сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Исследование вязкоупругих свойств морозостойких резин
https://doi.org/10.26896/1028-6861-2025-91-10-88-92
Аннотация
Стандартный метод динамического механического анализа для определения вязкоупругих свойств высокоэластичных материалов предполагает испытание объемных образцов определенной формы и размеров. В работе представлены результаты исследования вязкоупругих свойств резин на основе бутадиен-нитрильного каучука методом динамического механического анализа (наноДМА). Использовали новую экспериментальную установку для нанодинамических испытаний морозостойких резин в диапазоне от –60 до 60 °C. Применяемая методика включала исследование образцов в локальной приповерхностной области. Для испытаний методом наноДМА в программном обеспечении индентирующего модуля задавали требуемые параметры: нагрузку, частоту и амплитуду колебаний индентора, длительность испытаний. Допускалась установка индентора различной геометрии и материала. Установлено, что при низких температурах, близких к температуре стеклования, происходит резкое изменение свойств резин. Температурные зависимости модуля упругости на частотах 0,1, 0,2, 0,5, 1, 6 и 30 Гц показали значительное изменение свойств образцов при температурах около –40 °C. Предложенные экспериментальная установка и методика могут быть использованы при контроле качества изделий, например в форме колец, предназначенных для трибологических испытаний.
При поддержке: Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (№ 23-19-00484).
Об авторах
К. С. Кравчук
НИЦ «Курчатовский институт» — ТИСНУМ; Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН; ООО «Научспецприбор»
Россия
Россия
Константин Сергеевич Кравчук.
108840, Москва, Троицк, Центральная ул., д. 7А;
119526, Москва, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1;
108840, Москва, Троицк, Калужское ш., д. 4/1, стр. 6.
Г. Х. Султанова
НИЦ «Курчатовский институт» — ТИСНУМ; Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН; МФТИ (национальный исследовательский университет)
Россия
Россия
Гульназ Хакимовна Султанова.
108840, Москва, Троицк, Центральная ул., д. 7А;
119526, Москва, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1;
141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9.
Список литературы
1. Petrova N. N., Timofeeva E. N., Mukhin V. V., et al. Analysis of elastomer performance in cold climates and off-road vehicles full-scale tests / ICIE. 2024. P. 602 – 613. DOI: 10.1007/978-3-031-65870-9_55
2. Pang H., Jiang T., Dai J., et al. Experimental study of the mechanical properties of full-scale rubber bearings at 23°C, 0°C, and –20°C / Polymers. 2024. Vol. 16. No. 7. P. 903. DOI: 10.3390/polym16070903
3. Villani V., Lavallata V. The theories of rubber elasticity and the goodness of their constitutive stress-strain equations / Physchem. 2024. Vol. 4. No. 3. P. 296 – 318. DOI: 10.3390/physchem4030021
4. Kurkin A. S., Kiselev A. S., Krasheninnikov S. V., Bogdanov A. A. Simulation of the deformation diagram of a viscoelastic material based on a structural model / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2022. Vol. 88. No. 6. P. 60 – 69 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-6-60-69
5. Bakošová D., Bakošová A. Testing of rubber composites reinforced with carbon nanotubes / Polymers. 2022. Vol. 14. No. 15. P. 3039. DOI: 10.3390/polym14153039
6. Bandyopadhyaya S., Kitey R., Upadhyay C. Effect of filler content and strain amplitude on dynamical mechanical properties of filled rubber / Mater. Today Proc. 2024. Vol. 108. P. 130 – 134. DOI: 10.1016/j.matpr.2024.01.049
7. Lindemann N., Schawe J., Lacayo-Pineda J. Kinetics of the glass transition of silica-filled styrene-butadiene rubber: the effect of resins / Polymers. 2022. Vol. 14. No. 13. P. 2626. DOI: 10.3390/polym14132626
8. Venkategowda T., Manjunatha L., Anilkumar P. Dynamic mechanical behavior of natural fibers reinforced polymer matrix composites. — A review / Mater. Today Proc. 2022. Vol. 54. No. 2. P. 395 – 401. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.09.465
9. Marzocca A. J., Mansilla M. A. Dynamic mechanical properties in natural rubber/styrene-butadiene rubber blends: the local strain behavior in the glass transition region / Polym. Eng. Sci. 2023. Vol. 63. No. 5. P. 1471 – 1480. DOI: 10.1002/pen.26298
10. Trivedi A., Whybrow R., Muhr A., Siviour C. Experimentally characterising the temperature and rate dependent behaviour of unfilled, and glass microsphere filled, natural rubber / Polymer. 2023. Vol. 270. P. 125773. DOI: 10.1016/j.polymer.2023.125773
11. Shkalei I. V., Torskaya E. V., Dyakonov A. A. Tribological properties of UHMWPE coatings on frost-resistant rubber substrate / New materials and technologies in the Arctic conditions. 2023. P. 99 – 100 [in Russian].
12. Xie X. W., Zhao Y. J., Shi J. B. Research progress of superhydrophobic coatings based on silicone rubber surface / J. Phys.: Conf. Ser. 2022. Vol. 2368. No. 1. P. 012018. DOI: 10.1088/1742-6596/2368/1/012018
13. Zhang H., Ju G., Zhou L., et al. Mechanical-robust and polymer-based superhydrophobic coating toward self-cleaning and anti-corrosion / J. Clean. Prod. 2024. Vol. 469. P. 143161. DOI: 10.1016/j.jclepro.2024.143161
14. Wang J., Zhang Y., Ding J., et al. Preparation strategy and evaluation method of durable superhydrophobic rubber composites / Adv. Colloid Interface Sci. 2022. Vol. 299. P. 102549. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102549
15. Mohd Khairuddin F. A., Rashid A. A., Leo C. P., et al. Recent progress in superhydrophobic rubber coatings / Prog. Org. Coatings. 2022. Vol. 171. P. 107024. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2022.107024
16. Syed Asif S. A., Wahl K. J., Colton R. J. Nanoindentation and contact stiffness measurement using force modulation with a capacitive load-displacement transducer / Rev. Sci. Instrum. 1999. Vol. 70. No. 5. P. 2408. DOI: 10.1063/1.1149769
17. Piacenti A., Adam C., Hawkins N., et al. Nanoscale rheology: dynamic mechanical analysis over a broad and continuous frequency range using photothermal actuation atomic force microscopy / Macromolecules. 2024. Vol. 57. No. 3. P. 1118 – 1127. DOI: 10.1021/acs.macromol.3c02052
18. Bulychev S. I., Alekhin V. P. Continuous indentation testing of materials. — Moscow: Mashinostroenie, 1990. — 224 p. [in Russian].
19. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / J. Mater. Res. 1992. Vol. 7. No. 6. P. 1564. DOI: 10.1557/jmr.1992.1564
20. Lucas B. N., Oliver W. C., Swindeman J. E. The dynamics of frequency-specific, depth-sensing indentation testing / MRS Online Proceedings Library (OPL). 1998. Vol. 522. P. 3. DOI: 10.1557/proc-522-3
21. Herbert E. G., Oliver W. C., Pharr G. M. Nanoindentation and the dynamic characterization of viscoelastic solids / J. Phys. D. Appl. Phys. 2008. Vol. 41. No. 7. P. 74021. DOI: 10.1088/0022-3727/41/7/074021
22. Gladkikh E. V., Maslenikov I. I., Reshetov V. N., Useinov A. S. Portable hardness tester for instrumental indentation / J. Surf. Investig. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2020. Vol. 14. No. 4. P. 846 – 850. DOI: 10.1134/s102745102003026x
23. Reshetov V. N., Krasnogorov I. V., Solovyov V. V., et al. Equipment for instrumented nanoindentation — principles of operation and design features / Nanoindustry. 2022. Vol. 15. Nos. 7 – 8. P. 466 – 476. DOI: 10.22184/1993-8578.2022.15.7-8.466.476
24. Morozov A. V., Kravchuk K. S. Estimation of real and imaginary modulus of elasticity of near-surface layers of frost-resistant rubber by nanoDMA indentation method / New materials and Technologies in the Arctic Conditions. 2023. P. 78 – 79 [in Russian].
Рецензия
Для цитирования:
Кравчук К.С., Султанова Г.Х. Исследование вязкоупругих свойств морозостойких резин. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2025;91(10):88-92. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2025-91-10-88-92
For citation:
Kravchuk K.S., Sultanova G.Kh. Study of viscoelastic properties of frost-resistant rubbers. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2025;91(10):88-92. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2025-91-10-88-92
Просмотров:
65
Послать статью по эл. почте 