4. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА СВОЙСТВА РЕЗИН

В процессе эксплуатации резиновые изделия подвергаются различным видам старения (световое, озонное, тепловое радиационное, вакуумное и др.), что снижает их работоспособность; изменение свойств может быть необратимым. Стойкость резин при старении зависит от степени ненасыщенности каучука, гибкости макромолекул, прочности химической связи в цепи, способности к ориентации и кристаллизации. Изменение свойств оценивается по изменению прочностных и упругих характеристик; по восстанавливаемости резины (изменение величины деформации во времени после снятия нагрузки), стойкости к раздиру (концентрации напряжений).

Прочность кристаллизующихся каучуков бутилкаучук, хлоропрен, даже без наполнителей, составляет Работоспособность, долговечность резин при динамическом нагружении определяются усталостной прочностью.

Под действием атмосферных условий, озона происходит растрескивание напряженных резин из ненасыщенных каучуков стойки к озонному старению насыщенные каучуки Свет вызывает фотоокисление каучуков, которое зависит от наличия в них двойных связей. По убыванию скорости фотоокисления каучуки молено расположить в ряд: Светостойки резины из и Фотопроцесс ускоряется при повышении температуры (рис. 228). Скорость старения резин в напряженном состоянии выше, чем в свободном состоянии, что видно из рис. 229. Повышение

Рис. 228. Изменение относительного статического модуля упругости при светостарении вулканизата СКВ: 1 - 25 °С, в темноте; 2 - 80 °С, в темноте; 3 - 25 °С, при освещении; 4 - 80 °С, при освещении

Рис. 229. Изменение коэффициента старения при растяжении и остаточной деформации при сжатии (еост) резины на основе наирит в процессе естественного старения: 1 — изменение коэффициента старения; 2 — накопление остаточной деформации сжатия

озоностойкости достигается введением соответствующих ингредиентов и нанесением защитной пленки (из полиуретана). Сроки службы или хранения изделий из резины определяются по изменению остаточной деформации сжатия еост, которая для уплотнительных материалов допускается до и релаксации напряжения 0,2.

Для прогнозирования сроков сохранности свойств резины применяют комбинированный метод, сочетающий эксплуатационные испытания полимерного материала с ускоренными.

Принимается следующее соотношение:

где — время, в течение которого изделие эксплуатируется (хранится); оно составляет небольшую часть от — полного срока службы изделия; — время достижения определенных значений выбранных показателей при ускоренном старении; — время достижения предельных значений тех же показателей для изделий, подвергавшихся ускоренному старению.

Термическая стойкость. Прочность химических связей в макромолекулах и их структура определяют термическую стойкость полимеров. По увеличению термической стойкости каучуки располагаются следующим образом: тиокол

При повышенных температурах органические резины теряют прочность после нагрева, резины на основе СКТ могут при этой температуре работать длительно. Прочность силоксановой резины при нормальной температуре меньше, чем прочность органических резин, при их прочности одинаковы, а при температуре она даже выше (рис. 230). Особенно

Рис. 230. Зависимость прочности различных резин от температуры: 1 — НК; 2 — хлоропрен; 3 — бутилкаучук; 4 — СКС; 5 — CKH; 6 - СКТ

ценны резины на основе СКТ при использовании их в условиях длительного нагрева.

При повышенных температурах протекает деструкция макромолекул, выделяются жидкие и газообразные продукты, образуются циклические и ароматические структуры, обладающие высокой термостойкостью. При температуре в сотни и тысячи градусов термическая стойкость определяется по потере половины массы полимера за 30 мин (например, для это для

Действие отрицательных температур. При низких температурах снижаются и даже полностью утрачиваются высокоэластические свойства, происходит переход в стеклообразное состояние и возрастание жесткости резины в тысячи и десятки тысячи раз. Коэффициент морозостойкости (уровень потери свойств) при сдвиге больше, чем при сжатии и растяжении .

Действие ионизирующего излучения на резину — радиационное старение. На стойкость к радиации влияет природа каучука, гингредиентов, защитных добавок (антирадов), среда. Наибольшая скорость старения у резин на основе структурирующихся каучуков наирит, под действием радиации у этих резин увеличивается твердость, уменьшается . Наименьшая скорость старения у резин на основе Деструктируют резины из бутилкаучука Б К. Во фторкаучуке происходит сшивание линейных макромолекул, при этом растут твердость и модуль упругости, а а снижается незначительно. В порядке повышения относительной радиационной стойкости резин каучуки располагаются в следующий ряд: . Наиболее стойкими к старению являются уретановые резины (в макромолекулах каучука содержатся фенильные кольца). Стойкость резин к радиации может изменяться в зависимости от модификации каучука, ингредиентов, вида и количества защитных добавок (антирадов).

Резины на основе каучуков и широко применяют в ядерной технике для изготовления уплотнительных резинотехнических деталей

Зависимость статического модуля сжатия при радиационном старении на воздухе и в вакууме резины от температуры показана на рис. 231.

Действие вакуума. Резиновые уплотнители могут работать в вакууме при различных температурах, в агрессивных средах,

Рис. 231. Зависимость статического модуля сжатия при радиационном старении на воздухе и в вакууме резины из от дозы поглощенного излучения Д при различных температурах: 1, 5 - 20 °С; 2, 6 - 65 °С; 5, 7 80 °С; 4, 8 - 100 °С; 9, 10 - 120 °С

под высоким давлением. Однако недостатками резины являются газопроницаемость, газовыделение, термоокисляемость. Оценка в метой кости делается по потере массы и зависит от типа каучука.

По вакуумстойкости каучуки условно разделяют на три группы:

1 — устойчивые в вакууме (термовакуумная стойкость выше термоокислительной) —

2 — устойчивые в вакууме (термовакуумная стойкость ниже термоокислительной) — СКТ, СКТВ-1, СКТФВ-803;

3 — неустойчивые в вакууме — СКУ, ПХП, СКН-40, СКФ-32. В промышленности в основном используются резины на основе каучуков

Вопросы для самопроверки

(см. скан)