|
реакциях. Из-за цепного характера окислительных процессов имеющаяся в резине неоднородность материала приводит к возникновению микроочагов разрушения при относительно небольших изменениях свойств всего материала в целом. Динамическая усталость материала вызывает потерю его прочностных свойств в результате повторных нагрузок и разгрузок. При этом разрушается материал при напряжениях намного меньших, чем те, которые вызывают разрушение при однократном наложении нагрузки. На величину предела прочности и на срок службы изделия влияют геометрические размеры, форма образцов, виды и режимы деформаций, наличие концентраторов напряжений. Необходимо также учитывать гистерезисные свойства полимеров, характеризующиеся различной усталостной прочносгыо при одном и том же режиме нагружения. Положение и конфигурация гистерезисной петли зависит от особенностей рецептуры резин, величины деформации и цикличности. Гистерезисные потери в резинах, особенно при цикличной работе изделия, вследствие отставания в восстановлении своей первоначальной формы реализуются в виде повышения температуры изделия. Все эти процессы вызывают необратимые изменения вулканизационных структур, которые обусловлены механическими, термическими и химическими воздействиями. Небольшие механические напряжения вызывают не только активацию химических реакций, но и способствуют перестройке вулканизационной структуры, создают пространственную направленность химических реакций, что приводит к анизотропии механических свойств полимеров [47]. Работоспособность статически деформированных эластомеров ухудшается в связи с химической релаксацией напряжения [50]. При этом для ряда эластомеров стандартные физикохимические показатели изменяются в меньшей степени по сравнению с накоплением остаточной деформации и падением напряжения в материале. Последнее обстоятельство особенно важно для эластомеров, которые работают п |
ко П.П., Френкелем Я.И., Каргиным В.А. дало широкую основу для создания учения о прочности высокоэластичных и структурных материалов. В общем случае «старение» происходит под влиянием следующих факторов: атмосферного кислорода и озона, находящегося в атмосфере; высоких температур, развивающихся в агрегатах и узлах автомобилей, а также в самих резинах при эксплуатации; механических напряжений, возникающих в резине при ее хранении или эксплуатации в деформируемом состоянии. Кроме того, старение под влиянием кислорода может быть активировано светом, ионизирующим излучением, ионами поливалентных металлов и, наконец, теплом. Несмотря на разнообразие причин, вызывающих разрушение полимеров, главную роль в них играют процессы окисления. Кроме того, они могут подвергаться воздействию статических и динамических напряжений. Наложение динамических напряжений способствует ускоренному старению резин. Современные представления о механизме протекающих при окислении процессов основываются на теории Семенова П.Н. [4] о цепном механизме окислительных процессов, истинно активными центрами которых являются свободные радикалы, дающие начало окислительным реакциям, образующихся на концах разорванной цепи при разрыве молекул полимера и участвующие затем во вторичных химических реакциях. Из-за цепного характера окислительных процессов имеющаяся в резине неоднородность материала приводит к возникновению микроочагов разрушения при относительно небольших изменениях свойств всего материала в целом. Динамическая усталость материала вызывает потерю его прочностных свойств в результате повторных нагрузок и разгрузок. При этом разрушается материал при напряжениях намного меньших, чем те, которые вызывают разрушение при однократном наложении нагрузки. На величину предела прочности и на срок службы изделия влияют геометрические размеры, форма образцов, виды и режимы деформаций, наличие концентраторов напряжений. Необходимо также учитывать гистерезисные свойства полимеров, характеризующиеся различной усталостной прочностью при одном и том же режиме 31 нагружения. Положение и конфигурация гистерезисной петли зависит от особенностей рецептуры резин, величины деформации и цикличности. Гистерезисные потери в резинах, особенно при цикличной работе изделия, вследствие отставания в восстановлении своей первоначальной формы реализуются в виде повышения температуры изделия. Все эти процессы вызывают необратимые изменения вулканизационных структур, которые обусловлены механическими, термическими и химическими воздействиями. Небольшие механические напряжения вызывают не только активацию химических реакций, но и способствуют перестройке вулканизационной структуры, создают пространственную направленность химических реакций, что приводит к анизотропии механических свойств полимеров [47]. Работоспособность статически деформированных эластомеров ухудшается в связи с химической релаксацией напряжения [50]. При этом для ряда эластомеров стандартные физико-химические показатели изменяются в меньшей степени по сравнению с накоплением остаточной деформации и падением напряжения в материале. Последнее обстоятельство особенно важно для эластомеров, которые работают в условиях напряжений сжатия и растяжения. Остаточная деформация резины зависит от ряда факторов: от состава резиновой смеси и условий обработки, от продолжительности, величины и повторности деформаций, от температуры, в которой осуществляется деформация. Накопление остаточных деформаций характеризует понижение эксплуатационного качества резины как материала. В практике применения резин имеют место релаксационные явления, степень которых зависит от времени и условий деформации, проявляющиеся в таких релаксационных процессах как ползучесть, падение напряжения, восстановление, гистерезисные потери и др. Мерой быстроты релаксации процесса постепенного перехода термодинамической системы из неустановившегося состояния, вызванного внешними воздействиями, в состояние термодинамического равновесия, служит время. 32 |