Исследование динамических свойств резины (1089966), страница 3
Текст из файла (страница 3)
й — радиус большого диска. г — радиус малого диска. Кроме динамических характеристик, испытание на ротационном. приборе позволяет определить также статический нли средний мо- дуль (т. е. отношение статической составляющей напряжения к соответствующей составляюшей деформации). 4. ЗАВИСИМОСТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИНЫ, ОТ УСЛОВИЙ ИСПЫТАН ИЯ На основе данных, полученных методами упругого отскока н свободного сокрашения, удалось показать, что динамический модуль и модуль внутреннего трения не зависят от величшоы динамической деформации, вплоть до значительных растяжений (-250$ ), если определять их, относя работу цикла в функции деформации вида: Ф(оо) =оо 1п (оо+1) Если же относить работу цикла к о,', то обнаруживается определенная зависимость Е и К от деформации, проявляющаяся в уменьшении обоих показателей с ростом до.
Для наполненных резин эта зависимость особенно сушествеина. Как для наполненных, так и для ненаполнеиных резин динамический модуль и модуль внутреннего трения изменяются с деформацией так, что отношение К/Е сохраняетоя практически постоянным.
Испытания, проведенные с помощью ротационного прибора, показали, что зависимость динамических характеристик от величины средней деформации (растяжения) цикла (:.), может быль учтена соотношениями: Е (о+1)'=Сонэ( и К(о+1)'=Сопз1 (16а,б) В обследованном этим же методом, сравнительно небольшом интервале (3 — 16 гц), динамические характеристики практически не зависят от частоты гармонического нагружвния.
Определенная зависимость динамических характеристик от частоты обнаружена, однако, в условиях импульсного напружения, при испытании кольцевых образцов. 13 Этим методом удалось установить сущеспвенио различный характер частотной зависимости динамических характериспик для резин из различных каучуков (обследованы резины из НК, СКН, СКБ, СКС-ЗО, СКН, бугил-каучука, хлоропрена и т. д.). Во всех случаях, в интервале от 1О до !50 циклов в секунду, модуль внутреннего трения К растет с частотой более существенно, чем динамический модуль.
Температурная зависимость динаегичеоких характеристик резиры изучалась в работе разными методами, наиболее полные данные, однако, были получены методом свободного сокрашения. Этим методом были испытаны резины нз различных каучуков (НК, СКБ, СКС-ЗО, СКН-18-25-40 и т. д.) в интервале температур от — ЗО до +80'С. Как модуль внупреннего прения, так и динамический модуль снижаются с повышением температуры. В ряду обследованных резин, исключение составляют ненаполненные вулканизаты натурального каучука, для которых на кривой зависимости динамического модуля от температуры наблюдается характерный мини° мум. Как удалось установить, последний связан с наличием равновесной составляющей динамического модуля, возрастающей пропорционально абсолютной темтюратуре. Особое поведение ненаполиенных вулканизатсе НК связано с тем, что у этих резин, даже при обычной степени вулканизации (- 27п связанной серы), равновесная составляющая динамического модуля относительно велика, по сравнению с неравновесной (особенно при повышенных температурах).
Для большинства синтетических каучуков, нераоиовесная составляющая выше и поэтому минимум на кривой температурной зависимости динамического модуля может наблюдаться только у резин с повышенной степенью вулканизации. Если рассматривать температурную зависимость для одной лишь неравновесной части динамического модуля (Е~=Š— Е«), то оказывается, что она аналогично таковой для модуля внупреннего тремия и приближенно описывается простой экспоненпдальмой зависимастью,вида: К=Кп. " "". Отношение модуля внупреннего трения к нераоиовеоиой части динамического модуля (К/Е~), в обследованном интервале, прзктичеаки не зависит от температуры.
5. ЗАВИСИМОСТЬ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЕЗИН ОТ ОСНОВНЫХ РЕЦЕПТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ а) Влияние природы каучукового полимера на динамические свойства вулканизатов изучалось на простых по составу резинах, свулканизованных приблизительно в равной степени (аюследнее обстоятельство контролировалось постояиством змачеиия равновесного модуля).
Данные, полученные методом овободного сокращения для некоторых каучуков, приведены в табл. 1, из которой следует, что внутреннее трение резины, в зависимости от природы полимера, 14 изменяется в весьма широких пределах. Отвосительно малое внутреннее трение (К=2,0 кг/омт) обнаружили вулкавиеаты натурального (НК) н полиизоаренового (СКИ) каучуков. В 10 раз больше оказалось внутреннее прение вулкаинзатов из бутадиенниррилвного каучука (СКН-40). В большинстве случаев внутреннее трение тем выше, чем интенсивнее межыолекулярное взаимодействие в полимере.
Как видно из табл. 1, неравновесная часть динамического модуля (Е~), значение которой сттьаь же очевидно связано с меномолекулярным взаимодействием, изменяется, в зависимости от природы каучукового полимера, совершенно аналогично модулю внутреннего гренки. Количественное выражение этот факт находит в том, что отношение модуля трения к неравновесной части динамического модуля оказывается для всех обследованных вулканизатов величиной практически постоянной и близкой к О,б (ом.
табл. 1]. (ао даннмм свободного сокрантенна) м о ой Ю ййй ~но Ф й 1е Щ Ю ат от м и ы Н м' а во м ой ~~а о 1~ ао ой м а Оо Ф "й но й о \ ам й щ м м е м м 41 аа ме о а( о о й . й о о ~ Ю ь1 й ю а й й ь ет ег Относительн. гвстеревнс К е о. о м о ° т К Ет Каучук 19,5 ! 12.7 НК 3,7 0,057 3,2 0,147 9,2 0,25 8,0 О,лб 11,0 0,33 2,0 0,54 2 СКИ 12,2 1,8 20,0 0,56 14,0 Хлоронрей 18,2 4 СКЕ 5 С К С-30 6 СКН-18 7 СКН-20 8 СК Н-40 17,0 Ю,5 26,0 32,0 16,4 4,5 0,56 14.5 0,56 13,8 8,0 17,0 23,0 39,0 0,31 0,47 12,0 11,0 0,48 48,0 20,0 0,42 0,51 Таблнна 1 ДИНАМИЧЕСКНЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕНАНОЛНЕННЫХ ВУЛКАНИЗА- ТОВ С ОДИНАКОВЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ РАВНОВЕСНОГО МОДУЛЯ (8„=9,0 кг/смт) прн Ю'С Для ряда резин из различных каучуков, обнаружена линейная зависимость между значениями логаоифма модчля внугпеннего трения (определенными при некоторой постоянной температуре) и ооопвегствующими температурами стеклования.
Показано, что ос- новываясь на современных представлениях о релаксациониом ме- ханизме стеклования, эта зависимость может быть выведена теоре- тическим путем. Полученное таким образом приближенное соотно- шение имеет вид: 1п К=(пКэ+(1п К' — 1п К,) Тя/Т (17) где: К вЂ” модуль внупреинего трения, определенный при абсолютной температуре — Т, Т, — абсолютная температура стеклования, Кп константа, характеризующая внупрениее трение полимера прн неограниченно высокой температуре, К' — критическое значение модуля внутреннего трения, соответствуюшее переходу полимера в застеклованное состояние. Сооткошение (17) соответствует установленной опьгпным путем линейной зависимости между 1пК и Тч, при условии, что значе- ния К' н Кп можно считать независящими от индивидуальных свойспв полимеров. В установленную зависимость не укладываепся поведение вул- канизатов бутадиен.стноольного каучука, для которых внутренее трение оказалось существенно выше того, которое следовало бы ожидать.
исходя из темаератупы стекловання. В несомненной связи с этим опклонением находится обнару- женная аномалия температурной зависимости механических потерь некоторых шинных резин из бутадиен-спгрольного каучука (нали- чие минимума на кривой зависимости относительно гистерезиса от температуры) . Наблюдаемый для этих резин посто механических потерь, ири повышении температуры выше 80'С, является их серьезным недо- статком, по сравнению с резинами из натурального и бугадиеново- го каучуков (для которых, во всем практически важном интервале, механические потери с ростом температуры уменьшаются). При эксплуатации шии на высоких скоростях качения эта ано- малия может приводить к тому; что раз возникший местный пере- грев, в последующих циклах нагружения, будет не рассасываться, а усчгчбляться. В конечном счете это может явиться причиной преждевоеменного выхода шины из строя из-за меспнсто тепло- вого раэпрчшения.
б) Влияние вулкаинзации на динамические свойства резины изучалогь на иенаполнепных и наполненных резинах из нзтчоаль- ного (НК), бутадненового (СКВ), бчтадиен-стирольного (СКС-ЗО), буталнси-.нитрильных (СКН-!8, 26, 40) каучуков и др. Для обычно применяемых содержаний вулканизчюшей группы внутреннее трение, как ненаполнениых, так и наполненных резин, практически не изменяется в процессе вулканизации.
16 Изучение зависимости внутреннего трения от степени серной вулканизации показало, что вплоть до некоторого критического содержания связанной серы (зависящего от природы каучука и температуры испытания) анугреннее трение с увеличением степени вулканнзаиин либо не изменяется, либо (прн повышенных температурах испытания) несколько онижаегся. Дальнейшее повышение содержания овязапной серы приводит к резкому ваерастанию внупреннего трения резины, наступающвму при тем меньших содержаниях связанной серы, чем ниже температура испытания.
Динамический модуль резины, с повышением степени вулканизацнн, монотонно растет. Рост этот, в интервале практически наблюдаемых степеней вулканизацин, происходит, в основном, за счет равновесной составляющей, таким образом, что неравновесная часть модуля, также как и отношение к ней модуля внутреннего трения, сохраняют постоянные, практически не зависяшне от степени вулканнзации, значения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
