Особенности свойств резин как конструкционного материала
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
·ца особой формы, нанесением достаточно значительных по глубине надрезов(0,5 3 мм) или и тем, и другим вместе.
Существующие методы испытаний на сопротивление раздиру основаны на представлении о раздирании как разрушении на участках с местными концентрациями напряжений. Локальное перенапряжение приводит к увеличению значений деформации в данной области как основного условия непрерывного раздира, развивающегося от начального надреза с разрушением структурных элементов. Значения сопротивления раздиру, полученные разными способами, несравнимы между собой, что объясняется различием концентрации напряжения в вершинах надрезов. Если на пути прорастающего надреза формируется ориентированная микроструктура (тяж), состоящая из множества напряженных микроцепей, то материал упрочняется. Для осуществления дальнейшего разрушения необходимо приложение дополнительной нагрузки.
Эффект ориентационного упрочнения, или тяжеобразования, при раздирании приводит к появлению неровного рельефа поверхности разрушения шероховатого или узловатого. Узловатый рельеф характерен для вулканизатов с активными наполнителями и проявляется в определенных интервалах температур и скоростей деформации. Для усиливающих наполнителей эти интервалы шире, чем для неусиливающих. Цепочечные структуры наполнителя препятствуют распространению надреза или изменяют направление разрушения, что подтверждается электронно-микроскопическими исследованиями.
Узловатый характер поверхности при раздирании зависит не только от типа и содержания наполнителей, но также от геометрии образа и степени вулканизации. Изменение сопротивления раздиру в зависимости от скорости деформации происходит немонотонно. Это свидетельствует о совокупном влиянии структурных различных факторов, проявляющихся при разных скоростях. Одним из таких факторов и является способность к тяжеобразованию.
При повышении скорости деформации сопротивление раздиру резин, способных к тяжеобразованию, как правило, снижается, поскольку для формирования тяжей в вершине надреза требуется определенное время.
Прогнозирование механических свойств резин основано на рассмотрении, прежде всего зависимости свойств от физической и химической структуры. И хотя этому вопросу уделяется большое внимание, имеющиеся в настоящее время результаты пока не могут служить достаточной основой для создания резин с заданными механическими свойствами. Поэтому в большинстве случаев приходится пользоваться зависимостью состав свойство с учетом влияния структурных факторов.
Механические свойства резин зависят от природы применяемого каучука, особенностей его строения, типа и дозировки наполнителя, характера вулканизующей группы, а также от типа и дозировки пластификатора.
Прочность полимера возрастает при повышении его молекулярной массы до определенного значения. Дальнейшее ее повышение на прочность практически не влияет. Для резин влияние молекулярной массы на их прочность уменьшается тем больше, чем выше степень сшивания. При достаточно больших значениях средней молекулярной массы молекулярно массовое распределение мало влияет на прочность полимеров, при низких и средних значениях это влияние заметно.
Межмолекулярное взаимодействие оказывает очень большое влияние на характер разрушения, прочность и долговечность полимеров. С увеличением полярности каучуков в резинах наблюдается тенденция к переходу от механизма разрушения, типичному для твердых тел, при этом происходит возрастание прочности.
Одним из главных факторов, влияющих на прочность, является регулярность строения полимерной цепи. Каучуки с регулярным строением способны образовывать ориентированную и кристаллическую структуру, что приводит к резкому возрастанию прочности. ПО поведению при деформации кристаллические полимеры резко отличаются от аморфных и низкомолекулярных кристаллических материалов. Для них характерны специфическая диаграмма растяжения с плато в области определенных значений деформации (рис.1) и образование шейки на образце при деформации.
Наибольшее влияние на прочность оказывает не столько наличие кристаллической фазы, сколько степень ее ориентации. Поскольку в каучуках и резинах не все молекулярные цепи переходят в ориентированное кристаллическое или амфорное состояние, существует линейная зависимость между прочностью и степенью ориентации.
С уменьшением размеров кристаллических образований и повышением их совершенности прочность увеличивается.
Безусловно, прочность зависит от химической природы макромолекул и плотности их упаковки. Однако выделить роль этих факторов чрезвычайно трудно.
Рис.1. Рис.2.
Рис.1.-идеальная кривая кристаллических полимеров;
Рис.2.-зависимость прочности от степени вулканизации.
Большое влияние на прочность резин оказывает строение вулканизационной сетки. Сшивание и изменение концентрации поперечных связей сильно влияют на процесс разрушения резин. В резинах с густой сеткой после разрушения происходит быстрое сокращение образца до начальных размеров, с редкой оно продолжается более длительное время. Таким образом, с увеличением густоты пространственной сетки наблюдается тенденция к переходу от механизма разрушения, х