Разработка эластомерных композиций для буровой техники

• Автор: Коротких, Надежда Ивановна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 183 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Современное состояние проблемы и постановка

задачи исследования

1.1 Факторы, влияющие на работоспособность резинометаллического статора винтового забойного двигателя ВЗД

1.2 Влияние состава и структуры эластомеров на свойства обкладки статора ВЗД.

1.3 Каучуки и эластомеры для изготовления обкладки резинометаллических статоров ВЗД

1.4 Особенности технологии изготовления статоров ВЗД

1.5 Методы прогнозирования режимов вулканизации изделий

1.5.1 Математические модели неизотермической вулканизации резин.

1.5.2 Методы расчета вулканизации резиновых изделий.

Глава 2 Объекты и методы исследования.
2.1 Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1 Определение вулканизационных характеристик эластомеров.
2.2.2 Методы определения физикомеханических свойств эластомеров.
2.2.3 Метод определения усталостнопрочностных свойств эластомеров.
2.2.4 Метод оценки термостойкости эластомеров.
2.2.5 Методы определения теплофизических характеристик эластомеров.
Глава 3 Разработка математической модели вулканизации
резинометаллических статоров
3.1 Исследование технологических свойств эластомеров
для изготовления обкладки статоров ВЗД.
3.1.1 Исследование теплофизических свойств эластомеров
3.1.2 Определение вулканизационных характеристик эластомеров. .
3.2 Математическая постановка задачи и ресчтная схема изделия
3.3 Методика расчета температурного поля и вулканизации эластомера
в изделии
3.4 Исследование процесса вулканизации резинометаллического статора с помощью математической модели
3.5 Проверка достоверности математической модели.
Г лава 4 Исследование зависимости усталостной выносливости эластомеров
от различных факторов.
Глава 5 Разработка эластомеров для изготовления обкладки статора ВЗД.
5.1 Исследование технологических и физикомеханических . свойств маслобензостойких резиновых смесей для
изготовления обкладки статоров ВЗД.
5.2 Исследование влияния режимов литья под давлением и вулканизации на геометрические размеры эластомерный обкладки статоров
5.3 Разработка эластомеров на основе термостойких каучуков
Глава 6 Практическая реализация результатов исследования
Список литературных источников


В результате изменения структуры при циклическом нагружении наблюдается усталостное изменение свойств резины, степень которого зависит не только от ее состава и условий утомления, но и от исходной неоднородности материала. Для наполненных резин на основе различных каучуков наблюдается немонотонное • изменение неоднородности в процессе утомления, оцениваемое по изменению» дисперсии механических свойств. С, практически не уменьшается ни после отдыха, ни после прогрева в свободном состоянии утомленных образцов. В зонах наибольших растягивающих напряжений изменение свойств наиболее интенсивно и расход стабильного радикала наибольший. На усталость резины при многократных растяжениях существенно влияет тип каучука и в меньшей степени состав резины (тип вулканизующей группы, наполнителя). Наполнение сажей, обычно приводящее к заметному повышению таких показателей резин, как прочность, сопротивление раздиру, истиранию, сравнительно мало влияет на усталостную прочность. Таким образом, тип каучука в значительной степени определяет усталостные свойства резин. Вместе с тем, при переходе от одного режима испытаний к другому сопоставление усталостных свойств резин из различных каучуков может дать неоднозначные результаты, что необходимо иметь в виду при выборе резины для тех или иных условий эксплуатации. В частности, при испытании на многократное растяжение в образце, особенно с низкой степенью вулканизации, накапливаются остаточные деформации, что снижает максимальное напряжение при деформации и соответственно жесткость условий испытания, приводя к росту «кажущейся» усталостной выносливости. Иногда пластификаторы для каучуков условно делят на собственно пластификаторы и мягчители. При этом к первым относят только те продукты, которые понижают температуру стеклования каучуков, т. В качестве пластификаторов для масло-, бензостойких резин используются сложные эфиры кислот. С./. С увеличением содержания пластификаторов сопротивление утомлению возрастает, проходит через максимум и затем уменьшается. Это объясняется взаимоналожением двух процессов: снижением внутреннего трения и энергии разрушения межмолекулярных связей, но при больших содержаниях пластификатора сказывается обычный эффект понижения прочности резины //. Процесс утомления материала начинается с образования свободных радикалов в результате механического разрыва цепных молекул при деформации /, с. Существенное влияние на процессы утомления резин оказывает вулканизационная структура. Начальным актом разрушения резин при термомеханических воздействиях является распад наиболее слабых (полисульфидных) связей. Резины, полученные вулканизацией тиурамом в отсутствие элементарной серы, имеющие прочные связи типа С—С и С—S—С, обладают более высокой работоспособностью в сравнении с резинами, вулканизованными серой с ускорителем ДФГ и содержащими более слабые полисульфидные связи С—sx—С. Возникшие при утомлении полимеров макрорадикалы стабилизируются, реагируя с низкомолекулярными противоутомителями, вводимыми в каучук. Химический анализ серных вулканизатов показал, что концентрация полисульфидных связей Я—Б——8—Я в процессе испытания на усталость возрастает при многократных деформациях, а общее количество полисульфидной серы уменьшается, приводя к общему уменьшению длины средней полисульфидной связи. Это указывает не только на обмен полисульфидных связей в процессе утомления, но и на гомолитический разрыв связей с образованием политиильных радикалов присоединяющихся к двойным связям каучука. В отсутствие кислорода это приводит к увеличению концентрации поперечных связей. В присутствии кислорода идет окисление, приводящее к разрыву главных цепей. Полисульфидные группы в вулканизате инициируют окислительную деструкцию и способствуют расходу антиоксиданта, что в свою очередь отрицательно влияет на усталостную прочность. Усталостная выносливость, так же, как и прочность и сопротивление раздиру, в зависимости от густоты вулканизационной сетки изменяется по кривой с максимумом. Введение противоутомителей, повышает работоспособность резин, если при деформации происходит распад и перегруппировка радикалов с образованием новых поперечных связей.