Общие замечания

По условиям эксплуатации РТИ к резине предъявляются раз­личные требования. Резиновая обкладка транспортерных лент, пе­редающих руду или каменный уголь, при низкой температуре должна быть морозостойкой и хорошо противостоять истиранию; резиновая камера в рукавах для нефтепродуктов должна быть стойкой к набуханию; резиновая тэбкладка железнодорожных ци­стерн для перевозки соляной кислоты — стойкой к ее химическому действию и т. д.

Особые требования предъявляются к резиновым изделиям, при­меняемым в самолетах, в конструкциях которых имеются сотни разнообразных резиновых деталей. Такие изделия, наряду с ком­пактностью и малым весом, должны быть эластичны и прочны. Очень важно сохранение деталями их свойств в широких пределах температур и в ряде случаев при воздействии различных жидких и газовых сред. При полете со скоростью 3600 км/ч даже на высоте 5000 м температура нагрева обшивки доходит до +400°C; детали же, находящиеся в узлах двигателей, должны сохранять свои свой­ства при температуре, доходящей до +500 °С. В то же время ряд деталей подвергается воздействию температур порядка минус 60 °С и ниже. Поскольку габариты деталей самолетов должны оста­ваться практически постоянными в продолжение всего срока службы, малые остаточные деформации сжатия являются необхо­димым качеством таких резин. Еще большие требования предъ­являются к резинам для ракетостроения.

Разнообразие предъявляемых к резине требований ведет к раз­работке соответственных резиновых смесей; количество видов сме­сей, имеющихся на заводах РТИ, значительно. Условия обработки смесей в подготовительных и сборочных цехах, в свою очередь, предъявляют специфические требования к рецептуре. Наряду с ши­роко применяемыми в резиновом производстве каучуками об­щего назначения — натуральным (НК) И бутадиен-стирольными (СКС-ЗОА, СКС-30, СКМС-30 и др.) используются и специальные: хлоропреновые каучуки (А, Б, С, НТ), бутадиен-нитрильные (СКН-18, СКН-26, СКН-40, СКН-40Т), бутилкаучук, химически стойкие фторкаучуки (СКФ-32-12, СКФ-62-13), теплостойкие крем-нийорганические полимеры (СКТ). Осваиваются стереорегулярные каучуки: полибутадиеновый (СКД) и изопреновые (СКИ). Ве­дутся поиски новых каучуков на основе соединений, содержащих бор, фосфор, азот и другие элементы. Для резиновых смесей РТИ помимо ингредиентов, обычных в резиновом производстве, приме­няются и специальные. К их числу относятся: эбонитовая пыль, окись свинца, аброзивы, синтетические пластики и др.

Характеристики резин по их основным физико-механическим свойствам указываются в соответственных ГОСТах на РТИ. В ка­честве примера приводятся данные из технических условий № 233—54—Р МХП на РТИ (табл. 4 и 5).

Однако физико-механические характеристики резин, приведен ные в графах 2, 3, 4, 5 табл. 5, недостаточны для оценки механиче ских конструкционных свойств, так как испытания по ГОСТ 270—64 и 263—53 не воспроизводят реальных условий эксплуатации из делий.

Резина как конструкционный материал в ряде ее свойств суще­ственно отлична от металлов и других материалов. Важнейшая особенность ее состоит в способности к перенесению под действием внешней нагрузки значительных деформаций без разрушения. К ос­новным особенностям резины также относятся: малые величины модулей при сдвиге, растяжении и сжатии; большое влияние дли­тельности действия приложенной нагрузки и температурного фак­тора на зависимость напряжение — деформация; практически по­стоянный объем при деформации; почти полная обратимость де­формации; значительные механические потери при циклических деформациях.

Вулканизаты мягкой резины под влиянием ряда складских или эксплуатационных факторов, действующих изолированно или чаще комплексно, изменяют свои технически ценные свойства. Измене­ние сводится к снижению эластичности и прочности, к появлению затвердения, хрупкости, трещин, изменению окраски, увеличению газопроницаемости, т. е. к большей или меньшей потере изделиями их технической ценности. Влияние кислорода воздуха, и в особен­ности озона, ведет к старению и утомлению резины. Этому способствуют: тепло и свет, напряжения, возникающие при динамическом или статическом нагружении, включая и нерациональное склади­рование, влияние агрессивных сред или каталитическое действие солей металлов (в частности, марганца и меди).

Низкие температуры ведут к снижению эластичности резины, к повышению ее хрупкости. Эти изменения углубляются с длитель­ностью охлаждения. Однако с возвращением к нормальным тем­пературам первоначальные свойства восстанавливаются. Влияние размеров и особенностей формы изделия в резине сказывается зна­чительно больше, чем в других конструкционных материалах. Ста­билизация в резине ее технически ценных свойств, борьба с явле­ниями старения, утомления и замерзания представляют в настоя­щее время одну из важных задач современной технологии резины.

Деформация высокомолекулярных материалов (каучука, рези­ны, различных текстильных волокон и других) —под воздействием приложенных внешних сил — это следствие величины этих сил и условий их приложения: длительности, повторности, частоты и тем­пературы. Свойственная каучуку и резине высокоэластическая де­формация зависит от гибкости и длины молекулярных цепей кау­чука, от величины и роли внутри- и межмолекулярных связей и от­личается от упругой деформации кристаллических тел большим пределом. При этом проявляется свойственная высокомолекуляр­ным материалам способность принимать различные физические со­стояния: стекловидное при низких, высокоэластическое при обыч­ных и вязкотекучее при высоких температурах.

Исследование высокоэластической деформации каучука и ре­зины, как обратимого изотропного процесса при малых скоростях деформации, приводит к установлению зависимости напряжений и деформации в так называемых равновесных условиях, когда за время деформации успевают пройти основные релаксационные про­цессы. В реальных же условиях, вследствие релаксационной спо­собности высокомолекулярных материалов, проявляется то или иное из названных выше физических состояний, как следствие со­отношения между временем действия внешних сил и временем, не­обходимым для достижения равновесия их с внутренними силами, и сказываются несовершенною упругостью резин. Изучение термо­динамической и кинетической сущности высокоэластической дефор­мации, проведенное в СССР А. П. Александровым, П. П. Кобеко, Я. И. Френкелем, В. А. Каргиыым, Б. А. Догадкиным и продолжаемое другими исследователями, внесло значительную ясность в освещение явлений, происходящих при деформации резин. Успехи этих работ, а также исследования механических свойств резино­вых и текстильных изделий дают широкую основу для создания учения о прочности и сопротивлении как высокоэластических, так и структурных материалов и изделий из них. Практическим след­ствием является возможность осуществления рациональных инже­нерных расчетов в области и резино-текстильных конструкций.