Что такое технические эластомеры?

Технические эластомеры отличаются превосходной эластичностью. Они могут многократно деформироваться и возвращаться практически к исходной длине после механической разгрузки. В зависимости от типа, технические эластомеры могут эффективно накапливать или рассеивать, т.е. преобразовывать, механическую энергию. Именно поэтому они используются во многих виброизолирующих устройствах, например, в шинах, вибропоглотителях автомобильного и рельсового транспорта, конвейерных лентах, уплотнениях, шлангах и т.д.

Вязко-упругое поведение

Технические эластомеры могут быть нагружены как статически, так и динамически, а также одновременно. В случае статической нагрузки нагрузка постоянна во времени и часто соизмерима с собственным весом. Динамическая нагрузка, однако, является функцией времени и либо накладывается извне (пассивная), либо задается приводом (активная). Динамические нагрузки вызываются, например, внешними воздействиями, такими как землетрясения, морские волны или сильный ветер. Они также возникают в large числе технических систем в результате периодического движения масс. Вязкоупругие свойства эластомерных композитов при различных температурах и частотах определяются с помощью динамико-механического анализа (ДМА). Системы ДМА предназначены для контроля качества, материалов, а также выпуска продукции и разработки материалов. При статико-динамических нагрузках сначала задаются статические нагрузки, а затем для каждой статической нагрузки изменяется динамическая нагрузка. Таким образом, образец подвергается синусоидально изменяющейся механической нагрузке с постоянной частотой и постоянной амплитудой.

DMA GABO Eplexor^® - 2 независимых накопителя

Главной особенностью систем DMA GABO Eplexor^® является независимое создание/установка статических и динамических нагрузок. Статическая предварительная нагрузка создается серводвигателем и передается на образец через датчик силы и держатель образца. Динамическая нагрузка создается электродинамическим осциллятором и также передается на образец. Хотя использование двух независимых приводов требует больших технических затрат, оно также обеспечивает значительно большую гибкость в использовании.

Статическая и динамическая нагрузка

В отличие от экспериментов на сдвиг, при испытаниях на растяжение, сжатие и изгиб обязательным условием является то, что статическая предварительная нагрузка должна быть выше динамической. Это ограничение связано с тем, что при переменных растягивающих нагрузках образец может деформироваться, если амплитуда динамической нагрузки превышает составляющую статической нагрузки. Переменные нагрузки давлением приводят к временной потере контакта между образцом и держателем образца. Корректное испытание без артефактов в этом случае невозможно.

"Разрешение переменной нагрузки"

Для некоторых применений, таких как резиновые конвейерные ленты, приводные ремни или резинометаллические подшипники, на практике возможны отклонения от вышеуказанного правила - статическая предварительная нагрузка должна быть выше фактической динамической нагрузки, - если смятие или подъем предотвращаются другими техническими мерами. С помощью параметра "Allow Alternating Load" при необходимости снимается ограничение, согласно которому динамическая амплитуда должна быть smallбольше, чем статическая нагрузка. Таким образом, в этом режиме можно точно смоделировать ситуацию с нагрузкой для соответствующего применения (см. рис. 1). Для таких условий нагружения обычно рекомендуются короткие и толстые образцы, поскольку они не склонны к "выпучиванию", как длинные и тонкие образцы.

Влияние Пэйна на вулканизаты SBR с наполнителем из сажи

На рис. 2 показан пример динамической развертки нагрузки при растяжении для образца SBR, наполненного сажей. Измерения проводились при комнатной температуре и частоте 10 Гц. В первом испытании амплитуда динамической деформации была ступенчато увеличена с 0,05 % до 10 % (синяя кривая); во втором испытании все было сделано наоборот, и динамическая амплитуда была ступенчато уменьшена с 10 % до начальной амплитуды 0,05 % (красная кривая). Статическая предварительная деформация здесь не применялась. Модуль упругости |E*| уменьшается с увеличением амплитуды деформации (рис. 2, синяя кривая). Зависимость модуля упругости от амплитуды деформации для наполненных эластомеров также известна как эффект Пейна.

Эффект Маллинса

С уменьшением амплитуды деформации (рис. 2, красная кривая), |E*| увеличивается, но не достигает наклона "девственной" кривой (синяя кривая). Этот эффект размягчения при растяжении известен как эффект Маллинса. За такое поведение отвечают обратимые и необратимые изменения в полимерной матрице, структуре сшивки и сети наполнителей во время нагрузки. Некоторые причины включают десорбцию адсорбированных участков цепи с поверхности наполнителя, разрушение точек сшивки и/или коллапс агломерации наполнителя под действием механического напряжения.

Резюме

Гибкость DMA GABO Eplexor^® благодаря независимым приводам позволяет реализовать большое разнообразие условий испытаний из практического применения в лабораторных условиях, как показано на приведенном выше примере динамического изменения деформации. Узнайте больше о DMA GABO Eplexor^® здесь!