Резина деформация высокоэластическая

Высокоэластическое состояние является промежуточным физическим состоянием между текучим и стеклообразным. Механические свойства резины в высокоэластическом состоянии обнаруживают элементы, свойственные как жидкому, так и твердому телу. Высокоэластическая деформация развивается под действием внешних сил как перемещение звеньев или групп звеньев макромолекулы, связанных в пространственную сетчатую структуру. Свободно перемещаться могут только отдельные участки цепных макромолекул при отсутствии заметного перемещения макромолекулы в целом. Деформация развивается путем последовательного перемещения сегментов каждого участка, т. е. протекает во времени. [c.25]

Из уравнений (1.35) и (1.36) видно, что поведение эластомеров существенно зависит от соотношения между временем релаксации т и временем деформации /. При длительно действующих нагрузках, когда / > X, в эластомере в полной мере успевают протекать релаксационные процессы и он ведет себя как типичное высокоэластическое тело. При кратковременно действующих нагрузках (ударах, высокочастотных вибрациях и т. д.), при которых релаксационные процессы протекать не успевают, эластомеры, в частности резины могут вести себя как хрупкие тела, что необходимо учитывать при использовании их в РЭА. [c.44]

Для эксплуатации полимеров наибольшее значение имеют область вынужденной эластичности, в которой полимер, обладая высокой прочностью, е является хрупким, и область высокоэластической деформации, позволяющей использовать полимеры как эластомеры (резины). Область, лежащая выше температуры пластичности используется для переработки полимеров в изделия. [c.57]

Резина — продукт, получаемый при смешении каучука с наполнителями и другими ингредиентами с последующей вулканизацией. Вулканизацию применяют для придания резине механической прочности, высокой эластичности и стойкости к растворителям. Свойства резины определяются свойствами и относительным количеством основных компонентов (каучука, серы, наполнителей, противостарителей и т. д.), режимом изготовления резиновых смесей, степенью и способом их вулканизации. Так, эластичность резины зависит от количества присутствующей в ней серы, в связи с чем резина подразделяется на мягкую (2— 8% серы), средней твердости (12—20% серы) и повышенной твердости (25—60% серы). Добавка газовой сажи способствует повышению прочности резины, а добавка пластификаторов — повышению ее морозостойкости. Резине свойственна упругая (высокоэластическая) деформация, пределы практически обратимой деформации резины в 20—30 раз больше чем у стали. Ее способность к упругим деформациям зависит от температуры. Высокой объемной упругостью резина напоминает жидкость. [c.39]

Следует иметь в виду, что кривые (рис. VII.20) охватывают диапазон деформаций резинового упругого элемента амортизатора, определяемых в основном так называемым высокоэластическим модулем резины. При продолжении этих кривых влево, в область еще более быстрого деформирования, большая их часть, относящаяся к достаточно большим де( юрмациям, обрывается. Кривые для больших деформаций при продолжении вправо также обрываются при большой длительности существования этих деформаций происходит разрушение. [c.338]

Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку — главному исходному компоненту резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000 %), которые почти полностью обратимы. При нормальной температуре резина находится в высокоэластическом состоянии и ее эластические свойства сохраняются в широком диапазоне температур. [c.482]

Пространственно-сетчатая структура вулканизированных резин определяет многие их свойства (табл. 9.6). Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 1000%, при сравнительно низких напряжениях. Структура резины и температура определяют скорость развития деформации под нагрузкой. Под действием приложенной нагрузки свернутые макромолекулы раскручиваются. Деформация развивается медленно и отстает по фазе от напряжения. При разгрузке резины макромолекулы принимают первоначальную зигзагообразную форму. Наблюдается остаточная деформация резины, состоящая из не успевшей восстановиться замедленной высокоэластической деформации и из деформации текучести, вызванной частичным разрывом поперечных химических связей при нагружении. [c.248]

Разберем первый случай. При понижении температуры высокоэластическая деформация резины замораживается. В системе возникает температурная усадка. Вследствие различия почти на порядок коэффициентов линейного расшире- [c.20]

Иными словами, между актом приложения нагрузки и моментом наступления в деформированном материале равновесного состояния проходит достаточно большой отрезок времени. Процессы установления равновесия, временной ход которых определяется перегруппировкой частиц под действием теплового движения, являются релаксационными. Релаксационная природа — основная особенность высокоэластической деформации резины, определяющая ее основные физико-механические свойства. Вследствие релаксационных процессов, протекающих в резине при деформации, проявляются явления ползучести и релаксации напряжения, уровень которых в свою очередь определяет долговечность материала. Проявление того или иного эффекта зависит от режима деформации резины. В зависимости от частоты деформирования различают статический и динамический режимы нагружения, а в зависимости от способа деформирования — режимы постоянной нагрузки или постоянной деформации. [c.25]

Появление остаточной деформации свидетельствует о снижении высокоэластической восстанавливаемости, определяющей уплотнительную способность резины. [c.26]

Резинам присущи многие специфические свойства, отличающие их от пластмасс, — способность к большой высокоэластической деформации, очень высокий коэффициент Пуассона, склонность к старению, скорость которого сильно зависит от природы агрессивной среды, и др. Коррозионное поведение резин характеризуют изменением рассмотренных ниже физико-механических свойств под действием агрессивных сред. [c.100]

Пределы применяемости закона Гука обычно ограничены для хрупких тел наступлением разрушения, для пластичных тел — наступлением пластической деформации, а для высокоэластических— началом существенных отклонений от нелинейности. Весьма характерным примером материала, не следующего закону Гука, является резина, на примере которой ясно видно, что этот закон справедлив только при малых упругих деформациях. Поэтому при испытаниях резины для определения модуля упругости необходимо указывать нагрузку, например Ею означает модуль упругости резины при ст = 10 кгс/см . [c.88]

Следует иметь в виду, что зависимость высокоэластической деформации от частоты имеет серьезное практическое значение [2]. У некоторых полимеров, например каучуков, при переходе от статических воздействий к динамическим с частотой порядка 100—1000 циклов в минуту происходит смещение значений деформации, соответствующее понижению температуры на 20— 40° С. Это значит, что резина, обладающая при статических воздействиях высокоэластичностью до —50° С, может оказаться в случае динамических воздействий твердой и хрупкой уже при —20° С. [c.37]

Точка Тхр является температурой хрупкости. При температуре ниже Тл-р полимер становится хрупким, т. е. разрушается при очень малой величине деформации. Разрушение происходит в результате разрыва химических связей в макро.молекуле (например, для полиметилметакрилата Т< = 100° С, Тхр=+ 0°О, для полистирола Т, = 100° С и r.ip = 90° С, для поливинилхлорида Тс = = 81°-С, Т р = — 90° С для резины на основе натурального каучука Тс = — 62° С, Тхр = — 80° С). С повышением температуры увеличивается энергия теплового движения молекул, и когда температура становится достаточной, чтобы проявилась гибкость молекул, то полимер переходит из области / в область //. Небольшие напряжения вызывают перемещение отдельных сегментов и их ориентацию в направлении действующей силы. После снятия нагрузки молекулы в результате действия меи<молекулярных сил принимают первоначальную равновесную форму. Высокоэластическое состояние характеризуется значительными обратимыми деформациями (сотни процентов), в этой области развиваются упругая и высокоэластическая деформации Около точки кроме упругой и высокоэластической деформации, возникает и пластическая. [c.395]

Отличительной особенностью резин является их способность к большим обратимым (высокоэластическим) деформациям. Б широком диапазоне температур резины практически несжимаемы. Температура стеклования их лежит в интервале от —110 до —40 °С. Резины обладают высокой усталостной прочностью, износостойкостью, низкой газо- и влагопроницаемостью. [c.486]

Представление о резине как конструкционном материале может быть составлено при изучении особенностей ее высокоэластической деформации. Деформация высокомолекулярных материалов (каучука, резины, различных волокон и других) под действием приложенных внешних сил — это следствие длительности, повторности, частоты и температуры. Высокоэластическая деформация, свойственная резине, зависит от гибкости и длины молекулярных цепей каучука, от величины внутри- и межмолекулярных взаимодействий. При этом проявляется свойственная высокомолекулярным материалам способность принимать различные физические состояния стеклообразное при низких, высокоэластическое при комнатных и вязкотекучее при высоких температурах. [c.8]

Исследование высокоэластической деформации каучука и резины как обратимого изотропного процесса при малых скоростях нагружения приводит к установлению зависимости напряжение — деформация в так называемых равновесных условиях. Однако переход резины из исходного (недеформированного) состояния в конечное (деформированное) происходит постепенно, и в конце наблюдения в деформированном образце равновесие еще не наступает. [c.9]

Релаксационная природа высокоэластической деформации резины — основная ее особенность, которая вносит двойственность в понятие деформация для резины. Для металлов под деформацией понимают ее величину, так как деформация развивается практически мгновенно с приложением нагрузки. Для резины понятие деформация означает и величину и процесс. [c.9]

Рассматривая равновесную высокоэластическую деформацию резины как явление ориентации цепей молекулярных звеньев каучука в силовом поле, Бартенев [38] предложил для одноосной деформации растяжения резины как частный случай теорий о механическом поле напряжений следующее равенство [c.22]

Коэффициент морозостойкости резины (определяемый при растяжении по ГОСТ 408—66) показывает, какая доля высокоэластической деформации сохранилась при данной температуре и времени или частоте механического воздействия [c.31]

Стеклование резины. Температура Тс, выше которой высокоэластический характер деформации проявляется при сколь угодно малых напряжениях, называется температурой стеклования. Различают [62] механическое и структурное стеклования резины. [c.31]

Высокоэластические деформации резин характеризуются большей величиной по сравнению с упругими деформациями твердых тел при относительно малом сопротивлении деформированию. Так, при одной и той же малой деформации растяжения напряжение в металлах на 4—5 порядков выше, чем в резине. Резины способны растягиваться без разрушения до нескольких сот процентов, причем их удлинение при разрыве на 2—3 порядка выше, а сопротивление разрыву в 5—30 раз ниже, чем у стали. Как упругие, так и высокоэластические деформации обратимы. Качественное различие упругих и высокоэластических материалов связано с молекулярной структурой и механизмом их деформирования [2, 3]. [c.5]

С гибкостью макромолекул полимеров связаны многие свойства полимеров обратимая высокоэластическая деформация, достигающая десятков сотен процентов, ползучесть. Наиболее четко высокоэластич-ность проявляется в резинах и каучуках. [c.218]

При разрушении полимеров с большими высокоэластическими предразрывными деформациями (резины, кристаллические неориентированные полимеры, при деформации которых образуется шейка ) трудно оценить значение истинного напряжения, действующего на разрываемые связи. В этом случае большое значение приобретают релаксационные деформационные процессы в объеме [c.114]

Рассмотрим кратко особенности высокоэластического разрушения полимерных тел. Естественно, что оно связано с достаточно большими эластическими предразрывными деформациями элементов структуры. Наиболее ярко этот тип разрушения проявляется у эластомеров. Этот вид разрушения изучен достаточно хорошо (см., например, [6, с. 88]). При статическом нагружении эластомеров разрушение происходит во времени и характеризуется двумя стадиями медленной и быстрой. Поверхность разрыва, полученная на медленной стадии, в отличие от хрупкого разрыва имеет шероховатый вид при быстрой стадии образуется зеркальная поверхность. Чем меньше статическое напряжение и медленнее разрыв, тем больше шероховатая зона. Наоборот, при больших напряжениях и быстром разрушении вся поверхность разрыва может быть зеркальной. Быстрый разрыв эквивалентен низкотемпературному, медленный — высокотемпературному разрыву. В случае разрыва при многократном деформировании обычно наблюдается шероховатая зона разрыва. При замедленном процессе разрушения разрыв начинается с образования очагов разрушения, из которых растут надрывы, подобные трещинам в хрупком материале, и очаги разрушения появляются в наиболее ослабленных местах как внутри, так и по поверхности образца. Наиболее опасный очаг приводит к разрушению образца. У пространственно сшитых эластомеров (резин) надрыв, как правило, имеет форму окружности. У низкомодульных (с низкой степенью сшивания) резин отчетливо видны эластически растянутые тяжи в месте надрыва. Образование тяжей связывают с наличием пачечной надмолекулярной структуры и преодолением меж-молекулярного взаимодействия и ориентацией растягиваемых [c.119]

Неориентированные кристаллиты при Т <Т аморфной фазы способствуют повыщению хрупкости полимеров и понижению их прочности. Хрупкость полимеров при -этом может быть обусловлена напряжениями в аморфных областях, вызванными образованием кристаллитов, дефектами типа пустот в процессе кристаллизации или же тем, что кристаллиты могут являться концентраторами напряжений. Кроме того, возможны другие причины хрупкости кристаллических полимеров. Как известно, полимеры кристаллизуются в виде пластинчатых кристаллов — ламелей, образуемых цепями в складчатых конформациях. Ламели связаны между собой проходными цепями [73—77]. Концы цепей и нерегулярности в макромолекулах образуют аморфные области между ламелями, поэтому проходных цепей, соединяющих кристаллические слои, обычно немного, что обусловливает повышение хрупкости и понижение прочности кристаллических полимеров при Т < Т . Если аморфная составляющая находится в высокоэластическом состоянии, присутствие кристаллической фазы влияет на диаграмму напряжение — деформаций полимера /совсем по-другому. При увеличении степени кристалличности от нуля до высоких значений диаграммы напряжение — деформация изменяются от кривых, характерных для невулканизо-ванных каучуков, до кривых, характерных для резин, и, наконец, до кривых, характерных для жестких материалов с резко выраженным пределом текучести. При очень высокой степени кристалличности, особенно при наличии крупных сферолитов, такие полимеры часто разрушаются как хрупкие тела [57, 78—84]. [c.166]

Таким образом, повысить гермети-зуемое давление можно двумя путями увеличением контактного напряжения, т. е. применением высокомодульной резины и увеличением деформации уплотнителя, и повышением коэффициента устойчивости уплотнителя. Первый путь ограничен, так как резины с модулем свыше 10-10 Па теряют свои ценные высокоэластические свойства, а при относительных деформациях сжатия е > 50% резина может быстро разрушаться. Повышение коэффициента устойчивости уплотнителя за счет увеличения его размеров и коэффициента трения также имеет определенный предел. О недостатках способа повышения устойчивости за счет выполнения на уплотняемой поверхности выступов и впадин (см. рис. 3) указывалось выше. Создание прочного адгезионного контакта за счет, например, приклейки уплотнителя к контактирующим поверхностям не всегда допустимо даже в неподвижных соединениях. [c.16]

В каждом реальном материале представлены все указанные факторы, однако весьма часто доминирует одна из этих причин. В металлах и их сплавах, во многих полимерах доминирующим является пластическое течение в низкомодульных материалах типа резин и в некоторых полимерах — фактор высокоэластических (конечных) деформаций в хрупких материалах типа стекла, плавленного кварца и др.— атомная природа тела (непри- менимэ модель сплошной среды). Следует отметить также при- [c.102]

К эластомерам относятся материалы, проявляюгцие высокоэластическое поведение, такие, как каучуки, резины, тер-моэластопласты, полиуретан и др. Под высокоэластическим поведением понимают способность сильно упруго деформироваться под действием сравнительно небольших внешних напряжений и восстанавливать свою форму после снятия нагрузки. Обратимые упругие деформации эластомеров могут достигать нескольких сотен процентов, а величина модуля упругости не превышает 10 МПа. Типичная диаграмма растяжения резины приведена на рис. 1.33. Кроме того, эластомеры относительно несжимаемы. Это свойство обусловлено тем, что деформация эластомеров не связана с изменением расстояния между атомами, а, следовательно, и с изменением плотности материала. [c.68]

Наибелее ярко высокоэластические деформации проявляются у эластомеров (каучуков и резин), хотя в некоторой степени они проявляются и у пластических масс, определяя (наряду с де рмациями е л) их релаксационные свойства. Более подробно природа высокоэластической деформации описана в работах [14, [c.105]

Модуль упругости. Материалы, обладающие (наряду с упругой) высокоэластической деформацией — каучук, резина, некоторые пластмассы, а также текстильные изделия, способные к большим обратимым деформациям, — показывают линейную зависимость между напряжением и деформацией в весьма небольших пределах начальных деформаций. В целом, у этих материалов зависимость напряжение — деформация н елинейна и обычно не монотонна. Следовательно, такие материалы, как не подчиняющиеся закону Гука, нельзя охарактеризовать одним постоянным значением модуля продольной упругости Е, рассчитываемым из отнощения напряжения к деформации. На нелинейном участке модуль упругости материала можно определить в дифференциальной форме. [c.14]

Теоретически зависимость напряжение — деформация резины для ее высокоэластического состояния основана на положении, что равновесное деформированное состояние определяется высокоэластической составляющей и что упругой энергетической составляющей деформации можно пренебречь. Выражая деформацию через составляющие ее компоненты, соответствующие главным нормальным напряжением, можно подобрать координаты, в которых изменение напряжения от деформации носит линейный характер. В таких координатах константа материала не зависит от деформации. В первом приближении в качестве такой константы можно принять-равнОвесный высокоэластический модуль Ео продольной упругости резины. Показано [21], что пропорциональность между напряжением и деформацией в соответствующих координатах и в ограниченных, но практически достаточных пределах деформации с достаточным приближением может быть принята для статической и-динамической деформаций, но с разными в каждом конкретном случае модулями упругости материала, которые зависят от режима деформации и температуры. В частности, для статической деформации каждому моменту времени и величине напряжения в режиме е = onst будет соответствовать свое значение модуля упругости, изменяющееся от величины о — мгновенного модуля, определяющего упругие свойства резины в начальный период деформации, до Еоо. Промежуточные значения соответствуют или условно-равновесному состоянию (условно-равновесный модуль упругости), или состоянию при любом времени наблюдения (статический модуль упругости Е ) [c.15]

Резина и текстиль для плоскослойных, соосных или иных резино-текстильных конструкций обладают высокоэластическими свойствами и характерно выраженной релаксационной способностью. Значительная зависимость их механических свойств от скорости деформации (или частоты в периодических циклах) и температуры существенно отличает их от обычных упругих материалов. Эти свойства определяют различие конструкционных особенностей резиновых и текстильных изделий. В резине, рассматриваемой как однородный химический продукт, характер деформаций количественно и качественно зависит от приложенной нагрузки. Это различие сказывается и при растяжении (например, вследствие так называемого каландрового эффекта), а также при сжатии и изгибе (вследствие различия модулей упругости при растяжении и сжатии). Материалы с такими свойствами называются анизотропными. Анизотропность не следует смещивать с неоднородностью, характеризуемой различием механических свойств в различных местах образца материала. [c.66]

Каучуки и резины принадлежат к классу полимерных материалов, называемых эластомерами. При нормальных температурных условиях эластомеры обладают резко выраженной способностью к высокоэластическим деформациям, природа которых определяется гибкостью длинноцепных макромолекул каучукового полимера, обусловливающей возможности различного пространственного расположения (конфигураций) макромолекул [1] в поле действия механических нагрузок. [c.5]

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]

Понятие прочности ассоциируется с сопротивлением материала его разрушению (нарушению сплошности среды), происходящему под действием механического поля. Реакция на механическое воздействие характеризуется напряженным и деформированным состоянием, а связь этих состояний обусловлена обобщенным временныл фактором, поэтому прочностные свойства резин наиболее полно должны быть определены как предельные эцачения деформационных свойств, т. е. соотношений напряжение о — деформация е — обобщенное время Ь, при которых в заданных условиях нагружения происходит разрушение материала. Поэтому прочностные свойства резин (предельные напряжения, деформации) существенно зависят от режима деформирования, и их следует характеризовать в совокупности, указывая все механические параметры, или условия нагружения. Минимальное число характеристик — это предельные напряжение сг и деформация е при обобщенном временном факторе I, включающем как время, так и температуру. Практически необходимо определять также вид деформации, среду, состояние материала (высокоэластическое, застеклованное, хрупкое) и масштабный фактор (объем, форма, размеры). [c.182]

Смещению кордшнура при нагреве в процессе вулканизации способствует также релаксация высокоэластической деформации, которая возникает в процессе каланд-рования резиновой смеси. Для резин эластичного слоя на основе наиритов с целью предотвращения смещения кордшнура эффективной является замена 20—30 вес. ч. наирита на равное количество бутадиенового каучука. При введении СКД в резиновую смесь снижается величина высокоэластической деформации и замедляется время ее релаксации. [c.56]

Специфика полимерных материалов состоит в том, что большинство из них может находиться в нескольких агрегатных состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. В первую группу входят полимеры, неспособные к растяжению и большим упругим деформациям, например полистирол. Ко второй группе относятся материалы, способные к обратимым деформациям, типа каучука и резины. Третью группу составляют пластические полимеры, обнаруживающие текунесть под нагрузкой, например низкомолекулярный полиизобутилен. Необходимо [c.44]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...