Файл: Восстановительный ремонт шин..pdf

что уменьшение удельной специфической адгезии в начальный мо­ мент легко перекрывается увеличением истинной поверхности кон­

такта.

Интересно, что если невулканизованная резиновая смесь приго­ товлена на основе полярного каучука, например наирита, то при креплении ее к вулканизату на основе неполярного каучука с уве­ личением его степени вулканизации прочность связи не только не сни­ жается, а даже имеет тенденцию к повышению. Это можно объяснить тем, что в такой системе повышение полярности вулканизата с увеличе­ нием степени его вулканизации при­ водит к уменьшению различия в по­ лярности дублируемых материалов.

Аналогично повышению степени вулканизации действует окислитель­ ное, в частности атмосферное, старе­ ние вулканизата, сопровождающееся внедрением в молекулы каучука сильно полярых кислородсодержащих групп. Поэтому с увеличением сте­ пени старения вулканизата также происходит снижение прочности связи в системе. Механическая обработка (шероховка) поверхности наряду с созданием развитого микрорельефа обеспечивает удаление наиболее силь­ но окисленного поверхностного слоя. Это особенно наглядно видно из дан­ ных, представленных на рис. IV.15, на котором показана зависимость прочности связи до и после вулка­ низации между резиновой смесью из НК и вулканизатом из СКС от сте­ пени старения последнего. При этом шероховка поверхности резины либо

вовсе не производилась, либо производилась до или после старения. Из этих данных видно, что прочность связи повышается в резуль­ тате увеличения поверхности (за счет шероховки) и снижается вслед­ ствие старения вулканизата. Когда шероховка производится после старения, в течение первых нескольких суток старения падения прочности связи не происходит. Наоборот, после первых суток старения наблюдается даже некоторое увеличение прочности связи. Такой характер зависимости может быть объяснен следующим обра­ зом. Окисление вулканизата начинается с его поверхности, после­ довательно затрагивая все более глубокие слои. Поэтому шеро­ ховка в начальный период старения позволяет почти полностью удалить сильно окисленный слой вулканизата. Через определенное

132

время окисление затрагивает столь глубокие слои вулканизата, что даже после шероховки на поверхности оказывается сильно окислен­ ный слой, вследствие чего прочность связи начинает падать. После первых суток старения при шероховке удаляется сильно окисленный поверхностный слой и обнажается слой, содержащий лишь не­ большое число полярных групп. Наличие незначительного коли­ чества полярных групп в поверхностном слое может оказаться даже полезным с точки зрения прочности связи, поскольку, не ока­ зывая существенного влияния на смачиваемость подложки, может способствовать появлению наведенных диполей в молекулах каучука невулканизованной резиновой смеси и тем самым способствовать повышению индукционного взаимодействия. С этим может быть связано также упомянутое выше некоторое повышение прочности связи в отдельных системах с увеличением степени вулканизации ранее вулканизованного слоя.

Как показали исследования Б. А. Догадкина и сотр., при совулканизации сдублированных резин на основе несовмещающихся каучуков, например GKG и НК, они практически не образуют непре­ рывной пространственной сетки, т. е. не возникают химические связи между макромолекулами соседних слоев. Аналогичное положение, очевидно, имеет место и при совулканизации резиновой смеси и вулканизата. Таким образом, в процессе вулканизации природа адгезионного взаимодействия качественно не меняется и основная роль при этом принадлежит ван-дер-ваальсовским силам. Это не означает, что невозможно образование какого-то количества хими­ ческих связей. Однако тот факт, что адгезионное взаимодействие в таких системах обусловлено главным образом межмолекулярными силами, подтверждается тем, что рассчитанные из температурной зависимости прочности связи (рис. IV. 16) значения кажущейся

Практически важным является вопрос о том, как зависит проч­ ность связи от типа каучука, на основе которого приготовлены дублируемые резина и резиновая смесь. Очевидно, исходя из изло­ женных соображений, следует считать, что при прочих равных условиях прочность связи будет зависеть от конформационной совместимости макромолекул каучуков обеих резин. Поэтому можно ожидать, что при дублировании резины с резиновыми смесями на основе различных каучуков наиболее высокая прочность связи должна быть достигнута в тех системах, в которых смесь изготов­ лена из того же каучука, что и резина. В действительности же, как видно из рис. IV.17, наиболее высокая прочность связи независимо от типа каучука в вулканизованном слое достигается при использо­ вании резиновых смесей на основе НК, а наименьшая — резиновых смесей из GKG. С другой стороны, независимо от типа каучука

133

в резиновой смеси наибольшая прочность связи обеспечивается в слу­ чаях дублирования с вулканизатом из НК, а наименьшая — с вулканизатом из GKC. Это может быть объяснено следующими при­ чинами.

1. Макромолекулы НК обладают максимальной гибкостью вслед­ ствие линейного строения, отсутствия боковых цепей, легкости вращения вокруг связей С—С и низкого внутреннего трения. Поэтому они способны обеспечить наиболее выгодные конформацию и взаимо­ действие в зоне контакта. Макромолекулы бутадиенового и стироль­ ного каучуков имеют винильные или стирольные боковые подвески,

поэтому изменения их конформаций затруднены вследствие высо­ ких потенциальных барьеров вращения вокруг связей С—С и по чисто стерическим причинам.

2.Бутадиен-стирольный каучук является сравнительно жест­ ким полимером, и смеси на его основе обладают низкой пластич­ ностью. Поэтому такие смеси плохо заполняют неровности поверх­ ности вулканизата и при прочих равных условиях, очевидно, обеспе­ чивают наименьшую площадь истинного контакта и, следовательно, минимальную прочность связи.

3.Бутадиен-стирольный каучук имеет большое число легко поляризующихся групп (стирольных), и вследствие этого его вулканизаты содержат значительное число наведенных диполей и имеют более высокую полярность, чем вулканизаты других каучуков общего назначения. Следовательно, адгезионная активность таких

134

вулканизатов по отношению к резиновым смесям из неполярных каучуков меньше.

Соотношение прочности связи в системах из резин на основе различных каучуков не изменяется и при использовании клеевых прослоек между ними. Однако в зависимости от природы применя­ емого клея абсолютные значения прочности связи могут быть различ­ ными. Основная роль клеевой прослойки состоит, по-видимому, в обеспечении более полного заполнения всех мельчайших неров­ ностей микрорельефа поверхности вулканизата и более полного

Рис. IV.19. Зависимость статической и динамической прочности связи в мо­ дельных образцах от содержания сажи в клеевой резиновой смеси на основе НК:

і — сопротивление расслаиванию резиновых пластинок, склеенных клеем с различным со­ держанием сажи (конфекционные свойства клея); 2 — выносливость модельных образцов при многократном сжатии (динамическая прочность связи после совулканизации); 3 — изме­ нение модуля клеевой резины при растяжении 400%.

контакта дублируемых поверхностей. Но при этом большую роль играют механические свойства и химическая природа клеевой пленки. Все соображения, высказанные выше относительно влияния на прочность связи природы каучука, на основе которого изготовлена резиновая смесь, очевидно, в равной мере относятся и к каучуку клеевой пленки. Что касается механических свойств клеевой пленки, то они должны приближаться к механическим свойствам склеива­ емых материалов. Иначе при деформации системы в граничном слое может возникать концентрация сдвиговых напряжений, приводящая к ее преждевременному разрушению. Это, вероятно, является одной из причин того, что прочность связи в системах с ненаполненным клеем на основе НК значительно уступает прочности связи в систе­ мах с саженаполненным клеем на основе того же каучука (рис. IV. 18).

135

Введение сажи в клеевую резину может также способствовать повышению прочности связи вследствие возможного образования дополнительных связей типа каучук — сажа. Количество введен­ ной в клеевую резину сажи оказывает существенное влияние на прочность связи (рис. IV.19). С увеличением дозировки сажи в клее­ вой резине прочность связи повышается, проходит через максимум,

ван тем, что такие материалы обеспечивают наибольшую прочность связи независимо от типа каучука в вулканизате, а при восстанов­ лении шин практически невозможно бывает установить тип протек­ торной резины в восстанавливаемой шине.

Следует, однако, иметь в виду, что при креплении резиновой смеси из СКС к вулканизату из того же каучука с помощью клеев

-из СКС или его комбинации с НК достигается более высокая проч­ ность связи, чем при применении клея из НК, причем невулкани­

зованная резиновая смесь из каучука СКС-ЗОА обеспечивает такую же прочность связи, как и резиновая смесь из НК с клеем из НК.

Применение таких клеев позволяет существенно повысить также прочность связи резиновой смеси из СКС с вулканизатами из других каучуков. Это, вероятно, объясняется тем, что клеи обеспечивают большую полноту контакта, чем резиновые смеси, и в результате этого реализуются преимущества СКС, связанные с наличием легко поляризующихся стирольных групп. Далее, необходимо учитывать,

136