|
|
|
Главная --> Справочник терминов Прочности адгезионных В качестве примера можно привести диаграмму Смита (см. [82]) для эластомеров (рис. 11.3). Семейство кривых — кривые растяжения при разных скоростях (или температурах). Их конечные точки — это точки разрыва, которые образуют огибающую разрывов ABC. Диаграмма Смита позволяет определить прочность эластомера не только при разных скоростях растяжения и температурах, но и при различных режимах деформации. Растянем образец до точки D "(при данной скорости), а затем сменим режим деформации. Например, зафиксируем деформацию в точке D. В результате будет происходить релаксация напряжения до тех пор, пока в точке D\ не произойдет разрыв образца. Пусть далее в точке D зафиксирована нагрузка, тогда будет наблюдаться ползучесть, пока в точке DZ не произойдет разрыв. Диаграмма Смита является наглядным примером рассматриваемого подхода к проблеме прочности эластомеров. Как уже отмечалось, это уравнение не имеет строгого обоснования, хотя и содержит определенный физический смысл. Вероятно, имеет смысл вести исследование энергии раздира в зависимости от различных факторов, с осторожностью относясь к применению формулы Гриффита в виде (11.45) для расчета прочности эластомеров. Этот вывод подтверждается работой Бикки и Берри [12.6], в которой произведена прямая проверка применимости критерия Гриффита к эластомерам. Исследовались зависимости между разрывным напряжением ор, модулем упругости Е и длиной надреза /. Было установлено, что существует зависимость 0P~?Y/, а не 0р=т/?//, как это следует по Гриффиту. Второе направление в исследовании прочности эластомеров и резин было начато и развивалось в работах [12.8; 12.9] (см. также ссылку в (12.3, гл. 11]). Бикки [12.14] и Хэлпин [12.15] в своих работах предлагают молекулярные теории разрушения эластомеров с учетом дефектов и не-однородностей материала. В результате предложены уравнения, в частности сложный степенной закон, учитывающий временную зависимость прочности. Несмотря на интересные результаты, полученные Бикки и Хэлпином, их уравнения сложны и не поддаются легкой физической трактовке (см. [12.4, с. 196]). Поэтому обратимся к экспериментальным результатам по исследованию временной и температурной зависимостей прочности эластомеров. 12.1.4. Уравнение долговечности эластомеров Исследования, проведенные с различными эластомерами [12.8; 12.9; 12.16; 12.17] привели к выводу, что временная зависимость прочности эластомеров отличается от уравнения Журкова для твердых полимеров. Для эластомеров справедлив предложенный Бартеневым степенной закон долговечности следующего вида: Согласно [12.9], температурно-временная зависимость прочности эластомеров .имеет вид (уравнение Бартенева — Брю-х а нов о и) Долговечность. Известно, что временная зависимость прочности эластомеров подчиняется степенному закону (12.3), где тд — долговечность при заданных растягивающих истинных напряжениях о=const; U — энергия активации процесса разрушения. При заданной температуре уравнение (12.3) принимает вид степенного закона (12.2). 26. Афанасьев С.В. Пути повышения когезионной прочности эластомеров: Обзорн. инф. Сер. "Промышленность СК". М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1989. вып. 2. 33 с. Следовательно, для увеличения прочности эластомеров существенным является образование прочных и лабильных попереч- Резкое увеличение прочности эластомеров под действием наполнителей, пожалуй, остается наиболее интересным и наиболее неясным фактом в проблеме усиления. Этот факт, действительно, представляется весьма парадоксальным, так как наличие в полимере дисперсной фазы жесткого наполнителя должно приводить к концентрациям напряжения на по-видимому, не следует ожидать однозначного решения вопроса о природе этого эффекта в силу наличия большого числа факторов, оказывающих влияние на механические свойства наполненных эластомеров. Тем не менее ясно, что одним из необходимых условий для решения вопроса о природе эффекта усиления является установление механизма процессов, протекающих «а границе каучук-наполнитель в условиях деформации наполненных эластомеров. В этом смысле среди рассмотренных выше подходов к объяснению эффекта усиления предпочтительным является молекулярный- подход, развиваемый на основе представлений о разгрузке полимерных цепей при деформации наполненного эластомера в результате скольжения цепей по поверхности наполнителя или частичной их десорбции с его поверхности. Действительно, этот подход не противоречит современным представлениям о прочности эластомеров и на его основе может быть сделана оценка вклада процессов, протекающих на границе каучук-наполнитель, в гистерезисные и прочностные свойства наполненных эластомеров. Одним из распространенных методов повышения прочности адгезионных связей является обработка поверхности электрическим разрядом [63]. Методом ИК-спектроскопии определено, что обработка электрическим разрядом во всех газовых средах, в том числе в инертных, приводит из-за наличия остатков кислорода к образованию кислородсодержащих групп и групп с Двойными связями. Бомбардировка ионами осуществляется обычно при пониженном давлении в атмосфере активных га-. зов, способных образовывать новые химические связи и свободные радикалы на поверхности. Ниже приведены данные, свиде- Одним из распространенных методов повышения прочности адгезионных связей является обработка поверхности электрическим разрядом [63]. Методом ИК-спектроскопии определено, Что обработка электрическим разрядом во всех газовых средах, в том числе в инертных, приводит из-за наличия остатков кислорода к образованию кислородсодержащих групп и групп с Двойными связями. Бомбардировка ионами осуществляется обычно при пониженном давлении в атмосфере активных га-.зов, способных образовывать новые химические связи и свободные радикалы на поверхности. Ниже приведены данные, свиде- Таким образом, из изложенного следует, что изучение набухания наполненных полимеров может дать ценную информацию об их структуре. Если при получении наполненного полимера; например при вулканизации, под влиянием наполнителя не происходит изменения числа химических связей, то по данным о набухании можно определить число дополнительных узлов в сетке полимера, образованных в результате физических взаимодействий макромолекул полимера с поверхностью наполнителя. Это дает возможность качественно судить о прочности адгезионных связей, поскольку теоретические уравнения для процесса набухания учитывают как химические, так и физические связи. Во втором издании книги (предыдущее издание вышло в 1969 г.) на обширном экспериментальном материале дан критический анализ современных представлений о природе адгезии; развита единая концепция, раскрывающая механизм адгезии полимеров к субстратам различной природы — монолитным органическим и неорганическим материалам, волокнам, наполнителям. Рассмотрены различные методы определения прочности адгезионных соединений, а также исследования свойств адгезивов и субстратов. / Особенность температурно-временной зависимости прочности адгезионных соединений 188 Следует предостеречь также и от другой крайности — отрыва адгезионной прочности от явления адгезии, принижения роли адгезии в проблеме прочности адгезионных соединений. Хотя адгезионная прочность не сводится только к адгезии, практически она в значительной степени зависит от адгезии, управляется адгезией. Можно указать на несколько путей воздействия адгезии на адгезионную прочность. Самое простое и непосредственное проявление воздействия адгезии на адгезионную прочность наблюдается, когда граница адгезив — субстрат является слабой зоной адгезионного соединения. При механическом разрушении адгезионных соединений разрушение по границе раздела (адгезионное разрушение) встречается не часто. Тем не менее возможность такого разрушения не исключена [24]. В реальных условиях, когда на адгезионное соединение кроме механических напряжений действуют температура, влага, различные химические агенты, разрушение по границе раздела может стать преобладающим. В таких случаях влияние характера молекулярного взаимодействия адгезива с субстратом на прочность адгезионного соединения настолько очевидно, что не требует разъяснения. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ И ПРОЧНОСТИ АДГЕЗИОННЫХ СОЕДИНЕНИЙ Характерной особенностью прочности адгезионных соединений является ее зависимость от толщины слоя адгезива [23; 35; 39-53; 54, с. 56; 55; 56; 57, с. 27; 58, с. 261; 59-61]. Как правило, с уменьшением толщины слоя адгезива прочность адгезионного соединения возрастает (рис. IV.11). Эта зависимость может быть объяснена несколькими причинами. Прежде всего следует упомянуть масштабный фактор. Согласно статистической теории прочности твердых тел [62—65], значительно меньшая для многих материалов реальная прочность по отношению к теоретической объясняется дефектностью реальных тел. Поэтому прочность образцов небольших размеров оказывается выше прочности более массивных, в которых вероятность наличия дефектов больше. С этих же позиций можно объяснить зависимость прочности адге- концентрацией напряжений. Эти наблюдения показывают, что распределение напряжений в клеевых соединениях — одна из основных причин зависимости прочности адгезионных соединений от толщины слоя адгезива. Вопрос о внутренних напряжениях и их влиянии на адгезионную прочность будет подробно рассмотрен ниже. Особенности температурно-временнбй зависимости прочности адгезионных соединений Характерной особенностью прочности адгезионных соединений является достаточно четко выраженная скоростная (временная) зависимость этой величины: с увеличением скорости нагружения возрастает предел сопротивления разрушению (рис. IV. 37).  Преимущественная ориентация Присутствии наполнителя Присутствии некоторого Присутствии незначительных Присутствии однохлористой Присутствии органических Присутствии палладиевых Присутствии переходных Присутствии переносчиков |
- |
Навигация