Резиновые материалы

| Категория реферата: Рефераты по технологии
| Теги реферата: скачать курсовую работу на тему, доклад по английскому
| Добавил(а) на сайт: Шурыгин.

СТОЙКОСТЬ РЕЗИН К ВОЗДЕЙСТВИЮ АТМОСФЕРЫ, АГРЕССИВНЫХ СРЕД, РАДИАЦИИ

Резиновые изделия, так же как и большинство других материалов, работают в определенной среде. Даже та среда, которую считают привычной для живых организмов — воздух, обычные атмосферные воздействия — солнечное излучение, следы озона, влага, не является безобидной и инертной для резин. Расширение международных связей и технических возможностей приводит к необходимости изготавливать резино-технические изделия для наиболее трудных естественных условий — тропики, арктика, космос; кроме того, стремительное развитие техники Предъявляет к резинам все более жесткие требования по их работоспособности в специальных условиях — воздействия радиации, открытого пламени, масел, кислот и других химически агрессивных веществ, а также сочетания агрессивных сред и напряжения. Последнее условие наиболее опасно.

В данном сообщении коротко освещены следующие положения: 1) принципиальная разница в поведении напряженных и ненапряженных резин и вопросы, возникающие по методам испытаний; 2) требования, предъявляемые к резинам по работоспособности в различных средах в напряженном и ненапряженном состоянии.

Опыт и теоретическое рассмотрение показывают, что действие напряжения накладывает свою специфику на разрушение материалов под влиянием других факторов и часто приводит к качественно иным закономерностям. Если говорить о наиболее разрушающем виде напряжений — растягивающих напряжениях, — то скорость разрушения напряженного материала под влиянием агрессивных воздействий обычно определяется скоростью химического взаимодействия, а ненапряженного — скоростью диффузии. Это обусловливает различные температурные зависимости и разный порядок расположения резин в напряженном и ненапряженном состоянии по их стойкости в агрессивных средах. В связи с этим необходимо оценивать стойкость резин к агрессивным воздействиям не только в ненапряженном состоянии, но и при одновременном действии напряжения. Так как результативное воздействие определяется соотношением интенсивностей химического и механического факторов, спецификой таких испытаний должны быть испытания при нескольких соотношениях этих факторов.
Это достигается либо испытаниями при разных концентрациях агрессивной среды
(например, при испытаниях на озонное и свето-озонное старение) либо испытаниями при разных напряжениях (испытания в кислотах). В наиболее сложных случаях рекомендуется изменять и то и другое. Зависимости показателя скорости разрушения — времени до разрыва ((р) — как от концентрации с агрессивной среды, так и от напряжения носят сложный характер. При малых концентрациях среда практически не влияет на (р
(происходит статическая усталость материала), а при больших—наблюдается степенная зависимость (р = kс-n

Кривая зависимости (р от напряжения при наличии коррозионного растрескивания проходит через минимум и максимум из-за развивающихся в резине с ростом деформаций ориентационных явлений и связанного с ними упрочнения. Таким образом, количественная и даже качественная относительная оценка резин по их агрессивной стойкости в напряженном состоянии должна проводиться с учетом экстремальной зависимости их свойств от деформации. О сопротивляемости резин более сложным видам разрушения, в частности износу в присутствии агрессивных сред, практически нет опубликованных данных. Однако имея в виду многообразие этого явления даже в отсутствие агрессивных сред, можно понять его сложность при одновременном агрессивном воздействии.
Особенно большое значение представляет выяснение закономерностей износа по гладкой поверхности (для подвижных уплотнений) и гидроабразивного износа под действием различных пульп — песок в воде, флотационные пульпы, суспензии красителей в спирто-щелочном растворе, металлические детали в серной кислоте (травление) и т. д. Закономерности гидроабразивного износа другие, чем износа по закрепленному абразиву; в частности, наиболее стойкими в воздухе и воде оказываются ненаполненные эластичные резины в отличие от обычного абразивного износа.

Воздействие напряжения вносит свою специфику и при облучении резин.
Помимо химических превращений под влиянием (-излучения, резко увеличивается подвижность молекул, а следовательно, и скорость релаксационных процессов

Атмосферное старение

Как известно, на открытом воздухе в нижних слоях атмосферы резины подвергаются воздействию следов озона и солнечного света, вызывающих растрескивание напряженных изделий. По отношению к озону резины можно разделить на две группы:

1) Особо стойкие—из каучуков, не содержащих двойных связей (фторкаучуки,
СКТ, СКУ, СКЭП, СХПЭ, тиокол), относящиеся к группе спецкаучуков. Резины из этих каучуков могут работать в атмосферных условиях неопределенно долгое время, не подвергаясь озонному растрескиванию.

2) Нестойкие — из каучуков, имеющих в своем составе двойные связи (НК,
СКИ, СКВ, СКД, СКС, СКН), относящиеся к каучукам общего назначения. Резины из этих каучуков покрываются трещинами и разрушаются на открытом воздухе за несколько дней. Промежуточное положение между этими двумя группами занимают бутилкаучук и полихлоропрен.

Каучуки, стойкие к атмосферным воздействиям, не всегда могут быть использованы, так как часто не обладают всем комплексом требуемых свойств.
С другой стороны, каучуки общего назначения для нормальной эксплуатации следует обязательно защищать от старения; нуждается в защите и более стойкий каучук, такой, как хлоропреновый.

Увеличение сопротивления резиновых изделий атмосферным воздействиям достигается тремя путями:

1) Изменением (обычно уменьшением) растягивающих напряжений в изделии.
Этого можно достичь изменением конструкции (например, уменьшением толщины при одинаковой деформации изгиба), технологии изготовления (например, резиновую трубку часто изготавливают, сворачивая ее в бухту при вулканизации; если затем трубка эксплуатируется в распрямленном состоянии, на ней появляются растягивающие напряжения. Этого можно было бы избегнуть, вулканизуя трубку на дорнах в распрямленном состоянии), правильным выбором условий эксплуатации. При этом надо иметь в виду, что наиболее интенсивное разрушение резин в результате воздействия озона и активирующего это воздействие солнечного света и различных излучений происходит в некоторой ограниченной области деформаций — возле критической деформации (кр; при деформациях меньше и больше этой деформации разрушение замедляется.
Следовательно, изменяя конструкционными приемами величину напряжения, необходимо избежать попадания изделия в область(кр.

2) Нанесением защитных покрытий. Для этой цели используется полихлоропрен, сульфохлорированный полиэтилен. В нашей промышленности для этих целей применяются клеи: КЗС (хлорированный наирит), обеспечивающий защиту изделий до двух лет, и покрытия СПО-46 и ВГП-18. Однако метод имеет ряд недостатков.

3) Защитой с помощью антиозонантов и восков. Этот путь защиты в настоящее время является наиболее приемлемым и эффективным. Из воскообразных веществ хорошо зарекомендовали себя воски АФ-1, ЗВ-1 и антилюкс, из антиозонантов—
4010 NА, сантофлекс АW, параоксинеозон, ацетонанил. Для оптимальной защиты используется смесь 4010 NА, сантофлекса АW и воска. Применяются также смеси
4010 NА с параоксинеозоном или с диэтилдитиокарбаматом никеля. Как показывают результаты экспозиции на открытом воздухе при статической деформации, равной 18%, защищенные резины из СКМС-3ОРП, СКМС-10, СКИ-3 стоят без растрескивания более 650 суток.

Воздействие агрессивных сред

Многообразие агрессивных сред, для которых требуется разработка резин, велико. Наибольшее распространение нашли следующие группы сред: сильные окислители (азотная, хромовая кислоты и др.); минеральные и органические кислоты (фосфорная, уксусная и др.); основания; органические соединения
(нефтепродукты и др.); галогенсодержащие соединения.

Агрессивные среды могут либо вызывать химическое перерождение материала, его разрушение, растрескивание, увеличение жесткости и другие изменения, либо оказывать физическое действие, приводящее к набуханию. Отношение каучуков к химически агрессивным средам удобно рассмотреть в рамках принятой классификации высокополимеров:

1) Карбоцепные, ненасыщенные (натуральный, бутадиен-стирольный, хлоропреновый каучуки).

2) Карбоцепные, насыщенные или с малой ненасыщенностью (полиизобутилен, бутилкаучук, фторкаучуки, сульфохлорированный полиэтилен, СКЭП).

3) Гетероцепные (силоксановый, уретановый каучуки).

Первая группа при соответствующих условиях способна ковсем реакциям, характерным для простых ненасыщенных соединений (последние, как известно, легко окисляются, галоидируются, присоединяют галогеноводородные кислоты, серную и уксусную кислоту).

Вторая группа является малореакционноспособной, а каучуки третьей группы сравнительно-легко распадаются под действием кислот, щелочей и даже гррячей воды (полиизоцианаты). Воздействие химически агрессивных сред на резины имеет 'ряд особенностей, увеличивающих возможности использования резины в качестве коррозионностойкого материала.

Например, при воздействии серной и соляной кислот на резины из НК, помимо обычных реакций присоединения по двойным связям, идет процесс циклизации, приводящий к уплотнению поверхности резины и резкому замедлению диффузии в нее кислоты. Гидрохлорирование НК также приводит к образованию . на поверхности резины плотной пленки (в отличие от действия соляной кислоты на резины из бутилкаучука).

До настоящего времени практическое применение в качестве антикоррозионных материалов нашли резины из каучуков первых двух групп. Так, например, к сильным окислителям устойчивы фторкаучуки типа кель-Ф, в меньшей степени сульфохлорированный полиэтилен и бутилкаучук.