Наполнители значительно повышают теплостойкость резин.
Износостойкость. Основным показателем износостойкости является истираемость и сопротивление истиранию, которые определяются в условиях качения с проскальзыванием (ГОСТ 12251-77 «Резина. Метод определения сопротивления истиранию при качении с проскальзыванием») или в условиях скольжения по истирающей поверхности, обычно, как и в предыдущем случае, по шлифовальной шкурке (ГОСТ 426-77 «Резина. Метод определения сопротивления истиранию при скольжении»). Истираемость a определяется как отношение уменьшения объема образца при истирании к работе, затраченной на истирание, и выражается в м3/МДж [см3/(кВт.ч)]. Сопротивление истиранию b определяется как отношение затраченной работы на истирание к уменьшению объема образца при истирании и выражается в МДж/м3 [см3/(кВт.ч)]. Истирание кольцевых образцов при качении с проскальзыванием более соответствует условиям износа протекторов шин при эксплуатации и поэтому применяется при испытании на износостойкость протекторных резин.
Теплообразование при многократном сжатии. Теплообразование резины при многократном сжатии цилиндрических образцов характеризуется температурой, развивающейся в образце вследствие внутреннего трения (или повышением температуры при испытании).
Морозостойкость - способность резины сохранять высокоэластические свойства при пониженных температурах. Свойства резин при пониженных температурах характеризуются коэффициентом морозостойкости при растяжении, температурой хрупкости и температурой механического стеклования. Коэффициент морозостойкости при растяжении (ГОСТ 408-78 «Резина. Методы определения морозостойкости при растяжении») представляет собой отношение удлинения образца при пониженной температуре к удлинению его (равному 100%) при температуре 23±2°С под действием той же нагрузки. Резина считается морозостойкой при данной температуре, если коэффициент морозостойкости выше 0,1.
Температура хрупкости. Тхр-максимальная минусовая температура, при которой консольно закрепленный образец резины разрушается или дает трещину при изгибе под действием ударе (ГОСТ 7912-74 «Резина. Метод определения температурного предела хрупкости»). Температура хрупкости резин зависит от полярности и гибкости макромолекул, с повышением гибкости молекулярных цепей она понижается.
Температурой механического стеклования называется температура, при которой каучук или резина теряют способность к высокоэластическим деформациям. По ГОСТ 12254- 66 этот показатель определяется на образцах, замороженных при температуре ниже температуры стеклования. Образец резины цилиндрической формы нагружают (после предварительного замораживания) и затем медленно размораживают со скоростью 1°С в минуту и находят температуру, при которой деформация образца начинает резко возрастать.
Сопротивление старению и действию агрессивных сред. Старением называется необратимое изменение свойств каучука или резины под действием тепла, света, кислорода, воздуха, озона или агрессивных сред, т. е. преимущественно немеханических факторов. Старение активируется, если резина одновременно подвергается воздействию механических нагрузок. Испытания на старение производят, выдерживая резину в различных условиях (на открытом воздухе, в кислороде или воздух при повышенной температуре; в среде озона или при воздействии света и озона). При атмосферном старении на открытом воздухе или термическом старении в среде горячего воздуха (ГОСТ 9.024-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Резины. Методы испытаний на стойкость к термическому старению») результат испытания оценивают коэффициентом старения, который представляет отношение изменения показателей каких-либо свойств, чаще всего предела прочности и относительного удлинения при разрыве к соответствующим показателям до старения. Чем меньше изменения свойств при старении и коэффициент старения, тем выше сопротивление резины старению.
Сопротивление действию различных сред (масел, щелочей, кислот и др.) оценивается по изменению свойств - предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве в этих средах. Оно характеризуется коэффициентом, представляющим отношение показателя после воздействия агрессивной среды к соответствующему показателю до ее воздействия.
Долговечность резин в условиях статической деформации. Прочность любого твердого тела понижается с увеличением продолжительности действия напряжения и поэтому разрушающая нагрузка не является константой твердого тела. Разрушающая нагрузка - условная мера прочности только при строго определенных скорости деформации и температуре. Снижение прочности материала, находящегося в статически напряженном состоянии, называется статической усталостью. Продолжительность пребывания тела в напряженном состоянии от момента нагружения до разрушения называется долговечностью материала под нагрузкой.
При температурах ниже ТХР полимеры ведут себя
подобно хрупким твердым телам и температурно-временная зависимость прочности
выражается уравнением Журкова:
t = to exp (( uo - gs)
/ kT)
Где to - константа, имеющая размерность времени и значение, близкое к периоду собственных колебаний атомов, 10-13 -10-12 с;- константа Больцмана;- энергия активации процесса разрушения в исходном, ненагруженном состоянии, равная энергии активации процесса в расчете на 1химическую связь;
g - структурно-чувствительный коэффициент.
При температуре выше Tc полимеры переходят в
высокоэластическое состояние, при котором температурно-временная зависимость
прочности описывается для сшитых полимеров уравнением:
t = C . b -6 exp ( u / kT)
Где C и b - константы, зависящие от типа каучука, структуры вулканизата;- энергия активации разрушения резин в расчете на 1 связь.
Изменения материала, происходящие под действием напряжения во времени, являются необратимыми. Резиновые изделия находятся под воздействием среды. Особенно опасно воздействие озона. Растрескивание, которое наблюдается у напряженных резин, находящихся под воздействием озона, называется озонным растрескиванием. Действие агрессивных сред на резину в напряженном состоянии называют коррозионным растрескыванием.
Долговечность резины в условиях динамических деформаций. Снижение прочности материала вследствие многократных деформаций называется динамической усталостью или утомлением. Сопротивление резин утомлению или динамическая выносливость выражается числом циклов деформации, необходимым для разрушения образца. Максимальное напряжение в цикле деформации, соответствующее разрушению образца в условиях многократных деформаций, называется усталостной прочностью, а время, необходимое для разрушения резины в условиях многократных деформаций, - динамической долговечностью.
Наиболее распространенным режимом испытаний на многократное растяжение является режим постоянных максимальных удлинений, который осуществляется на машине МРС-2. Это испытание проводится при постоянной амплитуде и заданной частоте (250 и 500 цикл/мин), а также при постоянном максимальном и среднем значениях деформации.
Влияние структуры и состава резин на ее долговечность. Как правило, резина имеет высокую усталостную выносливость, если она обладает высокой прочностью, малым внутренним трением и высокой химической стойкостью.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Народнохозяйственное значение каучука (являющего основной составной частью резины) очень велико. В производстве используются следующие виды резиновых изделий. Техническая листовая резина предназначается для изготовления прокладок, клапанов, уплотнителей, амортизаторов. Резиновый шнур круглого, квадратного и прямоугольного сечения - используется для работы в качестве уплотнительных деталей. По свойствам резины шнуры подразделяются на пять типов: кислотощелочестойкие, теплостойкие, морозостойкие, маслобензиностойкие и пищевые.
Резинотканевые ленты применяют на конвейерах; они подразделяются на два вида: для общего назначения и специального (теплостойкие, морозостойкие и маслостойкие и пищевые). Ленты состоят из тканевого сердечника послойной конструкции и резиновой обкладки рабочей и нерабочей поверхности. Для прокладок применяются прорезиненные ткани: бельтинг и уточная шнуровая ткань.
Плоские ремни - приводные тканевые, прорезиновые в зависимости от назначения и конструкции подразделяются на три типа: нарезные, применяющиеся для малых шкивов и больших скоростей; послойно завернутые - для тяжелых работ с прерывной нагрузкой и средних скоростей; спирально завернутые ремни применяются для работ с небольшими нагрузками и при малой скорости (до 15 м/с). Ремни всех типов могут изготовляться как с резиновыми обкладками так и без них. Приводные клиновые ремни состоят из кордткани или кордшнура, оберточной ткани, свулканизированных в одно изделие. Вентиляторные клиновые ремни предназначены для автомобилей, тракторов и комбайнов.
Рукава (шланги) и трубы. Рукава резинотканевые с металлическими спиралями подразделяются на две группы, всасывающие - для работы под разрежением и напорно-всасывающие - для работы под давлением и под разряжением. В каждой группе в зависимости от перекачиваемого вещества рукава подразделяются на следующие типы: бензомаслостойкие, для воды, для воздуха, кислорода и нейтральных газов, для слабых растворов неорганических кислот и щелочей концентрацией до 20% для жидких пищевых продуктов.
Резинотканевые напорные рукава применяются в качестве гибких трубопроводов для перемещения под давлением газов, жидкостей и сыпучих материалов; они состоят из внутреннего и наружного резиновых слоев и одной или нескольких прокладок из прорезиненной ткани. Резинотканевые паропроводные рукава состоят из внутреннего слоя резины, промежуточных прокладок и наружного слоя резины. Применяются в качестве гибких паропроводов для насыщенного пара при давлении до 0,8 МПа и температуре 1750С.
Технические резиновые трубки кислотощелочестойкие предназначаются для перемещения растворов кислот и щелочей концентрацией до 20% (за исключением азотной и уксусной кислот); теплостойкие при температуре: в среде воздуха до - 90°С, в среде водяного пара до +140°С; морозостойкие до - 45°С; маслобензостойкие; пищевые.
Кроме этого, изделия широкого
потребления (обувь, спортивные товары, игрушки), изделия санитарии и гигиены.
Достаточно провести данные о ежегодном мировом производстве натурального и
синтетического каучука - свыше 4 миллионов тонн, чтобы принять роль каучука в
жизни человека.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бобович, Б.Б. Неметаллические конструкционные материалы: учебное пособие для вузов / Б.Б. Бобович. - М.: МГИУ, 2009. - 383 с.
2. Богодухова С.И., Бондаренко В.А. Технологические процессы машиностроительного производства. Оренбург: ОГУ, 1996г.- 160 с.
3. Гарифуллин Ф. А. , Ибляминов Ф. Ф. Конструкционные резины и методы определения их механических свойств, Казань: Идель-Пресс. 2001, 416 с.
4. Лахтин Ю.М. Материаловедение: учебник / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - 3-е изд., перераб. и доп. / Репринтное воспроизведение издания 1990 г. - М. : ЭКОЛИТ, 2011г. - 528 с. : ил.