Влияние условий эксплуатации на свойства резин

Пространственно-сетчатая структура вулканизированных резин определяет многие их свойства. Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 100%, при сравнительно низких напряжениях. Структура резины и температура определяют скорость развития деформации под нагрузкой. Под действием приложенной нагрузки свернутые макромолекулы раскручиваются. Деформация развивается медленно и отстает по фазе от напряжения. При разгрузке резины макромолекулы принимают первоначальную зигзагообразную форму. Наблюдается остаточная деформация резины, состоящая из не успевшей восстановиться замедленной высокоэластической деформации и из деформации текучести, вызванной частичным разрывом поперечных химических связей при нагружении.

Разность работ нагружения и разгрузки количественно отражает амортизационные свойства резины (рис. 19.9). Площадь петли гистерезиса характеризует величину внутреннего трения и степень разогрева резины при циклическом нагружении (шины, муфты, амортизаторы). Число циклов нагружения, которое выдерживает резина, не разрушаясь, называется усталостной выносливостью. Часто для амортизаторов, камер, шин используют резины на основе изопренового и натурального каучука.

Нагрев, как правило, снижает прочностные свойства резин. Термическая стабильность резин определяется прочностью химических связей в макромолекулах и их структурой. Наиболее интенсивно прочность уменьшается у резины на основе хлоропрена.

Рис. 19.9. Диаграмма деформирования резины с заданной скоростью в цикле растяжение-восстановление

 

Органические резины после нагрева A50°С) в течение 1—10 ч теряют прочность.

Одновременное действие на резины температуры, озона, кислорода, нагрузки, ультрафиолетовых лучей интенсифицирует развитие процессов старения. Резины на основе синтетического каучука способны длительное время работать при этой температуре. Детали из резин на основе фторсодержащего и синтетического каучуков — уплотнители подвижных и неподвижных соединений, прокладки, колпачки и т. п. — способны работать длительное время при температурах до 250—300°С.

При низких отрицательных температурах резины практически полностью утрачивают высокоэластические свойства и переходят в стеклообразное состояние. Уровень потери свойств больше проявляется в условиях сдвига, чем сжатия или растяжения.

Под действием ионизирующего излучения резины стареют. Стойкость резин к радиации зависит от природы каучука, среды, состава резин (наличия антирадов). Наибольшая скорость старения под действием радиации отмечена у резин на основе бутадиеннитрильного, бутадиенового каучуков, наирита и проявляется в повышении их твердости и уменьшении вязкости. Более низкая скорость старения наблюдается у резин на основе натурального и изопренового каучуков. Скорость старения самым существенным образом зависит от мощности дозы облучения. В ядерной технике для изготовления уплотнительных деталей чаще применяют резины на основе изопренового и натурального каучуков.