравнивается и равномернее распределяется между частями пространственной сетки, что приводит к повышению прочности . [c.173] При увеличении степени наполнения сверх оптимальной дозировки увеличивается количество отдельных частиц и агломератов, не принимающих участия в образовании цепочечно-сетчатой структуры наполнителя, что приводит к снижению прочности вулканизата. [c.174] Таким образом, сущность современной физической теории усиления каучука состоит в том, что основными факторами, приводящими к повышению прочности, являются 1) наличие сил связи (сил адсорбции и адгезии), возникающих между каучуком и наполнителем 2) образование непрерывной цепочечно-сетчатой структуры наполнителя вследствие сил взаимодействия между частицами наполнителя. [c.174] Считается также возможным и химическое взаимодействие каучука с наполнителем, например с сажей, так как на ее поверхности имеются различные функциональные группы, некоторые из них содержат двойные связи. [c.174] Вернуться к основной статье