Визначення морозостійкості гум. Склування і крихкість гум та їх визначення (стр. 1 из 2)
ЗМІСТ
Вступ
1.Визначення морозостійкості гум
1.1Випробування гум за низьких температур
1.2Визначення морозостійкості гум за розтягу
1.3Визначення морозостійкості гум за еластичного відновлення після стиску
2.Склування і крихкість гум та їх визначення
2.1Визначення температури склування гум термомеханічним методом
2.2Визначення температур склування й характеристик кристалізації за дилатометричним методом
2.3Визначення температури крихкості гум
Література
Вступ
морозостійкйсть склування крихкість гумовий
Тема реферату з дисципліни «Контроль якості полімерних матеріалів»
«Визначення морозостійкості гум. Склування і крихкість гум та їх визначення».
Дисципліна «Контроль якості полімерних матеріалів» дає знання про те, якими методами оцінюють якість матеріалів, з яких виготовляють полімерні вироби. Властивості полімерних матеріалів визначають і якість виробів і терміни їх експлуатації. Дисципліна знайомить з методами контролю якості пластмас і еластомерів, принципами і суттю цих методів, особливостями контролю того чи іншого матеріалу, а також з розрахунками кількісних показників якості.
Матеріал дисципліни базується на вивченні хімії і фізики полімерів, прикладної механіки.
1.Визначення морозостійкості гум
1.1Випробування гум за низьких температур
Багато гумових виробів (шини, конвеєрні стрічки, рукави, деталі машин та ін.) в процесі експлуатації піддаються дії знижених температур, за яких спостерігається уповільнення їх деформації, збільшення жорсткості та перехід в твердий, а потім і у крихкий стан.
Опір вулканізатів дії низьких температур визначають методами, які ґрунтуються на вимірювання їх міцнісних та еластичних властивостей на розривних машинах з термокріокамерою, а також жорсткості та швидкості відновлення на спеціальних приладах.
Морозостійкість гум може характеризуватись кількома показниками, вимірювання яких здійснюється з застосуванням специфічних властивостей гуми:
a. температура склування, яка визначається за вимірювання питомого об’єму зразка або відновлення еластичних властивостей зразка після заморожування;
b. температура крихкості за даної динамічної деформації, а саме удару;
c. зміна фізико-механічних показників зразків за знижених температур порівняно з аналогічними показниками, які визначено за кімнатної температури: такими показниками можуть бути подовження за постійного навантаження, навантаження, що викликають задане подовження, еластичність за відскоком, твердість, динамічні властивості за ударних навантажень розтягу або стиску, відновлення після згину та крутіння та ін..
Більшість характеристик дає порівняльну оцінку якості гум, бо умови їх визначення не повністю відповідають умовам роботи гуми за експлуатації.
Найбільш поширеними є методи визначення крихкості гум за удару та коефіцієнта зростання жорсткості на приладі для визначення морозостійкості.
Охолодження зразків перед випробуванням здійснюється шляхом занурення їх в хладагент, який знаходиться у кріокамері, або витримкою їх у кріокамері з температурою, що регулюється. Для визначення морозостійкості застосовується декілька різних приладів.
На дилатометрі визначають питомий об’єм зразка за різних значень температур випробування, будують залежність зміни питомого об’єму від температури та за різким зламом кривої знаходять температуру структурного склування гуми.
На приладі Марея температурою склування вважається температура, за якої зразок, що знаходиться під постійним навантаженням стиску через пружину, після заморожування в посудині з хладагентом та подальшого поступового нагрівання з певною швидкістю, набуває здатність до еластичної деформації, яку вимірюють з допомогою мікрометра.
На вагах Каргіна з допомогою оптичного пристрою ряд значень деформації зразка, що викликана певним навантаженням за зміни температури випробування на 2-4 градуси. За результатами випробування будують криву залежності деформації від температури та за зламом кривої встановлюють температуру механічного склування зразка.
В приладі НИИР вимірюють зусилля, яке необхідне для вигину охолодженого зразка на певний кут (звичайно 45 º), будують криві в осях координат зміна зусилля – температура та за зламом кривих визначають температуру склування. Коефіцієнт морозостійкості при цьому розраховують як відношення зусилля, необхідного для вигину зразка на цей кут за кімнатної температури, до зусилля, що вигинає зразок на той же кут за зниженої температури.
На інших приладах коефіцієнт морозостійкості визначають за зміною фізико-механічних показників при статичних навантаженнях. Наприклад, температура крихкості визначається як найбільша температура, за якої на поверхні зразка утворюються з заморожування тріщини або злам.
Вибір приладу та методу визначення морозостійкості залежить від характеру деформації, який має гумовий виріб за експлуатації.
1.2Визначення морозостійкості гум за розтягу
Визначення морозостійкості гуми за розтягу ґрунтується на зміні еластичних властивостей гуми за заморожування. Сутність методу полягає в розтягуванні зразка до заданих певних значень подовження під дією навантаження за кімнатної температури (23±2 ºС) та визначенні подовження зразка за того ж навантаження за низької температури.
Зразки мають форму скорочених двобічних лопаток довжиною 50 мм. Їх вирубають штанцевим ножем з вулканізованих пластин товщиною 1±0, 2мм або 2±0,2 мм. Кількість зразків для випробування не повинно бути менше 3. Спочатку їх кондиціонують та вимірюють товщину кожного в трьох точках, після чого обчислюють середнє арифметичне значення. Потім на зразок-лопатку наносять штампом мітки робочої частини, довжина якої складає 25±0,5 мм. Навантаження зразка підбирають таким чином, щоб воно збільшувало довжину зразка на 100±5 % (до 25±2,5 мм) за 300±5 секунд. Охолодна суміш в кріостаті складається з етилового спирту та двооксиду карбону (сухого льоду).
Коефіцієнт морозостійкості за розтягу розраховують за формулою:
,де l1 – подовження робочої частини зразка, яке викликано навантаженням Р за нормальної температури, мм;
l2– подовження робочої частини зразка за охолодження, яке викликано тим же навантаженням, мм.
Для визначення коефіцієнта збільшення жорсткості та залишкової деформації до зразка докладають навантаження, яке викликає протягом 300±5 секунд таке ж подовження, що й за дії початкового навантаження в спирті за 23 ºС. Через зазначений час знімають навантаження та записують його значення і показники шкали подовження приладу.
Коефіцієнт збільшення жорсткості обчислюють за формулою:
,де Р – навантаження, яке викликає подовження зразка за кімнатної температури;
Р1 – навантаження, яке викликає таке ж подовження охолодженого зразка.
Залишкова деформація за розтягу дорівнюватиме:
·100, %,де l0 – довжина робочої частини зразка до випробування, мм;
l3 – довжина робочої частини зразка безпосередньо після видалення навантаження, яке розтягує, мм.
В наведені формули підставляють середні значення, які добуто за випробування зразків.
Морозостійкість тим вища, чим ближче значення коефіцієнтів морозостійкості та збільшення жорсткості до одиниці. Найменша втрат еластичних властивостей гуми відповідає Км =1 та Квж= 1. ЦК відбувається, коли l2 = l та Р = Р1, тобто коли еластичність повністю зберігається.
Цей метод визначення морозостійкості не має достатньої точності, бо дуже важко досягти точності вимірювання довжини зразка, швидкості підбору навантаження, крім того, необхідно розтягувати зразки за нормальної температури.
1.3Визначення морозостійкості гум за еластичного відновлення після стиску
Сутність методу визначення морозостійкості гумиза еластичнимвідновленням після стиску полягає в визначенні здатності зразка, який стиснуто за температури 23±2 ºС та витримано за низької температури, відновлювати за неї свою висоту після вивільнення від навантаження. Визначається зміна початкової висоти зразка, який заморожено до заданої температури, за стиску та після відновлення. Температуру випробування вибирають з рекомендованого ряду: 0; мінус 10, мінус 20 , мінус 40, мінус 50, мінус 55, мінус 60 та мінус 70 ºС. Визначення коефіцієнта відновлення форми проводять на спеціальному приладі. Прилад охолоджується сумішшю етилового спирту з двооксидом вуглецю, співвідношення яких в суміші підбирається таким чином, щоб температура суміші була б на 4 – 5 ºС нижче температури випробування. Зразки для визначення коефіцієнта відновлення форми мають форму циліндра висотою та діаметром 10±0,2 мм. Перед випробуванням вимірюють висоту h0 кожного зразка з точністю до 0,01 мм. Зразок затискують між площинками приладу і стискують до заданої висоти h1. Опускають зразок в посудину з охолоджуючою рідиною і витримують протягом 5 хвилин, після чого зразок виймають, втримують протягом 3 хвилин на повітрі і вимірюють його висоту h2. Коефіцієнт відновлення форми розраховують за формулою:
,де h0 – початкова висота зразка;
h1– висота зразка після стиску;
h2 – висота зразка після відновлення.
Залежно від еластичних властивостей гуми після заморожування зразки частково або повністю відновлюють свою висоту. Теоретично, коли зразок повністю зберігає еластичність, h2= h0, і k1 = 1. Якщо зразок повністю втратив еластичність, h2 = h1, і k1 = 0.