Свойства губчатых резин и их испытания на прочность

Для пористых и пенорезин существенно важно сопротивление сжатию или вдавливанию, зависящее от твердости пористой резины и от конструктивных особенностей изделия. Как уже отмечено, твердость измеряют нагрузкой, необходимой для сжатия образца до определенной высоты. Твердость пористой резины включает механические свойства материала, составляющего стенки ячеек, соотношение воздушной и твердой составляющих (определяемое плотностью или объемной массой) и характер ее микроструктуры, который отражается на размерах, форме и взаимосвязанности ячеек.

Важнейшим показателем является плотность, приведена зависимость твердости hr и Нr от плотности ɣr.

По данным Талалая

hr = 4(1- Θ)2/р

где hr — твердость, равная 7030 Н/м2; Θ = ; р — параметр Талалая; 0,94 г/см8 — плотность натурального каучука (или каучука GR-S)

Значение р, по данным Талалая, в среднем близко к 1,4 × 10-2 см2/Н. Твердость Нr определяется вдавливанием круглого диска в пластинку со скоростью 62,5 см/мин при достижении относительного сжатия 0,25 (0,75 первоначальной высоты образца). Зависимость твердости Нr для резин различной плотности ɣr от среднего диаметра пор линейна. Однако при динамическом нагружении губки наблюдается иная зависимость: с возрастанием скорости приложения нагрузки (т. е. относительной скорости сближения двух упорных пластин) запас динамической энергии для ячеек любого среднего диаметра возрастает. Несущая способность пористых резин со сферическими ячейками (образующимися при вулканизации в форме) выше, чем ячеек сплющенных, преимущественно образующихся при свободной вулканизации. Введение усиливающих наполнителей (например, каолина) снижает р; инертные наполнители (мел) незначительно увеличивают этот показатель, а при добавлении 20 % мягчите лей (масел) показатель Талалая увеличивается примерно в полтора раза.

При оценке твердости пористой резины следует учитывать влажность последней, так как влажность выше 0,5% ведет к снижению твердости. Даже в воздухе с нормальной относительной влажностью теряется 5% твердости, а при 95%-ной относительной влажности воздуха потеря твердости за 50 ч может составить

Губчатые детали виброизоляторов характеризуются энергией, поглощаемой при ударе, и влиянием пористости на изменение скорости движения ударяющего тела. На копрах предложено электронное устройство, позволяющее по данным опытов определить линейную скорость движения маятника в момент удара и работу, затраченную при ударе и возвращенную при отскоке маятника.

 

Таблица. Свойства губчатых резин на основе различных каучуков.

Тип каучука (в скобках указаны марки отечеств. каучуков)	Кажущаяся плотн., г/см3	Условная твердость при сжатии на 50%, МПа	Условная прочность при растя- жении *, МПа	Отнасит. удлинение,%	Т-ра эксплуатации, °С
Натуральный	0,50-0,70	0,1-0,25	3,0-5,0	200-300	от - 55 до 70
Натуральный + бутадиеновый (СКД)	0,35-0,6	0,1-0,17	-	-	от -60 ДО 70
Тройной этиленпропил-леновый (СКЭПТ)	0,35-0,6	0,07-0,35	5,0-7,0	250-350	от -45 до 70
Бутадиеннитрильпый (СКН-18) + полихлоропреновый	0,35-0,55	0,05-0,32	-	-	от -40 до 70
Бутадненнитрильный (СКН-26) + ПВХ	0,45-0,65	0,45	3,8	400	от -20 до 60
Полиметилсилоксано-вый с винильными группами (СКТВ-1)	0,11-0,98	0,11-0,40	0,3-2,6	74-200	от - 55 до 250
Полихлоропреновый (наирит)	0,60-0,80	35-45 (по ТМ-2)	2,9-3.7	400	от - 30 до 70
Бутадиеннитрильный (СКН-40)	0,43	21	3,5	240	от - 25 до 50

* Показатель рассчитан на сечение пористого образца.

Лабораторные методы определения механических свойств пористой резины. В соответствии с ГОСТ 409—77 определяют кажущуюся плотность Ɣк пористой резины:

Ɣк = m/V0

где m — масса образца, г; Vo - габаритный объем образца (включая и объем)

Определение сжимающей нагрузки для сжатия образца на заданную величину деформации проводится по ГОСТ 20014—83 на цилиндрических образцах *, вырубленных из пластинок высотой 1,5—5,0 см, с площадью основания 10 см2. Сжимающую нагрузку рассчитывают по отношению P/S, где S — площадь основания образца.

Твердостью Н называют нагрузку Р, вызывающую за 1 мин сжатие образца от первоначальной высоты h0 до h = 0,6 h 0 (ГОСТ 11721—78).

Остаточную деформацию εк определяют по ГОСТ 11722—78, рассчитывая по зависимости

 

εк=

где h1 — высота образца в сжатом состоянии; h2 — высота образца после восстановления. При сжатии остаточная деформация пористых резин зависит от структуры ячеек, типа полимера и режима деформирования. Наименьшей остаточной деформацией при сжатии обладает пористая резина на основе СКТВ-1 с открытыми ячейками. Зависимость остаточной деформации пористых резин от продолжительности сжатия описывается логарифмической функцией, а зависимость периода обратимого деформирования от температуры сжатия — экспоненциальным уравнением.

Определение сопротивления разрыву и удлинения при разрыве производят (ГОСТ 11721—78), предварительно приклеивая образцы (клеем № 88 или 89) к металлическим пластинкам.

 

Таблица. Физ.-мех. свойства пенорезины изменяются в след. пределах:

Кажущаяся плоти., г/см3	0,04-0.25
Сопротивление сжатию, МПа при сжатии на 40% при сжатии на 60%	0,002-0,04 0,005-0,07
Изменение сопротивления сжатию после теплового старения (70 оС, 96 ч)*, % σрост, МПа	от -5 до +35 0,02-0,15
Относит. удлинение, %	90-350
Остаточная деформация после многократного сжатия (250 тыс. циклов сжатия на 50% со скоростью 50 цикл/мин), %	2 -5
Остаточная деформация после статич. сжатия на 50%, % после выдержки 72 ч при 23 оС после выдержки 22 ч при 70 оС	5-10 5-15
Коэф. морозостойкости** при -40	1,0-0,3
Теплопроводность, Вт/(м. К)	0.02 0.07

 

* Отрицат. значение - пепорезина после теплового старения сделалась мягче, положит, значение - тверже. ** Отношение величин сопротивления сжатию при — 40 оС и при комнатной т-ре.