ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Деформационные свойства каучуков и резиновых смесей из "Основы прогнозирования механического поведения каучуков и резин " При характеристике механического поведения каучуков и резиновых смесей для определения их способности перерабатываться в первую очередь необходимо знать состав деформации, или соотношение обратимой и необратимой (пластической) компонент деформации. [c.55] Наличие у полимеров мгновенной упругой, высокоэластической (обратимой) и вязкой, или (при наличии предела текучести [4]) пластической (необратимой) деформаций впервые было установлепо и проверено в работах [74, 133]. [c.56] В процессе переработки необходимо оценивать [115, 116] как общее сопротивление деформированию и расход (количество) перерабатываемого материала, проходящего через рабочие части перерабатывающего оборудования в единицу времени, так и способность полимерного материала образовывать в смеси с другими материалами (ингредиентами) гомогенную систему, сохранять приданную ему форму и гладкую поверхность, склеиваться (дублироваться с другими материалами). [c.56] Многие из перечисленных факторов обусловлены деформационными свойствами каучуков и резиновых смесей. Так, общее сопротивление деформированию в заданных условиях южет быть оценено эффективной вязкостью текущего материала как отношением напряжения к скорости деформации, а расход — объемной скоростью течения. Способность сохранять приданную форму определяется составом деформации идеально сохраняется приданная форма у материала, обладающего только необратимой деформацией. Однако такой материал не имеет наиболее ценных для резины высокоэластических свойств. Практически соотношение обратимых и необратимых деформаций в резиновой смеси должно быть таким, чтобы до вулканизации смесь была по-возможпости максимально перерабатываемой (что означает заметную долю необратимой и уменьшение доли обратимой деформации), а после вулканизации обладала удовлетворительными высокоэластическими свойствами (т. е. способностью к практически полностью обратимым деформациям). Для получения удовлетворительных высокоэластических свойств вулканизата необходимо уменьшить долю необратимой деформации в исходной невулканизованной резиновой смеси. Таким образом, выбирается некоторое оптимальное соотношение обратимой и необратимой деформаций. Наличие обратимой деформации приводит к эластическому восстановлению после переработки (разгрузки и отдыха переработанного материала), или к так называемым усадке (уменьшению длины вдоль направления предшествовавшего растяжения) и разбуханию (увеличению длины в направлении предшествовавшего сжатия). [c.56] Эмпирический степенной закон течения Оствальда — де-Вилле [138], обнаруживаемый при сдвиговом течении, подтвержден рядом работ [10, 112, 119, 136], однако это только удобная аппроксимация экспериментальных данных в небольшом диапазоне скоростей течения, так как при расширении диапазона константы степенного закона изменяются, в частности при малых скоростях течения они по характеру приближаются к ньютоновскому [10, 107]. [c.57] Максимальное ti значение вязкость (ньютоновская) имеет при малых скоростях сдвига [103, 107]. С увеличением скорости сдвига вязкость падает. При больших скоростях вязкость т)оо минимальна. Существует вторая область ньютоновского течения [10, 40, 107]. Различие между т]о и iloo может оказаться в несколько порядков. [c.57] Описанный характер неньютоновского поведения качественно передает модель Поуэлла — Эйринга [134]. Имеется ряд других эмпирических соотношений [10, 16, 137]. Все они касаются чисто сдвиговых течений и не описывают эффекты нормальных напряжений. [c.57] Данные по неньютоновскому течению и характеристикам степенного закона (2.1.19) получены для НК и полихлоропрена на капиллярном и ротационном вискозиметрах [139J. В пределах температур 233—393 К при скоростях 2,3 с п 0,19 величина 1 ) (гр = от 0,8-1Q5 до 1,5-Ю Н с 7м ) падает с увеличением температуры, но несколько повышается п (на 0,019 для НК и на 0,006 для полихлоропрена) данные при сдвиге и вьщавливании примерно одинаковы, если их сопоставлять при одних и тех же скоростях изменение скорости влияет на п. [c.58] В работах Г. В. Виноградова [140—142] был произведен анализ соотношения составляющих деформации при растяжении. [c.58] В работе А. Я. Малкина и др. [143] исследовано изменение релаксационных свойств и высокоэластической деформации в нестационарный перпод деформирования на приборе конус — плоскость РЭВ-1 [4, 42]. [c.59] Интенсивное изучение механохимических явлений в полимерах проводится Н. К. Барамбоймом [145], А. А. Берлиным [146], Ватсоном [147], Бутом [148] и др. [129, 149]. Общие представления о механизме механохимических явлений берут начало от работы Я. И. Френкеля [150]. [c.60] Необратимые явления приводят к изменению молекулярного веса и молекулярно-весового распределения в полимерах, а эти факторы, как будет показано ниже, обусловливают вязкость. [c.60] Существенное значение поперечной вязкости [10] на основании (2.2.2) должно давать заметные эффекты нормальных напряжений при сдвиговом течении. Рассматриваемые ниже данные относятся к стационарному течению. Наиболее полные сведения о растворах и расплавах полимеров получены Г. В. Виноградовым и А. Я. Малкиным [151]. Показано, что константа С соотношения (2.2.2) представляет собой обратный равновесный модуль ( оо (равновесную податливость), если действительны соотношения теории линейной вязкоупругости и т) = т]о представляет собой начальную (ньютоновскую) вязкость, т. е. [c.60] Влияние гидростатического давления на свойства полимеров рассматривалось в связи с вопросом о свободном объеме [5, 16, 100, 134, 141, 142], не занятом молекулами. Модуль всестороннего сжатия полимеров на несколько десятичных порядков выше модуля сдвига, а поэтому при практических расчетах напряженного и деформированного состояния принимается концепция несжимаемости (неизменности объема) при деформации. Вместе с тем сжимаемость полимеров играет определенную роль. Плотность р увеличивается с повышением давления и уменьшается при повышении температуры Т. Температуру стеклования Тс обычно измеряют [155] по изменению наклона в температурной зависимости плотности. Молекулярные и феноменологические теории объемной сжимаемости, а также результаты измерений рассмотрены в ряде работ [5, 10, 23, 40, 134, 155, 160-165]. [c.62] 96) следует, что Ь — это объем полимера при абсолютном нуле, т. е. У = fe при Т = 0. [c.63] При неравновесных условиях нагревания или охлаждения в изобарических условиях кривые нагревания и охлаждения не совпадают друг с другом и с равновесной прямой, описываемой (2.2.9). [c.63] Температурные коэффициенты объемного, а также линейного термического расширения каучуков и резиновых смесей и их сжимаемости представлены в ряде работ [23 72 161 162—165 160, с. 55—62]. [c.63] Введение наполнителя в каучук снижает (у наполнителей типа саж в 20—40 раз меньше, чем у полимера). Приближенно для наполненной системы = (х к — с [( i)k — (xJhI. где (к,) ( i)h — коэффициенты линейного расширения каучука и наполнителя с — объемное содержание последнего. [c.64] Неравновесные и неизотермические процессы переработки могут протекать при больших давлениях, а также при резком изменении температур в этих условиях должны приниматься во внимание изменения размеров, связанные со сжимаемостью и термическим расширением полимеров. [c.64] При течении реализуются большие деформации. Помимо разрывов внутри- и межмолекулярных связей, обратимых и необратимых по характеру, должна происходить перестройка структуры материала. Так, например, хорошо известно, что большие растяжения вызывают ориентационные эффекты и кристаллизацию полимеров регулярного строения [24, 39, 125, 167, 168]. Экспериментальное изучение вязкоупругого поведения пластифицированного поливинилхлорида при больших деформациях [169] показало, что соответствующие одному температурно-временному фактору равновесные модули различны для процессов релаксации и ползучести, как и следовало ожидать из теории нелинейной вязкоупругости, поскольку в этом случае авторы [168] производили расчеты условных, а пе истинных напряжений. [c.64] Вернуться к основной статье