Какво представляват техническите еластомери?

Техническите еластомери се отличават с отлична еластичност. Те могат да се деформират многократно и да се върнат почти до първоначалната си дължина след механично облекчаване. В зависимост от вида техническите еластомери могат ефективно да съхраняват или разсейват, т.е. да трансформират, механична енергия. Ето защо те се използват в много приложения за контрол на вибрациите, като например в гуми, вибрационни абсорбери в моторни и релсови превозни средства, транспортни ленти, уплътнения, маркучи и др.

Вискозо-еластично поведение

Техническите еластомери могат да се натоварват статично или динамично, или и двете едновременно. В случай на статично натоварване натоварването е постоянно във времето и често е съизмеримо със собственото тегло. Динамичното натоварване обаче е функция на времето и е или външно наложено (пасивно), или се определя от задвижване (активно). Динамичните натоварвания се предизвикват например от външни въздействия, като земетресения, морски вълни или силни ветрове. Те се срещат и в large многобройни технически системи в резултат на периодично движещи се маси. Вискозо-еластичните свойства на еластомерните композити при различни температури и честоти се определят чрез динамично-механичен анализ (ДМА). Системите за DMA са предназначени за контрол на качеството, материалите, както и за пускане на пазара на продукти и разработване на материали. При статично-динамичните натоварвания първо се задават статичните натоварвания, а след това за всяко статично натоварване се променя динамичното натоварване. По този начин пробата се подлага на синусоидално променящо се механично натоварване с постоянна честота и постоянна амплитуда.

DMA GABO Eplexor^® - 2 независими устройства

Основната характеристика на системите DMA GABO Eplexor^® е независимото генериране/настройване на статични и динамични натоварвания. Статичното предварително натоварване се генерира от сервомотор и се въвежда в образеца чрез преобразувателя на сила и държача на образеца. Динамичното натоварване се генерира от електродинамичен осцилатор и също се предава на образеца. Въпреки че използването на две независими задвижвания изисква по-големи технически усилия, то води и до значително по-голяма гъвкавост при използване.

Статично и динамично натоварване

За разлика от експериментите със срязване, при изпитванията на опън, натиск и огъване статичното предварително натоварване е абсолютно задължително да бъде по-голямо от динамичното. Това ограничение се дължи на факта, че образецът за опън може да се огъне при променливи натоварвания на опън, ако амплитудата на динамичното натоварване превишава компонентата на статичното натоварване. Редуващите се натоварвания на натиск водят до временна загуба на контакт между образеца и държача на образеца. В този случай не е възможно правилно изпитване без артефакти.

"Разрешаване на променливо натоварване"

За някои приложения, като например гумени транспортни ленти, задвижващи ремъци или гумено-метални лагери, на практика могат да се появят отклонения от горното правило - статичното предварително натоварване трябва да бъде по-високо от действителното динамично натоварване - ако изкривяването или повдигането е предотвратено с други технически мерки. Чрез параметъра "Allow Alternating Load" (Позволява променливо натоварване) се премахва ограничението, че динамичната амплитуда трябва да е по-малка от статичното натоварване, ако е необходимо. Следователно и в този режим е възможно точно да се симулира ситуацията на натоварване в съответното приложение (вж. фигура 1). За такива условия на натоварване обикновено се препоръчват къси и дебели образци, тъй като те нямат склонност да се "издуват", както правят дългите и тънки образци.

Payne Effect of Carbon Black Filled SBR Vulcanisates

На фигура 2 е показан пример за динамично измерване на натоварването при напрежение на опън за SBR проба, напълнена с въглеродни сажди. Измерването е извършено при стайна температура и честота 10 Hz. При първото изпитване амплитудата на динамичната деформация е увеличена поетапно от 0,05 % до 10 % (синята крива); при второто изпитване това е извършено в обратен ред и динамичната амплитуда е намалена поетапно от 10 % обратно до първоначалната амплитуда от 0,05 % (червената крива). Тук не е приложена статична предварителна деформация. Модулът на еластичност |E*| намалява с увеличаване на амплитудата на деформация (фигура 2, синя крива). Зависимостта на модула на съхранение от амплитудата на деформация за напълнени еластомери е известна също като ефект на Пейн.

Ефектът на Мълинс

С намаляването на амплитудата на деформацията (фигура 2, червена крива) |E*| се увеличава, но не достига наклона на "девствената" крива (синя крива). Този ефект на омекотяване при опън е известен като ефект на Мълинс. За това поведение са отговорни обратими и необратими промени в полимерната матрица, структурата на омрежване и мрежата на пълнителя по време на натоварване. Някои от причините включват десорбция на адсорбирани участъци от веригата от повърхността на пълнителя, прекъсване на точките на омрежване и/или разпадане на агломерацията на пълнителя под въздействието на механичното напрежение.

Резюме

Гъвкавостта на DMA GABO Eplexor^® чрез неговите независими задвижвания позволява реализирането на голямо разнообразие от условия на изпитване от практическите приложения в лабораторни условия, както е показано в горния пример за динамично изменение на деформацията. Научете повече за нашия DMA GABO Eplexor^® тук!