Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Акція для всіх передплатників кейс-уроків 7W

Физические свойства каучука кратко

Алкадиены являются представителями ненасыщенных углеводородов, которые содержат в своем углеродном скелете две двойные связи, поэтому их еще называют диеновыми углеводородами.

А вот что собой представляет общая формула гомологического ряда алкадиенов:

Но, эта формула также соответствует и гомологическому ряду алкинов, а также циклоалкенов.

О наличии двух двойных связей в молекуле нам говорит название класса, где «ди» обозначает два, а «ен» переводится, как связь, то есть двойная связь.

Классификация диенов

Также следует отметить, что в зависимости от взаимного расположения двойных связей, диены можно разделить на такие группы, как:

Первая группа

• Кумулированные диены. Это такие соединения, молекулы которых имеют две двойные связи расположены у одного и того же атома углерода (1,2-диены)

Вторая группа

• Сопряженные диены. К ним относятся алкадиены, в молекулах, которых имеются две двойные связи, разделенные одинарной или одной простой связью:

Вот какой вид иногда могут иметь алкадиены, которые имеют сопряженные связи:

Третья группа

• Изолированные диены. К ним относятся такие соединения, у которых молекулы имеют две двойные связи и притом эти двойные связи разделены несколькими одинарными

Алкадиены

Изомерия и номенклатура

Если рассматривать изометрию алкадиенов, то здесь следует сказать, что для них характерна, как структурная изометрия, так и пространственная.

На рисунке внизу мы видим примеры структурной и пространственной изометрии:

Алкадиены

Что же касательно составления названий алкадиенов, то здесь существуют следующие правила:

• Во-первых, основная цепь в обязательном порядке должна содержать две двойные связи;
• Во-вторых, нумерацию, как правило начинают с того конца, с которого ближе расположена кратная связь;
• В-третьих, дают названия заменителям и указывают атомы углерода, от которого они отходят;
• В-четвертых, атомы углерода дают название алкадиена, как правило, от тех атомов, от которых была образована двойная связь.

Получение алкадиенов

Если рассматривать вопрос получения диенов, то, как правило, используют:

1. Метод С.В.Лебедева. С его помощью в промышленности было налажено производство бутадиена из этилового спирта. В основе этого метода, который разработал Лебедев, лежит реакция:

425 °С, Аl2O3, ZnO
2СН3—СН2—ОН ——————> СН9=СН-СН=СН9 + 2Н2O + Н2

лебедев

Сергей Васильевич Лебедев был известным химиком, который посвятил свои научные исследования полимеризации, изомеризации и гидрогенизации непредельных углеводородов. С помощью полимеризации 1,3-бутадиена под действием натрия, ему удалось получить синтетический каучук.

2. Способ дегидрирования. Одним из распространенных промышленных методов получения бутадиена-1,3 является каталитическое дегидрирование н-бутана, которые выделяют из частей нефтеперегонки:

СН3—СН2—СН2—СН3 —> CH2=CH—СН=СН2 + 2Н2

При рассмотрении этого процесса, на его первой стадии может образовываться как бутен-1, так и бутен-2.

Алкадиены

Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) получают методом дегидрирования 2-метилбутана.

3. Способ дегидрогалогенирования. Для получения алкадиенов можно применять стандартный лабораторный, которым является способ реакции отщепления.

При воздействии спиртового раствора щелочи на дибромалканы, мы можем наблюдать процесс отщепления двух молекул галогеноводорода и образование двух двойных связей:

Алкадиены

Физические свойства

Что касается физических свойств алкадиенов, то при изолированной двойной связи, они имеют такие же свойства, как и обычные алкены.

При обычных условиях, бутадиен-1,3 представляет собой легко сжижающийся газ, который имеет довольно неприятный запах. А изопрен и другие низшие диены, являются бесцветными легкокипящими жидкостями. Что касается высших диенов, то они представлены в виде твердых веществ.

Химические свойства

Как вам уже известно, химические и физические свойства алкадиенов имеют много общего с алкенами, хотя алкадиены с сопряженными связями имеют свои нюансы и являются более активными.

1. Для алкадиенов свойственна реакции присоединения, и они способны присоединять, как водород, так и галогены, и галогеноводороды.

Главной особенность диенов является то, что они обладают способностью присоединения не только молекулы 1,2, но и продукт присоединения 1,4:

акдиены

Предпочтительное протекание реакции, как правило, зависимо от условий и способа проведения.

2. Следующим химическим свойством диенов является реакции полимеризации. Она может происходить под воздействием катионов или свободных радикалов. Как правило, такая полимеризация этих соединений приводит к образованию полимеров, которые обладают свойствами, напоминающими природный каучук. Поэтому можно сказать, что основной областью применения бутадиена и изопрена, является получение синтетического каучука.

Алкадиены

Натуральный и синтетический каучуки. Резина

Пока человек не научился производить синтетический каучук, до тех пор в промышленности использовали натуральный каучук. Получали такой каучук с помощью каучуконосных растений, методом выделения млечного сока, то есть так называемого латекса. Наиболее ценным растением по выделению природного каучука считалась произрастающая в Латинской Америке гевея.

В этой области было проведено огромное количество исследований, которые выявили, что натуральный каучук имеет в своем составе цис-полиизопрен, то есть, это такой полимер, который по своему строению соответствует изопрену (2-метилбутадиену-1,3).

Но благодаря проведению различных опытов и исследований, американский изобретатель Чарльз Нельсон Гудьир сумел провести вулканизацию каучука. Им было обнаружено, что что при нагревании каучука с серой в итоге получается довольно таки эластичный материал, который даже по техническим характеристикам превосходит каучук. Вот таким методом Гудьиру удалось получить резину.

Чарльз Нельсон проведя вулканизацию, заметил, что за счет сульфидных мостиков происходит сшивание полимерных цепей и в итоге увеличивается прочность и устойчивость к различным органическим веществам и растворителям.

Читайте так же:
Аэросани из бензопилы своими руками

Алкадиены

А так как в двадцатом веке начался стремительный рост промышленности, то и потребность в каучуке также возросла. Но использование в промышленных масштабах природного каучука было не рентабельно и довольно таки дорого, то ученым пришлось искать пути получения синтетического каучука.

Но, первоначально не все так просто складывалось в этой области, и первый полученный каучук отдаленно напоминал смолу, которая к тому же, при ее вулканизации имела очень плохое качество.

Как вам уже известно, из сегодняшнего урока, синтетический каучук был получен по методу химика С.В.Лебедева только в 1932 году, тогда же его производство и приобрело промышленные масштабы.

В основе такого технологически удобного способа получения каучука, лежала полимеризация бутадиена-1,3 с использованием такого катализатора, как металлический натрий.

Благодаря этой технологии удалось получить полибутадиен, который обладал довольно неплохими технологическими свойствами. Но и здесь не все было так гладко, как хотелось, потому что, полученный полимер был нестерео-регулярным и соответственно, произведенная на его основе резина не отличалась особой эластичностью и уступала качеству резины, полученной из природного каучука.

А вот изопреновые и стерео-регулярные полимеры ученым удалось получить только в пятидесятых годах двадцатого века.

Конечно же, в настоящее время, современные технологии в химической промышленности позволяют производить не один, а несколько видов синтетического каучука. Широкое использование в качестве мономеров получили такие типы синтетических каучуков, как изопреновый, бутадиеновый, хлоропреновый, стирольный и т.д.

Также, большой популярностью пользуется резина, которая произведена на основе сополимеров алкадиенов, сочлененными двойными связями, а также производные алкенов.

Для таких видов резины характерны: хорошая эластичность, прочность и морозоустойчивость. Кроме того, эти виды резины обладают пониженной газопроницаемостью, а также устойчивы к действию ультрафиолета и различных окислителей.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Однако физические свойства каучука и его способность к обработке могут быть изменяемы в широких пределах без изменения соотношения между стиролом и бутадиеном в смеси мономеров. Например, при понижении температуры полимеризации могут быть значительно улучшены и физические свойства, и способность к обработке.  [3]

Различия в строении макромолекул определяют и разницу в физических свойствах каучука , с одной стороны, и гуттаперчи и балаты — с другой. Гуттаперча и балата при комнатной температуре — твердые вещества с незначительной эластичностью; только при температуре выше 50 они приобретают эластичность и пластические свойства, превосходящие эластические свойства каучука. Оба эти полимера при одинаковом химическом составе имеют также одинаковые по конфигурации элементарные звенья.  [4]

История промышленного применения каучука началась с 1839 г., когда был открыт процесс вулканизации, резко улучшающий физические свойства каучука .  [5]

Кроме поперечных связей между цепями, при полимеризации может возникнуть и некоторое количество боковых цепей, которые также влияют на физические свойства каучука . Для регулирования размера и формы частиц полимера к нему добавляют различные модификаторы и, кроме того, принимаются меры для соблюдения стандартных условий процесса полимеризации. Из этих соображений большинство полимеров получают эмульсионной поли-меризацией, так как эмульсионный процесс дает возможность лучше регулировать реакцию.  [6]

Кроме поперечных связей между цепями, при полимеризации может возникнуть и некоторое количество боковых цепей, которые также влияют на физические свойства каучука . Для регулирования размера и формы частиц полимера к нему добавляют различные модификаторы и, кроме того, принимаются меры для соблюдения стандартных условий процесса полимеризации. Из этих соображений большинство полимеров получают эмульсионной полимеризацией, так как эмульсионный процесс дает возможность лучше регулировать реакцию.  [7]

Изменение физических свойств каучука и колебание физических констант, характеризующих эти свойства, являются следствием неоднородности каучуков по степени полимеризации, легкой подверженности окислению и различным структурным изменениям, а также способности некоторых каучуков кристаллизоваться. Таким образом, физические свойства каучука зависят от условий его получения и предшествующего хранения поэтому физические константы, приводимые разными авторами, часто значительно отличаются друг от друга.  [8]

Изменение физических свойств каучука и колебание физических констант, характеризующих эти свойства, являются следствием неоднородности каучуков по степени полимеризации, легкой подверженности окислению и различным структурным изменениям, а также способности некоторых каучуков кристаллизоваться. Таким образом, физические свойства каучука зависят от условий получения и предшествующего хранения каучука, поэтому физические константы, приводимые разными авторами, часто значительно отличаются друг от друга.  [9]

Количество масла в маслонаполненных каучуках ( в зависимости от типа каучуков) может колебаться в значительных пределах — от 15 до 50 вес. При содержании масла в каучуке выше определенного предела физические свойства каучука ухудшаются и получаемый продукт не может быть использован в качестве каучука общего назначения.  [10]

Хлористый водород осаждает из раствора этой соли белую эластичную массу. Это вещество растворимо в теплом спирте и в то же время сохраняет некоторые физические свойства каучука .  [11]

Сырой каучук является мягкими липким материалом, а при повышении температуры мягкость и липкость его увеличиваются. Прочность и абразивостойкость сырого каучука низки, эластичность сохраняется только в небольшом температурном интервале. Обычно физические свойства каучука улучшаются при его вулканизации, или сшивании, серой. Вулканизат каучука обладает следующими свойствами, делающими его столь ценным материалом: а) способностью в широком интервале температур выдерживать большие удлинения и быстро возвращаться в исходное состояние; б) когезионной проч ностью, а также гибкостью, обусловливающими высокую ударную прочность и абразивостойкость; в) газо — и водонепроницаемостью; г) низким удельным весом.  [12]

Читайте так же:
Как паять трубы из полипропилена для водопровода

Гуттаперча хорошо растворяется в горячем петролейном эфире, в холодном петролейном эфире растворение идет с трудом. В чистом виде гуттаперчу можно выделить из сырой гуттаперчи или балаты; при этом получают а-форму, которая образуется также, если нагреть ( — гуттаперчу до 70 — 75 и затем медленно охладить. Модификация гуттаперчи — термодинамически устойчивая форма; ( 3-модификация образуется при быстром охлаждении нагретой до 70 се-гуттаперчи. Если вытягивать fi — форму при 30 — 40, то на рентгенограмме волокна появляются интерференции с периодом 4 77 А. Для плоскостного строения элементарного звена, согласно формуле ( 43а), период составляет 5 1 А, следовательно, у р-формы гуттаперчи, как и у каучука, по-видимому, происходит скручивание цепей. Гуттаперча кристаллизуется значительно лучше, чем каучук, температура плавления ее около 50; при этой температуре интерференции на рентгенограмме исчезают, но при охлаждении быстро появляются вновь. Различия в содержании кристаллической фазы ( у гуттаперчи выше, чем у каучука), в кристаллизуемое и в физических свойствах каучука и гуттаперчи объясняются разной пространственной конфигурацией элементарных звеньев, хотя элементарный состав, строение элементарного звена и величина молекулярного веса у них одинаковы.  [13]

Гуттаперча хорошо растворяется в горячем петролейном эфире, в холодном петролейном эфире растворение идет с трудом. В чистом виде гуттаперчу можно выделить из сырой гуттаперчи или балаты; при этом получают а-форму, которая образуется также, если нагреть ( 3-гуттаперчу до 70 — 75 и затем медленно охладить. Модификация гуттаперчи — термодинамически устойчивая форма; р-модификация образуется при быстром охлаждении нагретой до 70 а-гуттаперчи. Если вытягивать реформу при 30 — 40, то на рентгенограмме волокна появляются интерференции с периодом 4 77 А. Для плоскостного строения элементарного звена, согласно формуле ( 43а), период составляет 5 1 А, следовательно, у реформы гуттаперчи, как и у каучука, по-видимому, происходит скручивание цепей. Гуттаперча кристаллизуется значительно лучше, чем каучук, температура плавления ее около 50; при этой температуре интерференции на рентгенограмме исчезают, но при охлаждении быстро появляются вновь. Различия в содержании кристаллической фазы ( у гуттаперчи выше, чем у каучука), в кристаллизуемости и в физических свойствах каучука и гуттаперчи объясняются разной пространственной конфигурацией элементарных звеньев, хотя элементарный состав, строение элементарного звена и величина молекулярного веса у них одинаковы.  [14]

Химическая теория Вебера благодаря наглядности и солидному экспериментальному обоснованию получила широкое распространение среди исследователей каучука и резины. В частности, возникла дискуссия вокруг вопроса о верхнем и нижнем пределах вулканизации. Если мнение о наличии верхнего предела разделяется в конечном счете в той или иной трактовке большинством исследователей, то существование нижнего предела вскоре же было отвергнуто дальнейшим развитием техники вулканизации. Применение ускорителей значительно снижало минимальное количество серы, потребное для эффекта вулканизации. Это количество серы лежит уже далеко за нижним пределом, указанным Вебером. В свете имевшихся в то время представлений о строении каучука казалось непонятным, каким образом присоединение такого ничтожного количества серы может так радикально, как это происходит при вулканизации, изменять физические свойства каучука .  [15]

Каучук

Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис- полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (разновидности одуванчика) и других растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме.

Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.
В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Читайте так же:
Фаска по контуру обозначение на чертеже

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Первой страной, наладившей масштабное производство синтетического каучука, стал СССР. В 1931 году был построен опытный завод в Ленинграде. 7 июля 1932 года был запущен первый промышленный завод по производству синтетического каучука — ярославский СК-1; в этот день была получена первая в мире промышленная партия синтетического (натрий-бутадиенового) каучука. В 1932 году в СССР строились три крупных завода по производству синтетического каучука: СК-1 в Ярославле, СК-2 в Воронеже (запущен осенью 1932 года) и СК-3 в Ефремове (запущен в 1933 году). В 1932 году начал производить синтетический каучук завод «Красный Треугольник». В 1961 на Куйбышевском заводе СК (ныне Тольяттикаучук) впервые в промышленном масштабе получили дивинил-альфа-метилстирольный каучук. Здесь его стали делать по новой технологии – не из пищевого сырья, а из нефтехимических продуктов. В 1964 году на заводе впервые в мире в промышленном масштабе получили изопреновый каучук, аналогичный натуральному каучуку. В 1982 году в Тольятти стали выпускать новую для страны марку — бутилкаучук.

Основные типы синтетических каучуков:

  • Изопреновый
  • Бутадиеновый каучук
  • Бутадиен-метилстирольный каучук
  • Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)
  • Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер)
  • Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер)
  • Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен)
  • Силоксановый каучук
  • Фторкаучуки
  • Тиоколы

Промышленное применение

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

Разница между натуральным и синтетическим каучуком

Разница между натуральным и синтетическим каучуком

Основное отличие — натуральный каучук против синтетического каучука

Натуральные и синтетические каучуки представляют собой два типа полимеров с превосходными свойствами, которые широко используются во многих промышленных и бытовых применениях. Каждый тип каучука имеет свои химические и физические свойства в зависимости от природы мономера и химической структуры каучука. главное отличие между натуральным и синтетическим каучуком является то, что натуральный каучук является природным полимером биосинтеза, полученным из растения под названием Гевея Brasiliensisтогда как синтетические каучуки являются искусственными полимерами в контролируемых условиях, Больше различий между этими двумя типами каучуков будет обсуждаться в этой статье.

Эта статья обсуждает,

1. Что такое натуральный каучук?
— Синтез, структура, свойства, применение

2. Что такое синтетический каучук?
— Синтез, структура, свойства, примеры

3. В чем разница между натуральным и синтетическим каучуком?

Что такое натуральный каучук

Натуральный каучук получается из дерева под названием Гевея Brasiliensis в виде водной суспензии. Это природный полимер для биосинтеза, в основном известный своей высокой прочностью на растяжение, в отличие от большинства других полимеров. Кроме того, натуральный каучук обладает большей структурной регулярностью, более высокой прочностью и более высокой скоростью вулканизации. Благодаря такой высокой скорости вулканизации натуральный каучук стал одним из наиболее важных сырьевых материалов во многих отраслях, включая шины, перчатки, резиновые ковры и т. Д. Несмотря на свои превосходные свойства, натуральный каучук демонстрирует очень низкую устойчивость к атмосферному кислороду, озону, маслам. и различные углеводородные растворители. Некоторые другие свойства натурального каучука включают простоту обработки, отличные динамические характеристики с низкими потерями гистерезиса, хорошие низкотемпературные свойства, способность склеивать металлические детали, высокое сопротивление разрыву и истиранию, хорошие динамические характеристики, низкое тепловыделение при нагреве и низкий уровень демпфирования.

Мономер натурального каучука представляет собой цис-1,4-изопреновые звенья. Как латексные, так и сухие резиновые формы непосредственно используются во многих промышленных применениях. Несмотря на разработку альтернативных синтетических каучуков с превосходными свойствами, натуральный каучук все еще занимает 30-40% рынка на мировом рынке каучука. Некоторые области применения натурального каучука включают резиновые прокладки, уплотнения, электрические компоненты, шланги и трубки, виброизоляторы, приводные муфты, амортизаторы и т. Д.

Сбор латекса из резины

Что такое синтетический каучук

Синтетические каучуки — это искусственные каучуки. Сырье для производства синтетических каучуков получают в основном как побочные продукты производства сырой нефти. Для синтеза синтетических каучуков используются методы растворной или эмульсионной полимеризации. В отличие от натурального каучука свойства этих каучуков могут быть изготовлены в соответствии с конечным требованием путем применения различных методов химии полимеров. Например, мы можем разработать синтетические каучуки с отличной устойчивостью к погодным условиям, химическим воздействиям, температуре и растворителям.

Существует более 20 различных классов синтетических каучуков с различными химическими и физическими свойствами, которые удовлетворяют требованиям конечного продукта. Некоторые широко используемые типы синтетического каучука включают стирол-бутадиеновый сополимер (SBR), нитрильный каучук (NBR), неопрен (CR), этиленпропилендиеновый мономер (EPDM), силиконовый каучук, бутилкаучук (IIR) и т. Д. Каждый каучук имеет свой собственный уникальные свойства. Например, EPDM более популярен из-за своего сопротивления погодным условиям, в то время как NBR имеет самую высокую устойчивость к нефти. Обычно при сравнении свойств синтетического каучука со свойствами натурального каучука синтетические каучуки более устойчивы к воздействию масел, некоторых химических веществ, кислорода и озона, погодных условий, а также демонстрируют устойчивость в более широком температурном диапазоне.

Читайте так же:
Аналог электродов ано 21

EPDM каучук

Разница между натуральным и синтетическим каучуком

Определение

Натуральная резина: Натуральный каучук — это природный биосинтетический полимер, полученный из дерева под названием Гевея Brasiliensis.

Синтетическая резина: Синтетический каучук — это искусственные полимеры в контролируемых условиях.

Синтез

Натуральная резина: Натуральный каучук, как следует из названия, естественным образом встречается в клетках растений.

Синтетическая резина: Синтетический каучук синтезируется из побочных продуктов сырой нефти с использованием методов растворной или эмульсионной полимеризации.

мономер

Натуральная резина: Мономеры включают цис-1,4-изопрен.

Синтетическая резина: Мономеры различны в каждом типе синтетического каучука.

Содержание полимера

Натуральная резина: Содержание полимера или качество латекса широко варьируются и зависят от клона, географической области, погоды, типа почвы и содержания не резины в латексе.

Синтетическая резина: Качественные каучуки с постоянным содержанием полимера могут быть получены с очень низким содержанием примесей.

Присутствие антиоксидантов

Натуральная резина: Антиоксиданты присутствуют в природе.

Синтетическая резина: Антиоксиданты отсутствуют (приходится добавлять снаружи).

свойства

Натуральная резина: Свойства натурального каучука трудно изменить.

Синтетическая резина:Свойства синтетических каучуков можно регулировать в соответствии со свойствами конечного применения.

Arayapranee, Wanvimon и Гарри Л. Ремпель. «Влияние полярности на взаимодействие наполнителя с каучуком и свойства наполненных кремнеземом привитых композитов натурального каучука». Журнал Полимеров 2013 (2013): 1-9. Web. Хофер, Райнер. Устойчивые решения для современной экономики, Кембридж, Великобритания: RSC, 2009. Print. Уилан, Тони. Словарь полимерных технологий, Лондон: Чепмен и Холл, 1994. Печать. Изображение предоставлено: «EPDM-Keltan» Гмхофманн — собственная работа

Резины. Состав, свойства, применение резины

Резина – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящейся в высокопластическом состоянии.

В резине связующим являются натуральные (НК) или синтетические (СК) каучуки.

На рис. 1 и 2 показаны область применения каучуков и получаемые изделия.

Применение каучуков

Рис. 1 Применение каучуков

Изделия, где используются каучуки

Рис. 2 Изделия, где используются каучуки

Каучуку присуща высокая пластичность, обусловленная особенностью строения их молекул. Линейные и слаборазветвлённые молекулы каучуков имеют зигзагообразную или спиралевидную конфигурацию и отличаются большой гибкостью (рис. 3, верхний). Чистый каучук ползёт при комнатной температуре и особенно при повышенной, хорошо растворяется в органических растворителях. Такой каучук не может использоваться в готовых изделиях. Для повышения упругих и других физико-механических свойств в каучуке формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Это осуществляют вулканизацией – путём введения в каучук химических веществ – вулканизаторов, образующих поперечные химические связи между звеньями макромолекул каучука (рис. 3, нижний). В зависимости от числа возникших при вулканизации поперечных связей получают резины различной твёрдости – мягкие, средней твёрдости, твёрдые.

Структуры каучука и резины

Рис. 3 Структуры каучука и резины

Механические свойства резины определяют по результатам испытаний на растяжение и на твёрдость. При вдавливании тупой иглы или стального шарика диаметром 5 мм по значению измеренной деформации оценивают твёрдость (рис. 4).

Определение твёрдости резины протектора

Рис. 4 Определение твёрдости резины протектора

При испытании на растяжение определяют прочность Ϭz (МПа), относительное удлинение в момент разрыва εz (%) и остаточное относительное удлинение Ѳz (%) (рис. 5).

Лабораторная установка для проведения механических испытаний резины

Рис. 5 Лабораторная установка для проведения механических испытаний резины

В процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов (свет, температура, кислород, радиация и др.) резины изменяют свои свойства – стареют. Старение резины оценивают коэффициентом старения Кстар, который определяют, выдерживая стандартизованные образцы в термостате при температуре -70 о С в течение 144 час, что соответствует естественному старению резины в течение 3 лет. Морозостойкие резины определяется температурой хрупкости Тхр, при которой резина теряет эластичность и при ударной нагрузке хрупко разрушается.

Для оценки морозостойкости резин используют коэффициент Км, равный отношению удлинения δм образца при температуре замораживания к удлинению δо при комнатной температуре.

Состав резины

Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств (рис. 6). Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.

состав резины

Рис. 6 Компоненты, которые входят в состав резины

Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния) непосредственно участвуют в образовании поперечных связей между макромолекулами. Их содержание в резине может быть от 7 до 30 %.

Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные, которые повышают твёрдость и прочность резины и тем самым увеличивают её сопротивление к изнашиванию и инертные, которые вводят в состав резин в целях их удешевления.

Пластификаторы присутствия в составе резин (8 – 30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.

Противостарители замедляют процесс старения резин, препятствуют присоединению кислорода. Кислород способствует разрыву макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сетки трещин на поверхности.

Читайте так же:
Конденсатор для трехфазного электродвигателя

Красители выполняют не только декоративные функции, но и задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука янтарного цвета и светлого тона.

Обычно приняты классификация и наименование каучуков синтетических по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и т.п.), или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или боковых группах (напр., полисульфидные, уретановые, кремнийорг), фторкаучуки.

каучуков синтетических по мономерам

Каучуки синтетические подразделяют также по другим признакам, например, по содержанию наполнителей – на ненаполненные и наполненные каучуки, по молекулярной массе (консистенции) и выпускной форме – на твердые, жидкие и порошкообразные.

Получение и применение каучуков

Более широкое применение в производстве резин получили синтетические каучуки, отличающиеся разнообразием свойств. Синтетические каучуки получают из спирта, нефти, попутных газов нефтедобычи, природного газа и т.д. (рис. 7).

Схема получения синтетических каучуков

Рис. 7 Схема получения синтетических каучуков

СКБ – бутадиеновый каучук, чаще идёт на изготовление специальных резин (рис. 8).

Уплотнители - упругие прокладки трубчатого или иного сече- ния

Рис. 8 Уплотнители — упругие прокладки трубчатого или иного сечения

СКС – бутадиенстирольный каучук. Каучук СКС – 30, наиболее универсальный и распространённый, идёт на изготовление автомобильных шин, резиновых рукавов и других резиновых изделий (рис. 9). Каучуки СКС отличаются повышенной морозостойкостью (до -77 о С).

Изделия из каучука СКС

Рис. 9 Изделия из каучука СКС

СКИ – изопреновый каучук. Промышленностью выпускается каучуки СКИ-3 – для изготовления шин, амортизаторов; СУИ-3Д – для производства электроизоляционных резин; СКИ-3В – для вакуумной техники (рис. 10).

Вакуумный выключатель-прерыватель и электрозащитные перчатки

Рис. 10 Вакуумный выключатель-прерыватель (а), электрозащитные перчатки (б)

СКН – бутадиеннитрильный каучук. В зависимости от содержания нитрила акриловой кислоты бутадиеннитрильные каучуки разделяют на марки СКН-18, СКН-26, СКН-40. Они стойки в бензине и нефтяных маслах. На основе СКН производят резины для топленных и масляных шлангов, прокладок и уплотнителей мягких топливных баков (рис. 11).

СКТ – синтетический каучук теплостойкий имеет рабочую температуру от -60 до +250 о С, эластичный. На основе этих каучуков производят резины, предназначенные для изоляции электрических кабелей и для герметизирующих и уплотняющих прокладок (рис. 12).

Масляные шланги и уплотнители топливных баков

Рис. 11 Масляные шланги и уплотнители топливных баков

Уплотняющая прокладка и изоляция электрических кабелей

Рис. 12 Уплотняющая прокладка и изоляция электрических кабелей

Технология формообразования деталей из резины

Из сырой резины методами прессования и литья под давлением изготавливают детали требуемой формы и размеров. Каждый метод имеет только ему присущие технологические возможности и применяется для изготовления определённого вида деталей.

Прессование. Детали из сырой резины формуют в специальных прессформах на гидравлических прессах под давлением 5 – 10 МПа (рис. 13).

Гидравлический пресс и готовые изделия

Рис. 13 Гидравлический пресс и готовые изделия

В том случае, если прессование проходило в холодном состоянии, отформованное изделие затем подвергают вулканизации. При горячем прессовании одновременно с формовкой протекает вулканизация. Методом прессования изготавливают уплотнительные кольца, муфты, клиновые ремни.

Литьё под давлением. При этом более прогрессивном методе форму заполняют предварительно разогретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30 – 150 МПа. Резиновая смесь приобретает форму, соответствующую рабочей полости пресс-формы. Прочность резиновых изделий увеличивается при армировании их стенок проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью (рис. 14).

Резиновые изделия с увеличенной прочностью

Рис. 14 Резиновые изделия с увеличенной прочностью

Сложные изделия – автопокрышки, гибкие бронированные шланги и рукава – получают последовательно. Сначала наматывают на полый металлический стержень слои резины, затем изолирующие и армирующие материалы (рис. 15).

Бронированные шланги и устройство автопокрышки

Рис. 15 Бронированные шланги и устройство автопокрышки

Сборку этих изделий выполняют на специальных дорновых станках (рис. 16).

дорновый станок литья под давлением резины

Рис. 16 Один из разновидностей дорновых станков литья под давлением резины

Вулканизация. В результате вулканизации – завершающей операции технологического процесса – формируются физико-механические свойства резины. Горячую вулканизацию проводят в котлах, вулканизационных прессах, пресс-автоматах (рис. 17), машинах и вулканизационных аппаратах непрерывного действия под давлением при строгом температурном режиме в пределах 130 – 150 о С. Вулканизационной средой могут быть горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли. Основной параметр вулканизации – время – определяется составом сырой резины, температурой вулканизации, формой изделий, природой вулканизационной среды и способом нагрева.

Вулканизацию можно проводить и при комнатной температуре (рис. 18). в этом случае сера отсутствует в составе сырой резины, а изделие обрабатывают в растворе или парах дихлорида серы или в атмосфере сернистого газа.

Пресс-автомат для вулканизации резины

котёл для вулканизации резины

Рис. 17 Пресс-автомат и котёл для вулканизации резины

Вулканизация (ремонт) шин при комнатной температуре

Рис. 18 Вулканизация (ремонт) шин при комнатной температуре

В результате вулканизации увеличиваются прочность и упругость резины, сопротвление старению, действию различных органических растворителей, изменяются электроизоляционные свойства.

На фото 1 и 2 показано сборочное оборудование Нижнекамского завода и цех вулканизации шин ЦМК (цельнометаллокордных покрышек).

цех вулканизации шин

цех вулканизации шин

Главное преимущество цельнометаллокордных покрышек — возможность их двукратного восстановления путем наварки протектора. Это позволяет в конечном итоге удвоить срок их службы и довести до 500 тыс. км пробега. Помимо ресурсосбережения достигается значительный экологический эффект — вдобавок к уменьшению выхлопных газов сокращаются и отходы в виде изношенных покрышек.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector