Растрескивание - резина
Cтраница 3
Уменьшение гидрофильное поверхности резины сводит на нет защитное действие влаги. Испытания в сухом и влажном озонированном воздухе резины из СКИ ( см. рис. 151), менее гидрофильной, чем резина из НК, а также резин из НК и наирита ( рис. 153), поверхность которых была гидрофобизована путем введения парафина, показали, что в этих случаях тормозящее действие влаги на растрескивание резин исчезает. [31]
В отличие от жестких полимеров в эластомерах напряжения воспринимаются отрезками молекулярных цепей между поперечными связями. В связи с этим для растрескивания эластичных материалов при малых деформациях, что соответствует очень малым напряжениям, необходимо обычно значительно более интенсивное, чем на жесткие полимеры, воздействие химически агрессивных сред. Наиболее изучено растрескивание резин под действием газообразного озона. [32]
Воздействие кислорода воздуха приводит к окислительной деструкции молекул и их структурированию. При этом усталостная прочность резко снижается. Присутствие озона даже в небольших концентрациях вызывает растрескивание резин, причем скорость образования трещин возрастает с увеличением деформации. Наибольшей выносливостью в этом случае обладают каучуки, содержащие наименьшее количество химически активных связей. [33]
Хотя в большинстве случаев растрескивание происходит в одном направлении, перпендикулярном направлению растяжения образца, в литературе опубликовано несколько сообщений о происходящем при действии озона растрескивании, по характеру подобном тому, которое имеет место при усыхании или при растрескивании, в результате которого поверхность резины приобретает вид крокодиловой кожи. Нортон [464], например, показал, что при воздействии озона на листовую резину, натянутую на сферическую поверхность, на поверхности ее появляются трещины: типа тех, которые образуются в: результате усыха-ния. Оссефорт и Тоухи [490] наблюдали подобное же явление, и ими был сделан вывод, что при наличии биаксиального растяжения в присутствии озона может происходить такое растрескивание резины, которое трудно отличить от растрескивания в результате усыхания. [34]
Наиболее благоприятные условия для накоплений озона существуют в колоннах для получения первичного криптонового концентрата. Имеются сведения о том, что на одном из металлургических комбинатов при определении содержания ацетилена в жидкости, сливаемой из конденсатора колонны для получения первичного криптонового концентрата, неоднократно обнаруживали озон в количестве до 3 - 4 см3 / л жидкости. При этом часто наблюдалось растрескивание резиновых шлангов, которые используются при проведении анализов жидкого кислорода на ацетилен. Характер разрушений шлангов аналогичен растрескиванию резины в присутствии озона. [35]
В то же время в колоннах для получения криптонового концентрата, очевидно, может накопиться сравнительно большое количество озона. Имеются сведения о том, что на одном из металлургических комбинатов при определении содержания ацетилена в жидкости, сливаемой из конденсатора колонны для получения криптонового концентрата, обнаружили озон в количестве до 3 - 4 смг / л жидкости. В этих условиях часто наблюдается растрескивание резиновых шлангов, которые используют при проведении анализов жидкого кислорода на ацетилен. Характер разрушений шлангов указывает на типичное растрескивание резины в присутствии озона. [36]
Влияние внешней среды при эксплуатации резиновых изделий является одной из важных причин их динамической усталости. Воздействие кислорода воздуха приводит к окислительной деструкции и структурированию резины. При этом ее усталостная прочность резко снижается. Присутствие озона даже в небольших концентрациях вызывает растрескивание резин, причем скорость образования трещин возрастает с увеличением деформации. Наибольшей устойчивостью к окислительной деструкции обладают каучуки с наименьшим содержанием химически активных связей. [37]
Возможность использования специальных камер для ускоренного испытания резин непосредственно связана с необходимостью частого проведения анализов озона с целью контролирования его концентрации. Большинство способов определения содержания озона основано на методе иодометрии. Крабтри и Кемпом [503], Витом [467], а также Бовеном и Редженером [505] описаны автоматические устройства, использующие этот метод анализа. В другом методе для измерения содержания озона определяется скорость растрескивания резины. В озонометре фирмы Goodrich, конструкция которого была разработана Битти и Шувом [508], мерой концентрации озона является уменьшение напряжения резины при действии озона. [38]
Необходимо всегда тщательно разделять явление озонного растрескивания, при котором характерно образование трещин, перпендикулярных направлению растяжения, и другие виды растрескивания резины. Все эти отличные от озонного типы растрескивания заключаются обычно в образовании случайно расположенных трещин, и причина всех этих видов повреждений резины все еще является предметом обсуждений и дискуссий. Трещины такого типа образуются обычно в смолообразной пленке на поверхности резины, а не в самой резине, и могут появляться как у растянутых, так и у нерастянутых изделий. Моррис и др. [439, 440] приводят обзор основных различий между указанными двумя основными типами растрескивания резины. Бист и Вилдинг [441 ] установили четкие различия между образованием сетки мелких трещин и озонным растрескиванием и опубликовали фотографии шины, на которых показаны одновременно результаты, обоих процессов. Было найдено, что образование трещин под действием многократных деформаций и озонное растрескивание по-разному зависят от условий напряжение - деформация при деформации резины. [39]
Если в атмосферных условиях для образования видимых трещин в растянутой резине необходим довольно длительный срок, при концентрации озона в окружающей образец газовой среде около 0 1 % растянутые образцы резины трескаются и разрываются почти мгновенно. Альбрехт [ 4431 назвал озон химическим ножом, характеризуя тем самым чрезвычайно сильное действие, которое оказывает этот агент на растянутую резину. Огромное значение крайне вредного действия озона при эксплуатации эластомеров и изделий из них привело к широкому развитию в последнем десятилетии различных исследований в этой области, причем большинство усилий было направлено на разработку методов предотвращения озонного растрескивания. К настоящему времени эта проблема еще не разрешена полностью, но уже найдены некоторые способы уменьшения растрескивания резины под действием озона. Для уменьшения или полного исключения процессов озонного растрескивания в настоящее время применяют покрытие резины воском или используют добавки химических соединений, называемых антиозонантами; в ряде случаев эти средства защиты применяют одновременно. [40]
 |
Коррозионное растрескивание резины и сплава Al-Mg при деформации кручения. [41] |
При растрескивании и разрыве полимерных материалов в отсутствие химического взаимодействия должны преобладать процессы разрушения химических связей под действием напряжения. В присутствии химически активной среды дело обстоит сложнее. Помимо процессов, сопровождающихся разрывом химических связей, идут реакции присоединения, замещения и др., не вызывающие деструкции молекул полимера. Поэтому не во всех случаях одновременное воздействие химически активной среды и напряжения вызывает характерное для явления статической усталости растрескивание резин в направлении, перпендикулярном направлению растяжения. [42]
Крабтри и Биггс [451 ] сообщили, что некоторые свободные радикалы, образующиеся при облучении перекисей ультрафиолетовым светом, вызывают образование в резине таких же трещин, как и наблюдаемые при действии озона. Биггс [444] подчеркивает, что это не означает, что озон действует, как свободнорадикальный агент, но указывает в то же время на некоторое сходство механизмов этих процессов. Последующие исследования показали, что свободные радикалы не вызывают растрескивания растянутых образцов резины аналогичного растрескиванию при действии озона. Наблюдение Крабтри и Биггса было объяснено [451] предположением об образовании озона при взаимодействии кислорода со свободными радикалами, получающимися при облучении перекисей ультрафиолетом. Образующийся озон вызывает растрескивание резины. [43]
Вилльямс [387] показал, что свет может даже понижать степень растрескивания, так как при освещении на поверхности резины образуется окисленный слой, который предохраняет расположенные глубже слои продукта. Скорость образования такого слоя может быть увеличена нанесением на поверхность резины катализатора реакции окисления. Эффект, обусловленный наличием такого окисленного слоя, наблюдался также Ван-Россемом и Таленом [397], которые нашли, что на затененной стороне испытываемых в атмосферных условиях образцов образуется большее количество трещин. Различия в степени растрескивания резин, содержащих пигменты разной окраски, также объясняют образование защитных поверхностных слоев. Шепард, Кралл и Моррис [399] установили, например, что введение небольших количеств сажи в белые вулканизаты приводит к повышению растрескивания получаемых образцов. [44]
Повреждение резиновых изделий под действием атмосферного озона является в резиновой промышленности проблемой первостепенной важности. В течение многих лет известно, что в резине из натурального каучука, находящейся под нагрузкой в обычной атмосфере, образуются трещины в направлении, перпендикулярном направлению нагрузки. Томпсон [386] впервые сообщил, что полученный в лабораторных условиях озон может вызывать растрескивание растянутой резины. Ранее считали, что такое растрескивание связано с воздействием на резину кислорода или света, либо обоих этих факторов. Вилльямс [387] был первым исследователем, указавшим, что растрескивание резины обусловлено действием именно атмосферного озона. Хаусхальтер [388] на основании работы по исследованию действия на каучук коронных разрядов пришел к выводу, что растрескивание вызывается бомбардировкой каучука ионами либо действием образующегося в разряде озона. В настоящее время известно, что свет и кислород влияют на процесс растрескивания резины лишь тем, что действие света превращает ничтожную часть атмосферного кислорода в озон. Ньютоном [389] была проведена исчерпывающая работа по выяснению основных факторов, существенных при озонном растрескивании, и автор пришел к выводу, что единственными факторами, обусловливающими образование трещин, являются озон и напряженное состояние образца. [45]
Страницы: 1 2 3 4