Фактори, що впливають на властивості гум в процесі експлуатації

В процесі експлуатації гумові вироби піддаються різним видам старіння (світлове, озонне, теплове, радіаційне, вакуумне та ін.), що знижує їх працездатність; зміна властивостей може бути необоротною. Стійкість гум при старінні залежить від ступеня ненасиченості каучуку, гнучкості макромолекул, міцності хімічного зв'язку в ланцюзі, здатності до орієнтації і кристалізації. Зміна властивостей оцінюється по зміні міцнісних та пружних характеристик, за відновлюваністю гуми (зміна величини деформації в часі після зняття навантаження), стійкості до раздирання (концентрації напружень).

Міцність кристалізуючихся каучуків (НК,бутилкаучук, хлоропрен,СКІ), навіть без наповнювачів, становить 20-30 МПа. Працездатність, довговічність гум при динамічному навантаженні визначаються втомною міцністю.

Під дією атмосферних умов, озону відбувається розтріскування напружених гум з ненасичених каучуків (НК, БНК, БСК); стійкими до озонового старіння є насичені каучуки (СКФ, СКТ і ЕП). Світло викликає фотоокислення каучуків, яке залежить від наявності в них подвійних зв'язків. За зменшенням швидкості фотоокислення каучуки можна розкласти в ряд: НК, СКБ> СКС> БК. Світлостійкими є гуми з СКФ і СКТ.

Швидкість старіння гум в напруженому стані вище, ніж у вільному стані. Підвищення озоностійкості досягається введенням відповідних інгредієнтів і нанесенням захисної плівки (з поліуретану). Терміни служби або зберігання виробів з гуми визначаються за зміною залишкової деформації стиснення ɛ_зал, яка для ущільнюючих матеріалів допускається до 80%, і релаксації напруження 0,2.

Термічна стійкість. Міцність хімічних зв'язків у макромолекулах і їх структура визначають термічну стійкість полімерів. Щодо збільшення термічної стійкості каучуки розташовуються таким чином: тіокол < НК < БНК, БСК < СКЕП < СКФ < СКТ.

При підвищених температурах (150 °С) органічні гуми втрачають міцність після 1-10 год. нагрівання, гуми на основі СКТ можуть при цій температурі працювати тривало. Міцність силоксанової гуми при нормальній температурі менше, ніж міцність органічних гум, при 200 °С їх міцності однакові, а при температурі 250-300 °С вона навіть вище. Особливо цінні гуми на основі СКТ при використанні їх в умовах тривалого нагрівання.

При підвищених температурах протікає деструкція макромолекул, виділяються рідкі та газоподібні продукти, утворюються циклічні і ароматичні структури, що володіють високою термостійкістю. При температурі в сотні і тисячі градусів термічна стійкість визначається за втратами половини маси полімеру за 30 хв (наприклад для НК, СКІ це 330 °С, для СКД - 410 °С).

Дія негативних температур. При низьких температурах знижуються і навіть повністю втрачаються високоеластичні властивості, відбувається перехід до склоподібного стану і зростання жорсткості гуми в тисячі і десятки тисячі разів. Коефіцієнт морозостійкості (рівень втрати властивостей) при зсуві більше, ніж при стисненні і розтягуванні.

Дія іонізуючого випромінювання на гуму - радіаційне старіння. На стійкість до радіації впливає природа каучуку, інгредієнтів, захисних добавок (антирадів), середовище. Найбільша швидкість старіння у гум на основі структуруючихся каучуків (СКН, СКБ). Під дією радіації у цих гум збільшується твердість, зменшується модуль пружності. Найменша швидкість старіння у гум на основі НК, СКІ-3, СКЕП. Деструктуюють гуми з бутилкаучуку БК. У фторокаучуків відбувається зшивання лінійних макромолекул, при цьому ростуть твердість і модуль пружності, а міцність знижується незначною мірою. У порядку підвищення відносної радіаційної стійкості гум каучуки розташовуються в наступний ряд: бутилкаучук < фторовмісні каучуки < силіконовий каучук < хлоропреновий < акрилатний < бутадієн - нітрильний < бутадієнстирольний < натуральний < етиленпропіленовий < уретановий. Найбільш стійкими до старіння є уретанові гуми (у макромолекулах каучуку містяться фенільні кільця). Стійкість гум до радіації може змінюватися залежно від модифікації каучуку, інгредієнтів, виду та кількості захисних добавок (антірадів).

Гуми на основі каучуків СКН та ПК широко застосовують у ядерній техніці для виготовлення ущільнювальних гумотехнічних деталей (РТД).

Дія вакууму. Гумові ущільнювачі можуть працювати у вакуумі при різних температурах, в агресивних середовищах, під високим тиском. Однак недоліками гуми є газопроникність, газовиділення, термоокислюваність. Оцінка вакуумостійкості проводиться за втратою маси і залежить від типу каучуку. За вакуумостійкістю каучуки умовно поділяють на три групи:

1 - стійкі у вакуумі (термовакуумна стійкість вище термоокислювальної) - СКІ -3, СКД, СКМС - 10, СКЕП, СКФ -26, СКТФ -50, СКТФТ - 100;

2 - стійкі у вакуумі (термовакуумна стійкість нижче термоокислювальної) - СКТ, СКТВ -1, СКТФВ -803;

3 - нестійкі у вакуумі - СКУ, ПХП, СКН -40, СКФ -32.

У промисловості в основному використовуються гуми на основі каучуків НК, СКІ -3, СКН -26, СКФ -26.

3.5. Питання по темі «Гуми»:

1. Що називається гумою? Які її склад та призначення окремих компонентів?

2. У чому сутність процесу вулканізації; як змінюються властивості гуми після вулканізації?

3. Назвіть основні синтетичні каучуки, їх склад і області застосування гум на їх основі.

4. Назвіть основні фізико - механічні властивості різних гумових матеріалів та їх застосування.

5. У чому сутність процесів старіння гуми? Якими способами захищають гуму і гумові деталі від старіння? Вкажіть експлуатаційну стійкість гум.

6. Як змінюються властивості гум під дією озону, температури, радіації і вакууму?

Дата добавления: 2014-01-05