Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Старение и стабилизация синтетических каучуков и вулканизатов на их основе. Учебно-методическое пособие
.pdf
степени наполнения. Подготовка образцов та же, что и в лабораторной
Eр=
р
/
р
,
(5.31)
Показатели
Скорость движения зажима v1·10-3, м/с
0,08
0,16
1,6
3,2
4,8
6,4
8,0
Истинная прочность при
разрыве
р
, МПа
Относительное
удлинение
р
, %
Модуль растяжения
Eр, МПа
tgα = Δlg
р
/∆lgv1 .
(5.32)
работе 5.4. Число образцов должно быть не менее 5.
2. Проведение испытаний. Испытания проводят на разрывной
машине в соответствии с описанием в лабораторной работе 3 при
скоростях движения нижнего зажима v1 = 5, 10, 100, 200, 300, 400 и
500 мм/мин или 0,08, 0,16, 1,6, 3,2, 4,8, 6,4 и 8,0·10-3 м/с, фиксируя
нагрузку и относительное удлинение при разрыве. Результаты вносят в
протокол испытаний как в лабораторной работе 5.4 (табл. 5.5).
3. Оформление результатов. На основании полученных данных
рассчитывают условную прочность fр, относительное удлинение
истинную прочность
для каждой скорости растяжения v1, а затем
р
и
р
рассчитывают модуль растяжения (эластичности) для каждой скорости
растяжения v1 по формуле 5.31. Результаты вносят в табл. 5.6.
где Eр – модуль растяжения.
Условную прочность, относительное удлинение, истинную
прочность вычисляют по методике, описанной в лабораторной
работе 5.3.
Таблица 5.6
Результаты испытаний на разрывной машине
Основные показатели долговечности получают расчетным
путем. Для этого сначала строят логарифмическую зависимость
(МПа) от скорости растяжения v1 (м/с) и по графику находят
р
тангенс угла наклона прямой:
91
Затем рассчитывают показатель степени m в уравнении (5.28) по
m = 1/tg α .
(5.33)
lg А1 = lg
р
0
- U/ 2,3mRT,
(5.34)
С = (ls/ m·Eр)·А
1
m
b = m – 1 .
(5.35)
Каучук
U, кДж/моль
СКД
29
НК
34
СКИ-3
34
СКЭПТ-50
42
СКС-30
55
СКН-18
54,5
СКН-26
71,2
СКН-40
96,4
Наирит
84
формуле
Далее рассчитывают константу А1, принимая lgv1 = 0, тогда
уравнение преобразуется к следующему виду:
где U – энергия активации для каучука, на основе которого
изготовлена резиновая смесь (находят из табл. 5.7); R – универсальная
газовая постоянная (8,31 Дж/(моль K); T – температура испытания,
равная 296 K (23 °C). Величину lg
прямой зависимости lg
- lgv1 до оси ординат (lgv1 = 0).
р
0
находят путем экстраполяции
р
По найденным значениям А1 и m рассчитывают константы С и
b по формулам
Здесь модуль эластичности Eр находится как среднеарифметическое
значение модулей, полученных при каждой скорости растяжения.
Таблица 5.7
Значения энергии активации вязкого течения для различных
каучуков
92
Наконец, решают уравнение долговечности в
lg τд = lg С+ lg - lgb + U/2,3RT .
(5.36)
Показатель
E
р
,
tg α m U
А1 b С
τд
Значение
логарифмическом виде для любого значения :
Результаты расчета долговечности исследуемой резины при
определенной температуре и постоянном напряжении оформляют в
виде табл. 5.8.
Таблица 5.8
Результаты расчета долговечности для напряжения
Лабораторная работа 5.6
Определение стойкости резин к воздействию жидких агрессивных
сред по изменению их физико-механических показателей
Цель: определение стойкости резин к воздействию жидких
агрессивных сред по изменению их физико-механических показателей.
Задание: определение стойкости резин к воздействию
агрессивных жидких сред в ненапряженном состоянии по изменению
одного или нескольких физико-механических показателей
(ГОСТ 9.030-74, метод В).
Оборудование и реактивы: термошкаф (до 250 °С), пресс
вырубной; машина разрывная РМИ-250; нож штанцевый для вырубки
образцов; штамп для нанесения меток; толщиномер (погрешность
измерения 0,01 мм), прибор для набухания с крышкой, стержни
металлические, часы, зажимы для подвешивания образцов, жидкость
для набухания, жидкость для промывки образцов, нитки,
фильтровальная бумага.
Ход работы
1. Подготовка образцов. Для испытания используют две
вулканизованные в гидравлических прессах пластины толщиной (2,0 ±
0,2) мм, изготовленные из одной резиновой смеси и вулканизованные
при одной температуре и в течение одного времени. Подготовка
образцов та же, что и в лабораторной работе 5.4. Число образцов
должно быть не менее 10. Размеры всех образцов заносят в протокол
испытаний.
93
2. Проведение испытаний. На 5 образцов № 1–5 (А) с помощью
Жидкости для набухания образцов
Жидкости для промывки образцов
Кислоты
Дистиллированная вода
Щелочи
Спирто-глицериновая смесь
Нефтяные продукты
Бензин
Касторовое масло
Спирт
Легколетучие жидкости
–
штампа и краски наносят метки рабочих участков и определяют
основные показатели, характеризующие прочность резин при
высокоэластическом разрыве, до воздействия агрессивной среды
(аналогично лабораторной работе 5.4). Оставшиеся 5 образцов № 6–10
(Б) прокалывают шилом, прошивают иглой с ниткой в широкой части
лопаток, прикрепляют к металлическому стержню и погружают в
агрессивную среду. Необходимо строго соблюдать условия
размещения образцов: они не должны соприкасаться друг с другом, с
дном и стенками сосуда. Уровень жидкости над образцами должен
быть не менее 1 см. Соотношение объемов среды и образцов должно
составлять не менее 15:1.
Тип и концентрацию среды устанавливают в зависимости от
условий эксплуатации резин и резиновых изделий в соответствии со
стандартами или техническими условиями на резины или резиновые
изделия. Испытания проводят при температуре, значения которой
устанавливают из следующего ряда: 23, 40, 50, 55, 70, 85, 100, 125,
150, 175, 200, 225, 250 °С. Продолжительность испытаний
устанавливают в зависимости от типа резины и температуры
испытаний по достижении образцами равновесного состояния
набухания в среде. Отсчет продолжительности испытаний начинают с
момента погружения образцов в среду для испытаний при 23 °С или с
момента помещения емкости с образцами в термостат для испытаний
при повышенных температурах.
По окончании процесса набухания сосуд с образцами
охлаждают до 23 °С, образцы выгружают из сосуда и опускают в
стакан с жидкостью для промывания на 30 с. Подбор жидкости для
промывания образцов зависит от применяемой жидкости для
набухания (табл. 5.9).
Таблица 5.9
Жидкости для промывки
94
Объем жидкости для промывания должен быть не менее
∆П = (П – П0)·100/П0, %,
(5.37)
1500 см3. После промывки 50 образцов жидкость в сосуде меняют.
После промывки образцы встряхивают, протирают фильтровальной
бумагой и наносят на них метки рабочих участков для испытаний на
разрыв (аналогично лабораторной работе 5.4).
3. Оформление результатов. За результат испытаний
принимают среднее арифметическое значение показателя для всех
испытанных образцов. Учитываются результаты испытаний тех
образцов, условная прочность которых отклоняется от среднего
значения не более, чем на ±10 %. Число образцов, оставшихся после
разбраковки должно быть не менее трех. В противном случае
испытания следует повторить.
Результаты расчетов вносят в табл. 5.5.
Изменение физико-механических показателей ∆П рассчитывают
следующим образом:
где П0 и П – значения показателей до и после воздействия среды.
Результаты испытаний записывают в следующем виде:
дата испытания;
количество образцов для испытаний (до и после старения);
условия испытаний (температура, продолжительность испытаний);
характеристика среды (тип, состав, концентрация), для
минеральных масел (кроме стандартных) приводят данные по
плотности, вязкости, показателю преломления и анилиновой точке или
содержанию ароматических веществ (при исследовательских
испытаниях);
изменения внешнего вида образца после воздействия среды;
значение показателя физико-механических свойств до воздействия
среды;
значение показателя физико-механических свойств после
воздействия среды;
внешний вид образца после исследовательских испытаний
(растрескивание, расслаивание и т.д.);
внешний вид среды после исследовательских испытаний
(выцветание, выпадение осадка и т.д.).
95
Библиографический список
1. Аверко-Антонович, И.Ю. Методы исследования структуры и
свойств полимеров: учеб. пособие / И.Ю. Аверко-Антонович,
Р.Т. Бикмуллин. – Казань: Изд-во КГТУ, 2002. – 604 с.
2. Охотина, Н.А. Основные методы физико-механических испытаний
эластомеров / Н.А. Охотина, А.Д. Хусаинов, Л.Ю. Закирова. – Казань:
Изд-во КГТУ, 2006. – 166 с.
3. Кузьминский, А.С. Окисление каучуков и резин / А.С. Кузьминский,
Н.Н. Лежнев, Ю.С. Зуев. – М.: Госхимиздат, 1957. – 319 с.
4. Демидов, П.Г. Горение и свойства горючих веществ / П.Г. Демидов,
В.А. Шандыба, П.П. Щеглов. – М.: Химия, 1973. – 248 с.
5. Догадкин, Б.А. Химия эластомеров / Б.А. Догадкин, А.А. Донцов,
В.А. Шершнев - М.: Химия, 1981. – 376 с.
6. Прут, Э.В. Термопластичные эластомеры: инновации и потенциал /
Э.В. Прут // Инноватика и экспертиза. – 2013. – № 1 (10). – С. 68 – 75.
7. Кулезнев, В.Н. Химия и физика полимеров: учебник для вузов /
В.Н. Кулезнев, В.А. Шершнев. – М.: Высшая шк., 1988. – 312 с.
8. Пиотровский, К.Б. Старение и стабилизация синтетических
каучуков и вулканизатов / К.Б. Пиотровский, З.Н. Тарасова. – М.:
Химия, 1980. – 264 с.
9. Бергштейн, Л.А. Лабораторный практикум по технологии резины:
учеб. пособие / Л.А. Бергштейн. – Л.: Химия, - 1989. – 248 с.
10. Фойгт, И. Стабилизация синтетических полимеров против
действия света и тепла / И. Фойгт. – Л.: Химия, 1972. – 544 с.
11. Гордон, Г.Я. Стабилизация синтетических полимеров/ Г.Я. Гордон.
– М.: Госхимиздат, 1963. – 300 с.
12. Эмануэль, Н.М. Химическая физика молекулярного разрушения в
стабилизации полимеров / Н.М. Эмануэль, А.Л. Бучаченко. - М.:
Наука, 1988. - 368 с.
13. Дорофеев, А.Н. Стабилизирующая система полифункционального
действия на основе полиоксипропилированных ароматических аминов
и диаминов в шинных резинах: дис. … канд. техн. наук. – Казань,
2017. - 135 с.
14. Черезова, Е.Н. Старение и стабилизация полимеров: Ч.1: /
Е.Н. Черезова, Н.А. Мукменева, В.П. Архиреев. – Казань: Изд-во
КНИТУ, 2012. – 150 с.
96
15. Старение и стабилизация полимеров / под ред. М.Н. Неймана. –
М.: Наука, 1964. – 332 с.
16. Федюкин, Д.Л. Технические и технологические свойства резин /
Д.Л. Федюкин, Ф.А. Махлис. - М.: Химия, 1985. – 240 с.
17. Денисов, Е.Т. Окисление и деструкция карбоцепных полимеров /
Е.Т. Денисов. – Л.: Химия, 1986.–315 с.
18. Кузнецов, А.А. Взаимодействие 4,4'-дитиобис-(2,6-ди-трет-
бутилфенола) с серой, содержащей ее полимерную модификацию /
А.А. Кузнецов, О.А. Куликова, А.Н. Попов // Журн. общ. химии. –
2001. – Т. 71. - Вып. 4. – С. 701 - 702.
19. Кузьминский, А.С. Старение и стабилизация полимеров /
А.С. Кузьминский. - Л.: Химия,1989. – 287 с.
20. Гурвич, Я.А. Структура и антиокислительная активность
некоторых бис- и трисфенолов / Я.А. Гурвич, И.Г. Арзаманова,
Г.Е. Заиков // Журн. Химическая физика. – 1996. – Т.15. – № 1. – C. 23 –
42.
21. Технология резины: Рецептуростроение и испытания / Под. ред.
Дика Дж. С.; Пер. с англ. под ред. Шершенева В.А. – СПб.: Научные
основы технологии, 2010. – 620 с.
22. Охотина, Н.А. Сырье и материалы для резиновой
промышленности: учебное пособие. – Изд. 2-е, перераб. и доп. /
Н.А. Охотина, А.Р. Курбангалеева, О.А. Панфилова. – Казань: Изд- во
КНИТУ, 2014. – 111 с.
23. Рогинский, В.А. Фенольные антиоксиданты. Реакционная
способность и эффективность / В.А. Рогинский. - М.: Наука, 1988. –
167 с.
24. Кучин, А.В. Антиоксиданты: химия и применение / А.В. Кучин,
И.Ю. Чукичева // Журн. Вестник УрО РАН. – 2011. – № 3 (37). – С. 43 –
57
25. Нейман, М.Б. Старение и стабилизация полимеров / М.Б. Нейман. –
М.: Наука, 1964. – 332 с.
26. Эмануэль, Н.М. Механизм синергического действия ингибиторов в
процессах окисления / Н.М. Эмануэль, З.К. Майзус, Г.В. Карпухина. –
М.: Наука, 1973. – 210 с.
27. Пчелинцев, В.В. Кинетический метод подбора смесей
ингибиторов, эффективно тормозящий окислительную деструкцию
цис-1,4-полиизопрена и его вулканизатов / В.В. Пчелинцев,
97
Л.Н. Трунова, Е.Т. Денисов // Высокомол. соед. – 1988. – Т.30 (А). –
№5. – С. 1087 – 1091.
28. Пат. 5156762US МПКС08К5/46. Synergistic stabilizer compositions
for polyols and polyurethane foam / Suhoza Richard A., Garney Bruce R.,
Lauder Robert B.; заявитель и патентообладатель VANDERBILT CO R
T - № US19920868052; заявл. 13.04.1992; опубл. 20.10.1992.
29. Пиотровский, К.Б. Метод оценки эффективности синергических
смесей стабилизаторов при ингибированном окислении полимеров /
К.Б. Пиотровский, А.П. Иванов, М.П. Ронина // Высокомолек.
соединения. – 1973. – Т.15 (Б). – №7. – С.542-546.
30. Черезова, Е.Н. N-,P-,S-содержащие стабилизаторы полимеров с
пространственно-затрудненным фенольным фрагментом: синтез,
взаимосвязь строения с антиокислительными свойствами: автореф.
дис. ... д-ра. хим. наук. – Казань, 2002. – 36 с.
31. Левин, П.И. Ингибирование процессов окисления полимеров
смесями стабилизаторов / П.И. Левин, В.В. Михайлов, А.И. Медведев.
- М.:НИИТЭХИМ, 1970. – 118 с.
32. Карпухина, Г.В. Классификация синергических смесей
антиоксидантов и механизмов синергизма / Г.В. Карпухина,
Н.М. Эмануэль // Докл. АН СССР. – 1984. – Т. 276. – № 5. – С. 1163 –
1167.
33. Нугуманова, Г.Н. Синтез пространственно-затрудненных
фенольных соединений на основе производных индола /
Г.Н. Нугуманова, С.В. Бухаров, И.А. Башева, П.А. Гуревич,
В.В. Сякаев, Н.А. Мукменева, А.Р. Бурилов // Вестник Казанского
технологического университета. – 2005. – № 2. – С. 157 – 163.
34. Хомченко, А.С. Синтез и антиокислительная активность
4-тиаалкил-2,6-диметилфенолов / А.С. Хомченко, С.О. Кравцов,
М.А. Бойко, А.Е. Просенко // Химия в интересах устойчивого
развития. – 2008. – Т.16. – № 1. – C. 133 – 142.
35. Горбунов, Б.Н. Химия и технология стабилизаторов полимерных
материалов / Б.Н. Горбунов, Я.А. Гурвич, И.П. Маслова. – М.:Химия,
1981. – 368 с.
36. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты /
под ред. С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозова. – М.: ООО «Издательский
центр «Техинформ» МАИ», 2012. – 744 с.
98
37. Аронсон, А.С. Технология подготовительного производства в
резиновой промышленности / А.С. Аронсон. – Л.: Госхимиздат, 1955. –
188 с.
38. ГОСТ 9.066-76. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Метод испытания на стойкость к старению при воздействии
естественных климатических факторов. – Взамен ГОСТ 11140-65;
введ. 01.01.1977. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 11 с.
39. Черезова, Е.Н. Оценка процессов старения и стабилизации
полимеров / Е.Н. Черезова, И.Л. Беилин, Н.А. Мукменева,
В.П. Архиреев. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2011. – 80 с.
40. ГОСТ 9.024-74. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Метод испытания на стойкость к термическому старению. –
СТ СЭВ 2049-79; СТ СЭВ 2048-79; введ. 01.07.1975. – М.: Изд-во
стандартов, 1986. – 11 с.
41. ГОСТ 9.029-74. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Метод испытания на стойкость к старениюпри статической
деформации сжатия. – СТ СЭВ 1217-78; взамен ГОСТ 11099-64; введ.
01.01.1976. – М.: Изд-во стандартов, 1982. – 7 с.
42. ГОСТ 9982-76. Резина. Методы определения релаксации
напряжения при сжатии; введ. 01.01.1978. – М.: Изд-во стандартов,
1976. – 9 с.
43. ГОСТ 9.065-76. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Метод испытаний на стойкость резин к воздействию жидких
агрессивных сред при постоянном растягивающем напряжении;
Взамен ГОСТ 11596-65; введ. 01.01.1980. – М.: Изд-во стандартов,
1976. – 6 с.
44. ГОСТ 9.030-74. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Методы испытаний на стойкость в ненапряженном состоянии
к воздействию жидких агрессивных сред; Взамен ГОСТ 421-59 и
ГОСТ 424-63; введ. 01.07.1975. – М.: Изд-во стандартов, 1974. – 10 с.
45. ГОСТ 9.070-76. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Методы испытаний на стойкость к воздействию жидких
агрессивных сред при статической деформации сжатия; введ.
01.01.1980. – М.: Изд-во стандартов, 1976. – 16 с.
46. ГОСТ 9.061-75. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию
99
жидких агрессивных сред при вращательном движении в режиме
Подписано в печать 30.11.2018
Формат 6084 1/16
Бумага офсетная
Печать ризографическая
5,81 усл. печ. л.
6,25 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз.
Заказ
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К. Маркса, 68
трения; введ. 01.01.1980. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 11 с.
47. ГОСТ 9.026-74. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Методы ускоренных испытаний на стойкость к озонному
старению; Взамен ГОСТ 6949-63 и ГОСТ 11805-66; введ. 01.07.1976. –
М.: Изд-во стандартов, 1982. – 24 с.
48. ГОСТ 9.701-79. Единая система защиты от коррозии и старения
резины. Метод испытаний на стойкость к радиационному старению;
введ. 01.01.1980. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 19 с.
Юлия Сергеевна Карасева
Светлана Евгеньевна Митрофанова
Елена Николаевна Черезова
Ответственный за выпуск Н. А. Охотина
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]