Что такое вулканизация: ВУЛКАНИЗАЦИЯ | это… Что такое ВУЛКАНИЗАЦИЯ?

alexxlab | 22.01.2023 | 0 | Разное

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.

What is Vulcanization and Vulcanized Rubber?

Вулканизированная резина намного прочнее традиционной резины. Он может выдерживать большее давление и нагрузку и гораздо более эластичен, поэтому многие производители предпочитают использовать вулканизированный каучук в своем бизнесе. Повышенная прочность и эластичность вулканизированной резины позволяют ей растягиваться в гораздо большей степени, не коробясь и не деформируясь. Вулканизация также означает, что резина лучше защищена от истирания или других повреждений, вызванных соскабливанием.

Но что такое вулканизация и как она работает? В этой статье мы более подробно рассмотрим вулканизацию, а также историю и использование вулканизированной резины.

Что такое вулканизация?

Резина бывает двух видов: натуральная и синтетическая. Натуральный каучук немного прочнее и имеет меньший запах, тогда как синтетический каучук более устойчив к нагреванию и старению. Синтетический каучук также используется в продуктах для людей с аллергией на белки, содержащиеся в натуральном каучуке. 70% каучука, используемого сегодня в Соединенных Штатах, является синтетическим, но оба типа широко используются во всем мире.

Натуральный каучук состоит из молекул полиизопрена. Его получают из клеток или латексных протоков растений, производящих каучук. Хотя существует более двухсот растений, способных производить латекс, большую часть натурального каучука получают из каучукового дерева (Hevea Brasiliensis).

Синтетические каучуки представляют собой искусственные полимеры, получаемые из побочных продуктов нефтепереработки. Коагулированный натуральный и синтетический каучук в исходном состоянии малопригоден. Он липкий, термопластичный и мягкий с очень низкой прочностью на растяжение и эластичностью, поэтому перед использованием его необходимо подвергнуть таким процессам, как вулканизация. Натуральный и большинство видов синтетического каучука можно вулканизировать, чтобы улучшить их свойства и сделать их достаточно прочными и прочными для использования. Процесс вулканизации включает в себя добавление и нагревание каучука с серой для улучшения его эластичности и прочности.

Полиизопрен (натуральный каучук) и стирол-бутадиеновый каучук (SBR) являются полимерами, которые чаще всего вулканизуют. Эти каучуки часто используются для производства автомобильных шин.

Методы вулканизации могут различаться, но обычно они включают смешивание сырого каучука или других эластомерных материалов с 5-30% серы или другого агента (чтобы вызвать реакцию сшивания) с активатором, ускорителем и замедлителем для образования сшитой молекулярной сети. .

Вулканизация с использованием только серы происходит очень медленно и может привести к окислительной деградации, что приводит к ухудшению механических свойств. Вот почему добавляются ускорители, чтобы вулканизация могла происходить при более низкой температуре и с большей эффективностью. (Это также снижает количество необходимой серы, что улучшает свойства старения вулканизированной резины).

Обычно используемые добавки включают оксид цинка (активаторы), гуанидины, тиазолы, ксантогенаты, тиурамы (ускорители), уксусную кислоту, хлорид кальция (коагулянты), амины, фенолы и фосфиты (антиоксиданты), цветные пигменты, масла и пеногасители. агенты.

Следует избегать активной вулканизации на стадиях смешивания, чтобы предотвратить образование трещин при формовании резины.

Наука, стоящая за процессом вулканизации

Вулканизация произвела революцию в производстве каучука и способах его применения. До того, как была открыта вулканизация, натуральный каучук коагулировали с помощью кислоты и тепла, чтобы сделать его пластичным. При высоких температурах резина становилась липкой и начинала плавиться. Однако при слишком низкой температуре он быстро становился хрупким. Использование каучука в промышленных условиях было дорогим и непрактичным при использовании этих методов.

Итак, как вулканизируют резину? Натуральный латексный сок, собранный с деревьев, содержит молекулы изопрена. По мере высыхания латекса молекулы сближаются и атакуют двойную углеродную связь соседних молекул. Двойная связь разрывается, и электроны объединяются, чтобы связать молекулы изопрена вместе, превращая их в мономеры. Этот процесс продолжается до тех пор, пока многие молекулы изопрена не соединятся и не создадут длинные нити или цепочки мономеров (полимеров).

Совокупность мономерных цепей изопрена называется полиизопреном, который склеивается, образуя электростатические связи. Это позволяет нитям двигаться относительно друг друга при натяжении и возвращаться в исходное состояние при расслаблении, придавая каучуку степень естественной эластичности.

При добавлении серы и правильной температуре и давлении атомы серы атакуют двойные связи атомов углерода в цепях изопрена и связывают их. Атомы серы также связываются друг с другом, а затем связывают вместе различные нити изопрена. Это известно как сшивание в постоянном состоянии.

Сшивание — это механизм реакции, который придает вулканизированному каучуку прочность на растяжение. Проще говоря, сшивание — это химический процесс, при котором полимерные цепи соединяются вместе. Его можно сравнить с тарелкой сырых спагетти. Каждую прядь очень легко вытащить из миски, но как только она сварится и высохнет, они слипнутся, и их будет труднее разорвать.

Полимерные цепи, которые не были сшиты, свободно перемещаются, в то время как цепи с поперечными связями гораздо менее склонны к текучести при нагрузках, вызванных нагреванием или растяжением. Они также более устойчивы к растворителям и могут использоваться для более прочных покрытий или связующих.

Сшивка создает сетчатую структуру, которая придает каучуку более стабильную эластичность, и после того, как она была создана, ее вообще невозможно легко разрушить. Этот постоянный характер изменения химического состава каучука называется термореактивным.

Существует три стадии вулканизации, а именно индукция, сшивание и оптимальное состояние:

• Во время стадии индукции (или подвулканизации) медленная реакция сшивки начинается при температуре от 180°F до 230°F. Формованной резине обычно придают форму до ее нагревания, поскольку сшивание делает невозможным формование резины;
• На этапе сшивания или отверждения образуются постоянные поперечные связи. Смесь нагревают до 250-400ºF для ускорения вулканизации, что приводит к быстрому сшиванию.
• В оптимальном состоянии вулканизированная резина может вернуться к своей первоначальной длине после десяти циклов деформации под напряжением. Если процесс отверждения продолжается за пределами оптимального состояния, это называется переотверждением. Окончательное оптимальное состояние отверждения или переотверждения означает, что все свойства резиновых смесей формируются до тех пор, пока они не станут эластичными.

Образующиеся поперечные связи зависят от количества вулканизующего агента, времени реакции, температуры и природы самого каучука.

Вулканизированный каучук прочнее и эластичнее натурального каучука.

Кто изобрел вулканизацию резины?

Человечество использует каучук уже тысячи лет. Древние ольмеки были первыми, кто занимался наукой о каучуке, смешивая сок виноградной лозы и кипяченый сок каучука для создания собственного вулканизированного каучука. Это использовалось для гидроизоляции и, конечно же, для ранней формы баскетбола!

В 1820-х годах химик по имени Чарльз Макинтош объединился с изобретателем Томасом Хэнкоком, чтобы усовершенствовать процесс. Они растворили натуральный каучук в бензоле и нагрели его, чтобы получить резиновое покрытие и водонепроницаемую ткань. Сера была добавлена в процесс в более поздние годы.

Однако современная вулканизация в том виде, в каком мы ее знаем, может быть приписана Чарльзу Гудиеру. Гудиер увлекся резиной после того, как заметил спасательный жилет в универсальном магазине. Гудиер вложил все свое время и ресурсы в резину. Однажды он случайно пролил смесь резины и резины на горячую плиту, где она «обуглилась, как кожа» и затвердела. Он считал, что остановка процесса в нужное время сделает резину более липкой и стабильной. Goodyear начала «лечить» резину и отправила образцы Томасу Хэнкоку. Хэнкок заметил серу на поверхности и начал добавлять серу в процесс обработки каучука.

Гудьир получил патент США на вулканизацию через несколько недель после того, как Хэнкок опередил его в патенте Великобритании. Термин вулканизация происходит от друга Хэнкока, относящегося к римскому богу огня Вулкану.

Открытие Гудьира положило начало промышленной революции, но, к сожалению, его настойчивость не окупилась, и он умер в долгах более чем на 200 000 долларов. Известная шинная компания Goodyear позже была названа в его честь в знак признания его важного вклада в отрасль.

Как упоминалось ранее, использование только серы в процессе вулканизации не очень эффективно, быстро или экономично, поэтому каучук не получил широкого распространения до тех пор, пока американский химик Джордж Оэнслагер не обнаружил, что добавление ускорителей в процесс вулканизации улучшает процесс вулканизации. 1912 г. Изобретенный им метод вулканизации широко используется и сегодня.

Каковы преимущества и преимущества вулканизированной резины?

Вулканизация улучшает эластичность, твердость, прочность на разрыв, устойчивость к органическим растворителям и истиранию. Он также обладает превосходной эластичностью, низким водопоглощением и стойкостью к окислению, а также является превосходным электрическим изолятором.

Если натуральный каучук вулканизирован правильно, он сохраняет и усиливает свои преимущества без недостатков, существующих на молекулярном уровне. После вулканизации вновь созданные полимерные цепи укрепляют каучук; он сжимается и становится жестче. Это делает вулканизированную резину гораздо менее восприимчивой к повреждениям или деформации и придает ей повышенную прочность на растяжение.

Эта долговечность делает его отличным материалом для использования в ряде изделий, где долговечность и водостойкость во время суровых условий имеют первостепенное значение (например, ремешки для спортивных часов или резиновые подошвы для обуви). Чаще всего вулканизированная резина используется в шинах. Шины часто армируют техническим углеродом для еще большей прочности. Ежегодно в мире производится более миллиарда шин.

Вулканизированная резина также используется для производства резиновых шлангов, подошв для обуви, изоляции, виброгасителей, ластиков, амортизаторов, детских игрушек, конвейерных лент, резервуаров с резиновым покрытием и многого другого.

Является ли вулканизированная резина экологически чистой?

Вулканизированная резина более жесткая и с меньшей вероятностью разлагается, чем натуральная резина, но есть свидетельства того, что вулканизированная резина подвергается биоразложению в горячих бункерах для компостирования. Преимущество вулканизации заключается в том, что резиновые изделия можно легко восстановить или перепрофилировать, потому что они очень долговечны. Старые резиновые шины можно восстановить или повторно использовать в качестве асфальта, мульчи для озеленения, насыпи дерна или ковриков для скота. Его также можно добавлять в составы.

Вывод

Вулканизация позволяет создавать более прочные, жесткие и долговечные резиновые изделия экономически эффективным способом. Благодаря таким изобретателям, как Хэнкок и Гудиер, вулканизированная резина стала доступным и доступным продуктом, который можно использовать и использовать повторно из года в год.

Вулканизация на глобальном уплотнительном кольце

Global O-ring имеет собственные возможности вулканизации. Мы регулярно изготавливаем специальные уплотнительные кольца, соединяя запас шнура. Мы обеспечиваем вулканизированное сращивание резинового шнура с уплотнительными кольцами, используя тепло для их поперечного соединения, создавая сверхпрочное соединение.

Если вам как производителю или дистрибьютору требуются уплотнительные материалы, свяжитесь с нами, чтобы запросить ценовое предложение без каких-либо обязательств или обсудить ваши варианты с одним из наших знающих и дружелюбных сотрудников.

Вулканизация Определение и значение – Merriam-Webster

vul·​ca·​ni·za·​tion ˌvəl-kə-nə-zā-shən 

: процесс химической обработки сырого или синтетического каучука или аналогичного пластика для придания ему полезных свойств (таких как эластичность, прочность и стабильность)

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете Форма каркаса, состоящая из двух частей, покрывает слой обмотки и проходит собственную вулканизацию

при температуре от 150 до 160 градусов Цельсия в течение примерно восьми минут. Тим Ньюкомб, Popular Mechanics , 10 ноября 2022 г. Ацтеки знали, что это низкорослое пустынное растение является источником натурального латекса, но с момента открытия вулканизации в 1839 году производство каучука в основном было сосредоточено вокруг более тропического каучукового дерева (гевеи). Дэн Эдмундс, Автомобиль и водитель , 9 октября 2022 г. Он изготовлен с использованием процесса вулканизации , при котором Super-LumiNova расплавляется непосредственно внутри резиновой вставки ремешка, так что он смешивается непосредственно с материалом. Кэрол Беслер, 9 лет0011 Отчет Робба

, 6 октября 2022 г. Латекс Dunlop: жидкий латекс заливают в форму до заполнения и помещают в печь для вулканизации перед промывкой и сушкой при высокой температуре. Грейс Ву, Good Housekeeping , 7 июля 2022 г. Оба процесса включают вулканизацию , которая включает отверждение жидкого латекса с использованием методов сшивания, нагревания и других химических реагентов. Грейс Ву, 9 лет0011 Good Housekeeping , 18 мая 2022 г. Латекс Dunlop изготавливается путем заливки жидкого латекса в форму и помещения его в печь для вулканизации

перед промывкой и сушкой при высокой температуре. Грейс Ву, Good Housekeeping , 18 мая 2022 г. Современный презерватив был представлен в середине 1800-х годов, когда изобретатель шины Goodyear Чарльз Гудиер представил каучук 9.0011 вулканизация , при которой натуральный каучук и сера смешиваются под воздействием тепла для создания прочного эластичного материала. Манаси Ваг, Popular Mechanics , 20 мая 2022 г. Затем его помещают в печь для вулканизации , промывают и сушат. Грейс Ву, Good Housekeeping , 18 мая 2022 г. Узнать больше

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «вулканизация». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Первое известное использование

1846, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование вулканизация была в 1846 г.

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи рядом с

вулканизация

вулканизировать

вулканизация

вулканизировать

Посмотреть другие записи рядом 

Процитировать эту запись

Стиль

MLAЧикагоAPAMМерриам-Вебстер

«Вулканизация». Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/vulcanization. По состоянию на 9 декабря 2022 г.

Копировать цитирование

Еще от Merriam-Webster о вулканизации

Britannica.com: Энциклопедическая статья о вулканизации

Последнее обновление:

13 ноя 2022 – Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Merriam-Webster без сокращений

Вулканизация | Encyclopedia.

com

гейл

просмотров обновлено 23 мая 2018 г.

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 путем нагревания жидкого каучука с серой. Он назван в честь римского бога огня Вулкана. Сшивание увеличивает эластичность и прочность каучука примерно в десять раз, но количество сшивания необходимо контролировать, чтобы избежать создания хрупкого и неэластичного вещества. Этот процесс используется, потому что натуральный каучук портится через несколько дней. Крупные молекулы каучука распадаются при окислении на воздухе, особенно под воздействием ультрафиолетового излучения солнца.

Процесс вулканизации был открыт случайно в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудьиром (1800–1860), когда он бросил на горячую плиту немного каучука, содержащего серу. Компания Goodyear продолжила это открытие и впоследствии разработала процесс вулканизации. В 1844 году компания Goodyear получила 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 в виде белой жидкости в стеблях одуванчика. Латекс из дерева на самом деле представляет собой суспензию частиц каучука в воде.

Каучук представляет собой полимер (длинная цепь 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. Процесс вулканизации сшивает цепи или полиизопрен друг с другом. Сшитые молекулы создают трехмерную сеть каучука. Каждая поперечная связь представляет собой цепь 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 более жесткий. Однако он по-прежнему очень эластичен, а это значит, что его можно обратимо растянуть. Эластичные полимеры иногда называют эластомерами. Оптимальное количество серы, добавляемой в каучук, составляет около 10 мас.%. Добавление избытка серы дает очень хрупкое и неэластичное вещество, называемое эбонитом. Искусственно изготовленный или синтетический каучук также можно вулканизировать, и процесс аналогичен.

На рис. 1 показано, что происходит с каучуком, когда длинные цепи полиизопрена сшиты в части А, макромолекулы изогнуты и расположены хаотично. 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 друг мимо друга.

ДРУГОЕ

Индийская академия наук . «Вулканизация резины». ac.in/resonance/Apr1997/pdf/Apr1997p55-59.pdf> (по состоянию на 6 ноября 2006 г.).

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

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

Луи Готлиб

Научная энциклопедия Гейла

gale

просмотров обновлено 17 мая 2018

Вулканизация — это процесс, при котором молекулы каучука (полимеры или макромолекулы, состоящие из повторяющихся звеньев или мономеров, называемых изопреном) сшиваются друг с другом путем нагревания жидкого каучука с сера . Сшивание увеличивает эластичность и прочность каучука примерно в десять раз, но количество сшивания необходимо контролировать, чтобы избежать образования хрупкого и неэластичного вещества. Процесс вулканизации был открыт случайно в 1839 году.американским изобретателем Чарльзом Гудьиром (1800-1860), когда он бросил на горячую плиту каучук, содержащий серу. Компания Goodyear продолжила это открытие и впоследствии разработала процесс вулканизации. В 1844 году компания Goodyear получила патент США № 3644.

Каучук как натуральный продукт

Натуральный каучук получают из каучукового дерева ( Hevea brasiliensis ) и представляют собой белую жидкость молочного цвета, называемую латексом . Большая часть каучука поступает из Малайзии и других стран Востока 9.0157 Азия . Латекс также можно увидеть в виде белой жидкости в стеблях одуванчика. Латекс из дерева на самом деле представляет собой суспензию частиц каучука в воде . Каучук представляет собой полимер (длинная цепь, состоящая из повторяющихся звеньев) изопрена. Натуральный каучук относительно реактивен и особенно подвержен окислению.

Вулканизация и свойства вулканизированной резины

В процессе вулканизации добавленная сера позволяет разорвать некоторые связи C-H и заменить их связями C-S. Процесс вулканизации сшивает цепи или полиизопрен друг с другом. Сшитые молекулы создают трехмерную сеть каучука. Каждая поперечная связь представляет собой цепочку из восьми соединений серы 9.0157 атомов между двумя длинными цепями полиизопрена.

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

На рис. 1 показано, что происходит с каучуком, когда длинные цепи полиизопрена сшиты. В части а макромолекулы изогнуты и расположены хаотично. В части b цепи сшиты, но все же расположены случайным образом. Молекулы выравниваются, когда резина растягивается.