книги из ГПНТБ / Райт П. Полиуретановые эластомеры

скорее указать некоторые тенденции, нежели действительные зна­ чения.

Приведенные данные можно сравнивать со стандартными свой­ ствами некоторых типичных каучуков (табл. 10.2) и некоторых пласт­ масс (табл. 10.3).

На основании данных таблиц можно сделать вывод, что для по­ лиуретанов характерно высокое сопротивление разрыву и удлине­ ние в сочетании с прекрасным сопротивлением раздиру и истира­ нию. Полиуретаны по этим свойствам превосходят другие эласто­ меры той же твердости, хотя несколько уступают по показателям остаточной деформации при сжатии и эластичности. Эти свойства меняются под действием некоторых факторов окружающей среды — температуры, присутствия различных жидкостей.

Упругость, гистерезис и амортизация. Когда к эластомерному материалу прикладывается какая-то нагрузка, всегда проходит небольшой промежуток времени, прежде чем материал деформи­ руется. Этот временной интервал необходим для того, чтобы коле­ бательная энергия атомов преодолела межмолекулярное при­ тяжение. На практике в динамических условиях этот временной интервал приводит к тому, что кривая напряжение — деформация при восстановлении отклоняется от направления, соответствующего моменту приложения нагрузки, что сопровождается потерей энергии (гистерезисом), которая превращается в тепло. Эта потеря энергии

марок адипрен, сопротивление раздиру которых определялось пятью различными методами (рис. 10.8). Результаты этих испытаний

На основании этой серии опытов был сделан вывод, что при всех методах испытаний сопротивление раздиру увеличивается про­ порционально твердости материала. Однако в трех методах, связан­ ных с испытанием образцов с надрезом, эта зависимость от проч­ ностных свойств менее заметна. Влияние сопротивления разрыву на результат испытаний можно снизить, уменьшив скорость растя­ жения, но не исключить полностью.

Износостойкость является, очевидно, мерой сопротивления раз­ диру и истиранию. Общеизвестно, что большинство испытаний на истирание имеет малую практическую ценность, они лишь позволяют несколько дифференцировать материалы с одной и той же твердостью. Возможно, именно этим объясняется недостаточное количество

опубликованных данных о результатах' сравнительных испытаний полиуретанов, натурального и синтетического каучуков и пластмасс.

Абразивный износ, особенно у полиуретанов, в значительной мере зависит от выделения тепла на поверхности испытуемого образца. Степень нагревания поверхности определяется коэффициентом тре­ ния полиуретана, относительной скоростью трущихся поверхностей и приложенной нагрузкой.

Фирма «Дюпон» в разработанной ею методике связывает сопро­ тивление истиранию с энергией, рассеянной по испытываемой поверх­ ности. Величина абразивного износа при трении мягких образцов, испытанных этим методом, оказывается низкой, поскольку суще­ ственная часть энергии используется на преодоление трения. Ниже сравниваются данные для ряда адипренов, полученные этим методом

Замечания, приведенные выше, касаются лишь испытаний су­ хих поверхностей; при испытаниях мокрых поверхностей вода, смачивая поверхности, снижает коэффициент трения; тепло, обра­ зующееся при трении, также легче рассеивается. Именно в таких условиях полиуретаны проявляют себя как весьма ценные мате­ риалы, поскольку присущий им абразивный износ не уменьшается из-за теплообразования. Это свойство описали Веллингер и Ютц [10 ], которые сравнивали потери при истирании у различных материалов при повышении содержания воды в абразиве (песке); в качестве материала для сравнения использовали сталь (рис. 10.9).

Девис [11 ] попытался увязать экспериментальные данные с дан­ ными, собранными при эксплуатации материалов в сельскохозяй-

ственной технике. Износ сельскохозяйственного инвентаря зависит от типа обрабатываемой почвы и особенно от вида абразива, содержа­ щегося в ней.

В качестве абразива Девис использовал кремневый песок. Полиуре­ тан с твердостью по Шору А 95 обнаружил очень низкие потери при истирании по сравнению с большинством других материалов. Как выяснилось, результаты испытания (по данной методике) зависят

Рис. 10.9. Потери при истирании вулколлана, натурального каучука и стали при различных соотношениях песка и воды в смеси (данные по истиранию относительно спецификации ФРГ для стали ст. 37):

/ — в у л к о л л а н , твердость по Ш о р у А — 72; 2 — н а т у р а л ь н ы й к а у ч у к , твердость по Ш о р у А —72; 3 — сталь ст. 37.

от эластичности опытного образца. Этим объясняются относительно хорошие результаты для каучука ею сравнению с результатами, полученными для более твердых материалов (см. табл. 11). Испытания проводили с сухим песком; параллельные испытания с влажным песком подтвердили повышение сопротивления к истиранию полиуре­ танов в таких условиях.

Получены следующие значения относительного истирания (за единицу принят результат для мягкой стали):

Коэффициент трения. Фрикционные свойства [12] полиурета­ новых эластомеров в основном соответствуют стандартным свойствам синтетического каучука, т. е. коэффициент трения равен прибли­ зительно 0,2 для более жестких типов материала и до 2—3 для са­ мых мягких. Высокое значение коэффициента трения для мягких материалов объясняется большой истинной площадью контакта. Однако, как и при испытаниях на истирание, значения коэффициента трения, полученные лабораторным путем, нельзя принимать за

абсолютные величины. Их следует рассматривать лишь как прибли­ зительную оценку действительных величин при эксплуатации. В процессе эксплуатации величина, характеризующая трение, во многом зависит от таких факторов, как чистота поверхности, есте­ ственная смазка частицами пыли, имею­ щимися в воздухе, частицами^абразивов

или следами жидкости.

нейно с уменьшением твердости. Как и у других эластомеров, коэф­ фициент трения меняется также в зависимости от температуры, до­

Коэффициент трения можно значительно снизить с помощью смазки, поэтому при использовании полиуретанов в качестве несу­ щих поверхностей (подшипники) применяют масла или смазки. В случаях, когда наружные смазки нежелательны, в полиуретаны вводят добавки, придающие материалу свойства самосмазывания. Обычно для этой цели используют дисульфид молибдена, графит и силиконовые масла. Однако при использовании этих добавок сле­ дует соблюдать осторожность, так как в некоторых случаях они могут снизить стойкость материала к старению.

10.4. Влияние окружающей среды на свойства полиуретанов

Все свойства эластомеров зависят от окружающей среды, которая может вызывать в материале физические или хими­ ческие изменения. Физические изменения обычно (хотя и не всегда)

обратимы. Так, полиуретаны набухают в неко­ торых жидкостях. Однако, если образцы уда­ лить из этой среды и высушить, они восстановят свои первоначальные размеры. Это не всегда верно в отношении других эластомеров или пласт­ масс, так как они могут содержать пластифика-

торы, которые вымываются данной »«i £ ™ и Ъ * Л а ^ & \ и к а у я у к : жидкостью. В этом случае происхо­ дит необратимая усадка материала.

Высокие температуры. В полиуретанах, подвергающихся действию высоких температур, могут происходить два процесса: а) времен­ ное ухудшение свойств, вызванное общим ослаблением связей, и б) деструкция — необратимые изменения химической структуры.