Что такое процесс вулканизации: Вулканизация каучука: процесс вулканизации серой, резина

alexxlab | 29.04.1984 | 0 | Разное

Содержание

Вулканизация каучука: процесс вулканизации серой, резина

Каучук, добываемый в природе, не всегда подходит для изготовления деталей. Это вызвано тем, что его природная эластичность очень низка, и очень зависит от внешней температуры. При температурах близких к 0, каучук становится твердым или при дальнейшем понижении он становится хрупким. При температуре порядка + 30 градусов каучук начинает размягчаться и при дальнейшем нагреве переходит в состояние расплава. При обратном охлаждении своих изначальных свойств он не восстанавливает.

Кроме того природный каучук может быть с легкостью растворен органическими соединениями.

Для закрепления ряда достоинств каучука и устранения его недостатков применяют такой технический прием как вулканизация каучука.

 Вулканизация

Вулканизация, так называют один из технологических процессов, применяемых на производстве резины. Во время этого процесса сырой каучук, натурального или искусственного происхождения, становится резиной.

У каучука, прошедшего через вулканизацию, заметно улучшается прочность, химическая стойкость, эластичность, повышается устойчивость к воздействию высоких и низких температур и ряд других технических свойств. Суть этого процесса заключается в следующем – под воздействием высокой температуре и определенного давления происходит связывание линейных макромолекул в единую целое. Эта система носит название вулканизационной сетки.

По окончании процесса вулканизации между макромолекулами создаются поперечные связи. Их количество и структура определяется способом проведения этой операции. Во время этого процесса определенные свойства каучука изменяются не линейно, а с прохождением через определенные точки максимума и минимума. Точка, в которой проявляются оптимальные свойства резины, называется оптимумом вулканизации.

Вулканизация каучука

Для обеспечения необходимых эксплуатационных и технических свойств резины в каучук добавляют различные вещества и материалы – сажу, мел, размягчители и пр.

На практике применяют несколько методов вулканизации, но их объединяет одно – обработка сырья вулканизационной серой. В некоторых учебниках и нормативных документах говорится о том, что в качестве вулканизирующих агентов могут быть использованы сернистые соединения, но на самом деле они могут считаться таковыми, только потому, что они содержат в себе серу. Иначе, они могут оказывать влияние вулканизацию ровно, так же как и остальные вещества, которые не содержат соединений серы.

Некоторое время назад, проводились исследования в отношении проведения обработки каучука органическими соединениями и некоторыми веществами, например:

  • фосфор;
  • селен;
  • тринитробензол и ряд других.

Но проведенные исследования показали, что никакого практической ценности эти вещества в части вулканизации не имеют.

Процесс вулканизации

Процесс вулканизации каучука можно разделить на холодный и горячий. Первый, может быть разделен на два типа. Первый подразумевает использование полухлористой серы. Механизм вулканизации  с применением этого вещества выглядит таким образом. Заготовку, выполненную из натурального каучука, размещают в парах этого вещества (S2Cl2) или в ее растворе, выполненный на основе какого-либо растворителя. Растворитель должен отвечать двум требованиям:

  1. Он не должен вступать в реакцию с полухлористой серой.
  2. Он должен растворять каучук.

Как правило, в качестве растворителя можно использовать сероуглерод, бензин и ряд других. Наличие полухлористой серы в жидкости не дает каучуку растворяться. Суть этого процесса заключается в насыщении каучука этим химикатом.

Чарльз Гудьир изобрел процесс вулканизации каучука

Длительность процесса вулканизации с участием  S2Cl2 в результате определяет технические характеристики готового изделия, в том числе эластичность и прочность.

Время вулканизации в 2% — м растворе может составлять несколько секунд или минут. Если процесс будет затянут по времени, то может произойти так называемая перевулканизация, то есть заготовки теряют пластичность и становятся очень хрупкими. Опыт говорит о том, что при толщине изделия порядка одного миллиметра операцию вулканизации можно проводить несколько секунд.

Эта технология вулканизации является оптимальным решением для обработки деталей с тонкой стенкой – трубки, перчатки и пр. Но, в этом случае необходимо строго соблюдать режимы обработки иначе, верхний слой деталей может быть вулканизирован больше, чем внутренние слои.

По окончании операции вулканизации, полученные детали необходимо промыть или водой, или щелочным раствором.

Существует и второй способ холодной вулканизации. Каучуковые заготовки с тонкой стенкой, помещают в атмосферу, насыщенную SO2. Через определенное время, заготовки перемещают в камеру, где закачан h3S (сероводород). Время выдержки заготовок в таких камерах составляет 15 – 25 минут. Этого времени достаточно для завершения вулканизации. Эту технологию с успехом применяют для обработки клееных швов, что придает им высокую прочность.

Специальные каучуки обрабатывают с применением синтетических смол, вулканизация с их использованием не отличается от той, что описана выше.

Горячая вулканизация

Технология такой вулканизации выглядит следующим образом. К отформованной из сырого каучука добавляют определенное количество серы и специальных добавок. Как правило, объем серы должен лежать в диапазоне 5 – 10% конечная цифра определяется исходя из предназначения и твердости будущей детали. Кроме серы, добавляют так называемый роговой каучук (эбонит), содержащий 20 – 50% серы. На следующем этапе происходит формование заготовок из полученного материала и их нагрев, т.е. вулканизация.

Нагрев проводят различными методами. Заготовки помещают в металлические формы или закатывают в ткань. Полученные конструкции укладывают в печь разогретую до 130 – 140 градусов Цельсия. В целях повышения эффективности вулканизации в печи может быть создано избыточное давление.

После вулканизации каучука

Сформированные заготовки могут быть уложены в автоклав, в котором находиться перегретый водяной пар. Либо их помещают в нагреваемый пресс. По сути, этот метод наиболее распространен на практике.

Свойства каучука прошедшего вулканизацию зависят от множества условий. Именно поэтому вулканизацию относят к самым сложным операциям, применяемым в производстве резины. Кроме того, немаловажную роль играет и качество сырья и метод его предварительной обработки. Нельзя забывать и об объеме добавляемой серы, температуры, продолжительность и метод вулканизации. В конце концов, на свойства готового продукта оказывает и наличие примесей разного происхождения. Действительно наличие многих примесей позволяет выполнить правильную вулканизацию.

В последние годы в резиновой промышленности стали использовать ускорители. Эти вещества добавленные в каучуковую смесь ускоряют протекающие процессы, снижают энергозатраты, другими словами эти добавки оптимизируют обработку заготовки.

При реализации горячей вулканизации на воздухе необходимо присутствие свинцовой окиси, кроме того может потребоваться присутствие свинцовых солей в купе с органическими кислотами или с соединениями которые содержат кислотные гидроокислы.

В качестве ускорителей применяют такие вещества как:

  • тиурамидсульфид;
  • ксантогенаты;
  • меркаптобензотиазол.

Вулканизация, проводимая под воздействием водяного пара может существенно сократиться если использовать такие химические вещества, как щелочи: Са(ОН)2, MgO, NaOH, КОН, или соли Na2CО3, Na2CS3. Кроме того, ускорению процессов поспособствуют соли калия.

Существуют и органические ускорители, это амина, и целая группа соединений, которые не входят в какую-либо группу. Например, это производные от таких веществ как амины, аммиак и ряд других.

На производстве чаще всего применяют дифенилгуанидин, гексаметилентетрамин и многие другие. Не редки случаи, когда для усиления активности ускорителей используют окись цинка.

Кроме добавок и ускорителей не последнюю роль играет и окружающая среда. К примеру, наличие атмосферного воздуха создает неблагоприятные условия для проведения вулканизации при стандартном давлении. Кроме воздуха, отрицательное воздействие оказывают угольный ангидрид и азот. Между тем, аммиак или сероводород оказывают положительной воздействие на процесс вулканизации.

Процедура вулканизации придает каучуку новые свойства и модифицирует существующие. В частности, улучшается его эластичность и пр. контролировать процесс вулканизации можно контролировать, постоянно замеряя изменяемые свойства. Как правило, для этого используют определение усилия на разрыв и растяжение на разрыв. Но эти метод контроля не отличаются точностью и его не применяют.

Резина как продукт вулканизации каучука

Техническая резина – это композиционный материал, содержащий в своем составе до 20 компонентов, обеспечивающих различные свойства этого материала. Резину получают путем вулканизации каучука. Как отмечалось выше, в процессе вулканизации происходит образование макромолекул, обеспечивающие эксплуатационные свойства резины, так обеспечивается высокая прочность резины.

Главное отличие резины от множества других материалов тем, что она обладает способностью к эластичным деформациям, которые могут происходить при разных температурах, начиная от комнатной и заканчивая куда более низкими. Резина значительно превышает каучук по ряду характеристик, например, ее отличает эластичность и прочность, стойкость к температурным перепадам, воздействию агрессивных сред и многое другое.

Цемент для вулканизации

Цемент для вулканизации используют для операции самовулканизации, она может начинаться с 18 градусов и для горячей вулканизации до 150 градусов. Этот цемент не включает в свой состав углеводороды. Существует также цемент типа ОТР, используемый для нанесения на шероховатые поверхности внутри шин, а также на Тип Топ RAD- и PN-пластыри серии OTR с увеличенным временем высыхания.  Применение такого цемента позволяет достичь длительных сроков эксплуатации восстановленных шин, применяемых на специальной строительной технике с большим пробегом.

Технология горячей вулканизации шин своими руками

Для выполнения горячей вулканизации покрышки или камеры понадобится пресс. Реакция сварки каучука и детали происходит за определенный период времени. Это время зависит от размера ремонтируемого участка. Опыт показывает, что для устранения повреждения глубиной в 1 мм, при соблюдении заданной температуры, потребуется 4 минуты. То есть для ремонта дефекта глубиной в 3 мм, придется затратить 12 минут чистого времени. Подготовительное время в расчет не принимаем. А между тем выведение вулканизационного устройства в режим, в заисимости от модели может занять порядка 1 часа.

Температура, необходимая для проведения горячей вулканизации лежит в пределах от 140 до 150 градусов Цельсия. Для достижения такой температуры нет необходимости в использовании промышленного оборудования. Для самостоятельного ремонта шин вполне допустимо применение домашних электробытовых приборов, к примеру, утюга.

Устранение дефектов автомобильной покрышки или камеры при помощи устройства для вулканизации – это довольно трудоемкая операция. У него существует множество тонкостей и деталей, и поэтому рассмотрим основные этапы ремонта.

  1. Для обеспечения доступа к месту повреждения необходимо покрышку снять с колеса.
  2. Зачистить рядом с местом повреждения резину. Ее поверхность должна стать шероховатой.
  3. С применением сжатого воздуха обдуть обработанное место. Корд, появившийся наружу необходимо удалить, его можно откусить кусачками. Резина должна быть обработана специальным составом для обезжиривания. Обработка должна быть проведена с двух сторон, снаружи и изнутри.
  4. С внутренней стороны, на место повреждения должна быть уложена заранее подготовленная в размер заплатка. Укладку начинают со стороны борта покрышки в сторону центра.
  5. С наружной стороны на место повреждения необходимо положить куски сырой резины, нарезанные на кусочки по 10 – 15 мм, предварительно их необходимо прогреть на плите.
  6. Уложенный каучук надо прижать и разровнять по поверхности шины. При этом надо следить за тем, что бы слой сырой резины был выше рабочей поверхности камеры на 3 – 5 мм.
  7. Через несколько минут, с использование УШМ (угловая шлифмашина), необходимо снять слой наложенной сырой резины. В том случае, если оголенная поверхность рыхлая, то есть в ней присутствует воздух, всю нанесенную резину требуется убрать и операцию нанесения каучука повторить. Если в ремонтном слое нет воздуха, то есть, поверхность ровная и не содержит пор, ремонтируемую деталь, можно отправлять под разогретый до указанной выше температуры.
  8. Для точного расположения шины на прессе имеет смысл пометить центр дефектного места мелом. Для предотвращения прилипания нагретых пластин к резине, между ними надо проложить плотную бумагу.

Вулканизатор своими руками

Любое устройство для горячей вулканизации должно содержать два компонента:

  • нагревательный элемент;
  • пресс.

Для самостоятельного изготовления вулканизатора могут потребоваться:

  • утюг;
  • электрическая плитка;
  • поршень от ДВС.

Вулканизатор, который изготовлен своими руками, необходимо оснастить его регулятором, который сможет его выключить по достижении рабочей температуры (140-150 градусов Цельсия). Для эффективного прижима можно использовать обыкновенную струбцину.

Технологический процесс вулканизации резины

 

Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.

 

Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.

 


Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.

 

Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.

 

Свойства материала

 


Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

 

 

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.


Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

 

 

 

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.


Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

 

Виды вулканизации

 

 


Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.


Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.

 


В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.


Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.

Процесс вулканизации – Справочник химика 21


    В процессе вулканизации сера присоединяется к ненасыщенному полимеру по месту двойной связи, в результате в полимере образуются различные структурные звенья. Основное влияние на изменение свойств исходного полимера оказывает соединение макромолекул атомами серы  
[c.244]

    Смешение каучука с сажей и другими компонентами резиновой смеси проводят на вальцах или в резиносмесителях. Процесс вулканизации резиновых смесей бутадиен-стирольных и бутадиен-а-метилстирольных каучуков аналогичен вулканизации смесей из натурального каучука. [c.265]

    Полученный результат правомерен для регулярного режима нестационарной теплопроводности, в котором именно и осуществляется процесс вулканизации. Решение имеет сравнительно простой вид и удобно для инженерных расчетов. [c.72]

    Разработан метод оценки степени вулканизации резин по показателю микротвердости, определенному на приборе МТР-1. Изменение микротвердости резин в процессе вулканизации хорошо согласуется с изменением других физико-механических показателей. Кинетические кривые, полученные методом определения микротвердости и на вулкаметре Байера, идентичны. Имеется возможность определения степени вулканизации резины как на стандартных образцах, так и на деталях различных размеров и конфигурации. Большая чувствительность микротвердомеров к изменению твердости позволяет 

[c.68]

    К числу недостатков следует отнести неудовлетворительную морозостойкость резин из ТПА. Для преодоления этого недостатка предложены следующие пути 1) синтез полимеров, содержащих менее 90% гранс-1,5-звеньев 2) введение мягчителей, тормозящих кристаллизацию 3) частичная изомеризация в процессе вулканизации. [c.325]

    Возможность последнего пути была экспериментально продемонстрирована в работе [9]. Под влиянием ингредиентов резиновой смеси в процессе вулканизации может происходить падение содержания гране-1,5-звеньев на 8—12%. Этот путь представляется весьма заманчивым, так как позволяет, с одной стороны, реализовать все преимущества кристаллизующегося полимера в резиновой смеси (когезионная прочность, клейкость и т. д.), а с другой стороны, получать относительно устойчивые к действию низких температур резины. 

[c.325]

    В представленной работе приведены результаты исследования процесса вулканизации СКФ-26 производными гидрированного [c.177]


    Акрилатные каучуки. К группе акрилатных каучуков относят продукты сополимеризации эфиров акриловой кислоты с различными полярными виниловыми мономерами, содержащими функциональную группу, способную к дальнейшим химическим превращениям в процессе вулканизации. Это линейные насыщенные полимеры, получаемые в основном методом радикальной сополимеризации в эмульсии или растворе. [c.17]

    К нитрильной группе, а сера играет роль ингибитора окислительных процессов, развивающихся при старении [18]. Процесс вулканизации в присутствии кристаллогидратов хлоридов металлов начинается, вероятно, с реакции гидролиза, происходящего по сложноэфирным группам [16]. 

[c.393]

    Тезисы Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам химии и технологии процессов вулканизации каучуков. Вып. 1. Днепропетровск, [c.459]

    Для получения эластомеров с высоким комплексом физико-механических свойств необходимо контролировать полноту отверждения. Процесс вулканизации не должен сопровождаться побочными реакциями, приводящими к дополнительному сшиванию цепей или их разрыву [30, с. 318]. [c.562]

    Кинетика процесса вулканизации жидкого тиокола с применением в качестве вулканизующих агентов двуокиси марганца и бихромата натрия исследована в работе [33]. О скорости процесса [c.563]

    С помощью ДТА можно изучать процессы получения (поли-конденсацию, полимеризацию, сополимеризацию и др.) полимеров, определять оптимальные условия этих процессов, исследовать влияние состава исходной смеси на скорость реакции. Этот метод широко используют для определения химических превращений полимеров. Так, с помощью ДТА можно определить оптимальные условия процессов вулканизации каучуков, отверждения ЭПОКСИДНЫ) смол, сшивания и др., охарактеризовать способность полимера к окислению (например, сравнивая две термограммы, полученные при нагревании на воздухе и в атмосфере инертного газа), оценить термическую стабильность и термодеструкцию полимера. 

[c.210]

    МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВУЛКАНИЗАЦИИ ЦИЛИНДРА С ЭКСЦЕНТРИЧНЫМ ОТВЕРСТИЕМ [c.72]

    По своему химическому существу и по характеру влияния на технические свойства конечных продуктов реакция образования кислородных мостиков между молекулами смолы во время окисления битумов напоминает процесс вулканизации каучука серой. И в том и в другом случае идет образование трехмерных структур, в результате чего продукт становится более твердым, менее растворимым, менее мягким и химически более стойким. В зависимости от глубины этого процесса можно получить технические битумы со свойствами, варьирующими в весьма широких пределах — от полужидких текучих продуктов до твердых хрупких асфальтенов. Сравнительно небольшое количество кислорода остается связанным в окисленном битуме, большая же часть его идет на образование летучих продуктов окисления (вода, окись и двуокись углерода, органические кислородсодержащие соединения). Характер распределения кислорода в продуктах окисления гудрона и крекинг-остатка (при 275° С) на разных стадиях процесса приведен на рис. 20. Окислительная дегидрогенизация сырья, сопровождающаяся образованием воды, является основной реакцией, потребляющей в случае окисления гудрона 90% в начальной стадии и 69% в конечной общего расхода кислорода. Доля других кислородсодержащих соединений в потреблении кислорода значительно возрастает к концу процесса (31% для гудрона и 42% для крекинг-остатка), когда интенсивность окислительной дегидрогенизации постепенно ослабляется [46]. 

[c.135]

    Хлорсульфирование полиэтилена дает продукт, способный в дальнейшем вступать в процесс вулканизации  [c.406]

    Сущность процесса вулканизации заключается главным образом в том, что атомы серы, присоединяясь к нитевидным молекулам каучука по имеющимся в них двойным связям, как бы сшивают эти молекулы друг с другом. В результате вулканизации липкий и легко теряющий заданную форму сырой каучук превращается в упругую и эластичную резину. [c.327]

    Чарльз Гудьир быстро выяснил, что процесс вулканизации можно сильно ускорить добавлением к смеси серы с каучуком таких веществ, как известь, оксид магния, некоторые соли свинца. Однако настоящая химическая работа, в которой исследовалась роль этих ускорителей вулканизации, появилась только в 1906 году. Время вулканизации сократилось на 2/3. Один из экспертов по производству каучука заявил, что одно только это открытие означает для инвесторов экономию в 200 ООО ООО долларов . [c.541]

    Характерным примером межмолекулярных реакций является процесс вулканизации каучуков, идущий в присутствии ускорителей [c.407]


    Для уменьшения пластичности, повышения прочности, износоустойчивости, стойкости к агрессивным средам каучук подвергают вулканизации, нагревая в присутствии серы с различными наполнителями (сажа, мел, оксид цинка и др.). В процессе вулканизации молекулы каучука сшиваются  [c.302]

    Реакции сшивания ненасыщенных эластомеров серой и серой с ускорителями представляют большой практический интерес, так как на них основан процесс вулканизации этих эластомеров, являющийся завершающим и наиболее ответственным этапом технологии производства практически всех резиновых изделий. Его результатом является переход растворимой, пластичной, механически непрочной резиновой композиции в нерастворимое состояние с проявлением высокого комплекса механических свойств высокоэластичных материалов, у которых в уникальном виде сочетаются большие обратимые деформации с высокой прочностью и долговечностью (см. ч. 2). [c.303]

    Выше 200° С в процессе вулканизации из винилиденфторид-ного звена выделяется фтористый водород  [c.153]

    История промышленного применения каучука началась с 1839 г., когда был открыт процесс вулканизации, резко улучшающий физические свойства каучука. С этого времени начался быстрый рост промышленного применения его. Наибольшие его количества стала вскоре потреблять автомобильная промышленность, на втором месте стояла электротехническая промышленность и производство различных резинотехнических изделий. Монополистом производства натурального каучука долгое время оставалась Бразилия. Хотя семена гевеи под страхом смерти вывозить запрещалось, все же в 1876 г. англичане тайно вывезли семена гевеи и посадили их на Цейлоне. [c.319]

    Синтез жидких каучуков, не содержащих функциональные группы и с функциональными группами, статистически расположенными по цепи, осуществляется обычными методами ионной, эмульсионной или растворной полимеризации. Синтез жидких каучуков с концевыми функциональными группами требует применения ряда специфических приемов, обеспечивающих введение этих групп только на концевые фрагменты полимерных цепей. Основным требованием, предъявляемым к процессам такого рода, является практически полное исключение побочных реакций, вызывающих потерю функциональности полимерцых молекул. Это требование обусловлено тем, что при низкой молекулярной массе получаемых каучуков роль дефектов сетки, образующейся в процессе вулканизации, оказывается весьма значительной. [c.412]

    В связи со сказанным становится понятной сущность процесса вулканизации каучука. Сырой, необработанный каучук обладает лишь небольшой упругостью. Уже при небольшом повышении температуры он становится больше похожим на пластичную смолу. В процессе вулканизации происходит сшивание нитевидных молекул каучука при помощи серных мостиков. В результате этого несколько возрастает взаимодействие между цепями и увеличиваются упругие свойства каучука. При дальнейшей вулканизации число серных мостиков возрастает, их становится так много, что они прочно сшивают нитевидные молекулы каучука, закрепляя их в неподвижном состоянии. Так каучук превращается в твердый,] неэластичный эбонит. [c.322]

    Важнейшие виды синтетических каучуков, их свойства и применение показаны в таблице 5. Процесс вулканизации синтетических каучуков аналогичен процессу вулканизации природного каучука (III, с. 44). [c.33]

    Проведена большая работа с целью отыскания веществ, добавка которых к каучуку тормозила бы его ухудшение под воздействием кислорода. Вот песколько веществ, являющихся превосходными антистарителями или антиокислителями каучука фенил-/9-нафтиламин, продукт реакции ацетальдоля и а-нафтиламина, продукты реакции дифениламина и ацетона, 2,5-ди-/Иуое/и,-бутилгидрохинон. Требуется добавка всего лишь 1 части антиокислителя на 100 частей каучука. Сырой природный каучук содержит незначительные количества природных антиокислителей, которые защищают его от действия кислорода. По-видимому, эти вещества разрушаются при нагревании каучука в процессе вулканизации. Очищенный каучук подвергается воздействию кислорода довольно легко. [c.217]

    Образующийся в этой стадии полифторопрен растворим н термопластичен. При дальнейшем нагревании в присутствии кислорода воздуха или перекисных соединений происходит соединение цепей полимера вследствие размыкания части оставшихся двойных связей. Реакция напоминает процесс вулканизации ноли-бутадиена и его производных. [c.279]

    Для этих полимеров, имеющих практически фиксированную микроструктуру, определяющую роль с точки зрения технологических свойств невулканизованных смесей и физико-механических свойств резин играют такие параметры, как ММР и геометрическое строение полимерных цепей — степень и характер их разветвленности. Эти параметры зависят от типа каталитической системы, ее физико-химических свойств (в частности, растворимости) и условий проведения процесса полимеризации. В случае растворимых (гомогенных или близких к ним) каталитических систем образуются линейные и статистически разветвленные полимеры. В случае гетерогенных систем возможно образование микрогеля специфического строения (см. рис. 1) С точки зрения общих представлений о технологических свойствах резиновых смесей и процесса вулканизации строение растворных микрогелей является более благоприятным, чем строение микрогеля эмульсионной полимеризации. [c.59]

    Белов H. Б., Корешова Ю. П. Тезисы Республиканской научно-технической конференции по проблемам химии и технологии процессов вулканизации каучуков. Днепропетровск, 1970, с. 89—90. [c.459]

    Резиновые смеси и изделия из них могут из пластическ010 состояния перейти в состояние эластичной резины в процессе вулканизации, осуществляемои обычно при 140—170°С в присутствии вулканизирующего комплекса (серы, ускорителей, активаторов и др.). В процессе вулканизации физические связи переходят в химические. [c.94]

    Поглотитель Ресорб-4 получается п тем смешиващм синтетического каучука с композицией химических компонентов. В процессе вулканизации добавки полностью взаимолействуют с каучуком, обеспечивая его структурирование и превращение в резину. Внешний вид – пористая, рыхлая, сыпучая крошка, размер частиц – 5-7 мм, плотность – 230 кг/м . Готовый поглотитель обладает высокой плавучестью, что обеспечивает предотвращение опускания частиц поглотителя на дно водоема. Компоненты поглотителя  [c.160]

    Температуру стеклования и температуру текучести полимс[)а можно повысить, превращая линейный полимер в сетчатый с малым количеством поперечных связей или увеличивая жесткость его цепей. Сетчатая структура образуется в результате процесса вулканизации линейного полимера или частичного окисления его. Сетчатую структуру можно создап. и путем совместной поли- [c.44]

    Реакции с серой. Взаимодействие натурального и синтетических каучуков с серой имеет большое промышленное значение. Эта реакция широко известна под названием процесса вулканизации. В результате вулканизации материал приобретает эластичность, увеличивается его прочность, особенно прочность при растяжении и истирании, уменьи асчся растворимость и пластичность. Такого эффекта можно достигнуть, действуя на полиолефины не только серой, но и многими другими веществами. Поэтому в последние годы понятие о реакции вулканизации полиолефинов стало более широким. Под образованием вулканизатов подразумевают любой процесс, е результате которого полимеры приобретают эластичность и большую прочность и происходит уменьшение растворимости и пластичности полимеров. [c.244]

    Процесс вулканизации с участием триалкоксиалюминия протекает очень быстро и потому трудно поддается регулированию- [c.479]

    В процессе вулканизации принимают участие толь.ко карбо-окспльные группы сополимера  [c.515]

    Сера является наиболее распространенным вулканизирующим веществом для многих каучуков. Степень чистоты применяемой серы должна быть не менее 99,5 %. Равномерное распределение серы в смеси — необходимое условие для достижения оптимальных физико-механических показателей вулканизатов. Наличие в резинах свободной серы указывает на неправильную рецептуру смеси или на недовулканизацию. Суть процесса вулканизации заключается в образовании трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука при нагревании его, например, с серой. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образузот между ними сшивающие дисульфидные мостики, как показано на рис. 3.1. Се тчатый полимер прочнее и проявляет повышенную упругость — высокоэластичность. В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый каучук — эбонит — не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал. Температура вулканизации должна быть выше температуры плавления серы (120 °С), но ниже температуры плавления каучука (180-200 °С). [c.24]

    В связи с высокой пластичностью, термической неустойчивостьк> натуральные и синтетические каучуки не используются непосредственно для технических целей. Для придания каучукам прочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергают обработке серой или ее соединениями (например, хлористой серой S2 I2) — вулканизируют. Процесс вулканизации был открыт в 1839 г. Генкоком и Гудьиром. Это довольно сложный химический и физико-химический процесс, сущность которого заключается в образовании новых поперечных (мостиковых) связей между полимерными цепями (см. с. 407). В результате такой обработки каучук превращается в технический продукт — резину, которая содержит до. 5% серы. Кроме серы в резину входят различные наполнители, пластификаторы, красители, антиоксиданты и др. Вулканизированный каучук, содержащий по массе свыше 30% серы, называется эбонитом. [c.83]

    Ввиду отсутствия двойных связей вулканизация сополимера этилена и пропилена осуществляется с помощью органических перекисей (перекиси дикумила), подобно тому, как это было рассмотрено при образовании вулканизованного полиэтилена. Для ускорения процесса вулканизации вводят серу, серусодержащие ускорители и окись цинка. При сополимеризации этилена и пропилена с третьим компонентом — дивинилом (стр. 177) образуются тройные сополимеры, имеющие ненасыщенный ха- [c.108]

    Вследствие меньшей реакционной активности бутилкаучук вулканизуется медленней, чем натуральный, и требует применения специальных активных ускорителей вулканизации. Для этой цели в резиновые смеси вводят такие вещества, как и-хинондиок-сим, бензотиазилдисульфид (альтакс) и перекись марганца. В процессе вулканизации и-хинондиоксим под действием перекиси марганца или молекулярного кислорода (вносимого в смесь благодаря развитой поверхности сажи) окисляется в п-динитро-зобензол  [c.194]


Вулканизация технологический процесс – Справочник химика 21

    Вулканизация — технологический процесс превращения пластичных каучука или сырой резиновой смеси в эластичную резину— материал, обладающий в достаточно широкой температурной области в основном высокоэластическими свойствами и необходимыми эксплуатационными характеристиками. [c.209]

    ВУЛКАНИЗАЦИЯ — технологический процесс превращения сырого каучука в резину при нагревании его с серой или другими реагентами, образующими химические связи между макромолекулами каучука. В. серой называется горячей В. В. с помощью хлорида серы 82012 называется холодной. [c.60]


    Дальнейшим развитием индивидуального способа вулканизации является применение форматоров-вулканизаторов, на которых совмещаются три последовательные операции 1) закладывание варочной камеры и формование покрышки, 2) вулканизация покрышки, 3) выемка варочной камеры. В результате совмещения этих операций отпадает необходимость в целом ряде машин, механизмов и транспортеров. Благодаря этому значительно повышается производительность труда, упрощается технологический процесс и создается возможность полной автоматизации вулканизационных цехов. [c.470]

    Вулканизация является заключительной и обязательной операцией в производстве РТИ. Она представляет технологический процесс превращения пластичных каучука или полимерной фазы сырой резиновой смеси и изделий из них в эластичный вулканизат — резину. В результате вулканизации происходит фиксация формы изделия и оно приобретает необходимые свойства. [c.439]

    Основными технологическими процессами при производстве покрышек являются выпуск протекторных заготовок обработка и обрезинивание корда обрезинивание, раскрой и стыковка металлокорда, изготовление металлокордных браслетов раскрой, стыковка текстильного корда и наложение прослоечной резиновой смеси изготовление бортовых крыльев сборка покрышек вулканизация и разбраковка покрышек. [c.14]

    Вулканизация — технологический процесс резинового производства, при котором сырой каучук путем образования поперечных связей между молекулами превращается в эластичную резину. [c.5]

    Вулканизация — технологический процесс производства резины, при котором пластичный сырой каучук превращается в эластичную резину. При этом между молекулами каучука — длинными, гибкими нитями — образуются поперечные связи. [c.145]

    Превращение полимеров. Вулканизация — технологический процесс превращения сырого каучука в резину, при котором иод действием химического (например, сера) или физического (радиационное облучение) агента между молекулами каучука возникают химические связи и образуется пространственная молекулярная сетка. [c.238]

    Химическое взаимодействие каучука с кислородом является наиболее важным среди других химических реакций каучука. Установлено, что окисление —основная причина старения каучуков и резины, в результате которого ухудшаются их физикомеханические и другие технические свойства. Взаимодействие каучука с кислородом имеет весьма существенное значение при осуществлении ряда технологических процессов, таких, как пластикация, вулканизация и регенерация, приводящих к изменению свойств каучука. [c.61]


    Во время гражданской войны из-за отсутствия сырья и топлива выпуск резиновых изделий почти полностью прекратился. Но уже с 1927—1928 гг. был достигнут довоенный уровень развития резиновой промышленности, произведена значительная реконструкция старых заводов, освоены в промышленности новые материалы (корд, ускорители вулканизации), появились на некоторых участках новые технологические процессы. [c.16]

    Большое практическое значение имеют реакции каучука с серой, кислородом и озоном. Взаимодействие с серой имеет место при вулканизации каучука. Взаимодействие каучука с кислородом происходит в процессе хранения каучука и резиновых изделий и при практическом их использовании, а также при различных технологических процессах производства резиновых изделий и прежде всего при пластикации и вулканизации. [c.58]

    Вулканизация каучуков — это технологический процесс, при котором каучук превращается в резину в результате соединения линейных макромолекул поперечными связями в пространственную вулканизационную сетку. В результате вулкани- [c.174]

    Вулканизация является завершающим технологическим процессом в производстве резиновых изделий. В результате вулканизации происходит превращение каучука (или его смесей с другими компонентами) в резину — материал с ценными свойствами, не присущими другим материалам (способность к большому удлинению, стойкость к многократным деформациям, амортизационные свойства и др.). [c.261]

    В отличие от вулканизации лабораторных образцов, для вулканизации реальных изделий характерны неизотермические условия, различающиеся на разных участках изделия. Разработаны вулкаметры с программируемым изменением температуры, позволяющие изучать кинетику вулканизации в неизотермических условиях, рассчитанных для того участка изделия, скорость вулканизации на котором лимитирует весь технологический процесс. Более того, предлагается [7] новый прибор на базе реометра Монсанто , позволяющий измерять динамические механические свойства резиновых изделий умеренной толщины в ходе их вулканизации до глубоких степеней непосредственно в прессе. Через стенку пресс-формы проходит ось, и жесткий диск на ее конце центрирован в углублении на внутренней стороне стенки ось и диск через небольшие интервалы времени совершают колебательные движения при частоте 25 циклов в минуту. [c.497]

    Во ВНИИСК разработаны методы синтеза и технологические процессы получения различных твердых и жидких кремнийорганических каучуков, которые выпускаются в промышленном масштабе. Разработаны методы радиационной вулканизации силокса-новых каучуков, содержащих атомы бора, что позволило создать высокотермостойкие самослипающиеся электроизоляционные материалы. Организовано промышленное производство фторкаучуков, а также других каучуков специального назначения — бутилкаучука, жидких тиоколов, уретановых элг-стомеров, акрилатных каучуков. [c.14]

    Изготовление резиновых изделий осуществляется с помощью ряда последовательных процессов, которые в принципе можно рассматривать в виде трех основных этапов приготовление резиновых смесей путем введения необходимых ингредиентов в каучук, формование и вулканизация. Из материала с ярко выраженными пластическими свойствами в итоге получают эластичное изделие, в идеале не способное к пластическим деформациям. Для того чтобы осуществить смешение и различные процессы формования, каучук и резиновая смесь должны иметь определенную пластичность, т. е. способность к необратимым деформациям. Таким образом, суть всего технологического процесса выглядит как придание каучуку пластических свойств, достигаемое механической или тепловой обработкой и добавкой необходимых веществ, сохранение этих свойств на всех этапах технологического процесса и превращение полученного материала путем вулканизации в резину, т. е. высокоэластический материал, не обладающий пластическими свойствами. [c.15]

    В соответствии с различием конструкций сборочного барабана способы сборки покрышек можно разделить на плоский, полуплоский, полудорновый и дорновый. Первые три способа сборки требуют специального формования собранных покрышек перед вулканизацией. При дорновом способе на станке собирают такую покрышку, которая по форме поперечного сечения близка к вулканизованной. Однако в связи со сложностью механизации технологического процесса сборки дорновой способ широкого распространения в отечественной шинной промышленности не получил. [c.228]

    При проектировании тепловых режимов вулканизации важнейшими параметрами являются вулканизационные характеристики, поскольку технологический процесс должен обеспечивать достижение в различных зонах изделия таких степеней вулканизации, которые соответствуют этим характеристикам 438]. В отечественной практике проектирования тепловых ре- [c.416]


    Самыми большими возможностями по интенсификации технологического процесса располагает вулканизационное оборудование, поэтому повышение мощности вулканизации имеет место и при простом воспроизводстве оборудования при капитальном ремонте и замене. [c.387]

    При изготовлении изделий в реальном производстве оптимизацию тепловых режимов вулканизации целесообразно осуществлять по фактическим параметрам технологического процесса. Для этого различными фирмами созданы разнообразные методы и устройства [439] оптимального управления. [c.418]

    Объединяющим технологическим признаком предприятий резиновой промышленности является использование в качестве основного конструкционного материала резиновых смесей. Это обусловило большую схожесть технологического процесса производства как шин, так и основных видов РТИ. В производствах шин и РТИ в четких границах выделяются пять технологических переделов изготовление резиновых смесей обрезинивание корда и тканей заготовительно-сборочные операции вулканизация заключительные операции (обрезка выпрессовок, разбраковка, маркировка, упаковка). [c.437]

    Способностью каучуков и резиновых смесей к вулканизации обусловлены завершающий технологический процесс производства и качество получаемого вулканизата. При разработке рецептур резиновых смесей определяют их оптимум и плато вулканизации. [c.64]

    Подход к контролируемому формированию структуры вулканизатов на основе каучук-олигомерных композиций можно условно разделить на две группы 1 – регулирование состава и температуры исходной резиновой смеси на стадиях, предшествующих вулканизации 2 – варьирование режимов вулканизации при заданном составе. В обзоре подробно рассмотрено влияние на морфологию вулканизатов тех рецептурно-технологических факторов, которые легко варьировать при проведении технологических процессов 1 – дозировка олигомера в исходной смеси (С) 2 – температура смеси в период между окончанием приготовления и началом вулканизации (Тэ) 3 – концентрация инициатора (И) 4 – концентрация ингибитора (А) 5 -температура вулканизации (Тв). [c.134]

    Технологический процесс изготовления автокамер слагается из трех стадий 1) изготовления невулканизованной трубки (рукава), 2) стыкование трубки с образованием кольцевой камеры и 3) вулканизация камеры. [c.483]

    ВУЛКАНИЗАЦИЯ ж. Химический и технологический процесс превращения каучука в резину, при котором макромолекулы каучука соединяются поперечными -связями в пространственную вулканизационную сетку. [c.84]

    Создание технологического процесса и оборудования для бездиафрагменной вулканизации легковых радиальных шин  [c.467]

    Рассматривая смесь полимеров, особенно смесь каучуков со смолами и пластиками, как двухфазную систему, имеющую определенный переходный слой на границе раздела фаз, необходимо учитывать, что технологические параметры изготовления такой сложной системы влияют на физико-механические и эксплуатационные свойства (технологическую совместимость) смеси. Ингредиенты резиновой смеси (наполнители, пластификаторы, вулканизующие агенты и т. д.) в двухфазной системе распределяются неравномерно з обеих фазах и переходном слое. Кроме того, при вулканизации, скорость процесса в каждой фазе и переходном слое может быть различна. [c.23]

    Технологический процесс производства шин состоит из следующих операций изготовления резиновых смесей обрезинки корда заготовки деталей изготовления протектора и крыльев сборки покрышек вулканизации покрышек изготовления ободных лент и камер и комплектации шин. [c.329]

    Технологический процесс производства резинотехнических изделий включает следующие основные операции изготовление резиновых смесей выпуск полуфабрикатов сборку изделий их вулканизацию и отделку. [c.331]

    Большое количество латексов для пенорезины расходуется для нанесения на нижнюю сторону ковров. При этом в латекс добавляют до 150—200 ч. (масс.) инертных наполнителей. Характерная особенность новых технологических процессов изготовления пенорезиновой изнанки ковров — отсутствие в них стадии желатинирования. Известны два основных промышленных способа такого производства. По одному из них (процесс, разработанный фирмой Доу ) вулканизацию вспененного латекса осуществляют с помощью реакционноспособных смол, таких, как меламинофор-мальдегидные, мочевиноформальдегидные, фенолоформальдегид-ные и др. Для осуществления этого способа разработаны также специальные латексы эластомеров и пластиков, содержащих карбоксильные группы. [c.610]

    Многие авторы считают, что введение волокнистых наполнителей в умеренных количествах в смеси на основе эластомеров различной природы не требует корректирования вулканизационной системы и режимов вулканизации резин. Однако, учитывая, что рецептура исследуемой резиновой смеси является гювой, а влияние волокнистых наполнителей на параметры технологического процесса получения РТИ из этих резин не изучены, уточнены режимы переработки смесей с полиамидными волокнами. [c.180]

    В отличие от технологического процесса сборки процесс вулканизации покрышек в форматорах-вул-канизаторах характеризуется высокой степенью механизации и автоматизации. Однако сложные и металлоемкие механизмы форматоров-вулканизаторов, выполняющие загрузочно-разгрузочные операции, в течение одного цикла вулканизации действуют 1— 2 мин, остальное время (45—90 мин для грузовых покрышек) они простаивают. [c.25]

    Минимальная продолжительность процесса сшивания до достижения оптимальной густоты пространственной сетки, определяемая различными способами, в значительной мере отличается от времени практического проведения технологического процесса вулканизации. Чем массивнее изделие, тем больше разница между технологическим и, к примеру, реометрическим оптимумами вулканизации, и эта разница достигает 5-6-кратной величины реометрического оптимума вулканизации. Предварительный вывод об изменении свойств вулканизованных резин чаще всего делается по наличию или отсутствию реверсии на реометрических кривых на его основе и вносятся соответствующие изменения в рецептуру. Между тем сегодняшние представления об эластомерах позволяют рассматривать вулканизацию как сложный физико-химический процесс, включающий целую гамму структурных превращений, происходящих в эластомерах при высокотемпературном воздействии. При этом протекающие химические и физические процессы оказывают взаимное влияние, а завершающая стадия формирования сетки поперечных химических связей достаточно стабильно фиксирует возникшее состояние. [c.503]

    Изучение кинетики вулканизации резиновых смесей имеет не только теоретический интерес, но и практическое значение для оценки поведения резиновых смесей при переработке и вулканизации. Для определения режимов технологических процессов в производстве должны быть известны показатели вулканизуе-мости резиновых смесей, т. е. их склонность к преждевременной вулканизации — начало вулканизации и ее скорость (для переработки), а собственно для процесса вулканизации — кроме приведенных показателей — оптимум и плато вулканизации, область реверсии. [c.106]

    После окончания вулканизации резиновые изделия сортируются и маркируются. Наирит и карбоксилсодержашие каучуки вулканизируют нагреванием с окисью цинка, а силиконовые — с перекисью бензоила. В качестве примера современного резинового производства на рис. 196 представлена принципиальная схема технологического процесса изго-товленияавтомобильныхпокрышек. [c.600]

    К 1993 году были созданы основные рецептуры шинных резин с учетом особенностей технологических процессов и оборудования проекта АП Шина . Так, разработана рецептура для беговой части протектора из 100 % крошкообразного бутадиен-стирольного каучука, обеспечивающая высокое сцепление с дорогой и повышенную стойкость к механическим повреждениям, Определена рецептура резиновой смеси для боковины шины на основе комбинации крошкообразных изопренового и дивинилового каучуков, характеризующихся высокой усталостной выносливостью, атмосферо стойко стью и стойкостью к высокотемпературной вулканизации, определен состав резин для крепления анидного и полиэфирных кордов (СКИ-3 и СКИ-3-01) с оптимальным комплексом адгезионных и усталостных свойств. Выданы рекомендации по составам резины гсрмослоя, различающихся типами полимеров на основе комбинации хлорбутилкаучука и натурального каучука (80 % ХБК + 20 % НК) и 100 % бромбутилкаучука. [c.471]

    Резина является многокомпонентной системой, состоящей из каучука, природных и синтетических смол, антиоксидантов, ускорителей, серы, сажи, минеральных наполнителей, спецдобавок (например, антипиренов) и др. Резиновые изделия, эксплуатирующиеся в определенных условиях, должны обладать комплексом специфических физико-химических и механических характеристик. Это достигается подбором соответствующей рецептуры и условий технологического процесса (подготовительного, вулканизации и т. п.). Основу резины, определяющую ее свойства, составляет каучук (эластомер). Например, для изготавления изделий с высокой эластичностью, работающих при обычной температуре, применяют полиизопреновый каучук (натуральный и синтетический), для изготовления изделий, работающих при повышенных температурах и в агрессивных средах, применяют резины на основе фторкаучуков. [c.9]

    Производство и применение ускорителей вулканизации сопровождается интенсивным вьщелением пыли. Основными прР1чинами загрязнения воздуха рабочей зоны пылью являются недостаточная механизация технологических процессов, наличие ручных операций, отсутствие автоматических дозаторов сыпучих веществ, негерметичносгь оборудования. Поэтому необходимо знать общетоксическое и специфическое действие пыли на организм человека. Если учитывать, что за сутки через дыхательные пути человека фильтруется около 20 м воздуха, то становится совершенно очевидной та опасность, которую могут представлять фиброгенные и токсичные пьши ингредиентов в условр1Ях производства при несоблюдении гигиенических нормативов и нарушении правил техники безопасности. [c.54]

    Современное резиновое производство в нашей стране характеризуется разнообразием технологических процессов и типов применяемых машин и агрегатов. При этом используется как традиционное оборудование (для подготовки каучуков и ингредиентов, вальцы, резиносмеси-тели, каландры, червячные и литьевые машины, вулканизационные аппараты), так и новые поточные и автоматические линии (для приготовления резиновых смесей, сборки и вулканизации изделий). [c.4]


ХиМиК.ru – ВУЛКАНИЗАЦИЯ – Химическая энциклопедия

ВУЛКАНИЗАЦИЯ, технол. процесс, в к-ром пластичный каучук превращается в резину. В результате вулканизации фиксируется форма изделия и оно приобретает необходимые прочность, эластичность, твердость, сопротивление раздиру, усталостную выносливость и др. полезные эксплуатационные св-ва. С хим. точки зрения вулканизация – соединение (“сшивание”) гибких макромолекул каучука в трехмерную пространств. сетку (т. наз. вулканизационную сетку) редкими поперечными хим. связями. Образование сетки происходит под действием спец. хим. агента или (и) энергетич. фактора, напр. высокой т-ры, ионизирующей радиации. Поперечные связи ограничивают необратимые перемещения макромолекул при мех. нагружении (уменьшают пластич. течение), но не изменяют их способности к высокоэластич. деформации (см. Высокоэластическое состояние). Степень сшивания (густоту сетки поперечных связей) характеризуют равновесными модулями растяжения или сдвига, к-рые определяют при сравнительно небольших деформациях, равновесным набуханием в хорошем р-рителе, а также содержанием макромолекул, оставшихся в сшитом образце вне сетки (зольфракция).

Структура вулканизационной сетки. Механизм вулканизации. Вулканизац. сетка имеет сложное строение. В ней наряду с узлами, в к-рых соединяются две макромолекулы (тетрафункциональные узлы), наблюдаются также полифункциональные узлы (соединение в одном узле неск. макромолекул). Св-ва сеток зависят от концентрации поперечных хим. связей, их распределения и хим. строения, а также от средней мол. массы и ММР вулканизуемого каучука, разветвленности его макромолекул, содержания в сетке зольфракции и др. Оптимальная густота сетки достигается при участии в сшивании всего 1-2% мономерных звеньев макромолекулы. Дефектами сетки м. б. своб. концы макромолекул, не вошедшие в нее, но к ней присоединенные; сшивки, соединяющие участки одной и той же цепи; захлесты или переплетения цепей и т.д.

Поперечные хим. связи – мостики образуются под действием разл. агентов вулканизации и представляют собой фрагменты молекул самого агента. От хим. состава этих мостиков зависят мн. эксплуатац. характеристики резин, напр. сопротивление термоокислит. старению, скорость накопления остаточных деформаций в условиях сжатия при повыш. т-рах, стойкость к действию агрессивных сред. Влияние хим. состава и длины поперечных связей на прочность резин при обычной т-ре надежно не установлено.

Строение сетки вулканизатов, наполненных технич. углеродом (сажей), сложнее, чем ненаполненных, из-за сильного физ и хим. взаимод. каучука с наполнителем. Для таких вулканизатов количеств. связь между параметрами сетчатой структуры и эксплуатац. характеристиками до сих пор не найдена. Однако существуют разнообразные качеств. и полуколичеств. зависимости, к-рые широко используют для разработки рецептур резин и прогнозирования их поведения при вулканизации.

На практике, чтобы обеспечить высокую производительность оборудования, стремятся к миним. продолжительности вулканизации, но в условиях, обеспечивающих эффективную переработку смесей и получение резин с наилучшими св-вами. Весь процесс принято подразделять на три периода: 1) индукционный; 2) период формирования сетки; 3) перевулканизация (реверсия). По продолжительности индукц. периода, когда измеримое сшивание не наблюдается, определяют стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации (подвулканизации). Последняя затрудняет переработку смеси и приводит к ухудшению кач-ва изделий. Этот период особенно важен при вулканизации многослойных изделий, т.к. с увеличением его продолжительности усиливаются слипание отдельных слоев смеси при формировании изделия и совулканизация слоев.

Завершению периода формирования сетки соответствует оптимум вулканизации – время, за к-рое обычно достигается образование вулканизата с наилучшими св-вами. Технически важная характеристика – плато вулканизации, т. е. отрезок времени, в течение к-рого значения измеряемого параметра, близкие к оптимальным, изменяются сравнительно мало. К перевулканизации приводит продолжение нагревания резины после израсходования агента вулканизации. Перевулканизация проявляется в дальнейшем повышении жесткости вулканизата (напр., при вулканизации полибутадиена, сополимеров бутадиена со стиролом или акрилонитрилом) или, наоборот, в его размягчении (при вулканизации полиизопрена, бутил-каучука, этилен-пропиленового каучука). Эти изменения св-в связаны с термической перестройкой вулканизац. сетки, термич. и термоокислит. превращениями макромолекул.

Элементарные р-ции, протекающие при вулканизации, определяются хим. строением каучука и агента вулканизации, а также условиями процесса. Обычно, независимо от характера этих р-ций, различают 4 стадии вулканизации. На первой, охватывающей в основном индукц. период, агент вулканизации переходит в активную форму: в результате его р-ции с ускорителями и активаторами процесса образуется т. наз. действительный агент вулканизации (ДАВ). [Применение сравнительно стабильных компонентов вулканизующей системы обусловлено необходимостью относительно длительного (до одного года) их хранения на резиновых заводах, а также сохранения в течение нек-рого времени пластичности резиновой смеси, поскольку в противном случае исключается возможность формования изделия.]

Собственно сшивание охватывает две стадии: а) активацию макромолекул в результате их р-ции с ДАВ, приводящей к образованию полимерного своб. радикала, полимерного иона или активного промежут. продукта присоединения агента вулканизации к макромолекуле; б) взаимод. двух активированных макромолекул (или активированной и неактивированной) с образованием поперечной связи. На 4-й стадии происходит перестройка “первичных” поперечных связей в термически и химически более устойчивые структуры; при вулканизации каучуков спец. назначения, напр. полисилоксановых или фторкаучуков, этой цели служит отдельная технол. операция – выдержка в воздушных термостатах.

Специфич. особенности рассмотренных р-ций – высоковязкая среда, а также большой избыток каучука по сравнению с кол-вом агента вулканизации (обычно 1-5% от массы каучука). Большинство агентов вулканизации плохо растворимо (твердые в-ва) или плохо совместимо (жидкости) с каучуком; поэтому для равномерного диспергирования агента вулканизации в среде каучука в виде частиц (капель) минимально возможного размера применяют спец. диспергаторы, являющиеся ПАВ для данной системы. Хорошим диспергатором служит, напр., стеарат цинка, к-рый образуется в резиновой смеси при р-ции стеариновой к-ты с ZnO, применяемыми в кач-ве активаторов серной вулканизации. Присутствие полярных группировок в макромолекуле, полярных нерастворимых в-в в резиновой смеси и ряд др. факторов способствует локальному концентрированию даже р-римых в каучуке агентов вулканизации. Вследствие этого р-ции, обусловливающие вулканизацию, идут частично как гомогенные (растворенный ДАВ), а частично как гетерогенные [р-ции на границе раздела каучук – частица (капля) ДАВ]. Полагают, что гетерогенные р-ции приводят к образованию сетки с узким ММР отрезков макромолекул между сшивками, благодаря чему повышаются эластичность, динамич. выносливость и прочность вулканизатов. Статистич. распределение поперечных связей, характерное для гомогенных р-ций, предпочтительнее при получении уплотнит. резин, наиб. важное св-во к-рых – малое накопление остаточных деформаций при сжатии.

Поскольку от доли гетерог. р-ций зависит строение вулканизац. сетки, св-ва вулканизатов определяются не только механизмом хим. р-ций, но и размером и распределением дисперсных частиц агента вулканизации и ДАВ в каучуке, интенсивностью межмол. взаимод. на межфазной границе и др. Влияние этих факторов проявляется при смешении каучука с ингредиентами и переработке резиновой смеси. Поэтому св-ва вулканизата зависят от “предыстории” конкретного образца.

Технология вулканизации. Вулканизующие системы. Большинство резиновых смесей подвергается вулканизации при 130-200 °С в спец. агрегатах (прессы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы, солевые ванны, котлы, литьевые машины и др.) с применением разнообразных теплоносителей (перегретый водяной пар, горячий воздух, электрообогрев и др.). Герметики, резиновые покрытия и др. часто вулканизуют ок. 20 °С (“холодная” вулканизация).

Круг агентов вулканизации довольно широк, а выбор их определяется хим. строением каучука, условиями эксплуатации изделий и приемлемым технол. способом проведения вулканизации. Для диеновых каучуков (гомо- и сополимеров изопрена или бутадиена) наиб. широко применяют т. наз. серную вулканизацию. Ее используют в произ-ве автомобильных покрышек и камер, мн. видов резиновой обуви, РТИ и др. Мировое потребление серы для вулканизации превышает 100 тыс. т/год (среднее ее содержание в резиновой смеси составляет 1,5% по массе).

Наиб. важные компоненты серной вулканизующей системы – ускорители вулканизации; варьируя их тип и кол-во (при обязательном присутствии активатора вулканизации - смеси ZnO со стеариновой к-той), удается в широких пределах изменять скорость вулканизации, структуру сетки и св-ва резин. Именно хим. строение ускорителя определяет скорость образования и реакц. способность ДАВ. В случае серной вулканизации он представляет собой полисульфидное соединение ускорителя (Уск) типа Уск-Sх-Уск или Уск-Sx-Zn-Sy-Уск. В результате р-ций ДАВ сметиленовыми группами или (и) двойными связями макромолекулы образуются поперечные связи, содержащие один или неск. атомов серы.

В пром-сти в кач-ве ускорителей серной вулканизации наиб. широко (70% общего объема потребления этих ингредиентов) применяют замещенные тиазолы и сульфенамиды. Первые, напр. 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид, обеспечивают широкое плато вулканизации и высокое сопротивление резин термоокислит. старению. Сульфенамиды, напр. N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (сульфенамид Ц), морфолилтиабензотиазол (сульфенамид М), уменьшают склонность смесей к преждевременной вулканизации, улучшают формуемость смесей и монолитность изделий, задерживают побочные процессы (напр., деструкцию и изомеризацию каучука).

В присут. ускорителей из группы тиурамов, напр. тетра-метилтиурамдисульфида, дипентаметилентиурамтетрасульфида, получают резины с повыш. теплостойкостью. Эти соединения, обеспечивающие высокую скорость серной вулканизации, способны вулканизовать диеновые каучуки и без элементной серы. Еще большее ускорение вулканизации наблюдается при использовании т. наз. ультраускорителей-дитиокарбаматов и ксантогенатов. В присут. первых (диметилдитиокарбамат Zn, диэтилдитиокарбамат диэтиламина) резиновые смеси м. б. вулканизованы в течение короткого времени при 110-125°С. Водорастворимые представители этой группы соединений, напр. диметилдитиокарбамат Na, используют для вулканизации латексных смесей и нек-рых резиновых клеев. Ксантогенаты, напр. бутилксантогенат Zn, применяют гл. обр. в клеевых композициях, вулканизующихся при 20-100°С.

Первые введенные в практику ускорители серной вулканизации – альдегидамины (продукты конденсации анилина с альдегидами) и гуанидины (гл. обр. дифенилгуанидин) – характеризуются замедленным действием. Благодаря этому они удобны при получении эбонитов и массивных изделий. Дифенилгуанидин, кроме того, широко применяют в комбинации с тиазолами для повышения активности последних; разработано большое число двойных систем ускорителей, к-рые обеспечивают более эффективную вулканизацию, чем каждый из них в отдельности.

Для эффективного уменьшения склонности к подвулкани-зации резиновых смесей с серной вулканизующей системой применяют замедлители подвулканизации-N-HH-трозодифениламин, фталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид. Действие этих ингредиентов сводится к уменьшению скорости р-ций компонентов вулканизующей системы с каучуком или между собой при образовании ДАВ.

С целью получения резин со спец. св-вами в пром-сти расширяется применение таких агентов вулканизации, как орг. пероксиды, алкилфеноло-формальд. смолы, олигоэфиракрилаты и др. непредельные соединения, орг. полигалогенпроизводные, нитрозосоединения и др. Растет также интерес к вулканизации под действием радиац. излучения и других физ. факторов. Пероксидные и радиац. резины отличаются повыш. теплостойкостью и улучшенными диэлектрич. св-вами; резины, вулканизованные алкилфеноло-формальд. смолами,- высокой стойкостью к перегретому пару.

Вулканизация каучуков, содержащих в макромолекуле функц. группы, возможна также с помощью соединений, вступающих с этими группами в хим. р-ции. Так, винилпиридиновые каучуки вулканизуются полигалогенпроизводными, галогенсодержащие каучуки (полихлоропрен, хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутилкаучук, фторкаучуки) — диаминами и полиолами, уретановые-диизоцианатами.


===
Исп. литература для статьи «ВУЛКАНИЗАЦИЯ»: Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Блох Г. А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, Л., 1978; Донцов А. А., Процессы структурирования эластомеров, М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершне в В. А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Донцов А. А., Шершнев В. А., “ЖВХО им. Д. И. Менделеева”, 1986, т. 31, № 1. А. А. Донцов.

Страница «ВУЛКАНИЗАЦИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Какой процесс называют вулканизацией каучука какие продукты

ВУЛКАНИЗАЦИЯ, технол. процесс, в к-ром пластичный каучук превращается в резину. В результате вулканизации фиксируется форма изделия и оно приобретает необходимые прочность, эластичность, твердость, сопротивление раздиру, усталостную выносливость и др. полезные эксплуатационные св-ва. С хим. точки зрения вулканизация – соединение (“сшивание”) гибких макромолекул каучука в трехмерную пространств. сетку (т. наз. вулканизационную сетку) редкими поперечными хим. связями. Образование сетки происходит под действием спец. хим. агента или (и) энергетич. фактора, напр. высокой т-ры, ионизирующей радиации. Поперечные связи ограничивают необратимые перемещения макромолекул при мех. нагружении (уменьшают пластич. течение), но не изменяют их способности к высокоэластич. деформации (см. Высокоэластическое состояние). Степень сшивания (густоту сетки поперечных связей) характеризуют равновесными модулями растяжения или сдвига, к-рые определяют при сравнительно небольших деформациях, равновесным набуханием в хорошем р-рителе, а также содержанием макромолекул, оставшихся в сшитом образце вне сетки (зольфракция).

Структура вулканизационной сетки. Механизм вулканизации. Вулканизац. сетка имеет сложное строение. В ней наряду с узлами, в к-рых соединяются две макромолекулы (тетрафункциональные узлы), наблюдаются также полифункциональные узлы (соединение в одном узле неск. макромолекул). Св-ва сеток зависят от концентрации поперечных хим. связей, их распределения и хим. строения, а также от средней мол. массы и ММР вулканизуемого каучука, разветвленности его макромолекул, содержания в сетке зольфракции и др. Оптимальная густота сетки достигается при участии в сшивании всего 1-2% мономерных звеньев макромолекулы. Дефектами сетки м. б. своб. концы макромолекул, не вошедшие в нее, но к ней присоединенные; сшивки, соединяющие участки одной и той же цепи; захлесты или переплетения цепей и т.д.

Поперечные хим. связи – мостики образуются под действием разл. агентов вулканизации и представляют собой фрагменты молекул самого агента. От хим. состава этих мостиков зависят мн. эксплуатац. характеристики резин, напр. сопротивление термоокислит. старению, скорость накопления остаточных деформаций в условиях сжатия при повыш. т-рах, стойкость к действию агрессивных сред. Влияние хим. состава и длины поперечных связей на прочность резин при обычной т-ре надежно не установлено.

Строение сетки вулканизатов, наполненных технич. углеродом (сажей), сложнее, чем ненаполненных, из-за сильного физ и хим. взаимод. каучука с наполнителем. Для таких вулканизатов количеств. связь между параметрами сетчатой структуры и эксплуатац. характеристиками до сих пор не найдена. Однако существуют разнообразные качеств. и полуколичеств. зависимости, к-рые широко используют для разработки рецептур резин и прогнозирования их поведения при вулканизации.

На практике, чтобы обеспечить высокую производительность оборудования, стремятся к миним. продолжительности вулканизации, но в условиях, обеспечивающих эффективную переработку смесей и получение резин с наилучшими св-вами. Весь процесс принято подразделять на три периода: 1) индукционный; 2) период формирования сетки; 3) перевулканизация (реверсия). По продолжительности индукц. периода, когда измеримое сшивание не наблюдается, определяют стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации (подвулканизации). Последняя затрудняет переработку смеси и приводит к ухудшению кач-ва изделий. Этот период особенно важен при вулканизации многослойных изделий, т.к. с увеличением его продолжительности усиливаются слипание отдельных слоев смеси при формировании изделия и совулканизация слоев.

Завершению периода формирования сетки соответствует оптимум вулканизации – время, за к-рое обычно достигается образование вулканизата с наилучшими св-вами. Технически важная характеристика – плато вулканизации, т. е. отрезок времени, в течение к-рого значения измеряемого параметра, близкие к оптимальным, изменяются сравнительно мало. К перевулканизации приводит продолжение нагревания резины после израсходования агента вулканизации. Перевулканизация проявляется в дальнейшем повышении жесткости вулканизата (напр., при вулканизации полибутадиена, сополимеров бутадиена со стиролом или акрилонитрилом) или, наоборот, в его размягчении (при вулканизации полиизопрена, бутил-каучука, этилен-пропиленового каучука). Эти изменения св-в связаны с термической перестройкой вулканизац. сетки, термич. и термоокислит. превращениями макромолекул.

Элементарные р-ции, протекающие при вулканизации, определяются хим. строением каучука и агента вулканизации, а также условиями процесса. Обычно, независимо от характера этих р-ций, различают 4 стадии вулканизации. На первой, охватывающей в основном индукц. период, агент вулканизации переходит в активную форму: в результате его р-ции с ускорителями и активаторами процесса образуется т. наз. действительный агент вулканизации (ДАВ). [Применение сравнительно стабильных компонентов вулканизующей системы обусловлено необходимостью относительно длительного (до одного года) их хранения на резиновых заводах, а также сохранения в течение нек-рого времени пластичности резиновой смеси, поскольку в противном случае исключается возможность формования изделия.]

Собственно сшивание охватывает две стадии: а) активацию макромолекул в результате их р-ции с ДАВ, приводящей к образованию полимерного своб. радикала, полимерного иона или активного промежут. продукта присоединения агента вулканизации к макромолекуле; б) взаимод. двух активированных макромолекул (или активированной и неактивированной) с образованием поперечной связи. На 4-й стадии происходит перестройка “первичных” поперечных связей в термически и химически более устойчивые структуры; при вулканизации каучуков спец. назначения, напр. полисилоксановых или фторкаучуков, этой цели служит отдельная технол. операция – выдержка в воздушных термостатах.

Специфич. особенности рассмотренных р-ций – высоковязкая среда, а также большой избыток каучука по сравнению с кол-вом агента вулканизации (обычно 1-5% от массы каучука). Большинство агентов вулканизации плохо растворимо (твердые в-ва) или плохо совместимо (жидкости) с каучуком; поэтому для равномерного диспергирования агента вулканизации в среде каучука в виде частиц (капель) минимально возможного размера применяют спец. диспергаторы, являющиеся ПАВ для данной системы. Хорошим диспергатором служит, напр., стеарат цинка, к-рый образуется в резиновой смеси при р-ции стеариновой к-ты с ZnO, применяемыми в кач-ве активаторов серной вулканизации. Присутствие полярных группировок в макромолекуле, полярных нерастворимых в-в в резиновой смеси и ряд др. факторов способствует локальному концентрированию даже р-римых в каучуке агентов вулканизации. Вследствие этого р-ции, обусловливающие вулканизацию, идут частично как гомогенные (растворенный ДАВ), а частично как гетерогенные [р-ции на границе раздела каучук – частица (капля) ДАВ]. Полагают, что гетерогенные р-ции приводят к образованию сетки с узким ММР отрезков макромолекул между сшивками, благодаря чему повышаются эластичность, динамич. выносливость и прочность вулканизатов. Статистич. распределение поперечных связей, характерное для гомогенных р-ций, предпочтительнее при получении уплотнит. резин, наиб. важное св-во к-рых – малое накопление остаточных деформаций при сжатии.

Поскольку от доли гетерог. р-ций зависит строение вулканизац. сетки, св-ва вулканизатов определяются не только механизмом хим. р-ций, но и размером и распределением дисперсных частиц агента вулканизации и ДАВ в каучуке, интенсивностью межмол. взаимод. на межфазной границе и др. Влияние этих факторов проявляется при смешении каучука с ингредиентами и переработке резиновой смеси. Поэтому св-ва вулканизата зависят от “предыстории” конкретного образца.

Технология вулканизации. Вулканизующие системы. Большинство резиновых смесей подвергается вулканизации при 130-200 °С в спец. агрегатах (прессы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы, солевые ванны, котлы, литьевые машины и др.) с применением разнообразных теплоносителей (перегретый водяной пар, горячий воздух, электрообогрев и др.). Герметики, резиновые покрытия и др. часто вулканизуют ок. 20 °С (“холодная” вулканизация).

Круг агентов вулканизации довольно широк, а выбор их определяется хим. строением каучука, условиями эксплуатации изделий и приемлемым технол. способом проведения вулканизации. Для диеновых каучуков (гомо- и сополимеров изопрена или бутадиена) наиб. широко применяют т. наз. серную вулканизацию. Ее используют в произ-ве автомобильных покрышек и камер, мн. видов резиновой обуви, РТИ и др. Мировое потребление серы для вулканизации превышает 100 тыс. т/год (среднее ее содержание в резиновой смеси составляет 1,5% по массе).

Наиб. важные компоненты серной вулканизующей системы – ускорители вулканизации; варьируя их тип и кол-во (при обязательном присутствии активатора вулканизации – смеси ZnO со стеариновой к-той), удается в широких пределах изменять скорость вулканизации, структуру сетки и св-ва резин. Именно хим. строение ускорителя определяет скорость образования и реакц. способность ДАВ. В случае серной вулканизации он представляет собой полисульфидное соединение ускорителя (Уск) типа Уск-Sх-Уск или Уск-Sx-Zn-Sy-Уск. В результате р-ций ДАВ сметиленовыми группами или (и) двойными связями макромолекулы образуются поперечные связи, содержащие один или неск. атомов серы.

В пром-сти в кач-ве ускорителей серной вулканизации наиб. широко (70% общего объема потребления этих ингредиентов) применяют замещенные тиазолы и сульфенамиды. Первые, напр. 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид, обеспечивают широкое плато вулканизации и высокое сопротивление резин термоокислит. старению. Сульфенамиды, напр. N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (сульфенамид Ц), морфолилтиабензотиазол (сульфенамид М), уменьшают склонность смесей к преждевременной вулканизации, улучшают формуемость смесей и монолитность изделий, задерживают побочные процессы (напр., деструкцию и изомеризацию каучука).

В присут. ускорителей из группы тиурамов, напр. тетра-метилтиурамдисульфида, дипентаметилентиурамтетрасульфида, получают резины с повыш. теплостойкостью. Эти соединения, обеспечивающие высокую скорость серной вулканизации, способны вулканизовать диеновые каучуки и без элементной серы. Еще большее ускорение вулканизации наблюдается при использовании т. наз. ультраускорителей-дитиокарбаматов и ксантогенатов. В присут. первых (диметилдитиокарбамат Zn, диэтилдитиокарбамат диэтиламина) резиновые смеси м. б. вулканизованы в течение короткого времени при 110-125°С. Водорастворимые представители этой группы соединений, напр. диметилдитиокарбамат Na, используют для вулканизации латексных смесей и нек-рых резиновых клеев. Ксантогенаты, напр. бутилксантогенат Zn, применяют гл. обр. в клеевых композициях, вулканизующихся при 20-100°С.

Первые введенные в практику ускорители серной вулканизации – альдегидамины (продукты конденсации анилина с альдегидами) и гуанидины (гл. обр. дифенилгуанидин) – характеризуются замедленным действием. Благодаря этому они удобны при получении эбонитов и массивных изделий. Дифенилгуанидин, кроме того, широко применяют в комбинации с тиазолами для повышения активности последних; разработано большое число двойных систем ускорителей, к-рые обеспечивают более эффективную вулканизацию, чем каждый из них в отдельности.

Для эффективного уменьшения склонности к подвулкани-зации резиновых смесей с серной вулканизующей системой применяют замедлители подвулканизации-N-HH-трозодифениламин, фталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид. Действие этих ингредиентов сводится к уменьшению скорости р-ций компонентов вулканизующей системы с каучуком или между собой при образовании ДАВ.

С целью получения резин со спец. св-вами в пром-сти расширяется применение таких агентов вулканизации, как орг. пероксиды, алкилфеноло-формальд. смолы, олигоэфиракрилаты и др. непредельные соединения, орг. полигалогенпроизводные, нитрозосоединения и др. Растет также интерес к вулканизации под действием радиац. излучения и других физ. факторов. Пероксидные и радиац. резины отличаются повыш. теплостойкостью и улучшенными диэлектрич. св-вами; резины, вулканизованные алкилфеноло-формальд. смолами,- высокой стойкостью к перегретому пару.

Вулканизация каучуков, содержащих в макромолекуле функц. группы, возможна также с помощью соединений, вступающих с этими группами в хим. р-ции. Так, винилпиридиновые каучуки вулканизуются полигалогенпроизводными, галогенсодержащие каучуки (полихлоропрен, хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутилкаучук, фторкаучуки) — диаминами и полиолами, уретановые-диизоцианатами.

===
Исп. литература для статьи «ВУЛКАНИЗАЦИЯ» : Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Блох Г. А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, Л., 1978; Донцов А. А., Процессы структурирования эластомеров, М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершне в В. А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Донцов А. А., Шершнев В. А., “ЖВХО им. Д. И. Менделеева”, 1986, т. 31, № 1. А. А. Донцов.

Страница «ВУЛКАНИЗАЦИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Макромолекулы растворимого компонента каучука не сшиты поперечными связями и обладают значительной степенью подвижности, которая проявляется в легко осуществляемой деформации. С практической точки зрения чрезвычайно важно улучшать механические и химические свойства материала. Сырой каучук быстро размягчается, на него оказывают влияние свет и кислород, особенно его аллотропная форма – озон. В результате свойства такого каучука из-за естественного и искусственного старения ухудшаются. Следует также учитывать, что для некоторых целей сырой каучук вообще непригоден. Поэтому значительные усилия прилагаются для улучшения свойств каучука. Методы, используемые для этой цели, так же различны, как разнообразны продукты, получаемые из каучука, хотя все работы в конце концов сводятся к структурированию волокнистых макромолекул. Добиться этого можно различными средствами, но особенно важна обработка каучука серой и серосодержащими соединениями. Такой технологический процесс, в котором пластичный каучук превращается в резину («сшивание» гибких макромолекул в трехмерную сетку) называется вулканизация.

С исходным материалом смешивают целый ряд веществ в зависимости от того, какой конечный продукт необходимо получить. Например, каучук для покрышек содержит около 3 % серы, 4 % оксида цинка и 40 – 50 % сажи (наполнитель). Кроме того, в него добавляют небольшие количества стеариновой кислоты, смолы (мягчитель) и т. д. Это делается для улучшения смешиваемости компонентов. Для повышения стабильности каучука к нему добавляют небольшое количество антиоксиданта. Затем смеси придают необходимую форму и осуществляют смешивание нагреванием при определенной температуре. Следует отметить, что при производстве высокоэластичных изделий, таких как хирургические перчатки, сажа не добавляется.

Сера и оксид цинка реагируют с цепями, образуя при этом поперечные связи типа

С—S—С или С—S—S—С или С—S—Zn—S—С

Образование этих межцепочечных связей происходит частично за счет двойных связей, поскольку ненасыщенность каучука при вулканизации полностью не устраняется. Только в нескольких особых случаях, например при холодной вулканизации с помощью однохлористой серы S2C12, реакция протекает следующим образом:

Имеются и некоторые другие возможности, а именно, сшивание серой двух двойных связей одной и той же цепи

или даже образование прямых углерод – углеродных межцепочечных связей. Это подтверждается теми фактами, что структурирование можно увеличить с помощью ядерного излучения высокой энергии.

Резиновые смеси, содержащие большие количества таких твердых наполнителей, как сажа, более тверды, чем смеси без этих наполнителей. В их отсутствие твердость повышают путем увеличения количества серы, используемой для вулканизации, однако при этом снижается эластичность каучука.

низкая степень структурирования высокая степень структурирования

Последнее связано с тем, что при чрезмерном структурировании внутренняя подвижность цепей ограничивается.

Механические свойства твердого каучука (эбонит), вулканизированного 20 – 30 % серы, очень сильно отличаются от свойств шинного каучука, вулканизированного небольшим количеством серы, но содержащего 40 % сажи. В первом случае эластичность теряется из-за химического структурирования, во втором – механическая прочность и износостойкость повышаются без значительной потери эластических свойств. Частицы сажи химически не связаны со структурной сеткой каучука, они могут располагаться между слабо структурированными волокнами и, таким образом, не препятствуют проявлению эластичности.

Дата добавления: 2016-07-09 ; просмотров: 553 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Вулканизация, технол. процесс, в котором пластичный каучук превращается в резину. В результате вулканизация фиксируется форма изделия и оно приобретает необходимые прочность, эластичность, твердость. сопротивление раздиру, усталостную выносливость и др. полезные эксплуатационные свойства. С химической точки зрения вулканизация – соединение (“сшивание”) гибких макромолекул каучука в трехмерную пространственную сетку (так называемую вулканизационную сетку) редкими поперечными химическими связями. Образование сетки происходит под действием специального химического агента или (и) энергетического фактора, например высокой температуры, ионизирующей радиации. Поперечные связи ограничивают необратимые перемещения макромолекул при механическом нагружении (уменьшают пластическое течение), но не изменяют их способности к высокоэластичной деформации ( Высокоэластическое состояние). Степень сшивания (густоту сетки поперечных связей) характеризуют равновесными модулями растяжения или сдвига, которые определяют при сравнительно небольших деформациях, равновесным набуханием в хорошем растворителе, а также содержанием макромолекул, оставшихся в сшитом образце вне сетки (зольфракция).

Структура вулканизационной сетки. Механизм вулканизации. Вулканизационная сетка имеет сложное строение. В ней наряду с узлами, в которых соединяются две макромолекулы (тетрафункциональные узлы), наблюдаются также полифункциональные узлы (соединение в одном узле неск. макромолекул). Свойства сеток зависят от концентрации поперечных химических связей, их распределения и химического строения, а также от средней молекулярной массы и ММР вулканизуемого каучука, разветвленности его макромолекул, содержания в сетке зольфракции и других. Оптимальная густота сетки достигается при участии в сшивании всего 1-2% мономерных звеньев макромолекулы. Дефектами сетки могут быть свободные концы макромолекул, не вошедшие в нее, но к ней присоединенные; сшивки, соединяющие участки одной и той же цепи; захлесты или переплетения цепей и т.д.

Поперечные хим. связи – мостики образуются под действием разл. агентов вулканизация и представляют собой фрагменты молекул самого агента. От химического состава этих мостиков зависят многие эксплуатационные характеристики резин, например сопротивление термоокислит. старению, скорость накопления остаточных деформаций в условиях сжатия при повыш. температурах, стойкость к действию агрессивных сред. Влияние химического состава и длины поперечных связей на прочность резин при обычной температуре надежно не установлено.

Строение сетки вулканизатов, наполненных технич. углеродом (сажей), сложнее, чем ненаполненных, из-за сильного физического и химического взаимодействия каучука с наполнителем. Для таких вулканизатов количественная связь между параметрами сетчатой структуры и эксплуатационными характеристиками до сих пор не найдена. Однако существуют разнообразные качественные и полуколичественные зависимости, которые широко используют для разработки рецептур резин и прогнозирования их поведения при вулканизация.

На практике, чтобы обеспечить высокую производительность оборудования, стремятся к минимальной продолжительности вулканизации, но в условиях, обеспечивающих эффективную переработку смесей и получение резин с наилучшими свойствами. Весь процесс принято подразделять на три периода: 1) индукционный; 2) период формирования сетки; 3) перевулканизация (реверсия). По продолжительности индукционного периода, когда измеримое сшивание не наблюдается, определяют стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации (подвулканизации). Последняя затрудняет переработку смеси и приводит к ухудшению качества изделий. Этот период особенно важен при вулканизация многослойных изделий, т.к. с увеличением его продолжительности усиливаются слипание отдельных слоев смеси при формировании изделия и совулканизация в слое.

Завершению периода формирования сетки соответствует оптимум вулканизации – время, за которое обычно достигается образование вулканизата с наилучшими свойствами. Технически важная характеристика – плато вулканизации, т. е. отрезок времени, в течение которого значения измеряемого параметра, близкие к оптимальным, изменяются сравнительно мало. К перевулканизации приводит продолжение нагревания резины после израсходования агента вулканизации. Перевулканизация проявляется в дальнейшем повышении жесткости вулканизата (например, при вулканизации полибутадиена, сополимеров бутадиена со стиролом или акрилонитрилом) или, наоборот, в его размягчении (при вулканизации полиизопрена. бутил-каучука, этилен-пропиленового каучука). Эти изменения свойств связаны с термической перестройкой вулканизационной сетки, термическими и термоокислительными превращениями макромолекул.

Элементарные реакции, протекающие при вулканизации, определяются химическим строением каучука и агента вулканизации, а также условиями процесса. Обычно, независимо от характера этих реакций, различают 4 стадии вулканизации. На первой, охватывающей в основном индукционный период, агент вулканизации переходит в активную форму: в результате его реакции с ускорителями и активаторами процесса образуется так называемый действительный агент вулканизации (ДАВ). [Применение сравнительно стабильных компонентов вулканизующей системы обусловлено необходимостью относительно длительного (до одного года) их хранения на резиновых заводах, а также сохранения в течение некоторого времени пластичности резиновой смеси, поскольку в противном случае исключается возможность формования изделия.]

Собственно сшивание охватывает две стадии: а) активацию макромолекул в результате их реакции с ДАВ, приводящей к образованию полимерного свободного радикала, полимерного иона или активного промежутучного продукта присоединения агента вулканизации к макромолекуле; б) взаимодействие двух активированных макромолекул (или активированной и неактивированной) с образованием поперечной связи. На 4-й стадии происходит перестройка “первичных” поперечных связей в термически и химически более устойчивые структуры; при вулканизации каучуков специального назначения, например полисилоксановых или фторкаучуков. этой цели служит отдельная технологическая операция – выдержка в воздушных термостатах.

Специфические особенности рассмотренных реакций – высоковязкая среда, а также большой избыток каучука по сравнению с количеством агента вулканизации (обычно 1-5% от массы каучука). Большинство агентов вулканизации плохо растворимо (твердые вещества) или плохо совместимо (жидкости) с каучуком; поэтому для равномерного диспергирования агента вулканизации в среде каучука в виде частиц (капель) минимально возможного размера применяют спец. диспергаторы, являющиеся ПАВ для данной системы. Хорошим диспергатором служит, например, стеарат цинка, который образуется в резиновой смеси при реакции стеариновой кислоты с ZnO, применяемыми в кач-ве активаторов серной вулканизации Присутствие полярных группировок в макромолекуле, полярных нерастворимых веществ в резиновой смеси и ряд др. факторов способствует локальному концентрированию даже растворимых в каучуке агентов вулканизация. Вследствие этого реакции, обусловливающие вулканизация, идут частично как гомогенные (растворенный ДАВ), а частично как гетерогенные [р-ции на границе раздела каучук – частица (капля) ДАВ]. Полагают, что гетерогенные реакции приводят к образованию сетки с узким ММР отрезков макромолекул между сшивками, благодаря чему повышаются эластичность, динамич. выносливость и прочность вулканизато. Статистическое распределение поперечных связей, характерное для гомогенных реакций, предпочтительнее при получении уплотнит. резин, наиб. важное свойство которых – малое накопление остаточных деформаций при сжатии.

Поскольку от доли гетерогенных реакций зависит строение вулканизационной сетки, свойства вулканизатов определяются не только механизмом химических реакций, но и размером и распределением дисперсных частиц агента вулканизации и ДАВ в каучуке, интенсивностью межмолекулярных взаимодействий на межфазной границе и других. Влияние этих факторов проявляется при смешении каучука с ингредиентами и переработке резиновой смеси. Поэтому св-ва вулканизата зависят от “предыстории” конкретного образца.

Технология вулканизации. Вулканизующие системы. Большинство резиновых смесей подвергается вулканизация при 130-200 °С в специальных агрегатах (прессы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы, солевые ванны, котлы, литьевые машины и других) с применением разнообразных теплоносителей (перегретый водяной пар, горячий воздух, электрообогрев и др.). Герметики, резиновые покрытия и другие часто вулканизуют около 20 °С (“холодная” вулканизация).

Круг агентов вулканизации довольно широк, а выбор их определяется химическим строением каучука, условиями эксплуатации изделий и приемлемым технологическим способом проведения вулканизации Для диеновых каучуков (гомо- и сополимеров изопрена или бутадиена) наиболее широко применяют так называемую серную вулканизацию. Ее используют в произ-ве автомобильных покрышек и камер, мн. видов резиновой обуви, РТИ и др. Мировое потребление серы для вулканизации превышает 100 тыс. т/год (среднее ее содержание в резиновой смеси составляет 1,5% по массе).

Наиболее важные компоненты серной вулканизующей системы – ускорители вулканизации; варьируя их тип и количество (при обязательном присутствии активатора вулканизации – смеси ZnO со стеариновой кислотой), удается в широких пределах изменять скорость вулканизации, структуру сетки и свойства резин. Именно химическое строение ускорителя определяет скорость образования и реакц. способность ДАвулканизация В случае серной вулканизации он представляет собой полисульфидное соединение ускорителя (Уск) типа Уск-Sх-Уск или Уск-Sx-Zn-Sy-Уск. В результате реакций ДАВ с метиленовыми группами или (и) двойными связями макромолекулы образуются поперечные связи, содержащие один или несколько атомов серы.

В промышленности в кач-ве ускорителей серной вулканизации наиб. широко (70% общего объема потребления этих ингредиентов) применяют замещенные тиазолы и сульфенамиды. Первые, например 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид, обеспечивают широкое плато вулканизации и высокое сопротивление резин термоокислительному старению. Сульфенамиды, например N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (сульфенамид Ц), морфолилтиабензотиазол (сульфенамид М), уменьшают склонность смесей к преждевременной вулканизации, улучшают формуемость смесей и монолитность изделий, задерживают побочные процессы (например, деструкцию и изомеризацию каучука).

В присутствии ускорителей из группы тиурамов, например тетра-метилтиурамдисульфида, дипентаметилентиурамтетрасульфида, получают резины с повыш. теплостойкостью. Эти соединения, обеспечивающие высокую скорость серной вулканизация, способны вулканизовать диеновые каучуки и без элементной серы. Еще большее ускорение вулканизации наблюдается при использовании так называемых ультраускорителей-дитиокарбаматов и ксантогенатов. В присутствии первых (диметилдитиокарбамат цинка, диэтилдитиокарбамат диэтиламина) резиновые смеси могут быть вулканизованы в течение короткого времени при 110-125°С. Водорастворимые представители этой группы соединений, например диметилдитиокарбамат Na, используют для вулканизации латексных смесей и некоторых резиновых клее. Ксантогенаты, например бутилксантогенат Zn, применяют главным образом в клеевых композициях, вулканизующихся при 20-100°С.

Первые введенные в практику ускорители серной вулканизация – альдегидамины (продукты конденсации анилина с альдегидами) и гуанидины (главным образом дифенилгуанидин) – характеризуются замедленным действием. Благодаря этому они удобны при получении эбонитов и массивных изделий. Дифенилгуанидин, кроме того, широко применяют в комбинации с тиазолами для повышения активности последних; разработано большое число двойных систем ускорителей, которые обеспечивают более эффективную вулканизацию, чем каждый из них в отдельности.

Для эффективного уменьшения склонности к подвулканизации резиновых смесей с серной вулканизующей системой применяют замедлители подвулканизации-N-HH-трозодифениламин, фталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид. Действие этих ингредиентов сводится к уменьшению скорости реакций компонентов вулканизующей системы с каучуком или между собой при образовании ДАВ.

С целью получения резин со спец. свойствами в промышленности расширяется применение таких агентов вулканизации, как органические пероксиды, алкилфеноло-формальдегидные смолы, олигоэфиракрилаты и другие непредельные соединения, органические полигалогенпроизводные, нитрозосоединения и другие Растет также интерес к вулканизации под действием радиационного излучения и других физических факторов. Пероксидные и радиационные резины отличаются повышенной теплостойкостью и улучшенными диэлектрическими свойствами; резины, вулканизованные алкилфеноло-формальдегидными. смолами,- высокой стойкостью к перегретому пару.

Вулканизация каучуков, содержащих в макромолекуле функциональные группы, возможна также с помощью соединений, вступающих с этими группами в химические реакции. Так, винилпиридиновые каучуки вулканизуются полигалогенпроизводными, галогенсодержащие каучуки (полихлоропрен, хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутилкаучук, фторкаучуки) — диаминами и полиолами, уретановые-диизоцианатами.

Лит.: Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Блох Г. А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, Л., 1978; Донцов А. А., Процессы структурирования эластомеров, М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершнев В.А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Донцов А. А., Шершнев В.А., “ЖВХО им. Д. И. Менделеева”, 1986, т. 31, № 1. А. А. Донцов.

Вулканизация шин

Вулканизация — это сложный физико-химический процесс взаимодействия каучука с серой, протекающий при нагреве резиновой смеси. В результате этого процесса происходит изменение свойств каучука: он теряет пластичность и растворимость в нефтепродуктах и других растворителях, приобретает прочность, эластичность и ряд других положительных качеств. Каркасные резины содержат 1,5–4% серы от массы каучука и вулканизируются при температуре 100—140е С. Процесс вулканизации зависит от температуры и времени.

Вещества, ускоряющие вулканизацию, делятся на минеральные (окись цинка, глет, едкие щелочи) и органические (альтакс, каптакс, тиурам). Последние вводятся в резиновые смеси в количестве 1–2% массы каучука. Одновременное применение нескольких ускорителей повышает скорость вулканизации.

Усилители служат для повышения физико-механических свойств резины, так как вулканизированная резиновая смесь, состоящая только из каучука, серы и ускорителей, обладает малой прочностью и плохо сопротивляется истиранию. К ним относятся различные сорта саж, каолин, цинковые белила и другие материалы. Сажи бывают газовые, печные, ламповые, форсуночные, термические и канальные. Качество сажи оказывает большое влияние на качество резиновых изделий. Сажи различаются между собой размерами частиц, развитостью, шероховатостью поверхности и величиной трения между частицами. Усилители вводятся в резиновую смесь в количестве 40— 80% массы каучука.

Мягчители вводят в резиновые смеси для улучшения их технологических свойств. К мягчителям относится большая группа органических веществ, такая как парафин, стеарин, вазелиновое масло, мазут, канифоль и др. Указанные вещества способствуют более равномерному распределению входящих в резиновую смесь материалов и повышают мягкость и другие свойства резиновых изделий. Некоторые мягчители, например вазелиновое масло, одновременно способствуют увеличению морозостойкости резины. Резиновые смеси содержат от 3 до 20% мягчителей массы каучука.

Противостарители вводят в смеси для предохранения резины от старения, которое возникает в результате эксплуатации и длительного хранения резиновых изделий: резина растрескивается, становится хрупкой, менее прочной. Противостарители — это органические вещества, которые вводятся в смесь в количестве 1,5–2% массы каучука.

Брекер. Брекером называется резиновый или резино-кордный слой, расположенный между каркасом и протектором. Он состоит обычно из двух и более слоев разреженного корда, обложенных утолщенными слоями резины, которые создают благоприятные условия для перемещения нитей брекера в процессе работы шины.

Как работает вулканизация резины

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован 27 марта 2018 г. и был обновлен для обеспечения точности и понимания.

Вулканизация резины

Вулканизация резины – это процесс, разработанный для улучшения эластичности и прочности резины за счет присутствия серы и нагрева, который изменяет структуру молекул резины.

Автомобильные шины, шланги, используемые пожарными, и резинки.

Это лишь небольшая часть широкого ассортимента продукции, производимой из вулканизированной резины.

Давайте подробнее рассмотрим эти преобразующие процессы.

Вулканизированная резина 101

Для чего нужна вулканизация?

Вулканизация – это процесс, который включает использование химикатов для превращения натурального каучука в более прочное и долговечное вещество.

Что такое вулканизация?

Вулканизация – это процесс обработки резины или пластика химическими веществами, чтобы они стали прочнее, стабильнее или эластичнее.

В естественном состоянии резина несколько эластична и не так прочна, как могла бы быть.

Вулканизация разработана как способ его усиления.

Во время процесса вводятся сера и другие добавки – «ускорители», чтобы создать мостик или соединение полимерных цепей, которые уже существуют в каучуке.

После вулканизации каучук можно использовать в коммерческих целях благодаря его долговечности, прочности и антипригарным свойствам.

Существует два процесса производства вулканизированной резины.

3 этапа производства вулканизированной резины

1. Вулканизация под давлением

Этот процесс является наиболее типичным процессом вулканизации и включает нагревание резины с использованием серы под давлением до 150 ° C.

Другие химические вещества и агенты могут использоваться на протяжении всего процесса, например, наполнители для повышения прочности и сопротивления износу или сажа, которая действует как усилитель.

2. Бесплатная вулканизация

Свободная вулканизация означает, что резина вулканизируется путем пропускания через нее очень горячего пара.

Для завершения вулканизации требуется около восьми часов, однако для ускорения времени в процесс могут быть добавлены определенные химические активаторы.

Специализированный процесс вулканизации

Каждый процесс вулканизации детализирован и очень тщателен, что означает, что вам нужно знать, что вы делаете, чтобы избежать опасности или испортить конечный результат.

Пигменты также могут быть добавлены для создания цветной вулканизированной резины, а химические вещества могут быть добавлены для защиты цвета и прочности.

Для чего используется вулканизированная резина?

Вулканизированная резина используется для изготовления различных предметов, включая подошвы обуви, шланги, хоккейные шайбы, шары для боулинга, игрушки, шины, прыгающие мячи и многое другое. Большая часть выпускаемых резиновых изделий вулканизирована.

Преимущества вулканизации резины

Есть много положительных моментов, которые могут дать вулканизация резины.

Он в 10 раз прочнее и долговечнее, чем натуральный каучук, и, как следствие, может использоваться для многих других целей, чем натуральный каучук.

Вот образцы продукции, изготовленной из вулканизированной резины.

  • Подошвы
  • Хоккейные шайбы
  • Шары для боулинга
  • Подушки двигателя
  • Присоски
  • Резиновые уплотнения
  • Резиновые уплотнительные кольца
  • Гидравлические шланги, используемые в кранах или вилочных погрузчиках
  • Воздушные шланги, такие как воздушный шланг, который вы используете для подачи воздуха к пистолету для ногтей или гайковерту
  • Профильные шланги, используемые в автомобильной промышленности для радиаторов и тормозных магистралей

Благодаря процессу вулканизации у нас есть доступ к гораздо большему количеству продуктов, предметов роскоши и возможностей, чем в противном случае.

Доверьтесь экспертам

Если вы хотите повысить производительность производства вулканизации резины или упростить процесс вулканизации, позвоните нам и узнайте, что мы можем для вас сделать.

У вас есть технологический процесс вулканизации резины, который необходимо обновить?

Автор: Джеффри Липпинкотт

Краткое объяснение процессов вулканизации каучуков

Каучуки, которые также называют «эластомерами», являются очень важным аспектом современных инженерных технологий.Есть много видов производственных процессов и продуктов клиентов, которые зависят от резиновых материалов. Вы знаете, что каучук – это один из трех типов полимерных материалов.

Существует специальный процесс, называемый «вулканизацией», который обычно применяется к эластомерам для получения более жесткой структуры, но сохранения их растяжимости. Здесь вы можете найти краткое описание процессов вулканизации каучуков / эластомеров.

Что такое вулканизация?

Процесс вулканизации – это специальная область применения каучуков для получения более сшивающих структур между мерами / молекулами.Эти сшивки обеспечивают гораздо более жесткую структуру, чем термореактивные пластмассы . Как вы знаете, эластомеры очень гибкие по сравнению с другими полимерами. При использовании метода вулканизации эластомеры ничего не теряют в своей гибкости, но приобретают более жесткую структуру.

Как применяется вулканизация?

Объяснение химического воздействия процесса вулканизации (Источник изображения: https: //www.sciencedirect.com/topics/chemistry/vulcanization)

В самом основном аспекте вулканизация – это нанесение серы на эластомеры.Этот метод был впервые основан Goodyear, при котором почти 8% серы добавляется внутрь эластомерного состава.

Но в сегодняшних технологиях этот тип процесса вулканизации получил развитие. Потому что этот старый процесс занимает очень много часов. С добавлением очень небольшого количества оксида цинка (ZnO) и стеариновой кислоты (C18h46O2) общий процесс вулканизации сокращается до нескольких минут.

Применение вулканизации в различных процессах формовки резины

Резервуар для вулканизации (Источник изображения: moontanks.com)

Вы знаете, что в производственном мире существуют различные виды процессов формования резины для формования различных видов резиновых деталей. В соответствии с этим фактом, различные стили применения доступны в формировании резины. Но в целом вулканизация применяется по двум разным принципам;

  • Применение вулканизации в процессах серийного производства резиновых деталей,
  • Применение вулканизации в непрерывных процессах производства резиновых деталей.

Серийное производство Вулканизация

В этом виде процессов формования резины отдельные резиновые детали получают из отдельных форм или производственного оборудования. Итак, к этим дискретным деталям применяется вулканизация.

Как правило, для вулканизации резиновых деталей применяются автоклавов или газового отверждения. Методы . Автоклавы – это нагретые сосуды под давлением, в которых происходит вулканизация резиновых деталей. В методе отверждения газом инертный и нагретый газ направляется на резиновые детали для вулканизации.

Непрерывное применение вулканизации

В производстве доступно множество непрерывных производств резиновых деталей. В этих способах произведенные резиновые детали или формы не являются отдельными частями. Они имеют непрерывную форму, такую ​​как проволочные покрытия, экструдаты и т. Д.

Для этих видов процессов производства резины применяются непрерывные барабаны или туннельные методы вулканизации с горячим воздухом.

Заключение

Вулканизация – очень важный процесс для получения требуемых жестких и эластичных деталей, необходимых в повседневной жизни.В этой области ведется много научных работ и технических исследований.

Не забывайте оставлять ниже свои комментарии и вопросы о процессах вулканизации.

Ваши ценные отзывы очень важны для нас.

Вулканизация | Encyclopedia.com

Каучук как натуральный продукт

Вулканизация и свойства вулканизированного каучука

Ресурсы

Вулканизация – это процесс, при котором молекулы каучука (полимеры или макромолекулы, состоящие из повторяющихся звеньев или мономеров, называемых изопреном) сшиваются друг с другом другой – путем нагревания жидкой резины с серой.Он назван в честь римского бога огня Вулкана. Сшивка увеличивает эластичность и прочность резины примерно в десять раз, но степень сшивки необходимо контролировать, чтобы избежать образования хрупкого и неэластичного вещества. Этот процесс используется потому, что натуральный каучук портится через несколько дней. Большие молекулы каучука распадаются при окислении в воздухе, особенно под воздействием ультрафиолетового излучения солнца.

Процесс вулканизации был случайно обнаружен в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудиером (1800–1860), когда он уронил каучук, содержащий серу, на горячую плиту.Goodyear продолжил это открытие и впоследствии разработал процесс вулканизации. В 1844 году компании Goodyear был выдан патент США № 3644.

Натуральный каучук получают из каучукового дерева (Hevea brasiliensis) и представляет собой белую жидкость молочного цвета, называемую латексом. Большая часть каучука поступает из Малайзии и других стран Восточной Азии. Латекс также можно увидеть как белую жидкость в стеблях одуванчика. Латекс из дерева на самом деле представляет собой суспензию частиц резины в воде.

Каучук – это полимер (длинная цепь, состоящая из повторяющихся звеньев) изопрена.Натуральный каучук относительно реактивен и особенно подвержен окислению.

В процессе вулканизации добавленная сера позволяет разорвать некоторые связи C-H и заменить их связями C-S. В процессе вулканизации цепи полиизопрена сшиваются друг с другом. Сшитые молекулы создают трехмерную сеть из резины. Каждая сшивка представляет собой цепочку примерно из восьми атомов серы между двумя длинными цепями полиизопрена.

Вулканизированный каучук примерно в десять раз прочнее натурального каучука, а также примерно в десять раз жестче.Однако он по-прежнему очень эластичен, а это значит, что его можно обратимо растягивать. Эластичные полимеры иногда называют эластомерами. Оптимальное количество серы для добавления в каучук составляет около 10% по весу. Добавление избытка серы дает очень хрупкое и неэластичное вещество, называемое эбонитом. Искусственный или синтетический каучук также можно вулканизировать, и этот процесс аналогичен.

На рисунке 1 показано, что происходит с каучуком, когда длинные цепи полиизопрена сшиты в части а, макромолекулы изогнуты и расположены беспорядочно.В части b цепи сшиты, но все же расположены случайным образом. Молекулы выравниваются, когда резина растягивается. Если бы отдельные цепи не были сшиты, каждая цепь могла бы свободно скользить мимо друг друга.

ДРУГОЕ

Индийская академия наук . «Вулканизация резины». (по состоянию на 6 ноября 2006 г.).

Международный совет по исследованиям и развитию каучука .«История натурального каучука». (по состоянию на 6 ноября 2006 г.).

Национальный зал славы изобретателей . «Профили изобретателя из Зала славы: Чарльз Гудиер». (по состоянию на 6 ноября 2006 г.).

Louis Gotlib

Вулканизация резины

Вулканизация резины использует тепло и серу (или другое химическое вещество) для образования затвердевшего сшитого полимера.

Вулканизация или Вулканизация (Великобритания) – это процесс упрочнения резины с использованием химикатов и (обычно) тепла.Первоначально вулканизация описывала обработку натурального латексного каучука теплом и серой. Хотя это остается наиболее распространенным типом вулканизации, этот процесс также применим к синтетическому каучуку и может включать другие химические вещества.

История

Латекс производят многие растения, в том числе каучуковое дерево ( Hevea brasiliensis ), бананы, молочая и одуванчики. Латекс содержит эластичный и водостойкий полимерный полиизопрен. Археологические исследования показывают, что мезоамериканцы использовали резину для изготовления мячей и гидроизоляции тканей и контейнеров.

Шарль Мари де ла Кондамин представил образцы американского каучука Королевской академии наук Франции в 1736 году. В 1770 году Джозеф Пристли наблюдал, как материал стирает карандашные отметки с бумаги, что привело к появлению термина «каучук». Резина нашла множество применений, но она страдала от воздействия температуры времени. Холод заставил резину затвердеть и сломаться. Тепло сделало его липким.

В 1839 году Чарльз Гудиер обнаружил, что соединение каучука с серой и нагревание смеси делают материал более твердым.Goodyear запатентовал открытие в Соединенных Штатах в 1844 году, а Томас Хэнкок запатентовал процесс в Великобритании в 1843 году. Друг Хэнкока, Уильям Брокендон, придумал термин «вулканизация» по отношению к Вулкану, римскому богу огня и ковки. Американское написание этого слова стало «вулканизация».

Как работает вулканизация

Вулканизация твердеет или отверждает резину путем сшивания ее полимерных нитей. В процессе Goodyear тепло обеспечивает энергию для соединения атомов углерода в молекулах полиизопрена серными мостиками.Количество атомов серы, образующих цепочку между молекулами, влияет на конечные свойства вулканизированной резины. Например, короткие поперечные связи каучука дают резину с высокой термостойкостью. Длинные цепочки сшивок более гибкие, но обладают меньшей термостойкостью.

В исходном процессе вулканизующий агент представляет собой серу. Другие соединения действуют как вулканизирующие агенты для силикона и хлоропрена (неопрена) синтетических каучуков.

Пять наиболее распространенных типов вулканизаторов:

  • Сера или соединения серы
  • Оксид металла (MgO, ZnO, иногда Pb 3 O 4 )
  • Пероксиды
  • Ацетоксисилан
  • 9 Уретан
Вулканизация натурального каучука требует тепла, но не во всех процессах.Например, вулканизация силикона происходит при комнатной температуре. В некоторых процессах вместо тепла используется излучение.

Современная вулканизация часто включает химическое вещество, называемое ускорителем. Например, этилентиомочевина (ETU) – это ускоритель, используемый при отверждении полихлоропренового каучука. Технический углерод является ускорителем натурального каучука, а также улучшает свойства готового продукта.

Эффекты вулканизации

Вулканизация изменяет химический состав резины, поэтому, конечно же, меняются химические, физические и механические свойства материала.Вот некоторые из эффектов:

  • Усадка. Вулканизация приводит к усадке резины, поскольку сшивание сближает полимерные цепи.
  • Необратимо: Эффекты вулканизации постоянны и не могут быть устранены с помощью тепла или химических процессов.
  • Сохраняет форму. Вулканизация дает усадку резины, но не меняет форму объекта.
  • Повышенная вязкость
  • Повышенная твердость
  • Пониженная деформация

Использование вулканизированной резины

Сегодня большая часть резины вулканизирована.Вулканизированная резина находит применение в автомобильных шинах, подошвах для обуви, ластиках, игрушках, подошвах для обуви, гидрокостюмах, шлангах и ремнях.

Ссылки

  • Акиба, М. (1997). «Вулканизация и сшивание эластомеров». Успехи полимеров . 22 (3): 475–521. DOI: 10.1016 / S0079-6700 (96) 00015-9
  • Энгельс, Ганс-Вильгельм; и другие. (2011) «Резина, 9. Химические вещества и добавки». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH, Weinheim.DOI: 10.1002 / 14356007.a23_365.pub3
  • Hosler, D .; Burkett, S.L .; Тарканян, М.Дж. (1999). «Доисторические полимеры: обработка каучука в древней Мезоамерике». Наука . 284 (5422): 1988–1991. DOI: 10.1126 / science.284.5422.1988
  • Марк, Джеймс Э .; Эрман, Бурак (ред.) (2005). Наука и технология Tubber. ISBN 0-12-464786-3.

Похожие сообщения

Понимание входов и выходов о …

Здесь, в APG, у нас есть специальная команда, обладающая десятилетиями знаний и опыта в области уплотнительных колец, которые легко могут вулканизировать любое индивидуальное уплотнительное кольцо, когда оно вам больше всего нужно.Процесс вулканизации состоит из использования материала шнура, клея, тепла и давления для объединения двух концов вместе для создания индивидуального уплотнительного кольца за считанные минуты. Чтобы получить представление о нашем процессе, посмотрите наше короткое видео.

Процесс вулканизации начинается с выбора правильного шнура с уплотнительным кольцом, поскольку каждый эластомер имеет разные химические свойства и по-разному реагирует на различные среды и температуры. Неправильный выбор материала может привести к поломке или неудовлетворительному состоянию вашего оборудования.Ниже приведен список самых популярных шнуров APG, доступных для вулканизации и для индивидуальной продажи. Чтобы узнать об этих или любых других материалах, свяжитесь с нашей командой, используя форму ниже.

Популярные материалы ПНГ легко доступен на складе

Афлас

Aflas® уникален по сравнению с другими каучуковыми материалами, поскольку он обладает широким диапазоном резистивных свойств, таких как высокие температуры, химические вещества, электричество, нефть, пар, атмосферостойкость и озон.

Фторэластомер

Фторэластомер хорошо работает во многих различных средах, таких как различные масла и нефтепродукты, высокий вакуум, озон, погода, высокие температуры и сильные кислоты. Этот материал обычно используется для герметизации утечек, клапанов или насосов.

FKM (витон)

ФМК (Витон), как и фторэластомеры, обладает сверхвысокой термостойкостью.Диапазон температур составляет от -15ºF до 400ºF с возможностью воздействия более высоких температур в течение короткого периода времени. Это делает их отличным выбором при работе в высокотемпературных и взрывоопасных средах.

Неопрен

Неопрен хорошо сопротивляется ультрафиолетовому излучению и погодным условиям и обеспечивает разумную защиту от масел и нефти. Этот материал часто используется в холодильной промышленности, потому что это один из лучших материалов, устойчивых к аммиаку и фреону.

Нитрил

Нитрил (Buna-N) – наиболее широко используемый эластомер уплотнительных колец общего назначения. Это связано с устойчивостью к нефти и нефтепродуктам, превосходной остаточной деформацией при сжатии, разрывом и истиранием. Однако он не очень хорошо изнашивается на солнце или озоне.

Силикон

Силиконовый комбинезон обладает особенно полезными свойствами, поэтому его можно использовать по-разному.Однако его обычно не рекомендуют для применения в динамических уплотнениях из-за его относительно низкой прочности на разрыв и относительно низкого сопротивления абсорбции. Обычно этот материал используется в автомобилях с низким коэффициентом трения и статическим электричеством.

Процесс резки

После выбора шнура следующим шагом в процессе вулканизации является его обрезка до желаемой длины. Чтобы обеспечить правильный размер уплотнительного кольца, необходимы два измерения из списка ниже для точного расчета разреза.Весь шнур с уплотнительным кольцом измеряется и разрезается на нашем складе нашей командой по вулканизации.

В APG мы предлагаем два типа резки: косую и стыковую. Самый популярный из них – это торцевый разрез, который представляет собой разрез под углом 90 градусов, который разрезается сверху вниз. Другой разрез – это разрез со скосом, также известный как разрез со скосом, который представляет собой разрез под углом, который считается более сильным, в зависимости от варианта использования уплотнительного кольца, поскольку оно имеет большую площадь поверхности для соединения.

Требуется индивидуальное уплотнительное кольцо? Позвольте нам помочь!

Шаг 3: вулканизация

Вулканизация

Формы

В настоящее время на нашем складе имеется более 20 вулканизационных машин, которые могут производить около 2000 машин в день.APG использует различные формы, которые подходят для каждого поперечного сечения шнура, который у нас есть. Формы различаются по толщине, форме и могут иметь любой размер с поперечным сечением от 1 дюйма или меньше. Форма фиксируется на месте, и начинается процесс нагрева. Чтобы получить более подробное представление о наших пресс-формах, воспользуйтесь нашей 3D-моделью.


Процесс

Процесс

После того, как разрез сделан, мы наносим специальный клей на каждый конец шнура. В зависимости от типа материала используются разные клеи.Затем материал помещается в форму, также известную как матрица, после достижения необходимой температуры. Каждый материал имеет разную температуру связывания, потому что химический состав каждого эластомера соединяется по-разному. Один из основных компонентов скорости вулканизации зависит от толщины используемого корда. Чем он толще, тем больше времени потребуется для правильного приклеивания.

Обеспечение качества

APG всегда стремится предоставлять продукцию высочайшего качества.Все наши вулканизированные изделия проходят тщательный контроль, чтобы гарантировать их долговечность. Если уплотнительное кольцо не соответствует нашим стандартам качества, мы повторяем процесс до тех пор, пока наши стандарты не будут соблюдены и не будут готовы к отправке.

Наш склад оснащен ассортиментом оборудования для вулканизации и квалифицированной командой продаж, готовой приступить к выполнению вашего индивидуального заказа на уплотнительное кольцо. Вы хотите узнать больше о нашем процессе или вам нужны вулканизированные уплотнительные кольца? Заполните форму ниже, и один из наших специалистов по уплотнительным кольцам свяжется с вами сегодня!

Вам нужно специальное решение для уплотнительного кольца? Рекомендуемые статьи

Определение размеров для AS568 и BS1806

Если у вас вышло из строя уплотнительное кольцо и вам требуется его замена, при покупке вы можете быть удивлены, узнав, насколько обширен рынок уплотнительных колец.Если вы новичок в покупке гидравлических уплотнений, вам может показаться, что вы читаете на другом языке с различными комбинациями …

Как погода влияет на уплотнительные кольца

При выборе материала, который лучше всего подходит для вашего применения, необходимо учитывать влияние погодных условий. Легко упустить из виду, как погодные условия повлияют на уплотнительные кольца, находящиеся на открытом воздухе, но игнорирование погодных условий может привести к преждевременному выходу из строя уплотнительных колец …

Написано: Автор Мэтью Миллер.
Специалист по цифровому маркетингу
LinkedIn
Диана Пенья.
Стажер по цифровому маркетингу
LinkedIn

Оставайтесь на связи!

Получайте последние обновления продуктов, новые сообщения в базе знаний и все, APG!

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Что такое вулканизация под давлением? | Moon Fabricating Corporation

Вулканизированный каучук появился в 1839 году, когда Чарльз Гудиер случайно открыл метод вулканизации под давлением. Как гласит история, однажды он пошел в универсальный магазин, чтобы продемонстрировать свою последнюю смесь серы и каучука, но когда Goodyear пришел в восторг, он случайно выбросил часть каучука.Он приземлился на плиту, которая превратила ее в , эластичную резину . Сера и тепло связаны с древнеримским богом огня Вулканом, отсюда вулканизация .

Что включает в себя процесс вулканизации?
Вулканизация под давлением включает нагревание натурального или синтетического каучука, смешанного с серой, для улучшения физических свойств каучука. В зависимости от типа резины, для процесса нагрева может потребоваться температура до 350 градусов по Фаренгейту.

В результате получается более прочный резиновый продукт с антипригарным покрытием, эластичный в широком диапазоне температур, а также более устойчивый к истиранию и набуханию. Этот процесс также предотвращает возврат резины к своей первоначальной форме после охлаждения. Вулканизированный каучук можно перерабатывать, а затем разрезать или настраивать на различные продукты для специального использования, например, для защитного оборудования и футеровки резервуаров.

Как производители используют вулканизированный каучук в качестве футеровки?
Производители очищают поверхности материалов, которые они будут покрывать резиной, с помощью абразивно-струйной очистки, а иногда также делают поверхности шероховатыми, чтобы резина лучше держалась.Затем они наносят клей на поверхности материала и, в зависимости от материала, могут наносить несколько слоев клея. Затем они разрезают резиновые листы и с помощью валиков и прошивок вдавливают резину в клей и выдавливают пузыри. Затем производители проверяют резиновую подкладку на предмет проколов и воздушных карманов с помощью электричества. После отверждения футерованных материалов в системе высокого давления они также проверяют твердость и мягкость, а также проводят визуальный осмотр.

Вулканизация под давлением происходит в автоклаве или вулканизаторе, изготовленном в соответствии с отраслевыми стандартами безопасности и производительности.Представьте себе гигантскую скороварку, которая может выдерживать невероятно высокие температуры в процессе вулканизации. Паровые и электрические автоклавы используют либо пар, либо давление сжатия.

Футеровка из вулканизированной резины может выдерживать высокие температуры, истирание, удары и коррозию, что позволяет резервуарам и трубопроводам служить дольше.

Эту технологию внедряют профессионалы Moon Fabricating
В Moon Fabricating у нас есть исключительное оборудование для вулканизации, а также большой опыт выполнения этого вида работ.Современный электронный контроль контролирует наш процесс паровой вулканизации под высоким давлением, чтобы обеспечить превосходное сцепление и отверждение резиновой футеровки. У нас есть вулканизаторы двух размеров для размещения более крупных компонентов и более мелких деталей, обеспечивая экономичные варианты для деталей любых размеров, чтобы вы могли сэкономить на расходах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *