Библиографическое описание:

Адов М. В. Релаксационные характеристики резиновых смесей на основе этиленпропиленового каучука, содержащих резиновый порошок // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 1-3.

)

 

С момента зарождения резиновой промышленности, большое внимание уделяется проблеме использования отходов производства и потребления, в том числе изношенных резинотехнических изделий. Одним из путей повышения эффективности производства РТИ, улучшения экологичности производства, снижения себестоимости продукции является использование измельченных резиновых вулканизатов в резиновых смесях [1,2].

В данной работе приводится анализ релаксационных характеристик резины 57-7024-110 на основе этиленпропиленового каучука.

На рис. 1 приведен график изменения напряжения вулканизован­ной резины 57-7024-110, полученные при многошаговой вытяжке (удлинении) (по 50% на каждом шаге) при температуре 25°С с выдержкой на каждом шаге в течение 10 минут для прохождения релаксации. Как можно видеть, при увеличении времени наблюдения имеет место снижение равновесного напряжения. Следовательно, при описании дли­тельных процессов можно вместе с упругой составляющей напряжения ис­пользовать дополнительную максвелловскую компоненту. На графиках можно выделить, на каждом шаге релаксации, две составляющие напряжения: релаксирующую составляющую , изменяющуюся на j пе­риоде релаксации, и равновесную , остающуюся неизменной на текущем периоде релаксации. Графики также показывают изменение параметров релаксации с увеличением деформации, что выражается в возрастании напряже­ния (>) и увеличении времени релаксации (>) на последующих шагах вытяжки. На основании этого для описания релаксации напряжения принята модель, включающая параллельно работающие n элементов Мак­свелла и один упругий элемент [3, 4]. Значение n определяется необходимой точностью описания. Для учета изменения релаксационных процессов в процессе деформации модель имеет переменные параметры. При принятой релаксационной модели резины общее напряжение полимера (σ(t)) является суммой напряжений релаксирующей (σр(t)) и равновесной составляющих (σ∞(t)):    ∞(t)

Свободные составляющие решения уравнений Максвелла:

, i = 1,2,...n

где - вязкость, модуль упругости i элемента, - время релаксации, при ступенчатом изменении деформации описывают напряжения релаксации каждого элемента(): , i = 1,2,...n

где - начальное напряжение i-того элемента после осуществления ступенчатого воздействия.

Полное релаксирующее напряжение () равно сумме напряжений эле­ментов Максвелла:

Равновесное напряжение (σ∞(t))описывается линейным уравнением по закону Гука:      σ∞(t)=E(ε)·ε(t)      где: Е(ε)- модуль упругого элемента, значение которого зависит от вели­чины деформации.

Последовательное описание релаксационных кривых одной, двумя и тремя максвелловскими компонентами с одним упругим элементом, показало достаточность использования двух компонент (корреляционное отношение 0,996).

Время, мин

Рис.1. Напряжение образца при 50% вытяжке

 

Исследование изменения релаксационных параметров резины при деформации проводилось путем анализа изменения параметров релакса­ционной модели (ГОСТ 270-75 тип 1). Для каждого шага релаксации проводили математическое описание изменения напряжения и подбирали такие параметры релаксаторов, чтобы расчетные кривые напряжения по квадратичному критерию максимально приближались к экспериментальным. Оценки начальных напряжений (, ), времен релаксации максвелловских компонент (,) и модуля упругого элемента (σ∞) приведены в табл.1.

Таблица 1

Параметры релаксационных моделей

№ экс

Содержание поро-шка, % масс.

Содержание добавки

ВЦ-20КП, % масс.

Началь-ное на-пряже-ние,

МПа

Началь-ное на-пряже-ние ,

МПа

Время релак-сации,мин

Время релак-сации ,мин

Модуль упруго-го эле-мента σ∞,

МПа

Условная прочность при растя-жении, МПа

Относительное удлине-ние при разрыве, %

1

0

0

0,159

0,158

5,48

0,52

0,865

5,1

340

2

5

0

0,187

0,227

3,17

0,29

0,989

4,7

305

3

10

0

0,166

0,228

2,94

0,25

0,893

4,3

290

4

20

0

0,171

0,231

2,87

0,25

0,914

4,1

278

5

30

0

0,198

0,249

2,80

0,25

0,973

2,9

261

6

20

3

0,152

0,211

2,95

0,25

0,685

4,3

297

 

Следует отметить достаточно выраженную зависимость ре­лаксационных параметров от деформации. Закономерности изменения параметров максвелловских элементов совпадают - модули элементов с увеличением деформации повышаются по зависимостям второго порядка, времена релаксации, несколько увеличиваясь, выходят на постоянные значения. Как и ожидалось, введение порошка, хотя и снижает физико-механические свойства, но резиновая смесь 57-7024-110 достаточно хорошо держит напряжение, что сказывается на ее большой наполняемости. После введения технологической добавки ВЦ-20КП физико-химические параметры резиновой смеси улучшаются.

Выводы: показано, что параметры релаксации и их изменения позволяют описать изменение механических характеристик при деформации и пред­ложить гипотезы об изменении структуры резины, в том числе, вулканиза­ционной сетки при больших деформациях. Результаты работы предназначены для учета изменения характери­стик резины при моделировании напряженно-деформированного состоя­ния изделий, исследования связи состава резиновой смеси и технологических па­раметров процесса с релаксационными и механическими характеристика­ми резины, для построения системы управления технологическим процес­сом.

 

Литература:

  1.    Перлина Ж. В., О влиянии резиновой крошки на свойства шинных резин /Ж. В. Перлина, Д. Р. Разгон //Сборник докладов XI международной научно-практической конференции «Резиновая промышленность. Сырье. Материалы. Технологии», М.: НИИШП, 2005. - С. 204-206.

2. Применение мелкодисперсного резинового этиленпропиленового порошка в составе резиновых смесей на основе этиленпропиленовых каучуков / Адов М. В. и [др.] // Каучук и резина. - 2009. - №6. - С. 32-34.

3. Анализ релаксационных характеристик резины / Сочнев А.Н. и [др.] // Сборник докладов XII симпозиума «Проблемы шин и резинокордных композитов», М.: НИИШП, 2006, С. 178-184.

4. Бартенев, Г. М. Структура и релаксационные свойства эластомеров / Г. М. Бартенев – М.: Химия, 1979. – 288 с.

 

 

Основные термины: релаксационных характеристик резины, изменения напряжения, описания релаксации напряжения, изменения релаксационных, резиновых смесей, напряжения релаксации, изменение параметров релаксации, характеристики резиновых смесей, увеличением деформации, шаге релаксации, релаксационных параметров резины, текущем периоде релаксации, основе этиленпропиленового каучука, напряжения вулканизован­ной резины, релаксации максвелловских компонент, изменения параметров, параметры релаксации, прохождения релаксации, пе­риоде релаксации, изменения релаксационных процессов

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle