Термины, связанные с цементом. Прочности вулканизата

Главная --> Справочник терминов

Прочности вулканизата Прочность при одновременном разрыве всех химических связей вдоль поверхности разрыва относится к теоретической прочности 0Т (при О К) или к предельной прочности сгп при температурах, отличных от абсолютного нуля. Причина низкой прочности реальных материалов (техническая прочность) заключается в наличии в них микротрещин и других слабых мест (дефектов) структуры. Под действием внешних или внутренних напряжений (I рода) возникают локальные концентрации напряжений, которые при относительно небольших нагрузках могут достигать теоретической прочности структуры.

— повышение прочности структуры (напряжений сдвига)

В структуре коллагена поперечные химические связи, наличие которых признается многими исследователями [823], имеют преимущественно ту же природу, что и связи в основной цели. Обилие активных групп и пептидных связей обеспечивает интенсивное межмолекулярное взаимодействие. Отсутствие резкой анизотропии прочности структуры сухого волокна делает примерно равновероятным обрыв связей в основной цепи и поперечных химических связей. Это приводит к образованию продуктов со свойствами, описанными выше.

Влияние агрессивных сред на наполненные каучуки— резины [3, с. 38—49] в значительной степени зависит от свойств наполнителя (смачиваемости, активности) и от прочности структуры, образуемой им с каучуком. По своей природе наполнители, вводимые в каучуки, делятся на активные и инертные. Активные наполнители способствуют повышению прочности и износостойкости резин — это различного вида сажи, аэросил, каолин и др. Инертные наполнители придают каучукам определенные специальные свойства, например теплостойкость (мел), повышают химическую стойкость (баррит).

С изложенной точки зрения представляют интерес исследования структурообразования при одновременном присутствии нескольких наполнителей, модифицированных введением ПАВ [508], В этом случае каждый компонент твердой фазы обладает различной способностью к взаимодействию с полимером и с адсорбционным модификатором и, следовательно, к образованию в системе коагуляционных структур. В образовании коагуляционной сетки участвуют, таким образом, частицы наполнителей различных природы, формы и дисперсности. Так, для смеси немодифицированных барита и каолина прочность структур, образующихся в суспензии, в зависимости от соотношения компонентов проходит через максимум [.508]. Это определяется различиями в упаковке частиц разной формы в смешанной коагуляционной сетке. Но в отличие от суспензий в отсутствие растворителя в полимере прочность структур определяется не плотностью упаковки частиц, а структурой сопряженной системы частица — полимер. Повышение прочности структуры при определенном соотношении разнородных наполнителей объясняется также различной степенью модификации их поверхности ПАВ, необходимой для достижения неполного насыщения поверхности каждого компонента смешанной фазы хемосорбционным слоем модификатора. Представления о зависимости прочности наполненных полимерных систем от степени покрытия частиц наполг нителя ПАВ были подтверждены электронно-микроскопическими наблюдениями [516].

Детальные исследования структурообразования и взаимодействия твердых частиц в наполненных растворах позволили провести [517 — 525] подробный анализ зависимости прочности структуры наполненного раствора (предельного напряжения сдвига PmJ от числа п и средней прочности р элементарных контактов между частицами, образующими структуру. Эту величину можно вычислить, исходя из объемного заполнения системы твердой фазой и характеристик частиц. Было показано, что

Величины энергий активации могут служить косвенной характеристикой прочности структуры в растворе. Как видно из приведенных данных, с повышением концентрации полимера в растворе величины Е возрастают, что можно объяснить увеличением числа образую-

Рис. 4. Зависимость прочности структуры Рпг от концентрации добавки олеиновой кислоты для суспензий пигмента железного сурика в вазелиново!М масле (1, 2, 6, 8) ив пара-ксилоле (3, 4, 5, 7):

На этом этапе, в точном соответствии с увеличением сил капиллярной контракции, продолжают расти силы упругого сопротивления структуры. В конце этого периода напряжения в структуре достигают максимальных критических для нее значений. Если силы капиллярной контракции в каких-то участках окажутся больше предела прочности структуры, то здесь могут появиться глубокие трещины.

При высокой прочности структуры и низких значениях Рк необходимого сближения частиц капиллярными силами не происходит, и возникают рыхлые непрочные структуры с малым числом молекулярных контактов. Поэтому задача технологии торфа заключается в получении максимально плотных структур с большим числом контактов, что может быть достигнуто при высокой пластичности и гидрофильности материала. Однако при этом должна быть сохранена достаточно высокая вла-гопроводность, которая сможет обеспечить нужный темп обезвоживания.

Литиевые консистентные смазки представляют собой пастообразные-коллоидные системы, дисперсная фаза которых состоит из волокнистых кристаллических частиц литиевого мыла, образующих трехмерную сетку, удерживающую углеводородное масло. Формирование той или иной структуры смазок, обусловленное процессами кристаллизации мыла, сильно зависит от ряда факторов. К ним следует отнести, в первую очередь, два: 1) режим охлаждения смазки и 2) действие добавок различной природы. Влияние обоих факторов сводится к модифицированию первичных частиц мыла и их агрегатов, что заметно изменяет коллоидно-химические свойства смазок. Выяснение зависимости свойств и структуры смазок от условий их охлаждения и влияния добавок имеет, помимо теоретического интереса, большое практическое значение в связи с выявлением оптимальных условий приготовления смазок при их промышленном производстве. В литературе описаны попытки выяснения влияния на свойства и структуру смазок медленного охлаждения (~ от 220°) изотропного раствора стеарата лития (LiSt) в углеводородных жидкостях [1—5] с задержкой охлаждения в течение определенного времени формирования структуры при различных температурах (t\). В работах [1—3] было показано, что задержка охлаждения на время не менее 2—3 часов при ^ = 100° способствует образованию смазки с минимальной пенетрацией, что в нашем обозначении соответствует, по-видимому, максимальной сдвиговой прочности структуры Рг. При исследовании режима медленного охлаждения модельной смазки LiSt — неполярное вазелиновое масло [4] — в широком интервале ^ (50—170'°) установлена симбатность изменения Рг с t\ и ни при какой t\ не было обнаружено максимума на кривой Pr=f(t\). Отсутствие экстремального значения Рг для этой модельной смазки связано, по-видимому, с неполярной природой масла, а также, возможно, и с его сравнительно высокой вязкостью, так как оба фактора могут оказывать заметное влияние на формирование структуры смазки. В исследовании [5] было показано, что медленно охлажденная LiSt — смазка, содержащая добавку щелочи (0,02%,

А. А. 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, достигают размера сольват-ных 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.

При увеличении степени наполнения сверх оптимальной дозировки увеличивается количество отдельных частиц и агломератов, не принимающих участия в образовании цепочечно-сетча-той структуры наполнителя, что приводит к снижению прочности вулканизата.

смесях СКЭП рекомендуется полиэтиленгликоль, который позво ляет применять до 200 в ч наполнителя (тонкодисперсныи татьк) для повышения предета прочности вулканизата

Независимо от уменьшения прочности вулканизата их модули, твердость и жесткость увеличиваются как в наполненных, так и в ненаполненных смесях, а относительное удлинение и сопротивление многократному растяжению снижаются. Подобнее результаты получены при усилении НК полимером, содержащим 90% связанного стирола 33.

Независимо от уменьшения прочности вулканизата их модули, твердость и жесткость увеличиваются как в наполненных, так и в ненаполненных смесях, а относительное удлинение и сопротивление многократному растяжению снижаются. Подобнее результаты получены при усилении НК полимером, содержащим 90% связанного стирола 33.

Подробное исследование влияния вулканизации на прочность резин было проведено Б. А. Догадкиным и Б. К- Карминым [531, с. 348], которые показали, что прочность вулканизатов определяется количеством поперечных химических связей между цепями. При малых степенях вулканизации увеличение количества поперечных связей сопровождается увеличением прочности. При достижении больших степеней поперечного сшивания цепных молекул их ориентация и кристаллизация затрудняются, и дальнейшее увеличение количества поперечных связей сопровождается уменьшением прочности вулканизата.

На рис. V. 18 (кривая /) приведены результаты измерений электрической прочности вулканизата натурального каучука. В этом случае температура стеклования не достигается, и максимум на кривой Ет = / (0 отсутствует. Вулканизаты хлоропрено-вого каучука (рис. V.18, кривая 2) обладают низкой электрической прочностью по сравнению с вулканизатами других каучуков, которая незначительно повышается с понижением температуры.

При малой степени вулканизации увеличение числа поперечных связей сопровождается увеличением прочности вследствие подавления пластического течения и облегчения ориентации цепей. Но при большой густоте сетки ориентация и кристаллизация цепных молекул затрудняются и увеличение vc в этой области приводит к уменьшению прочности вулканизата. Известен целый ряд работ [92—94; 95, с. 303] по теоретической интерпретации связи сопротивления разрыва с vc, исходя из представления о разрыве образца как процессе, состоящем из элементарных актов разрыва цепей вулканиза-ционной сетки. При этом полагают, что внешняя нагрузка распределяется по цепям. Однако первые расчеты привели к значениям, в 10—100 раз превышающим экспериментальные.

водит к увеличению прочности вулканизата до значений, близких к 200 кгс/см2. Таким образом, и при пластификации смеси полимеров можно изменить ее свойства настолько, что изменится знак отклонения экспериментальной кривой прочность — состав от аддитивной зависимости.

Влияние различных наполнителей на механические характеристики вулканизатов БСК иллюстрирует рис. 8. Положение кривых, характеризующих зависимость предела прочности от температуры определяются значением модулей наполнителей. Следовательно, снижение прочности вулканизата при введении в него-СБ-10 вполне можно объяснить не связыванием наполнителя, а пониженными значениями его модуля упругости. На это же указывают и значения предела прочности вулканизатов БСК, наполненных полиаценафти-леном. Другими словами, жесткость наполнителя оказывает большое влияние на вязкоупругие свойства системы в целом и, следовательно, на значения предела прочности. Однако это предварительное заключение требует дополнительных экспериментальных подтверждений.

До настоящего времени наполненные тефлоном вулканизаты не исследовались, поскольку они обладают специфическими свойствами из-за очень низкой адгезии к каучуку. Существенное отличие влияния тефлона на механическое поведение вулканизатов от влияния других наполнителей можно видеть из данных, приведенных на рис. 9. Тефлон очень слабо влияет на предел прочности вулканизата.

Присутствии однохлористой Присутствии органических Присутствии палладиевых Присутствии переходных Присутствии переносчиков Присутствии первичного Присутствии платинового Пятичленных ароматических Присутствии протонных