|
|
|
Главная --> Справочник терминов Ненаполненные вулканизаты Напряжение а1 является единственным ненулевым главным напряжением, поскольку предполагается, что свод самоподдерживается. И cTj, и ax — линейные функции ширины загрузочного устройства, а их отношение для данного устройства постоянно. Коэффициент подвижности зависит от геометрии загрузочного устройства и свойств материала; его значения рассчитаны для ряда загрузочных устройств и материалов с разными свойствами. Предел текучести уплотненного материала устойчивого свода определяется пределом текучести материала в ненагруженном состоянии стс, который в свою очередь является функцией напряжения сжатия ст,. Поэтому условие, при котором свод не образуется, состоит в следующем: В нагруженном материале растягивающее напряжение способствует разрыву связей и препятствует их восстановлению, следовательно, для разрыва связей требуется меньшая, а для восстановления их соответственно большая кинетическая энергия, чем в ненагруженном состоянии. При увеличении растягивающего напряжения вероятность разрыва связей возрастает, а их восстановление — уменьшается, более вероятным становится разрыв связей и микротрещина растет. Напряжение ог0, при котором вероятности разрыва и восстановления связей равны, есть безопасное напряжение образца. 11.7.2. Две стадии разрушения Рассмотрим вначале полимерную матрицу в ненагруженном однонаправленном композите. Такой композит обычно представляют квадратичной или гексагональной моделью. Минимальное объемное содержание полимера в плотноупакованной квадратичной структуре — около 21%, в гексагональной — 13%. Армирующие волокна можно считать совершенно жесткими, так как модуль упругости применяемых неорганических волокон значительно больше модуля упругости полимера. Как уже указывалось выше (см. гл. 3 и 4), при отверждении эпоксидного полимера в ходе изготовления пластика, которое происходит обычно при повышенной температуре, объем полимера уменьшается вследствие его усадки, а вязкость быстро нарастает. До гелеобразования, пока полимер способен к течению, его объем может уменьшаться за счет уменьшения объема всей системы или образования пор. После гелеобразования течение полимера невозможно, и происходит деформация всей системы. Однако при этом деформация полимера ограничена волокнами, что приводит к появлению в полимере внутренних напряжений. Так как армированные пластики, как правило, содержат большое количество наполнителя, то можно считать, что он образует жесткий скелет, препятствующий деформации полимера, т. е. связующее подвергается всестороннему растяжению. Объемная деформация при этом может составлять несколько процентов (см. гл. 4). Таким образом, уже в ненагруженном состоянии эпоксидная матрица должна выдерживать значительные механические деформации без разрушения и нарушения адгезии на границе с волокном. Как показали микроскопические исследования [27—33], эпоксидные смолы значительно лучше других связующих выдерживают подобные условия. Рассмотрим вначале полимерную матрицу в ненагруженном эднонаправленном композите. Такой композит обычно представляют квадратичной или гексагональной моделью. Минимальное объемное содержание полимера в плотноупакованной квадратичной структуре — около 21%, в гексагональной — 13%. Армирующие волокна можно считать совершенно жесткими, гак как модуль упругости применяемых неорганических волокон значительно больше модуля упругости полимера. Как уже указывалось выше (см. гл. 3 и 4), при отверждении эпоксидного полимера в ходе изготовления пластика, которое происходит обычно при повышенной температуре, объем полимера уменьшается вследствие его усадки, а вязкость быстро нарастает. До гелеобразования, пока полимер способен к течению, вго объем может уменьшаться за счет уменьшения объема всей :истемы или образования пор. После гелеобразования течение полимера невозможно, и происходит деформация всей системы. Однако при этом деформация полимера ограничена волокнами, по приводит к появлению в полимере внутренних напряжений. Гак как армированные пластики, как правило, содержат боль-лое количество наполнителя, то можно считать, что он обра-?ует жесткий скелет, препятствующий деформации полимера, г. е. связующее подвергается всестороннему растяжению. Объемная деформация при этом может составлять несколько процентов (см. гл. 4). Таким образом, уже в ненагруженном состоянии эпоксидная матрица должна выдерживать значительные механические деформации без разрушения и нарушения адгезии на границе с волокном. Как показали микроскопические исследования [27—33], эпоксидные смолы значительно лучше других связующих выдерживают подобные условия. Значительная часть пластмассовых изделий работав с малой нагрузкой или практически <в 'ненагруженном состоянии, т. е. в условиях старения (формально а=0). Поэтому испытания полимеров на сопротивление старению стали традиционными. Наиболее опасными дефектами в полимерных материалах, испытывающих хрупкое разрушение, являются микротрещины и субмикротрещины, которые существуют до приложения внешнего напряжения. Очевидно, что прорастание таких микротрещин, которое происходит на первой (медленной) стадии процесса разрушения, и определяет долговечность материала. Рассмотрим разрыв межатомной связи в вершине микротрещины. Для того чтобы его осуществить, необходимо преодолеть потенциальный барьер высотой U (рис. 64). Выше уже говорилось о том, что наряду с разрывом связей между атомами возможен и процесс восстановления связей. Для того, чтобы последний осуществился, необходимо преодолеть потенциальный барьер U', величина которого меньше U(U' В ненагруженном состоянии доля элементов структуры, занимавших верхний энергетический уровень, составляла Температура в термошкафу перед началом испытания должна быть равна 25 ± 2 "С. Если начальная температура образца существенно отличается от 25 °С, то образец предварительно доводят до этой температуры, например помещая его в термошкаф в ненагруженном состоянии. Температура в термошкафу перед началом испытания должна быть равна 25±2°С. Если начальная температура образца существенно отличается от 25 °С, то образец предварительно доводят до этой температуры, например помещая его в термошкаф в ненагруженном состоянии. Температура в термошкафу перед началом испытания должна быть равна 25 ± 2 °С. Если начальная температура образца существенно отличается от 25 °С, то образец предварительно доводят до этой температуры, например помещая его. в термошкаф в ненагруженном состоянии. При отсутствии осложняющих обстоятельств — коррозионных процессов и поверхностно-активной среды, проникшей в устье микротрещины, последняя после разгрузки будет смыкаться. В нагруженном материале (сг^О) растягивающее напряжение способствует разрыву связей и препятствует их восстановлению, следовательно, для разрыва связей требуется меньшая, а для их восстановления — большая кинетическая энергия, чем в ненагруженном состоянии (рис. 6.3). При увеличении растягивающего напряжения вероятность разрыва связей возрастает, а их восстановления — уменьшается, более вероятным становится разрыв связей, и микротрещина растет. Напряжение 00, при котором вероятности разрыва и восстановления связей равны, есть безопасное напряжение образца. В соответствии с теорией [146], формы полос поглощения ИК-спектра в ненагруженном полимере симметричны и полуширина их составляет несколько см-1. Как известно, возникновение полос поглощения обусловлено межатомными колебаниями, локализованными на сегментах макромолекулы определенной длины (от одной до нескольких мономерных единиц). Частота межатомных колебаний зависит от локальной конформаций сегмента и его химической структуры. В частности, полосу 975 см~' относят к сегменту молекулы ПП в форме изотактической спирали в 4 мономерных единицы (~5 А) [147]. В ненагруженном состоянии все сегменты находятся приблизительно в одинаковых энергетических состояниях, линии поглощения, соответствующие им, имеют примерно одну частоту в спектре. Поэтому форма полосы поглощения, получающаяся в результате их наложо ния, почти совпадает с формой отдельной линии. В какой-то степени аналогичное явление наблюдается при использовании реакции тримеризации изоцианатов для отверждения жидких каучуков ^ концевыми гидроксильными груттам-и: Варьируя избыток мономерного диизоцианата, можно получить: как ненаполненные вулканизаты, так и вулканизаты с активным Температуры стеклования таких каучуков на 80—100°С выше, чем у имеющих примерно такую же термостойкость каучукоз на основе полидиметилсилоксана, а их ненаполнекные вулканизаты при комнатной температуре в десятки раз прочнее, чем ненаполненные вулканизаты силоксановых каучуков. Однако водородные связи, особенно в данном случае, когда атом водорода связан с атомом углерода, весьма слабы и легко разрушаются при нагревании, вследствие чего прочность ненаполненных резин из фтор-каучуков при высоких температурах резко снижается, приближаясь к прочности силоксановых резин. Ненаполненные вулканизаты полисульфидных эластомеров имеют плохие прочностные характеристики. Введение усиливающих наполнителей позволяет получать резины с удовлетворительными свойствами (табл. 3). Высокое значение остаточной деформации при сжатии вулканкзатов тиоколов А и FA объясняется линейным строением этих каучуков. Разветвленный тиокол ST имеет более высокое сопротивление остаточному сжатию. - Бутадиен-стирольные каучуки вулканизуются серой и перерабатываются на обычном оборудовании резиновой промышленности; высокотемпературные каучуки подвергаются термоокйслительной пластикации. Ненаполненные вулканизаты на основе бутадиен-стирольных каучуков отличаются низкими физико-механическими показателями и не находят технического применения. В качестве напблнителя используется технический углерод. Ненаполненные вулканизаты галогенированных бутилкаучуков, в отличие от обычных бутилкаучуков, не кристаллизуются при растяжении, поэтому высокопрочные вулканизаты могут быть полу- , чены лишь при использовании активных наполнителей. Изготовление смесей из галогенированных бутилкаучуков, их шприцевание, калан-дрование и формование осуществляются на обычном оборудовании. * Ненаполненные вулканизаты. Ненаполненные вулканизаты СКС имеют невысокий предел прочности при растяжении —35—50 кгс/см2. Предел прочности при растяжении вулканизатов саженаполненных смесей зависит от содержания дивиниловых звеньев в каучуке, с их увеличением прочность вулканизатов понижается. Сажевые вулканизаты ди-винил-стирольного каучука имеют предел прочности при растяжении до 250—280 кгс/см2; по эластическим свойствам эти каучуки уступают натуральному каучуку. Вулканизаты дивинил-нитрильных каучуков, содержащие сажу, отличаются высоким пределом прочности при растяжении, достигающим 350 кгс/см2. Ненаполненные вулканизаты также имеют повышенный предел прочности при растяжении 30 — 80 кгс/см2. Вулканизаты из дивинил-нитрильных каучуков уступают натуральному каучуку по эластичности, но превосходят его на 30 — 45% по сопротивлению истиранию. Бутилкаучук является кристаллизующимся каучуком, поэтому ненаполненные вулканизаты его обладают большим пределом прочности при растяжении, достигающим 220 кгс/см*. Наряду с этим вулканизаты бутилкаучука имеют высокое относительное удлинение, низкий модуль и плохие эластические свойства. Несмотря на это, они хорошо сопротивляются действию многократкого изгиба в широком интервале температур, отличаются высоким сопротивлением истиранию и раздиру и высокими диэлектрическими свойствами. Ненаполненные вулканизаты галогенированных БК в отличие от обычных Ненаполненные вулканизаты имеют очень низкую прочность при разрыве (0,2—0,5 МПа) и практически не применяются.  Необходимой составной Необходимого количества Необходимость определения Необходимость разделения Необходимость установки Необходимости фильтруют Необходимости применять Необходимо энергично Наблюдается восстановление |
- |
Навигация