Каучук свойства: Резинотехнические изделия – каталог статей

alexxlab | 18.12.1976 | 0 | Разное

Физические и химические свойства натурального каучука

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.

Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород.

Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.

 

Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.

Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.

При температуре жидкого воздуха –195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C —  мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается  в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.

Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен — он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

При температуре около –70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.

Вообще все каучуки, как и многие полимерные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (h3), галогенами (Cl2,  Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.

Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы  кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

Физические свойства натурального каучука – Морской флот

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение.

Каучук – это природный или синтетический продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями.

Каучук – что это?

Каучук – это природный или синтетический продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Их важнейшими физическими характеристиками являются эластичность (каучуки способны восстанавливать форму), электроизоляция, водо- и газонепроницаемость. Из каучуков путем вулканизации получают резины и эбониты.

Натуральный каучук, характеристики и свойства, состав:

Натуральный каучук известен с давних времен. Учеными найдены окаменелые остатки каучуконосных растений, их возраст – миллионы лет. Пятьсот лет назад, с открытием Америки, представители цивилизации узнали об этом материале. В то время индейцы бойко продавали белым людям бутылки и обувь из резины. Однако, по-настоящему востребованным каучук стал сравнительно недавно, в 30-х годах XIX столетия: Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) в 1839 году изобретя процесс вулканизации, получил резину. Для этого он нагревал каучук с серой, при этом свойства материала только улучшились. Так была изобретена резина , с этого и началось ее широкое применение. К 1919 году на рынке уже существовало свыше сорока тысяч видов изделий с применением этого материала .

Каучук на 91-96 % состоит из полимера изопрена и имеет следующие характеристики и свойства: плотность 910-920 кг/м 3 , морозостой­кость или температура стеклования 70 °C (т.е. он перестает быть пластичным и обретает некоторые качества, свойственные стеклу ), теплоустойчивость до 200 °C.

В большинстве жидкостей (вода, спирт, ацетон, жирные кислоты) не растворяется и в них не набухает. Набухая, постепенно растворяется в подобных себе веществах: бензине , бензоле, эфире, толуоле и других ароматических углеводородах.

Сжатие натурального каучука сопровождается поглощением, растяжение – выделением тепла.

При охлаждении каучук становится хрупким, при нагревании – размягчается. И в том и в другом процессе каучук теряет свою эластичность. Взаимодействие натурального каучука с озоном, кислородом и другими окислителями ведет к повышению хрупкости и появлению трещин. Т.е. повышается хрупкость, он «старится».

Как и большая часть полимеров, в зависимости от температуры каучук может быть в одном из трех состояний: высокоэластичном, вязкотекучем и стеклообразном. При обычных температурных условиях каучук высокоэластичен.

Более прочего каучук ценится вследствие своей эластичности. Изделия из него способны быстро возвращать себе первоначальную форму. Это происходит каждый раз, как только перестают действовать деформационные силы. Упругость каучука одна из самых лучших в своем классе. Например, если изделие из него будут растягивать до 1000%, оно все равно вернется в свою исходную форму. К слову, для обычных твердых тел эта цифра равна 1%. Эти уникальные свойства каучук сохраняет и при нагревании, и при охлаждении.

Кроме того, преимущество каучука проявляется еще и в том, что он обладает высокой пластичностью. Это означает, что под воздействием внешних сил этот материал будет приобретать и сохранять приданную ему форму. Во время механической обработки или нагревания это свойство особо заметно. Таким образом, каучук считается пласто-эластическим веществом.

Однако, у натурального каучука имеется недостаток: со временем он твердеет и вследствие этого теряет свои свойства.

Где содержится? Получение натурального каучука:

Для природных каучуков сырьевым источником служит млечный сок некоторых растений , выделяющих латекс (белая жидкость с особыми свойствами). Сам латекс является довольно распространенным компонентом растений и встречается у представителей каучуконосных растений разных ботанических групп.

Находится он в разных частях растений . Поэтому их (т.е. растения) классифицируют следующим образом:

1. латексные, когда вещество накапливается в млечном соке,

2. хлоренхимные – вещество накапливается в молодых зеленых побегах и листьях,

3. паренхимные – вещество накапливается в корнях и стеблях,

4. травянистые латексные растения семейства сложноцветных – это кок-сагыз, крым-сагыз и другие, где каучук в небольшом количестве накапливается в подземных органах. Эти растения не используются в промышленном производстве каучука.

Каучуконосные деревья растут в основном в зоне экватора, не удаляясь от него больше, чем 10° на север и юг, т. е. это пояс шириной 1300 км и его так и называют: «каучуковый пояс». Именно здесь выращивают каучуконосные деревья для промышленного применения в мировом масштабе. В основном натуральный каучук получают из латекса тропического дерева гевеи бразильской. Для этого на коре дерева , достигшего 5-летнего возраста, делают V-образные надрезы. С одного дерева гевеи получают в среднем 2-3 кг каучука.

Чтобы получился каучук, добытый из гевеи бразильской, млечный сок (латекс) подвергают процессу свертывания или желатинирования, добавляя в него уксусную или муравьиную кислоту, после промывают водой, прокатывают в листы и коптят.

Химическое строение натурального каучука и его состав. Формула каучука:

Натуральный каучук является полимерным ненасыщенный углеводородом , имеющим большое количество двойных связей. Его универсальная химическая формула выглядит так: (C₅H₈)_n, где степень полимеризации (n) составляет 1000-3000 единиц. Мономер натурального каучука называется изопреном.

При химическом анализе природного каучука видно, что он состоит только из углерода и водорода. Это позволяет отнести его к углеводородам. Подтверждением этому есть первичная формула каучука. Молекулярная масса отдельных единиц может превышать полумиллион грамм на моль. Таким образом, натуральный каучук является природным полимером изопрена, а точнее цис-1,4-полиизопрена.

Если представить молекулу каучука не атомарно тонкой, ее можно было бы разглядеть в микроскоп, вследствие того, что она очень длинная. А если ее еще и максимально растянуть, то получится большая зигзагоподобная линия . Это обусловлено типом углеродных связей.

По причине того, что в изопрене чередуются одинарные и двойные связи, части молекулы могут вращаться только вокруг одинарных связей. И в результате подобных колебаний молекула постоянно изгибается, и даже в состоянии покоя у нее сближены концы.

Молекулы натурального каучука похожи на почти круглые пружины , что позволяет им легко и сильно растягиваться и увеличиваться в размерах при разведении концов.

Типы и виды натурального каучука:

Натуральный каучук делят на 8 типов, образующих 35 сортов.

Самым распространенным и ценным типом нату­рального каучука считается «смокед-шит», что означает копченый лист. Он изготавливается в виде достаточно прозрачных листов цвета янтаря с рифленой поверхностью.

Меньше распространен тип называемый «светлый креп». Для его получения к латексу перед желатинировани­ем добавляют для отбеливания бисульфит натрия. Листы этого типа каучука имеют кремовый оттенок, они непрозрачны.

Меньше всего ценится тип, который называют «пара-каучук». Его добывают из дикорастущей гевеи кустарным способом.

Синтетический каучук, виды, его свойства, получение, производство и синтез:

В XX веке с появлением автомобильной промышленности стал расти спрос на резину, значит и на каучук. Поэтому на каучук, получаемый из сока гевеи, появился дефицит. Встал вопрос получения синтетического каучука. В 1927 году советский ученый С.В. Лебедев получил первый синтетический дивиниловый каучук с помощью реакции полимеризации 1,3-бутадиена при помощи натриевого катализатора. Теперь он стал настолько популярным, что почти вытеснил собой натуральный каучук. Синтетический каучук разделяют на более чем 30 типов, которые образуют свыше 220 марок.

В настоящее время в России выпускается синтетический каучук специального и общего назначения. Кроме того, синтетический каучук подразделяют на стереорегулярный и нестереорегулярный. Стереорегулярный, более прочный и износостойкий, чем натуральный каучук. Он применяется, например, как исходный материал для автомобильных покрышек. Нестереорегулярный – используют в производстве эбонита и резины, более стойкой к воздействию агрессивных сред.

Синтетическими каучуками общего назначения считаются:

1. 1. бутадиеновый каучук,
2. 2. изопреновый каучук,
3. 3. бутадиен-стирольный каучук,
4. 4. бутил-каучук,
5. 5. этилен-пропилено­вый каучук,
6. 6. хлоропреновый (наирит)каучук и пр.

Синтетическими каучукам специального назначения являются:

1. 1. бутадиен-нитрильный каучук,
2. 2. кремнийорганический каучук,
3. 3. уретановый СКУ,
4. 4. полисуль­фидный каучук,
5. 5. фторосодержащий каучук,
6. 6. метил­винилпиридиновый каучук,
7. 7. силоксановыйкаучук и т.д.

Ученые постоянно занимаются синтезом искусственных каучуков, которые по своим качествам представляют собой более совершенный материал, чем природные. Например, по своим свойствам замечательными веществами являются сополимеры стирола, бутадиена и акрилонитрила. Во время процесса полимеризации их цепочка строится чередованием бутадиена с соответствующим другим мономером. Это позволяет достигать отличных свойств, которых нет у классических каучуков.

В России сейчас изготавливают классический синтетический каучук, свойства которого схожи со свойствами натурального вещества. При вулканизации такого каучука получается резина, прочность, эластичность и пластичность которой практически не отличается от подобных, свойственных природному материалу.

Применение натурального и синтетического каучука. Вулканизация каучука:

Основным применением и натурального, и синтетического каучука является производство резины.

Резина является продуктом вулканизации каучука с наполнителем, в качестве которого выступает сажа. Вулканизация каучуку необходима по той причине, что каучук в чистом виде достаточно хрупкий и менее эластичный материал , чем вулканизированный. При вулканизации каучука происходит обработка смеси каучука и серы под воздействием температуры. Сутью вулканизации является процесс, при котором атомы серы присоединяются к нитевидным линейным молекулам каучука в местах двойных связей и как бы сшивают дисульфидными мостиками эти молекулы между собой, образуя при этом трехмерный сетчатый полимер.

Если для вулканизации каучука берётся 2-3 % серы от общей массы, то продуктом вулканизации явится резина. Она менее подвержена колебанию температуры, механическому разрушению, воздействию газов и электрического тока, действию разных химических реагентов и летней жары, чем каучук. Вдобавок, у вулканизированного каучука получается высокая степень трения скольжения по сухой поверхности и небольшая по влажной.

Если к каучуку добавить более, чем 30 % серы, то в процессе вулканизации получится эбонит: твердый материал, не обладающий пластичностью.

Жанна Корженевская 2 лет назад Просмотров:

1 СОДЕРЖАНИЕ Введение Понятие резины Каучук в природе Физические свойства натурального каучука Химические свойства натурального каучука Вулканизация натурального каучука Современная технология резинового производства Использование резиновых материалов Виды резины и их применение Синтетический каучук. 22 заключение. 26 список использованных источников. 28

2 4 Каучук имеет огромное народнохозяйственное значение. Чаще всего его используют не в чистом виде, а в виде резины. Резиновые изделия применяют в технике для изоляции проводов, изготовления различных шин, в военной промышленности, в производстве промышленных товаров: обуви, искусственной кожи, прорезиненной одежды, медицинских изделий Резина высокоэластичное, прочное соединение, но менее пластичное, чем каучук. Она представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из полимерной основы (каучука) и различных добавок. Наиболее крупными потребителями резиновых технических изделий являются автомобильная промышленность и сельскохозяйственное машиностроение. Степень насыщенности резиновыми изделиями один из основных признаков совершенства, надёжности и комфортабельности массовых видов машиностроительной продукции. В составе механизмов и агрегатов современных автомобиля и трактора имеются сотни наименований и до тысячи штук резиновых деталей, причём одновременно с увеличением производства машин возрастает их резиноёмкость. Целью рассмотрения данной курсовой работы является производство и применение различных резиновых материалов.

3 6 Много непродовольственных товаров изготовлено на основе синтетического каучука: обувные товары, игрушки, спорттовары, товары для транспорта Каучук органическое вещество, то есть, соединение, где содержится углерод и водород. Эти соединения изучает наука «органическая химия», которая возникла в первой половине XIX века. Каучук это высокомолекулярное вещество, полимер. Выделяют природный и синтетический каучуки. В основе этих веществ находятся диеновые углеводороды.

4 3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА. 8 Натуральный каучук аморфное, способно кристаллизоваться твёрдое тело. Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные (клееобразные) растворы, широко используемые в технике. Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а так же технологическими, то есть способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности. Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Эта способность называется обратимой деформацией. Каучук – высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным свойство каучука. При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а на холоде твёрдым и хрупким. При долгом хранении каучук твердеет. При температуре 80 С натуральный каучук теряет эластичность; при 120 С превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Этому мешает необратимый процесс окисление основного вещества углеводорода, из которого состоит каучук. Если поднять температуру до 250 С, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов. Каучук хороший диэлектрик, он имеет низкую водопроницаемость и газопроницаемость.

5 4. ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА. 10 Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (О 2 ), водородом(н 2 ), галогенами (Cl 2, Br 2 ), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц. Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и особенно озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука перехода его из твёрдого в пластичное состояние. Длинную молекулу каучука можно было бы наблюдать непосредственно при помощи современных микроскопов, но это не удаётся, так как цепочка слишком тонка: диаметр её, соответствующий диаметру одной молекулы, составляет примерно две десятимиллионных доли миллиметра. Если макромолекулу каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими скелет молекулы. Звенья молекулы каучука могут вращаться не беспрепятственно, в любом направлении, а ограниченно только вокруг одинарных связей. Тепловые колебания звеньев заставляют молекулу изгибаться, при этом концы её в спокойном состоянии сближены. При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие,

6 12 Мы уже встречались с полимерами, макромолекулы которых представляют собой длинные цепи атомов. Однако они не проявляют такой эластичности, какую имеет каучук. Чем же объясняется это его особое свойство? Молекулы каучука, хотя и имеют линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, как бы свёрнуты в клубки. При растягивании каучука такие молекулы распрямляются, образец каучука от этого становится длиннее. При снятии нагрузки, вследствие внутреннего теплового движения, звенья молекулы возвращаются в прежнее свёрнутое состояние, размеры каучука сокращаются. Если же каучук растягивать с достаточно большой силой, произойдёт не только выпрямление молекул, но и смещение их относительно друг друга, образец каучука может порваться. Природных ресурсов натурального каучука недостаточно для того, чтобы полностью удовлетворить быстрорастущую потребность в нём. В настоящее время во всё возрастающих масштабах производится синтетический каучук.

7 6. СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗИНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА 14 Современная технология резинового производства осуществляется по следующим этапам: 1. изготовление полуфабрикатов: а) развеска каучуков и ингредиентов; б) пластикация каучука; в) прорезинивание тканей, каландрирование, шприцевание; г) раскрой прорезиненных тканей и резиновых листов, сборка изделий из полуфабрикатов. 2. Вулканизация, после которой из сырых резиновых смесей получают готовые резиновые изделия. Из смеси каучука с серой, наполнителями (особенно важным наполнителем служит сажа) и другими веществами формуют нужные изделия и подвергают их нагреванию. При этих условиях атомы серы вступают в химическое взаимодействие с линейными молекулами каучука по месту некоторых двойных связей и собою как бы «сшивают» их друг с другом. В результате образуется гигантская молекула, имеющая три измерения в пространстве как бы длину, ширину и толщину. Полимер приобрёл пространственную структуру. Такой каучук (резина) будет, конечно, прочнее невулканизированного. Меняется и растворимость полимера: каучук, хотя и медленно, растворяется в бензине, резина лишь набухает в нём. Если к каучуку добавить больше серы, чем нужно для образования резины, то при вулканизации линейные молекулы окажутся «сшитыми» в очень многих местах и материал утратит эластичность, станет твёрдым получится эбонит. До появления современных пластмасс эбонит считался одним из лучших изоляторов. Ускорители вулканизации улучшают свойства вулканизаторов, сокращают время вулканизации и расход основного сырья, препятствует перевулканизации. В качестве ускорителей используется неорганические соединения (оксид магния MgO, оксид свинца PbO и другие) и органические: дитиокар-

8 16 В России первое крупное предприятие резиновой промышленности было основано в Петербурге в 1860 году, впоследствии названное «Треугольником» (с 1922 года «Красный треугольник»). За ним были основаны и другие русские заводы резиновых изделий: «Каучук» и «Богатырь» в Москве, «Проводник» в Риге и другие. Быстро стали множиться по всему миру заводы и фабрики бытовых резиновых изделий, сильно возрос спрос на каучук в связи с развитием транспорта, особенно в автомобильной промышленности.

9 18 и других. Сначала к каучуку добавляют мягчители, а в последнюю очередь вулканизирующие вещества и порообразователи. Для предания полученной резиновой смеси формы плоских листов производят её листование на вальцах. 3) Каландрирование (формование) метод производства сырых резиновых заготовок в виде непрерывной ленты нужной толщины и ширины. Каландрирование улучшает физико-химические свойства резиновой смеси, от него зависит расход резиновых смесей и качество изделий. 4) Штампование резиновых заготовок для получения отдельных деталей обуви, производят на штампах-прессах специальными резаками. 5) Вулканизация завершающая операция производства резины. Резину выпускают в виде пластин, штампованных и формованных деталей: подошв, каблуков, подошв с каблуками и т.п.

10 20 хорошему сопротивлению истиранию и устойчивости к многократным изгибам. Срок носки обуви с подошвой из кожеподобной резины составляет дня при отсутствии выкрошивания в носовой части. Недостатком этой резины являются невысокие гигиенические свойства: высокая теплопроводность и отсутствие гигроскопичности и воздухонепроницаемости. Кожеподобную резину выпускают трёх разновидностей: непористой структуры с плотностью 1,28 г/см 3, пористой структуры, имеющую плотность 0,8-0,95 г/см 3, и пористой структуры с волокнистым наполнителем, плотность которых не выше 1,15 г/см 3. Пористые резины с волокнистыми наполнителями называются «кожволон». Эти резины по внешнему виду сходны с натуральной кожей. Благодаря волокнистому наполнителю повышаются их теплозащитные свойства, они отличаются лёгкостью, эластичностью, хорошим внешним видом. Кожеподобные резины применяют в качестве подошвы и каблука при изготовлении летней и весенне-осенней обуви клеевого метода крепления. г) Транспарентная резина это полупрозрачный материал с высоким содержанием натурального каучука. Отличается высоким сопротивлением истиранию и твёрдостью, по износостойкости превосходит все виды резин. Транспарентные резины выпускают в виде формованных подошв (вместе с каблуками), с глубоким рифлением на ходовой стороне. Разновидностью транспорентной резины является стиронип, содержащий большее количество каучука. Сопротивление многократному изгибу у стиранипа в три с лишним раза выше, чем у обычных непористых резин. Стиронип применяется при изготовлении обуви клеевого метода крепления. Резина пористой структуры имеет замкнутые поры, объём которых в зависимости от вида резины колеблется от 20 до 80 % её общего объёма. Эти резины имеют ряд преимуществ по сравнению с непористыми резинами: по-

11 22 9. СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК. 1.Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева. Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до второй Мировой войны составляла кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда. Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требует каучуки хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине, выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию окислителей и различных агрессивных сред. Такие свойства могут иметь лишь синтетические каучуки. Многие учёные работали над проблемой получения синтетического каучука. Начиная с 1900 года ученик Бутлерова химик И.Л. Кондаков впервые получил синтетическим путём изопрен. Продолжателем школы Бутлерова явился химик-органик А.Е. Фаворский. Особенно важное значение имеют работы Фаворского по механизму процесса полимеризации и по синтезу изопрена углеводорода, который стал ценным мономером для получения синтетического каучука. Также над получением синтетического каучука работали химики: Е. Кавенту, О.Г. Филиппов, Б.В. Бызов, И.И. Остромысленский и многие другие. Как известно натуральный каучук имеет свои недостатки, то есть при высокой температуре он становиться мягким, липким, сильно растягивается, а при низкой температуре твердеет и становится хрупким, поэтому открыли способ получения синтетического каучука.

12 24 новых изделий, в первую очередь автомобильных шин. В 1930 году по методу Лебедева была получена первая партия нового каучука на опытном заводе в Ленинграде, а спустя два года в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по производству синтетического каучука в широких масштабах. 2.Получение синтетического каучука. В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался так же диеновым углеводородом, только более простым и доступным бутадиеном CH 2 =CH-CH=CH 2. Бутадиен очищают от непрореагировавшего этилового спирта, многочисленных побочных продуктов и подвергаю полимеризации. а) полимеризация процесс соединения двух, трёх и более молекул полимера, с образованием вещества того же состава, но большего молекулярного веса. При этом происходит разрыв и образование новых химических связей, следовательно, полимеризация типичная химическая реакция. Процессы полимеризации относятся к цепным реакциям, то есть к таким процессам, при которых в веществе происходит образование активных частиц, способных вызвать ряд последовательных превращений вещества. Реакции этого типа могут протекать с огромной, взрывной скоростью. Реакция полимеризации, начавшись в одном месте, быстро распространяется по всей массе вещества. Для того чтобы заставить молекулу мономера соединиться друг с другом, их необходимо предварительно возбудить, то есть привести их в такое состояние, когда они становятся способными, в результате раскрытия двойных связей к взаимному присоединению. Это требует затраты определённого количества энергии или участия катализатора. При каталитической полимеризации катализатор не входит в состав образующегося полимера и не расходуется, а выделяется по окончании реакции в своём первоначальном виде. В качестве катализатора процесса полимериза-

13 26 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками. В данной курсовой работе рассмотрены производство и применение резиновых материалов. Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку главному исходному компоненту резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000 %), которые почти полностью обратимы. При нормальной температуре резина находится в высокоэластическом состоянии и ее эластические свойства сохраняются в широком диапазоне температур. Каучук имеет огромное народнохозяйственное значение. Чаще всего его используют не в чистом виде, а в виде резины. Резиновые изделия применяют в технике для изоляции проводов, изготовления различных шин, в военной промышленности, в производстве промышленных товаров: обуви, искусственной кожи, прорезиненной одежды, медицинских изделий Резина высокоэластичное, прочное соединение, но менее пластичное, чем каучук. Она представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из полимерной основы (каучука) и различных добавок. Наиболее крупными потребителями резиновых технических изделий являются автомобильная промышленность и сельскохозяйственное машиностроение. Степень насыщенности резиновыми изделиями один из основных признаков совершенства, надёжности и комфортабельности массовых видов машиностроительной продукции. В составе механизмов и агрегатов современных автомобиля и трактора имеются сотни наименований и до тысячи штук резиновых деталей, причём одновременно с увеличением производства машин возрастает их резиноёмкость. Современная технология резинового производства осуществляется по следующим этапам:

14 28 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Безрукова В.С. Химия. Екатеринбург, С Брюнелли Е.Л. Производство резины. М.: Юнити, Виноградова Н.Д. Резиновые материалы М.: Химия Энциклопедия по химии. Том 17. Химия /Глав. ред. В. А. Володин. М.: Аванта, с.: ил. 5. И.Г. Хомченко «Общая химия», М. Химия, Г.П. Хомченко «Химия для поступающих в Вузы», М.Высшая школа, Антонов Н.Д. Резиновые материалы и их производство. М.: Химия, 2002

Европейцы познакомились с каучуком лишь в XVI веке, после возвращения из плавания Колумба и его спутников.

3.Физические свойства натурального каучука.

Натуральный каучук – аморфное, способно кристаллизоваться твёрдое тело. Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и затем растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные (клееобразные) растворы, широко используемые в технике.

Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а так же технологическими, то есть способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.

Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) – способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Эта способность называется обратимой деформацией. Каучук -–высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным свойство каучука. При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а на холоде твёрдым и хрупким. При долгом хранении каучук твердеет. При температуре 80 °С натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °С – превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Этому мешает необратимый процесс – окисление основного вещества – углеводорода, из которого состоит каучук. Если поднять температуру до 250 °С, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук – хороший диэлектрик, он имеет низкую водопроницаемость и газопроницаемость.

Каучук в воде практически не растворяется. В этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а затем растворяется. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше, чем теплопроводность стали.

Наряду с эластичностью, каучук так же пластичен, – он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Другими словами пластичность – это способность к необратимым деформациям. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присуще эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы. При температуре около – 70 °С каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу. Вообще все каучуки, как аморфные материалы, могут находится в трёх физических состояниях: стеклообразном, вязкотекучем и высокоэластическом. Последнее состояние для каучука наиболее типично.

4.Химические свойства натурального каучука.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (О₂ ), водородом(Н₂ ), галогенами (Cl₂ , Br₂ ), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.

Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и особенно озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука – перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

5.Состав и строение натурального каучука.

Длинную молекулу каучука можно было бы наблюдать непосредственно при помощи современных микроскопов, но это не удаётся, так как цепочка слишком тонка: диаметр её, соответствующий диаметру одной молекулы, составляет примерно две десятимиллионных доли миллиметра. Если макромолекулу каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими скелет молекулы.

Звенья молекулы каучука могут вращаться не беспрепятственно, в любом направлении, а ограниченно –только вокруг одинарных связей. Тепловые колебания звеньев заставляют молекулу изгибаться, при этом концы её в спокойном состоянии сближены.

При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие, вызвавшее растяжение каучука, то концы его молекул вновь сближаются и образец принимает первоначальную форму и размеры.

Молекулу каучука можно представить себе как круглую, незамкнутую пружину, которую можно сильно растянуть, разведя её концы. Освобождённая пружина вновь принимает прежнее положение.

Модель молекул каучука: при любом положении молекул в пространстве концы их всегда сближены между собой.

Некоторые исследователи представляют молекулу каучука в виде пружинящей спирали.

Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов – углерода и водорода, то есть относится к классу углеводородов. Первоначально формула каучука была принята С₅ Н₈ , но она слишком проста для такого сложного вещества, как каучук. Определение молекулярной массы показывает, что она достигает несколько сот тысяч (150000-500000). Каучук, следовательно, природный полимер. Молекулярная формула его (С₅ Н₈ )n.

Молекула натурального каучука состоит из нескольких тысяч исходных химических групп (звеньев), соединённых друг с другом и находящихся в непрерывном колебательно-вращательном движении. Такая молекула похожа на спутанный клубок, в котором составляющие его нити местами образуют правильно ориентированные участки.

Основной продукт разложения каучука – углеводород, молекулярная формула которого однозначна с простейшей формулой каучука. Это изопрен .

При этом свободные валентности средних углеродных атомов смыкаются и образуют двойные связи в середине молекул, ставших теперь уже звеньями растущей цепи.

К образовавшейся частице присоединяется следующая молекула изопрена:

Подобный процесс продолжается и далее. Строение образующегося каучука может быть выражено формулой: Мы уже встречались с полимерами, макромолекулы которых представляют собой длинные цепи атомов. Однако они не проявляют такой эластичности, какую имеет каучук. Чем же объясняется это его особое свойство? Молекулы каучука, хотя и имеют линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, как бы свёрнуты в клубки. При растягивании каучука такие молекулы распрямляются, образец каучука от этого становится длиннее. При снятии нагрузки, вследствие внутреннего теплового движения, звенья молекулы возвращаются в прежнее свёрнутое состояние, размеры каучука сокращаются. Если же каучук растягивать с достаточно большой силой, произойдёт не только выпрямление молекул, но и смещение их относительно друг друга, образец каучука может порваться. Природных ресурсов натурального каучука недостаточно для того, чтобы полностью удовлетворить быстрорастущую потребность в нём. В настоящее время во всё возрастающих масштабах производится синтетический каучук. 6.Вулканизация натурального каучука. Натуральные и синтетические каучуки используются преимущественно в виде резины, так как она обладает значительно более высокой прочностью, эластичность и рядом других ценных свойств. Для получения резины каучук вулканизируют. Многие учёные работали над вулканизацией каучука. В 1832 году немецкий химик Людерсфорд впервые обнаружил, что каучук можно сделать твёрдым после обработки его раствором серы в скипидаре. Американский торговец скобяными товарами Чарльз Гудьир был одним из неудачливых предпринимателей, который всю жизнь гнался за богатством. Чарльз Гудьир увлёкся резиновым делом и, оставаясь порой без гроша, настойчиво искал способ улучшить качество резиновых изделий. Гудьир открыл способ получения не липкой прочной и упругой резины путём смешения каучука с серой и нагревания. В 1843 году Гэнкок независимо от Гудьира так же нашёл способ вулканизировать каучук погружением его в расплавленную серу, а несколько позднее Паркс открыл возможность получения резины обработкой каучука раствором полухлористой серы (холодная вулканизация). Англичанин Роберт Вильям Томсон, который в 1846 году изобрёл «патентованные воздушные колеса» и ирландский ветеринар Джон Бойд Денлоб, натянувший каучуковую трубку на колесо велосипеда своего маленького сына, не подозревали, что этим положили начало применению каучука в шинной промышленности.

Бутадиеновый каучук – формула, свойства и применение

Бутадиеновый каучук — это синтетический каучук, который широко применяется в протекторах шин для грузовых и легковых автомобилей. Он состоит из полибутадиена, эластомера (эластичного полимера), созданного путем химического связывания нескольких молекул бутадиена с образованием гигантских молекул или полимеров. Полимер отличается высокой стойкостью к истиранию, низким тепловыделением и стойкостью к растрескиванию.

Бутадиеновый каучук – формула и получение

Бутадиен (химическая формула C₄H₆; химическая структура CH₂=CH-CH=CH₂) представляет собой химически активный бесцветный газ, образующийся при дегидрировании бутена или бутана или крекинге нефтяных дистиллятов. Газ растворяется в углеводородных растворителях и полимеризуется в полибутадиен под действием анионных катализаторов или катализаторов Циглера-Натта. Как и другие диены (углеводороды, содержащие две двойные связи в каждой молекуле), бутадиен является изомером; то есть он может быть получен с более чем одной молекулярной структурой. Преобладающая версия известна как цис-1,4, который, как повторяющаяся единица полибутадиена, имеет следующую структуру:

Молекулярная структура цис-1,4-полибутадиена как повторяющегося звена в полимере.

Двумя другими структурами являются транс-1,4 и боковые винильные изомеры 1,2.

Полибутадиены производятся либо с высоким содержанием цис-звеньев (от 95 до 97 процентов), либо с содержанием цис-звеньев только 35 процентов, а также с 55-процентным транс и 10-процентным боковым винилом. Свойства двух полимеров совершенно разные. Хотя оба материала демонстрируют более высокую упругость, чем другие эластомеры, упругость полимера со смешанным изомером несколько ниже. Кроме того, смешанный полимер никогда не кристаллизуется, поэтому без армирующих наполнителей, таких как технический углерод, изделия будут слабыми и ломкими. Оба материала демонстрируют хорошую устойчивость к  истиранию.

Бутадиеновый каучук – применение

Большая часть производимого бутадиенового каучука смешивается с натуральным каучуком (полиизопреном) или со стирол-бутадиеновым каучуком, чтобы придать ему повышенную эластичность и более низкое сопротивление качению. Более половины всего использования бутадиенового каучука приходится на шины; другие области применения — обувь, изоляция проводов и кабелей, а также конвейерные ленты. Полибутадиен также обрабатывают стирольным мономером для получения ударопрочного полистирола, а также стирольным и акрилонитрильным мономером для получения высокоэффективного пластика, известного как акрилонитрил-бутадиен-стирольный сополимер.

Поскольку бутадиен является относительно недорогим и более доступным, чем натуральный каучук, полибутадиеновый синтетический каучук искали много лет. В начале XX века в России химик Иван Кондаков изготовил метиловый каучук путем полимеризации диметилбутадиена; в 1910 году Сергей Лебедев, еще один российский химик, полимеризовал бутадиен с использованием щелочных металлов в качестве катализатора; а в 1926 году немецкому химику Г. Эберту удалось получить полимеризованный натрий каучук из бутадиена. Промышленные объекты, использующие все эти методы, были построены во время и между двумя мировыми войнами, но их продукция никогда не была полностью удовлетворительной. Наконец, в 1961 году компания Phillips Petroleum произвела полный цис-1,4-полимер с использованием катализаторов типа Циглера-Натта, таких как изобутилалюминий-тетрахлорид титана. Было обнаружено, что цис-1,4-полибутадиен обладает превосходной упругостью и стойкостью к истиранию, особенно в шинах, подвергающихся воздействию тяжелых условий. Бутадиеновый каучук в настоящее время занимает второе место по производству после стирол-бутадиенового каучука.

Бутадиеновый каучук — основные свойства

• Высокая эластичность
• Низкотемпературное использование
• Износостойкость
• Низкий гистерезис
• Хорошая гибкость при температуре окружающей среды
• Высокая стойкость к истиранию в тяжелых условиях
• Низкое сопротивление качению

Свойства и применение силиконового каучука

Назад к списку статей

Широкое применение в различных промышленных отраслях получил силиконовый каучук благодаря своим свойствам. Это однокомпонентный или двухкомпонентный полимер, содержащий наполнители, которые добавляют с целью снижения затрат и для улучшения характеристик. Каучуки синтетического происхождения устойчивы к негативным действиям среды, стабильны и инертны. Приобрести этот материал для различных целей, включая тепло-, гидро- и звукоизоляцию, можно в нашем интернет-магазине в больших объемах.

Какими свойствами обладает каучук на силиконовой основе

Силиконовые каучуки обладают следующими свойствами:

1. 1.Инертностью. Материал не вступает в химические реакции со многими веществами, что делает возможным его использование во внешней среде и внутри помещений.
2. 2.Отличной стойкостью к чрезмерно низким и высоким температурам (интервал от – 50 градусов до + 300 градусов). Каучук отлично функционирует в этих условиях.
3. 3.Устойчивостью к нагревам, ультрафиолетовому излучению, озону и другим различным факторам старения, в то время как каучук органического происхождения восприимчив к таким факторам из-за наличия в нем углеродистых связей. Благодаря этому свойству силиконовый каучук используется в роли эластомера в экстремальных условиях.
4. 4.Остаточной деформацией сжатия. Относительное удлинение и предел прочности на разрыв у силиконовых каучуков выше, чем у натуральных, но ниже по сравнению с остальными материалами.

Из-за низкой прочности на растяжение, которую имеют каучуки искусственного происхождения, разработка продуктов при низких нагрузках должна проходить с максимальной осторожностью. Рассматриваемый материал становится чувствительным к усталости, если нагружение имеет циклический характер. Для вулканизации материала в резиноподобную форму в производственном процессе требуется нагрев. Этапов этого процесса несколько: формовка в требуемую форму, а также дальнейший вулканизационный процесс или литье под высоким давлением.

Сферы применения материала

Полезные свойства силиконового каучука, простота его формовки и изготовления – все это влияет на обширность использования этого материала: от производства компонентов для автомобилей, строительных герметиков и медицинских приборов до шитья обуви и одежды. В качестве отличного средства, стойкого к температурам и маслам, силиконовые каучуки используются для уплотнений. Благодаря тому, что рассматриваемый материал не подвергается коррозией, широко применяется для покрытия металла.

Если от материала требуется при экстремальных температурах высокая гибкость (интервал от – 90 градусов до + 200 градусов), то выбирают каучук синтетического происхождения. Эластичность этого силикона подходит для компенсации расширения жидкости при низких температурах в батареях водяного отопления, стойких к замерзанию. Такое свойство силиконового каучука возможно, благодаря стойкости к воздействию температур больше + 150 градусов, и отсутствии хрупкости при «минусовом» температурном режиме. Кроме того рассматриваемый материал с химически безопасной кремниевой цепью полностью гигиеничен, и не является источником пищи для большинства опасных бактерий, обитающих в водной среде. Это связано с отсутствием углеродных цепочек у каучука.

Изделия из силиконового каучука можно встретить почти в любом помещении, так как на уровне потребителя материал популярен и востребован. Он используется для изготовления:

• нижнего белья,
• бытовой техники и электроники,
• спортивной обуви, одежды и инвентаря,
• медицинской техники и имплантов,
• емкостей для хранения продуктов,
• автомобильных частей.

Востребованность материала обусловлена его отличными характеристиками и доступной стоимостью. Наш магазин предлагает только самые качественные варианты силиконового каучука на самых выгодных условиях.

Физические свойства каучука

Физические свойства каучука

Отклонения физических свойств каучука от номинальных и колебание физиче­ских констант,которые характеризуют эти свойства, являются следст­вием отличием каучуков по степени их полимеризации,предрасположенности к окислению и разнообразным изменениям структуры, а также способности некоторых каучуков кристаллизоваться. Та­ким образом, на физические свойства каучука влияет условия его получения и хранения. Этим объясняется то, что физические константы, которые приводят разные авторы, отличаются друг от друга на значительные величины.

Оптические свойства

Показатель преломления чистого натурального каучука п = 1,519. Показатели преломления синтетических каучуков близки к 1,5.

Недеформированные аморфные каучуки оптически изотропны, что является результатом хаотического расположения макромоле­кул и их звеньев. Под влиянием внешнего механического воздей­ствия, например растяжения, в каучуках происходит перегруппи­ровка элементов структуры, ориентация цепей в результате конформационных превращений, что приводит к возникновению оптической анизотропии и связанного с ней двойного лучепрелом­ления. Это явление иначе называется фотоупругостью.

В аморфных каучуках двойное лучепреломление при растяже­нии пропорционально напряжению. В сильно растянутых кристаллизующихся каучуках эта закономерность усложняется из-за ро­ста кристалличности при растяжении.

Поглощение света и прозрачность натурального и синтетиче­ских каучуков в значительной степени зависят от содержания в них примесей, способа получения и обработки.

Диэлектрические свойства

Натуральный каучук и многие синтетические каучуки являются хорошими диэлектриками.

Диэлектрические свойства характеризуются следующими показателями:

– удельным объемным электрическим сопротивлением, значе­ние которого колеблется в пределах 10¹⁰— 10¹⁴ Ом*м (10¹²—■ 10¹⁶ Ом*см),

– электрической прочностью (пробивной градиент), состав­ляющей 15* 10³—40*10³ кВ/м,

– диэлектрической проницаемостью, изменяющейся в пределах 2,3—16,0,

– тангенсом угла диэлектрических потерь, который изменяет­ся в пределах от 0,0003 до 0,01 (при 50 Гц).

Удельное объёмное электрическое сопротивление зависит от на­личия свободных электронов и ионов; оно снижается с повыше­нием температуры вследствие увеличения подвижности свободных зарядов. При наличии полярных низкомолекулярных примесей (например, воды) удельное объемное электрическое сопротивление значительно снижается.

Величина, обратная электрическому сопротивлению, называет­ся электрической проводимостью, которая измеряется в обратных Ом*м.

Электрическая прочность — минимальная напряженность внеш­него электрического поля, при которой происходит пробой диэлек­трика. При этом наблюдается резкое увеличение электрической проводимости каучука или резины под влиянием внешнего электрического поля и, следовательно, потеря диэлектрических свойств. Электрическая прочность характеризуется отношением пробивного напряжения (В) к толщине образца (м).

Диэлектрическая проницаемость определяется как отно­шение емкости конденсатора, между пластинами которого помещен диэлектрик, к емкости того же конденсатора с вакуумированным пространством между пластинами. Диэлектрическая проницаемость зависит от строения полимера, состава резины, температуры и частоты тока. Она связана с поляризацией, т. е. образова­нием электрического (дипольного) момента в объеме диэлектрика при помещении его в электрическое поле. Полярные каучуки, мо­лекулы которых обладают постоянным дипольным моментом, об­ладают более высокой диэлектрической проницаемостью.

Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует часть энергии электрического поля, которая рассеивается в единице объема диэлектрика, превращаясь в тепловую энергию.

Диэлектрические свойства каучуков зависят от состава и структуры молекулярных звеньев, а также от строения молекулярных цепей. Полярные каучуки имеют более низкое удельное объемное сопротивление, более высокие значения диэлектрической проницаемости, диэлектрических потерь и пробивной прочности.

Показатели диэлектрических свойств каучуков и резин дают возможность сделать правильный выбор материалов для производства электроизоляционных деталей и электрических кабелей.

Значения диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь позволяют оценить способность каучука нагреваться в электрическом поле высокой частоты.

Высокочастотный нагрев каучуков и резиновых смесей находит все большее применение в резиновой промышленности при подготовке каучуков к производству и вулканизации.

Теплофизические свойства научу кой и резин

Каучуки характеризуются низкой теплопроводностью; коэффициент их теплопроводности составляет 0,126—0,210 Вт/(м*К), что примерно в 300 раз меньше коэффи­циента теплопроводности стали.

Теплопроводность возрастает с увеличением молекулярной мас­сы каучука. Наполнители повышают теплопроводность резин; при введении 10 масс. ч. (на 100 масс. ч. каучука) оксида цинка тепло­проводность возрастает примерно на 7%, а при введении такого же количества технического углерода (сажи)—на 17%. Техниче­ский углерод печного типа (печные сажи) обеспечивает более вы­сокую теплопроводность резины по сравнению с техническим угле­родом ДГ-100 (канальной сажей). С повышением теплопровод­ности резины теплообразование при многократных деформациях снижается из-за повышения теплоотдачи в окружающую среду, что учитывается при составлении рецептуры резин.

Температурный коэффициент линейного расширения каучуков при температурах выше температуры стеклования Т_с составляет (1,72—2,45) • 10^-4 К^-1; он в 5—6 раз выше, чем у стали, которая применяется для изготовления вулканизационных форм. Такое раз­личие в коэффициентах линейного расширения каучуков и сталь­ных вулканизационных форм используется практически для созда­ния внутреннего давления при вулканизации изделий в закрытых вулканизационных формах.

Удельная теплоемкость каучуков составляет 1,84—2,18 кДж/(кг* К). Наполнители понижают удельную теп­лоемкость и, как правило, несколько повышают объемную тепло­емкость, измеряемую в кДж/(м³*К), т. е. с увеличением содержа­ния наполнителей повышаются затраты тепла на нагревание изделия при вулканизации.

Удельная теплоемкость резиновых смесей может быть рассчи­тана на основании правила аддитивности по теплоемкости каучука и ингредиентов с учетом их массовой доли в резиновой смеси.

Газопроницаемость

Газопроницаемость каучука связана с растворением (сорбцией) газа в каучуке и с диффузией его через каучук. Газонепроницае­мость резин используется в таких резиновых изделиях, как автомо­бильные камеры, резиновые рукава и шланги, оболочки аэроста­тов, газгольдеры (емкости для хранения газов), надувные лодки и другие надувные изделия из резины и прорезиненных тканей.

Растворимость и диффузия газов играют важную роль при изготовлении и эксплуатации резиновых изделий — при вулканизации и старении резин, при химическом действии на резины газов и паров.

Газопроницаемость каучуков характеризуется коэффициентом газопроницаемости, который пропорционален коэффициенту диффузии  и коэффициенту растворимости.

Коэффициент диффузии газов с молекулярной массой менее 40 (водорода, гелия, азота, кислорода) в каучуках и резинах не зави­сит от давления газа и обусловливается природой газа, строением и гибкостью макромолекул каучука, межмолекулярным взаимодействием и температурой.

С увеличением молекулярной массы, полярности газов и паров коэффициент диффузии уменьшается. С увеличением полярности и межмолекулярного взаимодействия и повышением температуры стеклования каучуков Т_с коэффициент диффузии газов и паров понижается. Коэффициент и скорость диффузии снижаются и при кристаллизации.

С повышением температуры возрастает подвижность макромо­лекул каучука, поэтому коэффициент и скорость диффузии возрастают, одновременно увеличивается газопроницаемость каучука.

Коэффициент растворимости так же, как и коэффициент диф­фузии, зависит от природы каучука, природы газа и температуры. Газы и пары, имеющие полярные молекулы, лучше растворяются в полярных каучуках.

Вулканизация приводит к уменьшению растворимости газов. Мягчители повышают растворимость газов в резинах, такое же влияние на растворимость газов оказывают те наполнители, которые плохо смачиваются каучуком (вследствие поглощения газа свободной поверхностью частиц). С повышением температуры растворимость газов и паров в каучуке увеличивается. Растворение га­зов и паров в каучуках приводит к набуханию, т. е. к увеличению объема каучуков.

Коэффициент газопроницаемости так же, как и коэффициент диффузии, в основном определяется гибкостью цепей каучука, энергией межмолекулярного взаимодействия и температу­рой.

С увеличением энергии межмолекулярного взаимодействия коэффициент газопроницаемости уменьшается. Введение полярных заместителей —Cl, —CN, —СООН, —ОН, —NH₂ и др. приводит к снижению газопроницаемости. Каучуки с симметрично расположенными заместителями также обладают меньшей газопроницае­мостью (например, бутилкаучук). Ненасыщенные каучуки благо­даря наличию двойных связей и повышенной гибкости макромоле­кул обладают большей газопроницаемостью по сравнению с насы­щенными. Если коэффициент проницаемости водорода через нату­ральный каучук принять за 100, то для бутадиен-стирольного кау­чука он составит 73, бутадиен-нитрильньтх СКН-18 — 34, СКН-26 — 32. СКН-40— 14, для хлоропренового каучука — 24, для бутилкау- тука—14, для силоксанового каучука—1130. Высокая газопроницаемость последнего объясняется высоким коэффициентом диф­фузии газов D, что связано с большой гибкостью молекулярных цепей каучука, малым межмолекулярным взаимодействием и не­плотной упаковкой молекулярных цепей.

Коэффициент газопроницаемости уменьшается пропорционально числу поперечных связей, образующихся при вулканизации, благодаря снижению гибкости молекул. С повышением температуры газопроницаемость каучуков и резин увеличивается вследствие возрастания скорости диффузии и растворимости. При кристаллизации каучука происходит скачкообразное снижение газопроницае­мости.

Газопроницаемость наполненной резины так же, как и раство­римость в ней газов и паров, зависит от природы наполнителей и их содержания. При содержании до 15—20% (об.) наполнителя газопроницаемость уменьшается, что объясняется уменьшением коэффициента диффузии с повышением содержания наполнителя вследствие увеличения пути молекул газа при огибании частиц наполнителя в резине, а также уменьшением гибкости макромолекул при их взаимодействии с поверхностью частиц наполнителя. При содержании наполнителей свыше 40% (об.) газопроницаемость возрастает. Причина этого явления не установлена.

При старении полимеров под действием различных факторов вследствие деструктивных процессов, преобладающих на началь­ной стадии старения, газопроницаемость сначала возрастает, за­тем по мере окисления, образования полярных групп, структуриро­вания и уменьшения гибкости макромолекул снижается. Образо­вание трещин при дальнейшем старении приводит к резкому по­вышению газопроницаемости.

К списку

5.Физические и химические свойства – Каучук синтетический

Изопрен в присутствии металлоорганических комплексов легко превращается в синтетический каучук, физико-механические свойства которого подобны свойствам натурального. Сополимерные каучуки имеют наибольшее техническое применение. К ним относятся бутадиен-стирольный каучук, получаемый сополимеризацией 1,3-бутадиена и стирола, он является лучшей маркой синтетического каучука для автомобильных покрышек.

Строение бутадиен-стирольного сополимера не выяснено, предполагаемую структуру отдельных звеньев можно изобразить следующей схемой:

	nСН2=СН-СН=СН2 + mСН2=СН-С6Н5  1,3-бутадиен          стирол …-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН=СН-СН2-…                     |                     С6Н5 или …-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН-…                    |                  |                     С6Н5               С6Н5

Бутадиен-нитрильный каучук – сополимер 1,3-бутадиена и акрилонитрила – обладает вязкостью натурального каучука, однако превышает его по устойчивости к стиранию, масло- и бензиностойкости.

Бутилкаучук – сополимер изобутилена и 1,3-бутадиена, вводимого для придания каучуку способности к вулканизации, получается низкотемпературной ионной полимеризацией в присутствии фторида бора (III). Он обладает высокой химической стойкостью и газонепроницаемостью, является хорошим изолятором для проводов и кабелей.

Предполагаемая структура сополимера:

	СН3                         СН3         СН3      |                           |           | nСН2=С + mСН2=СН-СН=СН2 → …-СН2-С-СН2=СН-СН2-С-…      |                           |           |      СН3                         СН3         СН3   Изобутилен

Сопряженные диеновые углеводороды при ионной полимеризации в зависимости от характера катализатора образуют различно построенные полимерные цепи. Различают два типа цепеобразования: цис-1,4, транс-1,4 и цис-1,2. Полимеризация изопрена в присутствии триалкилалюминия и хлорида титана (IV) приводит у цис-1,4-полимеру, в котором цис-построеные остатки диена связаны друг с другом в положении 1,4:

При полимеризации смешанным гидридом алюминия и щелочного металла в присутствии хлорида титана (IV) преобладает полимер транс-1,4-строения, в котором остатки транс-диена связаны в положении 1,4:

Диены с неконцевыми двойными связями полимеризуются с трудом, так как пространственные предприятия затрудняют их адсорбцию на активных центрах катализатора.

Один из видов синтетического каучука получают из ацетилена. При полимеризации ацетилена образуется винилацетилен СН≡С-СН=СН₂. Винилацетилен присоединяет молекулу хлористого водорода, при этом получается 2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен):

	Cl                        | СН≡С-СН=СН2 + НCl → СН2=С-СН=СН2

Хлоропрен – бесцветная жидкость, кипящая при 59⁰С. Он самопроизвольно весьма легко полимеризуется, образуя сначала пластическую массу, сходную с невулканизированным каучуком, а в дальнейшем – твердый продукт (вулканизация без серы):

	СН2=СН-ССl=СН2 + СН2=СН-ССl=СН2 + СН2=СН-ССl=СН2 +…→            :             :                    : → …СН2-СН=ССl-СН2-СН2-СН=ССl-СН2– … –СН2-СН=ССl-СН2-…            :             :                    :

Такое строение доказывается тем, что при окислении этого вида синтетического каучука образуется янтарная кислота, формула которой СООН-СН₂-СН₂-СООН. Места разрыва углеродной цепи показаны на схеме пунктиром.

Хлоропреновый каучук благодаря своей негорючести, термостойкости, светостойкости, а также устойчивости к воздействию масел находит широкое применение в производстве резино-технических изделий.

Каучуки на основе кремнийорганических соединений отличаются сохранением эластических свойств как при низких, так и при высоких температурах; каучуки на основе фторорганических соединений сочетают высокую термостойкость с почти абсолютной химической устойчивостью; каучуки, полученные сополимеризацией дивинила с акрилонитрилом, хорошо выдерживают действие бензина и других нефтепродуктов. 

Натуральный и синтетический каучуки не могут быть непосредственно использованы для химических целей вследствие термической нестойкости, непрочности к стиранию и способности к набуханию и растворению в органических растворителях.

Важнейшим процессом превращения каучука в технический продукт – резину – является вулканизация, в результате которой происходит резкое изменение физико-механических свойств каучуков: повышается термостойкость, механическая прочность, устойчивость к действию растворителей и т.д.

В 1939 году два американца Гудвир и Хейвардс после многолетних и упорных опытов обнаружили, что при обработке сырого каучука серой происходит его вулканизация. После такой обработки каучук теряет вязкость, становится гораздо эластичнее и сохраняет эту эластичность в широком температурном интервале.

Сущность вулканизации заключается в образовании новых поперечных связей между полимерными цепями. При вулканизации серой мостики образуют дисульфидные группы, а при радикальной вулканизации появляются поперечные связи между полимерными цепями:

			СН3            |    …-СН2-С-СН2-СН2–         | …-СН2-С-СН2-СН2–         |  |         СН3 :
	СН3         | …-СН2-С-СН2-СН2–         |         S        |         S         | …-СН2-С-СН2-СН2–         |        СН3

Для получения резиновых изделий сначала формуют изделия из смеси каучука с серой, а также так называемыми наполнителями – сажей, мелом, глиной и некоторыми органическими соединениями, которые служат ускорителями вулканизации. Затем изделия подвергаются нагреванию – горячей вулканизации.

При холодной вулканизации, которая применяется для тонких и мелких изделий (прорезиненные ткани, тонкие трубки и т.д.), их непродолжительное время обрабатывают раствором серы в сероуглероде или в хлористой сере. Каучук с большим содержанием серы (до 32%) представляет собой твердое неэластичное вещество и называется эбонитом; применяется он как изолятор в электроприборах.

В результате вулканизации сера химически связывается с каучуком. Кроме того, в вулканизированном каучуке содержится в виде мельчайших частиц и свободная сера.

Теперь открылись новые области применения каучука. Резину, полученную из него, начали применять в качестве амортизаторов на автомашинах и мотоциклах. Позднее такие амортизаторы превратились в современные шины и камеры.

Бурное развитие электротехники сделало резину необходимым изоляционным материалом для электрических проводов и кабелей. Каучук очень подходил для этой цели, так как не проводил тока, а его эластичность делала провода с изоляцией гибкими.

В Германии в 1935 году началось производство синтетического каучука в больших количествах. Во вращающиеся горизонтально расположенные автоклавы накачивают бутадиен и при охлаждении прибавляют регулятор полимеризации – диоксан и ускоритель – металлический натрий. От слов бутадиен и натрий образовано название «буна». В зависимости от степени полимеризации получают буна-85 или буна-115. Если этот буна-каучук с высоким молекулярным весом подвергнуть вулканизации, получается резина, которая имеет высокую прочность на истирание, теплостойка и не стареет, однако обладает низкой эластичностью и невысокой прочностью на разрыв и растяжение. Лишь твердая резина, изготовленная из буна-85, в некоторой степени удовлетворяла необходимым требованиям.

Открытие Гудвира и Хейворда, которые в 1840 году обнаружили, что каучук-сырец, смешанный при нагревании с серой, превращается в эластичную массу, создало основу для широкого применения каучука. Ведь только при вулканизации каучук-сырец теряет свою клейкость, приобретает прочность и эластичность – становится резиной с ее ценными качествами. В зависимости от содержания серы и состава наполнителей, добавляемых при вулканизации, получают различные сорта резины, отвечающие любым требованиям.

Небольшое количество серы при вулканизации превращает пластический каучук в эластичную резину. Уже при введении 0,15% серы каучук меняет свойства. Вообще же количество вводимой при вулканизации серы колеблется от 2 до 5%. 

Читать полностью: http://www.km.ru/referats/A6540C7BE5CE4779852C5FC5D2831AB1

Сферы и области применения синтетического каучука. Где применяется синтетический каучук.

После изобретения процесса вулканизации начался настоящий «каучуковый бум». Люди стали производить всевозможные товары из натурального каучука, а спрос на них рос с огромной скоростью. Несмотря на то, что существовали огромные плантации дерева Гевеи, натурального каучука уже не хватало. Поэтому появилась необходимость создать каучук химическим способом.

История создания синтетического каучука

Над созданием синтетического каучука работали многие ученые мира. Такое внимание к созданию этого вида каучука росло не только из-за нехватки Гевеи, но и потому что многие страны были зависимы от импорта натурального каучука. Вещества каучукоподобной природы впервые удалось получить в 1879 году, но они не нашли своего применения в больших масштабах, как того требовалось.

Лишь в 1910 году русский ученый Сергей Лебедев смог создать бутадиеновый каучук, применяемый в промышленных целях. На данный момент существует немалое количество разных видов синтетического каучука. Все они различаются по технологии производства и свойствам, то есть сферы и области применения синтетических каучуков тоже разные.

Применение синтетических каучуков общего назначения

Как было сказано ранее, существует не один вид синтетического каучука, а несколько. Все они делятся на две большие группы – общего и специального назначения. Разберем сперва те, что относятся к первой группе. Каучуки общего назначения обычно не должны иметь какие-то особенные свойства, например, повышенную износостойкость, морозостойкость, особую прочность, так как используются для производства товаров общего характера, для которых вышеперечисленные свойства, по сути, не нужны. Также может быть такое, что каучук уже имеет какие-то свойства, достаточные для изготовления определенного товара за счет своей технологии производства. Рассмотрим все это на примерах.

К каучукам общего назначения относят бутадиен – стирольный каучук, этиленпропиленовый каучук, бутилкаучук, полибутадиеновый каучук и другие. Бутадиен – стирольный каучук превосходит натуральный каучук по показателям износостойкости, водонепроницаемости, прочности, но уступает по показателям морозостойкости. Он применяется в шинной промышленности, резиново – технической, обувной и кабельной. Помимо этого, этот вид каучука активно применяется в строительной сфере для производства красок и строительного латекса.

Весьма интересным синтетическим каучуком является бутилкаучук. Он используется в шинной промышленности для производства автомобильных камер и диафрагм, так как хорошо удерживает воздух и долго сохраняет его исходное давление, тем самым повышает срок эксплуатации шин. Помимо этого бутилкаучук применяется в кабельной промышленности для изготовления изоляции кабелей и электропроводов, для производства химически стойких перчаток, спортивных мячей, конвейерных лент, доильных аппаратов и даже твердого ракетного топлива.

Применение синтетических каучуков специального назначения

Сферы и области применения синтетических каучуков специального назначения не такие обширные, так как предназначены для придания конкретного свойства изделию резиново – технической промышленности. Например, шинам особой морозостойкости, обувной резиновой подошве высокой износостойкости. К таким каучукам относят хлоропреновый каучук, бутадиен – нитрильный, полисульфидные каучуки и другие.

Хлоропреновый каучук характеризируется высокой устойчивостью к действию высоких температур, а также масел и бензина. Это обуславливает его применение в кабельной и нефтяной промышленности. Так как бутадиен – нитрильный каучук стойкий к агрессивным средам и действию внешний неблагоприятных факторов, его активно используют для производства защитных покрытий, резиновых изделий (стойких к бензину и маслам), токопроводящих резин. Также его используют в обувной, нефтяной и полиграфической промышленности.

Стоит отметить, что синтетический каучук не уступает по свойствам натуральному каучуку, а даже превосходит его в этом. Подробнее об истории создания, свойствах и сферах применения натурального каучука Вы можете узнать из нашей статьи «Сферы и области применения натурального каучука».

Каковы свойства резины?

Резина, конечно, упругая, но это только начало ее многочисленных свойств. Каучук, полученный естественным путем из дерева или синтетически из нефтепродуктов, обладает рядом характеристик, которые делают его ценным и широко используемым промышленным продуктом. Он прочный (шины), устойчив к воде и химическим веществам (перчатки), эластичен (резинки) и многому другому. Эти свойства привели к его использованию коренными американскими культурами и западными обществами с момента его появления в 18 веке.Резина, названная так за ее свойство стирать карандашные следы, по-прежнему широко используется.

Каучуковые деревья

Сделайте надрез в каучуковом дереве, или Hevea brasiliensis, и из него сочится млечный сок. Этот сок – латекс, производимый латициферами, специальными клетками в дереве. Латекс из каучукового дерева эластичный. Когда-то весь каучук производился с диких деревьев Южной Америки, в первую очередь Бразилии. Сегодня почти весь натуральный каучук собирается на каучуковых плантациях в Юго-Восточной Азии.Свойства каучукового латекса были открыты коренными американскими культурами, которые сделали резиновые шары и использовали латекс для гидроизоляции. Сегодня латекс получают путем срезания дерева каждый день и сбора латекса в чашке.

Эластичность

Возьмите резинку и растяните ее. Затем отпустите группу. Его способность увеличиваться в длину и затем возвращаться к своей первоначальной форме демонстрирует эластичные свойства резины. По ответу о резинках и эластичности на U.На веб-сайте Министерства энергетики США молекулы полимера в резиновой ленте уложены друг на друга в неподвижном состоянии. В растянутом состоянии они выстраиваются в линию, длина которой зависит от номера. Некоторые молекулы прикреплены друг к другу. Когда вы растягиваете резиновую ленту слишком далеко, вы обнаруживаете это крепление, когда ремешок щелкает. Помимо резиновых лент, эластичность является важным свойством самых разных товаров, включая ремни вентилятора, коврики, уплотнительные кольца и, конечно же, прыгающие мячи.

Сокращение при нагревании

Большинство материалов расширяются при нагревании.Резина делает прямо противоположное; он сокращается. Это происходит потому, что тепло заставляет молекулы запутываться друг с другом. Это свойство демонстрируют эксперименты, проведенные Университетом Висконсина. Резиновые ленты, запутавшие молекулы в состоянии покоя, становятся сильнее при нагревании. Уберите тепло, и резинка вернется к своей первоначальной форме, как это было, когда растяжение прекратилось.

Другие свойства

Резина демонстрирует устойчивость к воде и низким температурам, согласно статье в Info Comm.Резина эластична, трудно рвется и устойчива к истиранию. Благодаря своей прочности он выдерживает удары и медленно нагревается. Эти свойства привели к его использованию в шинах, сначала для велосипедов, а затем для автомобилей. Было показано, что при использовании в латексных перчатках, особенно в медицине, у некоторых людей возникает аллергия.

Резиновые материалы, руководство по выбору резиновых материалов, резиновые эластомеры

Выбор подходящего эластомерного материала

каучукового материала для вашего применения, будь то уплотнение для жидкости или окружающей среды, изоляция или гашение вибрации, амортизаторы, шланги и движение жидкости и т. Д. другое требует рассмотрения множества факторов, таких как: динамическое или статическое приложение, давление в системе, химическая совместимость; тепло, холод и трение, стоимость материалов, конструктивные факторы, методы установки, использование продукта, прогнозируемый срок службы продукта и соответствующая периодичность технического обслуживания.
Из-за количества взаимодействующих сил НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ТЩАТЕЛЬНО ИСПЫТАТЬ ВАШ ВЫБОР ЭЛАСТОМЕРА В ФАКТИЧЕСКОМ ПРИЛОЖЕНИИ, необходимо проверить предположения о производительности, чтобы вы были уверены, что все переменные были тщательно учтены.

Эластомеры Введение:

Эластомеры – это длинноцепочечные полимеры, способные к сшиванию, что называется вулканизацией. Процесс вулканизации сшивает полимерные цепи посредством химических связей, создавая эластичные или «эластичные» или «запоминающие» свойства.

Эластомеры обычно описываются по типу или семейству на основе основного полимера, используемого в рецептуре. Эти классификации резюмированы в соответствии со стандартом ASTM D 1418 ниже, и для каждого из семейств можно получить более подробную информацию, щелкнув Химическое описание, содержащееся в сводке.

Vamac ® и Viton ® являются зарегистрированными товарными знаками E.I. du Pont de Nemours and Company или аффилированные лица.
Fluorel ® является зарегистрированным товарным знаком Dyneon LLC.

Из-за большого количества взаимодействующих сил НАСТОЯТЕЛЬНО РЕКОМЕНДУЕТСЯ ПРОВЕРИТЬ ВЫБОР ВАШЕГО ЭЛАСТОМЕРА В РЕАЛЬНОМ ПРИЛОЖЕНИИ. был тщательно рассмотрен. Конкретные свойства соединения будут варьироваться в зависимости от состава или ингредиента, используемого для получения соединения в дополнение к основному полимеру.

г. н.э. ЭЛАСТОМЕР КАУЧУК ВИДЫ И ССЫЛКИ СОЕДИНЕНИЙ Общее описание Химическое описание Аббревиатура (ASTM 1418) Прочие торговые наименования и сокращения Обозначения ASTM D2000 Акрилонитрил-бутадиеновый каучук NBR NBR Буна-Н BF, BG, BK, CH Гидрированный акрилонитрил-бутадиеновый каучук HNBR (HNBR) HNBR DH Этиленпропилендиеновый каучук EPDM EPDM EP, EPT, EPR BA, CA, DA Фторуглеродный каучук FKM FPM Viton®, Fluorel® HK Хлоропреновый каучук CR CR Неопрен г. до н.э., Силиконовый каучук VMQ VMQ PVMQ FC, FE, GE Фторсиликоновый каучук FVMQ FVMQ FVMQ FK Полиакрилатный каучук ACM ACM ACM EH Этилен-акриловый каучук AEM AEM Vamac ® EE, EF, EG, EA Бутадиен-стирольный каучук SBR SBR SBR AA, BA Полиэфирный уретан / Полиэфирный уретан AU / EU AU / EU AU / EU BG Натуральный каучук NR NR NR AA

Свойства резины, механические свойства резины, руководство по материалам уплотнительного кольца

Краткое описание

Нитрил обладает хорошими механическими свойствами и высокой износостойкостью по сравнению с другими эластомерами. За исключением случаев, когда они специально приготовлены, нитрил не устойчив к атмосферным воздействиям, солнечному свету и озону.

SBR похож на натуральный каучук. SBR в основном используется в шинах и уплотнениях для применений, не содержащих минеральных масел.

Бутил имеет очень низкую проницаемость, что делает его отличным уплотнением в вакууме.Бутил также обладает хорошими электрическими и амортизирующими свойствами.

Neoprene® демонстрирует хорошую устойчивость к маслам, озону, погодным условиям, старению, холоду и химическим веществам. Он также обладает хорошими механическими свойствами в широком диапазоне температур.

Сополимер этилена и пропилена обладает отличной стойкостью к жидкостям на основе эфиров фосфорной кислоты (Skydrol), тормозным жидкостям (на основе гликоля), пару, погодным условиям и озону.

Очень хорошо реагирует на воздействие озона, высоких температур, кислорода, минерального масла, синтетических гидравлических жидкостей, топлива, ароматических углеводородов и многих органических растворителей и химикатов.Универсальное уплотнительное кольцо.

Обладает отличной стойкостью к нефтяным маслам и топливам. Фторсиликон имеет ограниченную прочность и сопротивление истиранию, поэтому его обычно рекомендуется использовать только для статических работ.

HNBR обладает отличными характеристиками истирания, остаточной деформации при сжатии, растяжения и разрыва. В отличие от стандартных нитрилов, HNBR устойчив к озону, солнечному свету и другим атмосферным условиям.

Натуральный каучук / изопрен имеет отличные динамические свойства. Однако он плохо справляется с нефтяными маслами, солнечным светом и озоном.

Полиакрилат используется в таких областях, как трансмиссии или все, что связано с нефтяными маслами и высокими температурами. Высокая устойчивость к озону и атмосферным воздействиям.

Кремний демонстрирует широкий диапазон температур. Силиконы также обладают хорошей устойчивостью к озону, погодным условиям и являются хорошим изолятором. Однако он имеет низкую прочность на разрыв, разрыв и износ.

Физические свойства резины для покупателей и дизайнеров

Вам нужна хоккейная шайба или ластик?

Узнайте, как выбрать физические свойства резиновой смеси.

Клайд Шарп
Генеральный директор Elasto Proxy

Техническим покупателям и проектировщикам деталей необходимо выбирать резиновые материалы, отвечающие всем требованиям их применения. Эластомерам присущи физические свойства, но эти свойства можно улучшить путем смешивания.

Таким образом, при выборе компаунда важно понимать физические свойства резины и знать, как каждое свойство измеряется. Это поможет вам запросить и получить действительно необходимое соединение.Физические свойства резины включают:

• Твердость
• Предел прочности
• Модуль упругости при растяжении
• Удлинение
• Устойчивость
• Компрессионный комплект
• Сопротивление разрыву
• Сопротивление истиранию
• Удельный вес

В следующих разделах дается общий обзор каждого физического свойства. В следующих статьях этой серии мы рассмотрим каждое свойство более подробно.

Твердость

Эластомерам присуща твердость из-за их химической структуры.Эту твердость можно изменять, а твердость после обработки измерять в единицах твердости (твердость) по шкале Шора. Для мягкой и средней твердости резины используется Shore A. По твердости 40 твердые резиновые профили имеют консистенцию ластика для карандашей. При 90 дюро они жесткие, как хоккейные шайбы. Какая твердость вам нужна?

Прочность на разрыв

Предел прочности при растяжении (TS) – это сила, необходимая для разрыва резинового образца до его разрушения. Известный также как предел прочности на разрыв (UTS), TS измеряется либо в фунтах на квадратный дюйм (psi), либо в мегапаскалях в соответствии с ASTM D412.Для технических покупателей и проектировщиков деталей прочность на разрыв имеет значение, потому что она представляет собой точку разрушения резины, вызванную растяжением.

Модуль упругости при растяжении

Модуль упругости при растяжении (TM) звучит аналогично пределу прочности при растяжении, но эти два свойства не совпадают. TM – это сила или напряжение, необходимые для получения процентного значения удлинения или деформации в образце резины. Как правило, более твердая резина имеет более высокий модуль упругости. Такая резина более эластична, но также более устойчива к экструзии – процессу производства исходных материалов, используемых при изготовлении на заказ.

Удлинение

Относительное удлинение – это процентное увеличение (деформация) исходной длины резинового образца, к которому прилагается растягивающая сила (напряжение). Некоторые эластомеры растягиваются больше, чем другие. Например, натуральный каучук (NR) может растягиваться до 700%, прежде чем достигнет своего предельного удлинения в момент разрушения NR. Напротив, фторэластомеры могут разрушаться при удлинении на 300%. Насколько вам нужно, чтобы ваши резиновые детали растянулись?

Устойчивость

Под эластичностью или отскоком понимается способность резины восстанавливать свою первоначальную форму и размер после временной деформации, такой как контакт с металлической поверхностью.Устойчивость особенно важна для динамических уплотнений, компонентов, которые создают барьер между движущимися и неподвижными поверхностями. Если ваше приложение требует герметизации между дверью и дверной коробкой, важно учитывать устойчивость компаунда.

Компрессионный комплект

Остаточная деформация при сжатии – это величина, на которую эластомер не может вернуться к своей первоначальной толщине после снятия сжимающей нагрузки. Когда резиновое уплотнение многократно сжимается с течением времени, происходит постепенная релаксация напряжений.С точки зрения жизни тюленя снятие стресса похоже на смерть. Компрессионная установка подобна самой смерти – конечный результат неуклонного снижения силы уплотнения. Как долго вам нужно, чтобы ваша печать прослужила?

Сопротивление разрыву

Сопротивление раздиру описывает сопротивление эластомера росту царапины или порезов при приложении натяжения. Это физическое свойство, также известное как прочность на разрыв, измеряется либо в фунтах силы на дюйм (фунт-сила / дюйм), либо в килоньютонах на метр (кН / м). Если вам нужна кромка, которая будет контактировать с грубыми металлическими кромками или острыми предметами, при выборе компаунда учитывайте сопротивление разрыву.

Сопротивление истиранию

Устойчивость к истиранию описывает стойкость резины к истиранию от трения или царапания. В промышленных приложениях износостойкая резина используется с конвейерными лентами, перемещающими уголь, и в насосах, перекачивающих шламы. Потери материала из-за истирания можно измерить с помощью различных инструментов в соответствии с такими тестами, как ASTM D394.

Удельный вес

Удельный вес – это отношение веса материала к весу равного объема воды при заданной температуре.Для химиков это дает возможность идентифицировать соединения. Для технических покупателей и проектировщиков деталей важно знать, что резина с низким удельным весом предлагает больше квадратных дюймов на фунт запаса. Резина с более высоким удельным весом обеспечивает преимущества в консистенции формования.

Чем мы можем вам помочь?

У вас есть вопросы о физических свойствах резины? Свяжитесь с Elasto Proxy для получения дополнительной информации и посмотрите короткое видео ниже, которое сопровождает эту статью.

% PDF-1.3 % 97 0 объект > эндобдж xref 97 93 0000000016 00000 н. 0000002208 00000 н. 0000002423 00000 н. 0000003326 00000 н. 0000003519 00000 н. 0000003603 00000 п. 0000003699 00000 н. 0000003783 00000 н. 0000003953 00000 н. 0000004029 00000 н. 0000004091 00000 н. 0000004182 00000 п. 0000004271 00000 н. 0000004338 00000 п. 0000004447 00000 н. 0000004513 00000 н. 0000004638 00000 н. 0000004706 00000 н. 0000004878 00000 н. 0000004945 00000 н. 0000005034 00000 н. 0000005125 00000 н. 0000005279 00000 н. 0000005345 00000 н. 0000005439 00000 н. 0000005551 00000 н. 0000005713 00000 н. 0000005779 00000 н. 0000005866 00000 н. 0000005973 00000 п. 0000006127 00000 н. 0000006193 00000 п. 0000006282 00000 н. 0000006368 00000 н. 0000006436 00000 н. 0000006536 00000 н. 0000006604 00000 н. 0000006716 00000 н. 0000006781 00000 н. 0000006890 00000 н. 0000006955 00000 н. 0000007065 00000 н. 0000007131 00000 п. 0000007238 00000 н. 0000007305 00000 н. 0000007370 00000 н. 0000007437 00000 н. 0000007557 00000 н. 0000007625 00000 н. 0000007746 00000 н. 0000007812 00000 н. 0000007932 00000 н. 0000007998 00000 н. 0000008100 00000 н. 0000008166 00000 п. 0000008285 00000 н. 0000008351 00000 п. 0000008449 00000 н. 0000008517 00000 н. 0000008624 00000 н. 0000008690 00000 н. 0000008756 00000 н. 0000008822 00000 н. 0000008888 00000 н. 0000008954 00000 н. 0000009020 00000 н. 0000009086 00000 н. 0000009153 00000 п. 0000009481 00000 н. 0000009661 00000 п. 0000010191 00000 п. 0000011052 00000 п. 0000011354 00000 п. 0000012147 00000 п. 0000012942 00000 п. 0000013330 00000 п. 0000013659 00000 п. 0000014459 00000 п. 0000016712 00000 п. 0000017063 00000 п. 0000017859 00000 п. 0000018646 00000 п. 0000018995 00000 п. 0000021188 00000 п. 0000024402 00000 п. 0000030628 00000 п. 0000030736 00000 п. 0000030889 00000 п. 0000033402 00000 п. 0000034902 00000 п. 0000039259 00000 п. SmJVo0n ZLeu ߭ NB –X>: Iʾsz ~ yԩ7 “{ҟũjdwz / VrƥAk3kU & A J`Jm

Определение механических свойств резины с помощью FT-NIR

Механические испытания, например испытания на растяжение и твердость, обычно используются для оценки свойств резиновые материалы.В этой работе механические свойства выбранных резиновых материалов, то есть натурального каучука (NR), бутадиен-стирольного каучука (SBR), бутадиен-нитрильного каучука (NBR) и этилен-пропилендиенового мономера (EPDM), оценивались с использованием ближней инфракрасной области спектра ( БИК) спектроскопии. Здесь сначала были приготовлены смеси NR / NBR и NR / EPDM. Затем все образцы сканировали с использованием спектрометра FT-NIR и снабжали сферой интегрирования, работающей в режиме диффузного отражения. Спектры коррелировали с твердостью и прочностными характеристиками.Модели калибровки методом частичных наименьших квадратов (PLS) были построены из наборов данных спектров с помощью методов предварительной обработки, то есть сглаживания и второй производной. Это указывает на то, что достаточно точные модели, то есть с коэффициентом детерминации [] валидации более 0,9, могут быть получены для свойств твердости и прочности на растяжение резиновых материалов. Это исследование продемонстрировало, что анализ FT-NIR может применяться для эффективного определения значений твердости и прочности на растяжение каучуков и резиновых смесей.

1. Введение

Полимеры – один из важнейших органических материалов. Благодаря своим превосходным свойствам полимеры находят применение в различных областях, начиная от продуктов повседневного обихода, например, контейнеров, покрытий, обуви, шин, резиновых лент и камер, до промышленных продуктов, например, строительных деталей и автомобильных материалов [1, 2]. Спрос на полимеры во всем мире достиг 17 миллионов тонн в 2000 году, а в 2014 году это число увеличилось до 28,7 миллиона тонн [3].Чтобы удовлетворить такие высокие требования, производство полимеров должно быть эффективным; таким образом, во время производства следует тщательно учитывать скорость и надежность. Кроме того, необходимо применять методы измерения и мониторинга для контроля качества, чтобы помочь производству.

По сравнению с природными и синтетическими полиизопреновыми полимерами, использование последних, получаемых из ископаемого топлива, было снижено из-за истощения запасов топлива. Кроме того, природные полиизопрены обладают высокими эксплуатационными свойствами, которые нелегко получить с синтетическими полимерами.Эти свойства включают упругость, эластичность, сопротивление истиранию, эффективное рассеивание тепла и ударопрочность [4, 5]. Таким образом, природные полиизопрены широко используются в качестве сырья для бытовых, медицинских и промышленных товаров, таких как перчатки, камеры и шины.

Для использования природных полиизопренов требуется подробная информация о содержании полиизопрена для выбора линий с высоким содержанием полиизопрена и для определения условий роста. Установленные методы количественной оценки природных полиизопренов на заводах по производству полиизопрена включают (i) гравиметрический анализ высушенного латекса [6], (ii) экстрагированный полиизопрен [7] и (iii) инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FT-IR) и пиролизный газ. хроматографический / масс-спектрометрический (PyGC / MS) анализ экстрагированного полиизопрена [8].Первый способ самый простой. Это может быть выполнено с высокой пропускной способностью анализа; однако точность этого метода ненадежна из-за загрязнения латекса. Между тем, второй и третий методы намного надежнее, хотя они требуют больше времени на процессы очистки и экстракции.

Спектроскопия в ближней инфракрасной области (БИК) – это неразрушающий метод, который может обеспечить подробный анализ количества и качества сельскохозяйственной продукции [9, 10].В частности, ближний инфракрасный свет может охватывать область от 4000 до 12500 см ^-1 . Полосы C-H, O-H, C-O и N-H могут наблюдаться из-за стимуляции таких колебаний в этом спектральном диапазоне [9]. Методика NIR-спектроскопии имеет несколько привлекательных особенностей, включая короткое время анализа, простоту эксплуатации и режим диффузного отражения. Таким образом, NIR широко используется как в лабораторных масштабах, так и в промышленных секторах для качественного и количественного измерения химических компонентов в нескольких областях, например, в пищевых продуктах [11–13], сельскохозяйственных продуктах [14], материалах [15], фармацевтика [16, 17] и даже нефтяная промышленность [18].Как правило, многомерный калибровочный анализ, такой как регрессионная модель частичных наименьших квадратов (PLS), строится для извлечения информации из довольно невыразительных спектров NIR [19]. В частности, модель разрабатывается на основе взаимосвязи между спектральными данными и их интересующими составляющими.

Для каучуков концентрация смолы и каучука в гваюле была эффективно оценена методом NIR [20]. Кроме того, NIR использовался для изучения состава синтетических полимеров и каучуков в [21–23].Takeno et al. [8] описали метод спектроскопии с преобразованием Фурье в ближней инфракрасной области (FT-NIR) в сочетании с моделью регрессии PLS для количественного определения природного полиизопрена в листьях Eucommia ulmoides . Сообщалось, что оптимальная модель была получена со второй производной БИК-спектром в области от 400 до 6000 см ^-1 (, 0,95). Мариньо и Монтейро [23] изучали применение БИК-спектроскопии для анализа природных транс- и цис-полиизопренов из Ficus elastica (цис-1,4-полиизопрен), гуттаперчи (транс-1,4-полиизопрен), и смеси этих полимеров.Sirisomboon et al. [24] использовали FT-NIR-спектроскопию в диапазоне длин волн 1100–2500 нм для оценки содержания сухого каучука в латексе каучука. Sirisomboon et al. [25] также использовали коротковолновую NIR-спектроскопию в диапазоне длин волн 700–950 нм для оценки содержания сухого каучука и общего содержания твердых веществ. Их работа может применяться на фабрике по производству концентрированного латекса.

Насколько нам известно, применение NIR-спектроскопии для оценки механической прочности вулканизированной и армированной резины, предложенное в этом исследовании, еще не проводилось.В процессе, известном как отверждение или вулканизация, сера обычно объединяется с резиновыми материалами для ускорения образования поперечных связей, что увеличивает твердость и сопротивление истиранию резиновых материалов [4, 26]. Однако вулканизированные каучуки могут не демонстрировать удовлетворительных результатов в отношении прочности на разрыв, жесткости, сопротивления истиранию и сопротивления разрыву [27, 28]. Эти свойства могут быть улучшены компонентами наполнителя, такими как технический углерод, которые действуют как усиливающие агенты для физических свойств резиновых материалов.Армирование таким наполнителем обычно должно выполняться перед стадией вулканизации. Arroyo et al. [29] сообщили, что армирующий наполнитель влияет на физические свойства. Производители обычно заполняют полимеры частицами сажи для улучшения жесткости и ударной вязкости материала, повышения их устойчивости к огню и возгоранию или просто для снижения стоимости.

Смеси полимеров могут привести к созданию новых материалов, которые могут иметь лучшие свойства, чем каждый отдельный полимер в смеси.Смеси полимеров широко применяются в промышленности из-за экономии на масштабе [30]. Хотя доступно большое количество комбинаций полимеров, есть несколько систем, которые полностью смешиваются. Среди смешиваемых смесей широко распространены и применяются комбинации натурального каучука (NR) с этиленпропилендиеновым мономером (EPDM) и NR с нитрилбутадиеновым каучуком (NBR) [31–33]. Сочетание NR и EPDM может сочетать превосходные физические свойства NR с озоностойкими свойствами EPDM.Основным целевым применением этого типа смеси являются боковины пневматических шин [34], где озоновое растрескивание является основным фактором, ограничивающим срок службы пневматических шин. Как следствие, многие виды использования, в которых преобладали NR, такие как бытовые приборы и профили атмосферостойких уплотнений для автомобилей, почти полностью заменены полимерными смесями.

В этой статье охарактеризованы выбранные резиновые материалы, например, натуральный каучук (NR) и некоторые синтетические каучуки, такие как бутадиенстирольный каучук (SBR), нитрилбутадиеновый каучук (NBR) и этиленпропилендиеновый мономер (EPDM).Их механическая прочность, то есть твердость и растяжение, была проанализирована с помощью FT-NIR-спектроскопии, и регрессионная модель PLS была построена в качестве калибровочной модели. Впоследствии производительность этой модели была протестирована с использованием стандартной ошибки предсказания (SEP) и среднеквадратичной ошибки предсказания (RMSEP).

2. Материалы и методы

Композиции, использованные в настоящем исследовании, были получены с использованием оборудования вальцовой мельницы в соответствии с рецептурами, представленными в Таблице 1.Методы подготовки описаны в другом месте [35]. Композиты вулканизировали в течение 20 минут при ° C под давлением приблизительно 40 кг / см ² . Армированные материалы могут быть получены путем смешивания 50 частей наполнителя (технического углерода) с вулканизированными материалами. Образцы представляли собой пластины толщиной примерно 20,5 мм. Каучуковая маточная смесь была смешана с ингредиентами, например, гомогенизирующим агентом, активаторами, наполнителями и ускорителями, с использованием внутреннего смесителя.Температура смешения составляла 90–120 ° С. Отвердители добавляли в двухвалковую мельницу для защиты от пригорания смеси.

0,5 NR SBR NBR EPDM NR + NBR NR + EPDM Составляющие phr Составляющие Составляющие phr phr Составляющие phr Составляющие phr Составляющие phr NR (необработанный) 100 SBR (необработанный) SBR (необработанный) NBR (необработанный) 100 EPDM (необработанный) 100 NR (необработанный) 80 NR (необработанный) 80 NBR (необработанный) 20 EPDM (необработанный) 20 ZnO 5 ZnO 5 ZnO 5 ZnO 5 ZnO 5 ZnO 5 Стеариновая кислота 2 Стеариновая кислота 2 Стеариновая кислота 2 Стеариновая кислота 2 Стеариновая кислота кислота 2 Стеариновая кислота 2 MBTS 1.5 MBTS 2 MBTS 1,5 MBTS 1,5 Сера 0,5 Сера 0,5 TMTD 0,5 TMTD 0,5 TMTD TMTD 0,5 MBTS 1,5 MBTS 1,5 Сера 2,5 Сера 2,5 Сера 2.5 Сера 2,5 TMTD 0,5 TMTD 0,5 Технический углерод 50 Технический углерод 50 Технический углерод 50 Технический углерод 50 Технический углерод 50 Технический углерод 50

частей на сотню в резине; МБТС: 2,2-дибензотиазилдисульфид; TMTD: дисульфид тетраметилтиурама; ZnO: оксид цинка.

Материалы . NR, SBR, NBR и EPDM, использованные в этом исследовании, были предоставлены Lucky Four Company (Нонтхабури, Таиланд). Все остальные использованные резиновые ингредиенты были товарного сорта, поставляемого той же компанией. Компаунды приведены в таблице 1.

Получение резиновой смеси . Сначала каучук смешивали с наполнителем (технический углерод: N330) в смесителе для диспергирования (Yong Fong Machinery Co. Ltd., Таиланд) с камерой смешивания объемом 3 л при 80 ° C в течение 15 минут.Последовательно добавляли ZnO, стеариновую кислоту, MBTS и TMTD. Полученную смесь затем вводили в лабораторную двухвалковую мельницу (Yong Fong Machinery Co. Ltd., Таиланд), добавляли серу и смешивали со смесью на мельнице в течение приблизительно 15 минут. Затем смесь распаковали и оставили при комнатной температуре не менее 16 часов перед изготовлением и испытанием.

Характеристики отверждения . Характеристики отверждения соединений исследовали в соответствии с ASTM D 5289 при температуре испытаний 150 ° C с использованием реометра с подвижной головкой (MDR) (UR-2010, U-CAN Dynatex Inc., Тайвань). Минимальный крутящий момент (), максимальный крутящий момент (), разность крутящих моментов (), время подвулканизации, время отверждения и индекс скорости отверждения (CRI) были определены с помощью спектроскопии NIR.

Спектры диффузного отражения

NIR были получены с использованием спектрофотометра FT-NIR (Bruker MPA) и обработаны с помощью OPUS 7.0 Bruker Optics. Спектры БИК регистрировались интегрирующей сферой, сканирующей область диаметром 1 см. Шестьдесят четыре сканирования были усреднены за одно сканирование при спектральном разрешении 16 см ^-1 между 12500 и 3600 см ^-1 .Измерения проводились при комнатной температуре (25 ° C), и программное обеспечение OPUS от Bruker Optics использовалось для сбора спектров и инструментального контроля.

2.1. Измерения механической прочности

Для изучения деформационных характеристик резиновых материалов используется универсальный прибор для испытания на растяжение Instron. Для этой цели образцы материалов были вырезаны из листов в форме гантели, с выступами на концах для захвата в испытательной машине и сужающимися к центральной суженной части одинаковой ширины.Форма гантели резинового материала с соответствующими размерами показана на рисунке 1. Материал образца помещается в держатель образца и измеряется его длина, ширина и толщина. При каждом изменении значения нагрузки смещение регистрируется компьютером. В машине для испытания на растяжение напряжение увеличивается медленно и измеряется удлинение образца на каждом уровне напряжения; процесс повторяется до тех пор, пока образец не разрушится.

Свойства при растяжении .Образцы для испытаний в форме гантелей были вырезаны из формованных листов. Они были измерены с использованием машины для испытания на растяжение (модель GT-AI-7000S, UTM Equipment, GOTECH) в соответствии с ASTM D412 при скорости ползуна 500 мм / мин.

Твердость – это очень важное свойство, которое обычно включается в перечисленные технические характеристики каучука вместе с его свойствами при растяжении. Значения твердости были измерены при напряжении 2,65 Н по IRHD (Международной шкале твердости резины) в соответствии с ASTM D1415-88.

2.2. Обработка данных

Первоначально для каждого типа полимера были созданы 12 наборов данных FT-NIR и справочных данных, то есть твердости и прочности на разрыв. В качестве метода предварительной обработки все спектральные данные были преобразованы с помощью сглаживания среднего центра с помощью метода Савицкого-Голея и второй производной. После этого для создания модели прогноза был применен метод частичного наименьших квадратов (PLS). PLS может найти взаимосвязь между двумя наборами переменных, то есть набором наблюдений и набором данных спектра.

Модели калибровки методом частичных наименьших квадратов (PLS) были разработаны в MATLAB (Math Works Inc., США) с использованием программ PLS-Toolbox от Eigenvector (Eigenvector Research Inc., США) для прогнозирования твердости и прочности на разрыв. Оптимальное количество скрытых переменных было выбрано на основе минимизации SECV путем выбора первого минимума, который был вычислен с помощью внутреннего метода исключения одного и того же программного обеспечения.

Статистика калибровки включает среднеквадратичную ошибку перекрестной проверки (RMSECV), стандартную ошибку прогнозирования (SEP), среднеквадратичную ошибку прогнозирования (RMSEP) и коэффициент множественной детерминации при перекрестной проверке ().

3. Результаты

Наша работа применяет спектроскопию с преобразованием Фурье в ближней инфракрасной области (FT-NIR) для оценки механической прочности вулканизированных каучуков. Образцы включают NR, SBR, NBR, EPDM и полисмеси NR с NBR и EPDM, и все образцы были усилены углеродной сажей. Обратите внимание, что соотношение смешивания NR с NBR и NR с EPDM составляет (70/30), как предложено в [36]. Из 600 образцов 90% были назначены в качестве калибровочного набора, а 10% – в качестве набора для проверки.Резиновые материалы были отверждены в их условиях.

В таблице 2 показаны характеристики отверждения смесей, содержащих различные типы каучуков с ненаполненной и наполненной сажей. Время подвулканизации () обычно определяет начало вулканизации при определенной температуре и, таким образом, представляет собой временной предел, доступный для обработки. Время отверждения () – это время, необходимое на стадии вулканизации для того, чтобы произошло необходимое количество поперечных связей, дающее желаемые свойства. Минимальный крутящий момент () связан с вязкостью или пластичностью невулканизированной массы, в то время как максимальный крутящий момент () и разность крутящих моментов (дельта крутящего момента) могут дать представление о максимальной степени отверждения (т.е.е., плотность сшивки).

Дельта крутящего момента CRI (дНм) (дНм) (дНм) (мин) ) (мин.) (мин. -1 ) NR + 2,64 21,97 19,33 1.08 5,36 22,44 SBR + 2,18 24,95 22,77 2,48 15,00 8,19 NBR + 1,43 27,97 26,54 1,04 21,73 EPDM + 2,53 18,03 15,50 3,19 30,00 3,75 NR + NBR + 3.6 19,14 15,54 1,43 7,3 17,3 NR + EPDM + 2,86 15,42 12,56 1,55 10,23 11,81 NR 8,61 7,94 5,00 12,30 13,35 SBR 0,74 11,55 10,81 8,25 25.18 5,93 NBR 0,46 12,56 12,10 2,40 7,17 21,69 EPDM 0,92 6,90 4,98 17,24 NR + NBR 0,67 5,96 5,29 3,18 8,37 18,79 NR + EPDM 0,69 6.03 5,34 5,22 15,18 10,07

Добавление технического углерода увеличило вязкость резины. Время подвулканизации и время отверждения также короче, когда используется загрузка сажи. Технический углерод генерирует теплообразование в смесях в условиях сдвига в месильной машине. Когда используется наполнитель, в системе также выделяется тепло, поскольку состав имеет тенденцию быть более вязким.Как следствие, реакции вулканизации могут происходить более легко, так что вязкость увеличивается, а время подвулканизации и время отверждения сокращаются.

Минимальный и максимальный крутящие моменты, и, а также дельта крутящего момента увеличиваются с увеличением содержания сажи. Увеличение крутящего момента Delta соответствует хорошо известному поведению увеличения вязкости при добавлении сажи. Дельта-крутящий момент обычно связан со степенью сшивки, и, следовательно, его увеличение можно отнести к увеличению плотности сшивки.Уменьшение времени подвулканизации связано с ограничением подвижности и деформируемости матрицы при введении механических ограничений. Повышение показателя скорости отверждения связано с основностью сажи, которая ускоряет реакцию вулканизации. Влияние загрузки сажи на реологические свойства показано в Таблице 3.

Номер аллильных атомов водорода влияет на скорость отверждения резиновой смеси.Более высокое содержание аллильного водорода использует более низкую общую кажущуюся энергию активации отверждения, тем самым увеличивая скорость отверждения. Следовательно, более длительное время подвулканизации и отверждения объясняется более низким содержанием аллильного водорода в смешанных резиновых смесях. Как правило, статистически повторяющиеся единицы NR и SBR содержат 7 и 3,3 аллильных атома водорода соответственно [37]. Механические свойства материалов на основе полимеров, такие как деформация образца с точки зрения растяжения и глубины проникновения, определяют их потенциальное применение посредством испытаний на растяжение и твердость.В таблице 3 показаны результаты средней механической прочности каждого образца. Эта таблица показывает, что технический углерод влиял на механическую прочность во всех типах образцов. Кроме того, полисмесные образцы демонстрируют более высокую механическую прочность, чем образцы ненаполненных вулканизированных каучуков. Это открытие может быть связано с хорошим взаимодействием каучука и наполнителя. В то время как неотвержденный каучук хорошо смешивался с углеродной сажей в течение определенного периода времени, резиновые цепи с определенной вероятностью контактируют с углеродной сажей, вызывая запутывание цепей или захват в пустотах агрегатов сажи.Поверхности частиц технического углерода были покрыты перепутанными резиновыми цепями и могут рассматриваться как физические поперечные связи. Физическое сшивание препятствует подвижности резиновых цепей и сдерживает деформацию резины; таким образом, качество наполненной резины улучшается, даже если она находится в неотвержденном состоянии. Сплетение полимерных цепей с углеродной сажей увеличивает крутящий момент; таким образом, технический углерод служит в качестве физических поперечных связей в каучуках. крутящий момент плавления неотвержденных каучуков при 150 ° C является показателем степени физического сшивания. Твердость вулканизированных резиновых материалов составляет от 32 до 51, в которых NBR показывает наивысшую твердость из-за акрилонитрильного компонента в его молекулярной структуре, в то время как предел прочности составляет от 0,5 до 15 МПа, при этом полисмесь NR / NBR демонстрирует самое высокое свойство растяжения. В общем, армированные резиновые материалы обладают более высокой механической прочностью, чем ненаполненные вулканизированные каучуки. Твердость – одно из наиболее широко измеряемых свойств резиновых материалов, так как это практический способ определения степени вулканизации.Твердость представляет собой эластичность материала. На рисунке 2 результаты показывают производительность модели PLS для каждого набора данных из их модели прогноза. В целом, модели очень хороши: высокие значения s от 0,88 до 0,99, а также хорошее смещение. Из этого рисунка набор данных полибленды NR с NBR показывает высокие значения RMSECV, SEP и RMSEP при хорошем. Предел прочности при растяжении – это максимальное растягивающее напряжение, достигаемое при растяжении испытательного образца до его предела разрушения.Следовательно, это значение используется для корреляции со спектром NIR. Калибровочные модели были построены на основе спектральных данных и использовались для прогнозирования прочности на разрыв. На рисунке 3 показаны результаты работы модели прогнозирования, указывающие на хорошую систематическую ошибку со значениями от 0,8 до 0,9. Хотя значения RMSEP и SEP прогнозируемой модели растяжения выше, чем значения прогнозируемой модели твердости, значения находятся в приемлемом диапазоне. В данном исследовании использовались различные резиновые материалы: NR, NBR, SBR, EPDM и полисмеси NR с NBR и EPDM в необработанном и армированном состоянии.Из измерений механической прочности, приведенных в Таблице 3, армированные каучуки имеют более высокие значения твердости, чем сырые каучуки, с самой высокой твердостью, наблюдаемой в армированных NBR, NR и NBR при 79, 77 и 75 соответственно. Полисмеси NR с NBR и EPDM показывают твердость 35. Результаты по пределу прочности на разрыв такие же, как и по твердости, в том смысле, что армированные каучуки демонстрируют более высокие значения прочности на разрыв, чем необработанные каучуки. Наивысшая прочность на разрыв наблюдается у армированных полисмесей NR / NBR и NR / EPDM при 21 и 20 МПа соответственно. FT-NIR используется для оценки механической прочности необработанных и армированных резиновых эластомеров, например, NR, SBR, NBR, EPDM и полисмесей NR с NBR и EPDM. На рисунках 2 и 3 хорошая производительность наблюдалась в моделях прогнозирования, созданных с помощью регрессии PLS. Модели были построены путем сопоставления всех спектров NIR с механической прочностью. Следовательно, спектроскопия FT-NIR оказалась эффективной для оценки твердости и прочности на разрыв вулканизированных каучуков, и этот подход был успешно применен к необработанным, армированным и смешанным резиновым материалам. 4. Заключение Это исследование показывает, что FT-NIR является потенциальным методом оценки механической прочности резиновой смеси. Модель регрессии PLS была разработана на основе набора данных и показывает приемлемые характеристики прогнозирования твердости и прочности на разрыв резиновых материалов. Однако калибровочные модели от FT-NIR и механическая прочность ограничены конкретными компонентами резиновых материалов. Хотя управлять программным обеспечением для калибровки несложно, для разработки всеобъемлющего и точного аналитического уравнения для каждого компонента требуются обширная подготовка, опыт и точный химический анализ калибровочных образцов.Дальнейшие исследовательские усилия будут сосредоточены на выборе переменных и других математических моделях в качестве калибровочных моделей. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. Выражение признательности Эта работа была поддержана Программой постдокторских стипендий 2014 г. в Университете Чиангмая. Руководство по материалам уретанового каучука: свойства, типы и применение Frank Lowe предлагает штампованный уретановый каучук с клейкой основой или без нее.Читайте дальше, чтобы узнать больше о компонентах, прокладках и деталях из уретанового каучука. Уретановый каучук прочен, но достаточно гибок, чтобы отскочить назад и вернуться к своей первоначальной форме при растяжении или сгибании. В результате уретановые каучуки регулярно используются на автомобильных колесах, шариковых подшипниках, конвейерных роликах, колесах шкивов и втулках. Прокладки, детали и компоненты из уретанового каучука уникальны по характеристикам, превосходя синтетические и натуральные каучуки, а также многие металлы.Также известный как спандекс, уретановый каучук содержит блоки уретана и полиэфира для повышения термостойкости, повышенной прочности и повышенной эластичности. Уникальное сочетание желаемых характеристик делает детали, компоненты и прокладки из уретановой резины исключительно универсальными для применения в самых разных отраслях промышленности. Поскольку это один из самых прочных резиновых эластомеров, эксперты Frank Lowe прислушаются к вашим потребностям, чтобы определить, какой уретановый каучук будет оптимальным решением.Мы поможем вам изучить все возможные варианты, найти наиболее эффективные решения и создать лучший продукт. Продолжайте читать, чтобы узнать больше об уретановом каучуке. Свойства и характеристики уретанового каучука Уретановые материалы по своей природе устойчивы к маслам, что означает, что компоненты из уретанового каучука будут хорошо работать в приложениях с постоянным воздействием топлива и масла. Обладая превосходной несущей способностью, уретан может выдерживать экстремальные температуры, не растрескиваясь и не становясь хрупким.Этот эластомер особенно уникален своей способностью противостоять: Радиации Истиранию Ударному воздействию Атаке озона и кислорода Химикатов Превосходная стойкость к истиранию Лодки из уретановой резины до 10 раз выше, чем другие эластомеры. Этот материал имеет хорошую долгосрочную стабильность в воде. Присущая уретану стойкость к истиранию, превосходная прочность на разрыв и разрыв, а также высокая несущая способность делают его идеальным материалом для ряда тяжелых применений. Уретан может быть лучше металла Уретан – очень прочный эластомер, который в некоторых случаях может использоваться для замены металлов. Он обладает высокой несущей способностью при сдвиге, растяжении и сжатии. Этот атрибут позволяет создавать более легкие, тонкие и долговечные компоненты. Фактически обрабатываемость твердых уретановых компонентов очень похожа на обрабатываемость пластмасс и металлов. Низкий коэффициент трения без смазки Уретановые эластомеры обладают низким коэффициентом трения без смазки.Уретан регулярно используется в подшипниках и втулках из-за его высокой несущей способности и выдающейся стойкости к истиранию. Звукопоглощающие свойства Уретан обладает превосходными звукопоглощающими свойствами по сравнению с пластиками и каучуками. Свойства сцепления с металлом Уретан можно наносить непосредственно на металлические вставки для создания замечательных сцеплений. Рынки и области применения уретанового каучука Благодаря уникальным свойствам уретана он регулярно используется в следующих отраслях и сферах применения: Изоляция зданий Мебель и постельные принадлежности Холодильники и морозильники Автомобильная промышленность Обувь И многое другое Уретановый каучук зарекомендовал себя как выдающееся инженерное решение для растущего числа проблем: Благодаря своей исключительной прочности уретановые эластомеры регулярно используются для замены металлов в шарикоподшипниках, конвейерных роликах и т. Д. колеса шкива, колеса тележки, втулки и ролики. Уретановая резина обладает отличными амортизирующими и несущими качествами. Когда эти атрибуты сочетаются с улучшенными характеристиками и потенциальным снижением затрат, это предпочтительный материал для производителей шин и / или производителей эскалаторов. Повышенная стойкость к истиранию, улучшенная износостойкость и шумоподавляющие свойства делают уретан идеальным решением для машин малого бизнеса с цепным приводом. Уретан можно использовать для замены некоторых пластиковых эластомеров, а также древесины при создании штампов для высечки для использования в тисненых машинах, принтерах и резаках для бумаги. Благодаря своим звукопоглощающим свойствам уретан может использоваться в зубчатых передачах, где требуется снижение уровня шума. В то же время мягкие уретаны могут использоваться для замены каучуков с таким же звукоизоляционным эффектом. Уретан регулярно используется в морских приложениях из-за его способности сопротивляться воде и маслам. В некоторых случаях уретановый каучук может противостоять бактериям, грибкам и радиации. Штампованные детали, прокладки и компоненты из уретановой резины Уретан предлагается во множестве форм, типов, степеней сжатия и уровней твердости.Многие типы уретана имеют цветовую кодировку для обозначения типа и твердости. Как правило, более мягкие сорта можно сжимать с большей скоростью, чем более твердые. Тем не менее, более мягкие сорта уретана часто не обладают необходимой силой для проявления физических свойств. В любом случае эксперты Frank Lowe поймут ваши уникальные потребности и помогут выбрать лучший уретановый эластомер, который поможет вам в достижении ваших целей. Мы можем высекать уретановый каучук практически любой формы, толщины или формы и поставлять материал в рулонах, листах и ​​в других формах. Свяжитесь с Фрэнком Лоу по вопросам компонентов из уретанового каучука. Независимо от ваших потребностей или от того, где вы находитесь в производственном процессе, Фрэнк Лоу может помочь. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Винторезные станки Вопросы и ответы Карусельные станки Советы мастера Станок 1М63 Токарные станки Фрезерные станки Разное Образец Армированный Твердость Растяжение (МПа) NR + 77.15 17,59 SBR + 75,36 15,4 NBR + 79,74 15,29 EPDM + 64,86 43 10,79 NR + NBR + 70,22 21,19 NR + EPDM + 70,4 20,99 NR – 43.24 3,04 SBR – 48,15 1,53 NBR – 51,75 2,02 EPDM – 32,7 0,58