Материя на основе каучука: Электроизоляционные материалы на основе каучука

alexxlab | 02.08.2018 | 1 | Разное

Содержание

Электроизоляционные материалы на основе каучука

Полимеры, которые при нормальной температуре подвержены большим обратимым деформациям растяжения (до многих сотен процентов), называются эластомерами. Эластомерами являются все каучуки и резины. На основе каучука получают также твердые резины, которые имеет относительное удлинение на разрыв всего несколько процентов (2…6%). Такими являются пластмассы на основе каучука.

Каучуки бывают натуральные и искусственные (синтетические). Натуральный каучук (НК) получают из млечного сока (латекса) тропических растений гевеи, каучуконосных кустарников коксагыз и др.

Резина. Технологический процесс получения резиновых изделий состоит из приготовления сырой резины, изготовления полуфабрикатов или изделий из сырой резины, вулканизации изделий.

Пластмассы на основе каучука. К основным пластмассам на основе каучука относят эбонит, эскапон, асбодин, хлоркаучук, и изомеризованный каучук.

Эбонит – твердая резина, которую получают при вулканизации натурального каучука, синтетического бутадиенового каучука или синтетического бутадиенового каучука, в который добавляют 25…30% серы и наполнители (эбонитовую пыль, тальк и др.).

Эскапон - прозрачная, стеклообразная масса, которую получают полимеризацией синтетического бутадиенового каучука при повышенном давлении и высокой температуре.

Хлоркаучук представляет собой хлорированный натуральный каучук с содержанием хлора не менее 64,5%.

Изомеризованный каучук получают при обработке каучука в присутствии кислого катализатора - серной кислоты

Лаки и эмали

Лаки - это коллоидные растворы пленкообразующих веществ в соответствующих летучих растворителях.

Эмали представляют собой разновидность покрывных лаков, в состав которых вводится неорганический наполнитель- пигмент.

Компаунды

Компаунды - механические смеси из электроизоляционных материалов, не содержащие растворителей.

По сравнению с лаками компаунды обеспечивают лучшую влагостойкость и влагонепроницаемость изоляции, так как при охлаждении после пропитки полностью затвердевают без следов испаряющегося растворителя; повышение мощности аппарата за счет лучших условий отвода тепла. В исходном состоянии компаунды могут быть как жидкими так и твердыми.

Флюсы

Флюс — вещества (чаще смесь) органического и неорганического происхождения, предназначенные для удаления оксидов с поверхности под пайку, снижения поверхностного натяжения, улучшения растекания жидкого припоя и/или защиты от действия окружающей среды.

Флюсы являются вспомогательными материалами при получении качественной и надежной пайки.

Лекция 6. Твердые неорганические диэлектрики

Стекло

Стекла- твердые неорганические аморфные вещества, представляющие собой сложные системы различных оксидов, атомы которых не могут свободно перемещаться относительно друг друга. Иногда такое состояние вещества называется стекловидным.

По положению в структуре стекла и по роли в процессе стеклообразования оксиды делят на оксиды-стеклообразователи, оксиды- модификаторы, промежуточные оксиды.

Оксиды-стеклообразователи

способны образовывать стекло в чистом виде. К таким оксидам относятся: и др. По названию стеклообразующих оксидов иногда именуют и сами стекла. Например, стекла на основе оксида , называются силикатными.

Оксиды-модификаторы вводят в состав стекол по технологическим причинам, например для повышения вязкости, улучшения обрабатываемости, снижения температуры варки и др. К ним относят щелочные оксиды щелочно- земельные оксиды

Промежуточные оксиды не образуют стекол, но могут придавать им различные свойства. Например, некоторые добавки придают стеклу определенную окраску: - синюю,

- желтую, - зеленую, что используется при получении цветных стекол и глазурей. Благодаря содержанию примеси оксидов железа большинство технических стекол сильно поглощают ультрафиолетовые лучи.

Ситаллы

Ситаллы ("ситалл" - сокращение от слов силикат и кристалл)- продукт частичной кристаллизации стекломассы, в которую кроме обычных оксидов вводят тонкодисперсные примеси, служащие для образования центров кристаллизации. В различные марки ситаллов входят окислы: кремния от 30 до 90%, титана от 10 до 20%, бора от 15 до 30 %, алюминия от 12 до 28%, магния от 5 до 20%, калия от 2 до 4%, лития от 5 до 10%.

В качестве стимуляторов кристаллизации применяют оксид титана , серное железо фториды и фосфаты некоторых металлов и другие вещества. От стекло сеталлы отличаются несколько иным химическим составом и строением и занимают промежуточное место между стеклами и керамикой.

Керамика

Керамика- твердый плотный материал, который получают спеканием неорганических солей с минералами и оксидами металлов. В качестве исходных материалов используют непластичные кристаллообразующие компоненты и пластичные компоненты.

К кристаллообразующим компонентам относят неорганические соли (хлористый алюминий, хлористое железо, хлористый магний и др.), минералы (кварц, глинозем, тальк), а также карбонаты.

К пластичным компонентам относят различные глинистые материалы. Глина является необходимым компонентом при изготовлении большинства изделий из керамики. Общее название всех видов изделий из обожженной глины происходит от греческого слова "keramos" - глина.




Презентация по материаловедению на тему "Каучук"

Инфоурок › Другое ›Презентации›Презентация по материаловедению на тему "Каучук"

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Искусственные и синтетические Каучуки Описание слайда:

Искусственные и синтетические Каучуки

2 слайд Резина (от лат. resina «смола») — эластичный материал, получаемый вулканизаци Описание слайда:

Резина (от лат. resina «смола») — эластичный материал, получаемый вулканизацией каучука Каучуки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты

3 слайд Применяется для изготовления шин для различного транспорта, уплотнителей, шла Описание слайда:

Применяется для изготовления шин для различного транспорта, уплотнителей, шлангов, транспортёрных лент, медицинских, бытовых и гигиенических изделий и др. Получают из натурального или синтетического каучука методом вулканизации - смешиванием с вулканизирующим веществом (обычно с серой) с последующим нагревом

4 слайд Натуральный каучук Молекула натурального каучука может содержать 20–40 тыс.
Описание слайда:

Натуральный каучук Молекула натурального каучука может содержать 20–40 тыс. элементарных звеньев. Практически все звенья изопрена 98–100% в макромолекуле присоединены в цис-1,4-положении Существует природный геометрический изомер каучука – гуттаперча, представляющая собой транс-1,4-полиизопрен. Форма макромолекул этих веществ тоже различна. Молекулы гуттаперчи вытянуты, а не закручены в клубки как у каучука.

5 слайд История История резины начинается с открытием американского континента. Корен Описание слайда:

История История резины начинается с открытием американского континента. Коренное население Центральной и Южной Америки, собирая млечный сок каучуконосных деревьев (гевеи) получали каучук. Ещё Колумб обратил внимание, что применявшиеся в играх индейцев тяжёлые монолитные мячи из чёрной упругой массы, отскакивают намного лучше, чем известные европейцам кожаные

6 слайд Кроме мячей каучук применялся в быту: изготовления посуды, герметизация днищ Описание слайда:

Кроме мячей каучук применялся в быту: изготовления посуды, герметизация днищ пирог, создание непромокаемых "чулков«, применялся каучук и как клей: с помощью него индейцы приклеивали перья к телу для украшения. Но сообщение Колумба о неизвестном веществе с необычными свойствами осталось незамеченным в Европе, хотя, несомненно, что конкистадоры и первые поселенцы Нового света широко использовали каучук

7 слайд По-настоящему Европа познакомилась с каучуком в 1738 г., когда вернувшийся из
Описание слайда:

По-настоящему Европа познакомилась с каучуком в 1738 г., когда вернувшийся из Америки путешественник Ш. Кодамин представил французской академии наук образцы каучука и продемонстрировал способ его получения. Первое время практического применения в Европе каучук не получил

8 слайд Первым и единственным применением в течение примерно 80 лет было изготовление Описание слайда:

Первым и единственным применением в течение примерно 80 лет было изготовление ластиков для стирания следов карандаша на бумаге. Узость применения каучука обусловливалась высыханием и твердением каучука Лишь в 1823 году шотландский химик и изобретатель Чарльз Макинтош нашёл способ возвращения каучуку свойства эластичности. Он изобрёл также водонепроницаемую ткань, получаемую пропиткой плотной материи раствором каучука в керосине. Из этой материи стали изготовлять непромокаемые плащи (получившие по фамилии изобретателя ткани нарицательное название «макинтош»), галоши, непромокаемые почтовые сумки

9 слайд В 1839 году американский изобретатель Чарльз Гудьир нашёл способ температурно Описание слайда:

В 1839 году американский изобретатель Чарльз Гудьир нашёл способ температурной стабилизации эластичности каучука — смешиванием сырого каучука с серой и последующим нагревом. Этот метод получил название вулканизация, и, вероятно, является первым промышленным процессом полимеризации. Продукт, получаемый в результате вулканизации, был назван резиной После открытия Гудьира резина стала широко использоваться в машиностроении в качестве различные уплотнителей и рукавов и в зарождающейся электротехнике, индустрия которой остро нуждалась в хорошем изоляционном эластичном материале для изготовления кабелей Процесс вулканизации

10 слайд Развивающееся машиностроение и электротехника, а позже автомобилестроение пот Описание слайда:

Развивающееся машиностроение и электротехника, а позже автомобилестроение потребляли всё больше резины. Для этого требовалось всё больше сырья. Из-за увеличения спроса в Южной Америки стали возникать и быстро развиваться огромные плантации каучуконосов, выращивающие монокультурно эти растения. Позже центр выращивания каучуконосов переместился в Индонезию и Цейлон.

11 слайд После того, как резина стала широко применяться и природные источники каучука Описание слайда:

После того, как резина стала широко применяться и природные источники каучука не могли покрыть возросшие потребности стало ясно, что надо найти замену сырьевой базе в виде каучуконосных плантаций. Проблема усугублялась тем, что плантациями монопольно владели несколько стран (основной из них была Великобритания), кроме того, сырьё было достаточно дорогим из-за трудоёмкости выращивания каучуконосов и сбора каучука и больших транспортных расходов. Поиск альтернативного сырья шёл двумя путями:

12 слайд Интенсивно производство синтетических каучуков стало развиваться в СССР, кото Описание слайда:

Интенсивно производство синтетических каучуков стало развиваться в СССР, который стал пионером в этой области. Это было связано с острой нехваткой резины для интенсивно развивающейся промышленности, отсутствием эффективных природных каучконосов на территории СССР и ограничение поставок каучуков из-за рубежа, так как правящие круги некоторых стран пытались помешать процессу индустриализации СССР. Проблема налаживания крупнотоннажного промышленного производства синтетической резины была успешно решена, несмотря на скептицизм некоторых зарубежных специалистов

13 слайд Синтетические каучуки стали необходимой альтернативой натуральному каучуку и Описание слайда:

Синтетические каучуки стали необходимой альтернативой натуральному каучуку и придали дополнительные свойства изделиям. В общем виде их можно разделить на два крупных сегмента: каучуки общего назначения и каучуки специального назначения Каучуки общего назначения Каучуки специального назначения Бутадиен-стирольный каучук Хлоропреновый каучук Бутадиен-метил-стирольный каучук Бутадиен-нитрильный каучук Полибутадиеновый каучук Галогенированные изобутилены Бутилкаучук Уретаны Этиленпропиленовый каучук Силиконы Этиленпропилендиеновый каучук Полисульфидные каучуки Цис-1,4-полиизопреновый каучук  

14 слайд Синтетические каучуки стали необходимой альтернативой натуральному каучуку и Описание слайда: 15 слайд Изопрен по износоустойчивости превосходит натуральный каучук. Изопрен использ Описание слайда:

Изопрен по износоустойчивости превосходит натуральный каучук. Изопрен используют в основном при изготовлении обуви, перчаток и рукояток некоторых ножей Изопрен

16 слайд Бутадиен стирольный Основными свойствами бутадиена стирольный являются: высок Описание слайда:

Бутадиен стирольный Основными свойствами бутадиена стирольный являются: высокая прочность, сопротивление раздиру, эластичность и износостойкость Этот каучук считают лучшим каучуком общего назначения благодаря отличным свойствам высокой стойкости к истиранию и высокому проценту наполняемости Применяются для большинства резиновых изделий (в том числе для изготовления жевательных резинок)

17 слайд Основное достоинства резин из бутилкаучука - стойкость к действию многих агре Описание слайда:

Основное достоинства резин из бутилкаучука - стойкость к действию многих агрессивных сред, в том числе щелочей, перекиси водорода, некоторых растительных масел, высокие диэлектрические свойства. Важнейшая область применения бутилкаучука - производство шин. Кроме того, бутилкаучук применяют в производстве различных резиновых изделий, стойких к действию высоких температур и агрессивных сред, прорезиненных тканей Бутилкаучук

18 слайд Одной из многочисленных областей применение являются покрытия для открытых сп Описание слайда:

Одной из многочисленных областей применение являются покрытия для открытых спортивных и детских площадок Этилен-пропиленовый Этилен-пропиленовый каучук подходит для производства шлангов, изоляции, противоскользящих профилей, сильфонов Эти каучуки имеют два значительных недостатка. Они не могут быть перемешаны с другими простыми каучуками и неустойчивы к воздействию масла

19 слайд Бутадиен-нитрильный каучук [-Ch3-CH=CH-Ch3-]n - [-Ch3-CH(CN)-]m Бутадиен-нитр Описание слайда:

Бутадиен-нитрильный каучук [-Ch3-CH=CH-Ch3-]n - [-Ch3-CH(CN)-]m Бутадиен-нитрильный каучук - синтетический полимер, продукт сополимеризации бутадиена с акрилнитрилом

20 слайд Хлоропреновый каучук Хлоропреновый каучук кристаллизуется при растяжении, бла Описание слайда:

Хлоропреновый каучук Хлоропреновый каучук кристаллизуется при растяжении, благодаря чему резины на его основе имеют высокую прочность. Используется для производства резино-технических изделий: конвейерных лент, ремней, рукавов, шлангов, водолазных костюмов, электроизоляционных материалов. Изготовляют также оболочки проводов и кабелей, защитные покрытия. Важное промышленное значение имеют клеи и хлоропреновые латексы Хлоропреновый каучук - эластичная светло-желтая масса

21 слайд Силоксановый каучук Силоксановые резины обладают комплексом уникальных свойст Описание слайда:

Силоксановый каучук Силоксановые резины обладают комплексом уникальных свойств: повышенными термо-, морозо- и огнестойкостью, сопротивлением накоплению остаточной деформации сжатия и т. д. Они применяются в весьма важных областях техники, а относительно высокая их стоимость окупается более длительным сроком эксплуатации по сравнению с резинами на основе углеводородных каучуков

Силоксановый каучук Силоксановые резины обладают комплексом уникальных свойст

Курс повышения квалификации

Силоксановый каучук Силоксановые резины обладают комплексом уникальных свойст

Курс профессиональной переподготовки

Педагог-библиотекарь

Силоксановый каучук Силоксановые резины обладают комплексом уникальных свойст

Курс профессиональной переподготовки

Библиотекарь

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

loading

Общая информация

Номер материала: ДВ-437746

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Материалы на основе каучука Свойства каучука и резины
    Широкие возможности создания новых материалов открываются на основе композиций из неорганических веществ и полимеров органических соединений. Примером их являются резины, состоящие из вулканизованных каучуков и сажи, масса которой достигает 50% массы резины. Б зависимости от соотношения компонентов и от распределения серы и сажи в каучуке можно получать резины с разнообразными свойствами. На этом примере полезно подчеркнуть различие понятий о веществах и материалах. Каучук, сажа, сера — это вещества, из которых создается материал определенной структуры — резина. [c.315]
    За это время накоплен обширный экспериментальный материал по применению соединений различных классов в качестве вулканизующих агентов и механизму их действия, выявлен ряд общих закономерностей, связывающих особенности вулканизационных структур с физико-механическими свойствами резин, и созданы технологические процессы получения резиновых изделий на основе каучуков различных типов. [c.11]

    Жидкие хлоропреновые каучуки находят за рубежом достаточно широкое применение и в технике герметизации. В частности, на основе неопрена KNR изготовляются десятки герметизирующих и шпаклевочных составов, применяемых там, где от материала требуются характерные свойства, которыми обладает лишь резина. [c.37]

    По свойствам монолитных ферритов можно лишь ориентировочно судить о том, насколько они пригодны для изготовления магнитномягких резин. Это, как было показано ранее, связано с тем, что при переходе от монолитного феррита к порошку феррита той или иной дисперсности его свойства сильно меняются. Поэтому для экспериментального определения влияния количества ферритового наполнителя на прочностные свойства и статическую магнитную проницаемость материала были изготовлены магнитномягкие резины на основе каучука СКИ-3, который наряду с натуральным каучуком способен сохранять эластичность и прочностные свойства при большом наполнении. В качестве наполнителя использовался ферритовый наполнитель Ф1 (см. табл. 2,2). Ферритовый порошок вводили в стандартную смесь на [c.117]

    Высокая эластичность является важнейшей характеристикой каучуков как конструкционного материала, используемого для изготовления шин, приводных ремней, галош и других изделий. Но наряду с высокой эластичностью необходимо, чтобы каучуки обладали высокой прочностью на разрыв и удар, чтобы изготовленная на их основе резина не разрушалась от усталости при повторном изгибе, растяжении, сжатии, сдвиге, т. е. она должна иметь хорошую усталостную прочность и выносливость. Каучуки должны обладать и другими важными техническими свойствами водо- и газонепроницаемостью, стойкостью к окислению, к разрушающему действию повышенных и низких температур, т. е. хорошие эксплуатационные свойства, по которым оценивается работоспособность изделия. [c.152]


    Уретановые каучуки относятся к классу наиболее износостойких каучуков в условиях абразивного износа. Потери при истирании резин на основе СКУ при испытании на приборе МИ-2 на абразивных шкурках в 2—7 раз ниже, чем для резин на основе НК и БСК, что в первую очередь объясняется их превосходными прочностными свойствами и сравнительно невысоким коэффициентом трения (для жестких резин). Истираемость резин на основе СКУ резко увеличивается при повышении температуры, что связано с их низкой теплостойкостью. Поэтому в зависимости от температуры испытания наблюдается инверсия относительной износостойкости резин на основе СКУ и НК или БСК. Резины на основе СКУ находят широкое применение в качестве конструкционного материала для различных деталей машин, в массивных шинах для внутризаводского транспорта и т. д. [c.94]

    Покрытия из резин на основе натурального каучука обладают высокой эластичностью, хорошими адгезионными свойствами, большим сопротивлением абразивному износу. Однако химическая стойкость таких резин невысока наличие в структуре каучука двойных связей создает возможность легкого окисления материала. [c.39]

    Резины на основе натурального каучука (НК). До освоения промышленного производства синтетических каучуков (1932 г.) гуммирования как специальной отрасли техники у нас практически не существовало небольшие работы по обкладке химической аппаратуры и другого оборудования выполнялись с помощью резин на основе натурального каучука. Последний обладает многими ценными свойствами, позволяющими использовать этот материал для данной цели. [c.9]

    О характере распределения технического углерода судят также по диэлектрическим показателям смеси [64—66]. Модификацией метода оценки качества смешения по диэлектрическим свойствам резиновой смеси является способ интроскопии (Авт. свид. СССР № 176449), основанный на изучении прохождения радиоволн сверхвысокой частоты с длиной волны 2— 32 мм через образец. Однако разрешающая способность метода позволяет судить лишь об однородности композиции без оценки степени дисперсности активного наполнителя. Кроме того, при переходе с одного вида исследуемого материала на другой может существенно возрасти погрешность измерений. Так, введение небольших количеств малоактивного технического углерода оказывает большее влияние на принимаемый радиосигнал, чем высокоактивного кремнеземного наполнителя, хотя в последнем случае влияние на механические свойства резин будет более существенным. В случае композиций на основе низкомолекулярных каучуков, которые содержат, как правило, большое количество воздушных включений, данный метод оказывается недостоверным. [c.24]

    В то же время даже небольшие химические изменения (разрыв полимерной цепи, образование новой связи между двумя молекулами и т. д.) приводят к значительному изменению физико-механических показателей полимерных материалов. Химические изменения каучуков и изготовленных на их основе резин могут быть вызваны действием повышенных температур, кислорода или озона, солнечного света и т. п. В результате химических превращений ухудшаются исходные свойства материала. Это явление носит название старения . [c.5]

    Изделия из каучука и резины (продукт вулканизации каучука) стали незаменимыми материалами во всех отраслях народного хозяйства, культуры и быта. Это объясняется тем, что резина — единственный конструкционный материал, обладающий совокупностью таких ценных свойств, как эластичность в широком диапазоне температур, высокая газонепроницаемость, стойкость к многократным деформациям и др. Ассортимент синтетических каучуков увеличивается с каждым годом и в настоящее время их насчитывается нескольк

Натуральный каучук: основные свойства, производство, применение

Каучук, говоря сухим языком, это полимер, натурального происхождения, в основании которого лежит полиизопрен. После проведения операции вулканизации из него получают резину.

Природный каучукПриродный каучук Природный каучук

Натуральный каучук применяют при изготовлении покрышек, амортизирующих устройств, санитарных и гигиенических предметов.

История открытия натурального каучука

Человечество знает это сырье достаточно давно, по крайней мере, южноамериканские инки еще до прибытия на материк Христофора Колумба играли в мяч, сделанный из обработанного латекса.

Этот материал добывался из сока дерева под названием Гевея. Изначально он обладает белым цветом, но с течением времени, он начинает твердеть и менять цвет на темно-коричневый или черный.

Индейцы уже в те времена применяли его для изготовления тканей, обуви, емкостей для переноса и хранения воды и, конечно, использовали шарики, сделанные из этого материала, для развлечения.

Но предметы, изготовленные из натурального качества в теплую погоду, начинали прилипать, а в холодную становились очень хрупкими.

После того, как испанские моряки привезли натуральный каучук привезли в Старый свет, прошло более 300 лет, прежде чем его начали рассматривать, но как диковинный материал, а как сырье для производства разного типа продукции.

Предпринимались разные попытки изготовления обуви и одежды и, как правило, все кончалось неудачей. Это длилось до 1839 года, пока ученый Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) не открыл процесс вулканизации каучука. На основании результатов ранее проведенных исследований, он провел эксперимент – на каучук нанес слой серы и положил на разогретую печь. Результатом такого эксперимента стало появление первого в мире образца резины. Этот процесс назвали вулканизацией.

История открытия натурального каучукаИстория открытия натурального каучука

История открытия натурального каучука

Изобретение процесса вулканизации привело к массовому внедрению натурального каучука. Уже с середины XIX века процесс производства изделий из резины принял массовый характер и того сырья, которое добывали из гевеи стало не хватать, не смотря на то, на острове Ява, Суматра были основаны плантации на котором выращивали это растение.

Таким образом, перед химиками встала задача по получению материала, способного заменить натуральное сырье. На решение этой задачи ушел целый век. В процессе, проводившихся исследований, которые проводились во многих странах, стало ясно, что для получения заменителя необходимо устранить следующие проблемы:

  1. Синтезировать изопрен из других материалов.
  2. Осуществить полимеризацию полученного изопрена.
  3. Выявить вещества, способные оставить распад каучука.

Лишь в тридцатых годах ХХ века ученые смогли создать установку по промышленному производству синтетического каучука. Кстати, сложно переоценить вклад отечественных ученых в решение задач по производству синтетического каучука.

Для синтеза искусственного сырья был использован дивинил, получаемый из спирта. То есть натуральный и синтетический каучук, производят на основе разных веществ.

Процесс производства натурального каучука

Производство натурального сырья основано на коагуляции латекса, так называют сок, выделяемый каучуконосами. Другими словами, в процессе производства, происходит укрупнение частиц мелкого размера, содержащихся в латексе в более крупные.

Получение натурального каучукаПолучение натурального каучука

Получение натурального каучука

Как уже отмечалось, латекс, в том или ином виде содержится во многих растениях, прием он может находиться в корневой системе и стебле, такой каучук называют паренхимным, тот, который, содержится в листьях называют хлоренхимным, а тот, который находят в млечном соке называют латексным или латекс.

Практически весь натуральный каучук добывают из деревьев. С момента начала промышленной добычи этого сырья ни одно растение не превзошло гевею. Она изначально росла в Южной Америке и до сих пор из нее добывают 96% натурального продукта в мировой экономике. Млечный сок, который несет в себе латекс начинают добывать из этого растения с момента достижения им 12 лет. Одно дерево может выдать от 3 до 7,5 кг продукта в год. Как только дерево перестает выделять сок, его удаляют с плантации и отправляют на переработку.

Латекс состоит из:

  • воды до 70%;
  • натурального каучука – 25 – 70%;
  • протеина и натуральных минералов 1 – 2 %.

Для добычи латекса на стволе растения выполняют надрез в виде буквы V, из него добывают порядка 45- 60 г сырья. Добытое молочко сливают в один большой поддон. В нем добытое сырье отстаивают длительное время, и тут происходит реакция получения натурального каучука.

V-образный надрез на стволе дерева ГевеяV-образный надрез на стволе дерева Гевея

V-образный надрез на стволе дерева Гевея

Через определенное время молочко становится плотной массой, которую в последствии пропускают через валковый пресс. Это необходимо для избавления от лишней влаги. В итоге такой обработки образуется плотный брикет. На завершающем этапе, полученный полуфабрикат проходит сушку, и масса меняет цвет с белого на темный.

После сушки, полуфабрикаты готовят к отправке на предприятия по переработке натурального каучука. На них полученное сырье проходит операцию вулканизации каучука и происходит синтез готовой продукции – резины.

Промышленная революция, свершившаяся на рубеже XIX – XX веков вызвала рост потребности в каучуке. Это привело к тому, что стали появляться новые плантации и кроме Южной Америки гевею стали выращивать в Малайзии, во Вьетнаме и пр.

Производительность одного гектара плантации составляет порядка 1 – 2 тн каучука в год.

Промышленное применение

Самое массовое использование природного каучука на практике — это изготовление резины. В основе этого процесса лежит реакция вулканизации, разработанная еще в XIX веке.

Для получения резины, в сырье добавляют различные компоненты, способствующие образования длинномерных молекул, соединенных между собой поперечными связями. Такое строение и обеспечивает резине возможность сжатия и растяжения практически при любой температуре.

Промышленное применение натурального каучукаПромышленное применение натурального каучука

Промышленное применение натурального каучука

Продукт вулканизации – резина предназначается для применения различных отраслях. Е применяют для производства покрышек и камер для любой техники, работающей на колесном ходу.

Кроме того, каучук служит основой для производства различных уплотнений применяемых для работ по тепло-,гидро- и звукоизоляции. Без него не может обойтись и медицина, в частности при производстве перчаток, презервативов. Кроме того, множество изделий из него применяют в медицинских приборах и оборудовании.

Покрышки из натурального каучукаПокрышки из натурального каучука
Покрышки из натурального каучука
Натуральный каучук в роли уплотнителяНатуральный каучук в роли уплотнителя
Натуральный каучук в роли уплотнителя

Каучук применяют и в такой отрасли как ракетная. Его используют как основу для производства твердого топлива для ракет. В частности он используется как топливо, а наполнителем выступает порошок селитры, а окислителем выступает перхлорат аммония.

Важнейшие виды натурального каучука

В 1969 году вступил в действие стандарт, регламентирующий качества природного продукта. В нем весь каучук разделен на 8 типов, состоящих из 35 сортов. К основным можно отнести:

  • рифленый смокед-шит, иногда его называют копченый лист;
  • светлый креп, он имеет светло-кремовый цвет и множество других.

Качество природного каучука оценивают по результатам осмотра и верификации его с эталонным образцом. Кроме этого, применяется классификация каучука в соответствии с техническими нормами и правилами. В них нормируются количества допустимых примесей.

Формы натурального каучукаФормы натурального каучука

Формы натурального каучука

Кроме природного каучука предприятия — изготовители проивзодят целую гамму продукции с разными технологическими параметрами и механическими характеристиками они могут быть произведены в различной форме, например, в порошкообразной форме. Компании-производители этого сырья постоянно ведут исследования в части улучшения качества природного каучука и роста отдачи каучуконосов.

Одна из разновидностей каучука – это гуттаперча, иногда ее называют балата. Ее добывают в Малайзии. Гуттаперча отличаеться меньшей эластичностью. Это вызвано тем, что она имеет другое строение макромолекул. Эту разновидность каучука в начале ХХ века использовалась для изоляции морских кабелей связи. Надо отметить, что этот полимер не нашел массового использования в промышленности. В наши дни ее применяют для изготовления жевательной резинки. Кроме этого ее применяют дантисты, для приготовления пломб. Еще одно применение гуттаперчи – изготовление мячей для гольфа.

Сорта марки RSS

Это изделие состоит из каучука, который обработали коагуляцией и просушенных при помощи дыма. После просушки, листы разделяют на три основных сорта. Сорт RSS1- это самый чистый продукт, но самым распространенным принято считать RSS3. Самым чистым сортом является RSS1, однако наиболее распространенным является RSS3. Сорта этой группы применяют тогда, когда необходимо максимально твердое сырье. Каучук этой марки идет на изготовление покрышек, облицовку стен и пр. Вместе с тем, эта марка считается самой трудной для обработки.

Производители натурального каучука руководствуются в своей работе нормативами TSR- Technically Specified Rubber – Технические Специализированные Каучуки. Эти нормы вступили в силу более 40 лет назад.

Этот нормативный документ регламентирует требования по качеству природного каучука, а также метода контроля каждого из существующих сортов продукции. В этом же документе предусмотрена единая система упаковки. Готовую продукцию укладывают в кипы в плотную полиэтилен. Вес такой кипы не должен превышать 35 кг. Готовые кипы, в количестве 36 штук, помещают на европоддон и обматывают пленкой. Вес такого поддона составляет 1260 кг.

В TSR внесены сорта природного каучука:

  • TSR CV сорт каучука со стабильной вязкостью;
  • TSR L сорт обладающей светлой окраской;
  • TSR 5, 10, 20 марки каучука синтезированного в результате коагуляции.

Все производители, которые производят и поставляют натуральный каучук, должны в обязательном порядке принять и следовать точным нормам для отдельных сортов продукции. В странах, где расположены самые крупные плантации, и мощности по производству каучука разработали и внедрили собственные нормы, на основании TSR, так в Индонезии работают нормы SIR, в Таиланде STR.

Сравнительные свойств каучуков и резин

Натуральный и синтетические каучуки нашли свое применение во многих отраслях промышленности, изделия из этих материалов мы каждый день видим на своей кухне или гараже. Проведем попытку сопоставления применяемости натурального и синтетического каучуков.

Основанием натурального каучука служит полиизопрен. Вулканизация позволяет изготавливать высококачественную резину, применяемую для изготовления покрышек, амортизационных устройств, предметов гигиены и санитарии.

Каучуки марки БСК (бутадиен-стирольные) тоже применяют для производства покрышек и камер для транспортных средств на колесном ходу. Кроме того из нее производят материалы, которые будут работать в условиях повышенной истираемости, например, ленты для конвейеров или подошвы для обуви. Еще один тип синтетических каучуков – изопреновый. Их применяют для изготовления спортивного инвентаря.

Кремнийорганические каучуки применяют для производства уплотнителей, иллюминаторов, трубопроводных систем для транспортировки воздуха с разной температурой. Свойства этого синтетического материала позволяют его использовать для работы с маслами, топливом и пр. Кроме этого, этот материал биоинертен, то есть не вступает в контакт с биологическими объектами и это позволяют его использовать для применения его для производства искусственных органов, например, эндопротезов.

Разработка и внедрение в серийное производство искусственных заменителей привело к расширению использования этих материалов в промышленности, строительстве и быту. Особенно это важно, потому что, многие параметры синтетических заменителей превосходят характеристики натуральных, например, стойкость к износу или воздействию УФ излучения.

Сравнительные свойства каучуковСравнительные свойства каучуков
Сравнительные свойства каучуков
Расшифровка сравнительных свойств каучуковРасшифровка сравнительных свойств каучуков
Расшифровка сравнительных свойств каучуков

Но это не означает, что работы по производству и исследованию натуральных каучуков прекращены. Практически все компании, производящие натуральный продукт постоянно продолжают работы по его совершенствованию, модификации и повышению отдачи каучукового молочка с существующих плантаций. Дело в том, что у натурального сырья есть определенные свойства, которые недоступны для синтетических аналогов.

Мировой кризис 2008 года, природные катаклизмы в азиатском и южноамериканских регионах привели к снижению производства натурального каучука на 4%, но с течением времени его производство восстановилось и постоянно, но с разным ускорением, стремится в верх. Среди мировых лидеров по потреблению этого продукта можно назвать КНР – свыше 4 000 тыс. тонн в год, Индию – свыше 1 000, но более 70% из этого объема приходится на долю натурального продукта.

Состав и строение натурального каучука

Природный каучук – это высокомолекулярный углеводород. Его молекулы содержат, так называемые двойные связи, обеспечивающие этому материалу химические свойства каучука

Состав природного каучука может быть описан формулой (C5H8)n, где n может равняться числу от 1000 до 3000. Эта формула говорит о том, что натуральный продукт  – это изопрен.

Натуральный каучукНатуральный каучук

Состав и строение натурального каучука

Молекула этого материала имеет большую длину, но даже с использованием современных электронных оптических устройств полностью ее рассмотреть не удается. Диаметр каучуковой молекулы равен диаметру одной молекулы. Если ее растянуть до определенного предела, то молекула примет зигзагообразную формулу. Это обеспечивают атомы углерода, которые являются основой этой молекулы. Именно способность этого материала возвращаться в исходное положение обеспечивает такие качества, как прочность и эластичность.

Растяжение каучука приводит к тому, что его молекулы раздвигаются в направлении, приложенного усилия. Если от него избавиться, то молекулы вернуться в первоначальное состояние.

Другими словами, молекулы природного сырья представляют собой пружину и ее можно растянуть до некоего предела. Основной компонент каучука – углеводород, состоящий из атомов углерода и водорода.

Каучук: свойства, виды и применение

В составе млечного сока некоторых растений содержится латекс. Именно на основе этой белой жидкости и создается каучук. Данный материал обладает эластичностью, он не проницаем для воды и не проводит электрический ток. Сегодня производится не только натуральный каучук, но и его разнообразные синтетические аналоги. Все они сырье для изготовления изоляционных материалов, обуви и одежды, шин.

Фото: pixabay.com

Каучук: история открытия

Если бы мы могли спросить, что такое каучук, у индейцев, то они бы ответили, что это слезы деревьев. Именно так дословно переводится данный термин с древнего языка тупи-гуарани. До открытия Америки европейцы о таком чудесном материале ничего не слышали. В Новом Свете они впервые увидели мячи, обувь и прочие изделия из эластичного и прочного материала.

Всё дело в том, что уникальное каучуковое дерево — источник каучука — произрастает только на экваторе, в небольшом поясе в 1500 км шириной. В так называемой гевее бразильской содержится много латекса, и она легко отдает его человеку.

Фото: pixabay.com

В наших широтах похожим млечным соком обладают одуванчики, молочай и полынь. Однако ни его количество, ни качество не позволяют производить из него каучуки. Вот почему только древним народам американского континента этот материал оказался отлично знаком, а история открытия каучука связана с эпохой географических открытий.

Вскоре предприимчивые европейцы научились выращивать гевею в промышленных масштабах и распространили уникальное сырье по всему миру. Более того, в 1839 году на основе каучука была синтезирована резина. Ученый Чарльз Гудьир попробовал нагревать его с серой и получил еще более прочный и удобный материал. Процесс назвали вулканизацией, а резиновые изделия быстро покорили планету.

Каучук: свойства

Какими качествами наделен природный каучук? Этот полимер абсолютно уникален и меняет свои свойства в зависимости от температуры окружающей среды. Он может быть и высокоэластичным, и текучим, и даже стеклообразным.

Фото: pixabay.com

В диапазоне от 20 до 30 °С для материала характерны:

  • белая окраска или отсутствие цвета;
  • аморфная рыхлая структура;
  • способность растворяться только в бензине, бензоле, эфире;
  • нерастворимость в воде и спиртах.

Среди важных свойств каучука следует отметить:

  • упругость и эластичность. Каучуковое изделие можно растянуть на 1000%, и даже после этого оно быстро возвращается в исходное состояние. Данное качество теряется только при очень длительном хранении;
  • мягкость при комнатной температуре и проявление пластичности при нагревании. Если подобрать правильные условия работы с материалом, то форму, полученную при его тепловой обработке, удастся сохранить;
  • непроницаемость для электричества, тепла, газов и воды. Это свойство делает применение каучука очень удобным во всех сферах. Изготовленные из него изделия обладают длительным сроком хранения и мало подвержены воздействиям окружающей среды.

Фото: pixabay.com

Вот почему ни один из известных ранее материалов не смог сравниться с каучуком и тем более конкурировать с ним.

Читайте также: Зимняя резина: сложности выбора

Каучук: виды и применение

Два основных вида данного материала — это природный и синтетический каучук. Последний в свою очередь сегодня представлен широким разнообразием подвидов. Всё дело в том, что не так-то просто выращивать специальные деревья и добывать их млечный сок. На это также требуется много времени. Поэтому с момента знакомства с каучуком ученые начали искать способы производства его искусственных заменителей.

Первой молекулой, на основе которой ученым удалось создать синтетический аналог каучука, стал 1,3-бутадиен. Полученный дивиниловый каучук по свойствам оказался очень похож на натуральный. Резина, полученная после его вулканизации, также была прочной, пластичной и эластичной. Из нее начали изготавливать обувь, шины, ленты для конвейеров и медицинские изделия.

Фото: pixabay.com

По аналогичному принципу ученые разработали также бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный, винилпиридиновый и изопреновый каучук. Свойства каждого нового полимера несколько отличались и позволяли расширить области их применения.

Далее ассортимент каучуков расширился за счет введения в структуру молекул новых фрагментов, а именно появился:

  • кремнийорганический каучук. Из него изготавливают трубки для переливания крови, искусственные сердечные клапаны, а также кабель и провода;
  • полиуретановый каучук. Необходим для получения износостойкой резины;
  • фторсодержащий каучук. В отличие от природного аналога не разрушается даже при температуре выше 200 °C;
  • хлоропреновый каучук. Устойчив к действию окислителей и большинства растворителей.

Также сегодня известны неорганический, вспененный каучук и многие другие виды.

Фото: pixabay.com

Что касается применения, то синтетические каучуки, наряду с натуральными, широко используются в производстве резины. Последняя важна в изготовлении обуви и одежды, искусственной кожи, медицинских изделий, военных деталей, шин для автомобилей, изоляционных материалов и многого другого. К примеру, сегодня модным украшением стал каучуковый браслет.

Природа приготовила для человека много загадок. Их понимание всегда выводило цивилизацию на новый уровень. Так произошло и с каучуком. Ученым удалось не только исследовать уникальный материал, но и создать его искусственные аналоги, а вместе с тем — индустрию резиновых изделий.

Читайте также: Шины: признаки, что вам пора купить новые

Общие свойства материалов на основе каучука

    За это время накоплен обширный экспериментальный материал по применению соединений различных классов в качестве вулканизующих агентов и механизму их действия, выявлен ряд общих закономерностей, связывающих особенности вулканизационных структур с физико-механическими свойствами резин, и созданы технологические процессы получения резиновых изделий на основе каучуков различных типов. [c.11]
    Развитие более общей теории больших упругих деформаций, заменяющей классическую теорию, должно включать 1) физическую основу или закон, выражающий основные свойства материала, и 2) математический аппарат для выведения из этого зако-на отдельных следствий, нужных для технических задач. Что касается каучука, то первый этап этой теории уже рассматривался в предыдущих главах, в которых мы обсуждали вопрос [c.219]

    Рассмотрим прежде всего некоторые общие закономерности формирования структуры композиционных материалов на основе термопластов и эластомеров различной природы. Размер частиц эластичного наполнителя во всех рассмотренных системах (на основе ПВХ, наирита, каучуков общега назначения) определяется исходным размером его частиц и дополнительным измельчением в процессе смешения с материалом матрицы [1, 6]. Чем жестче материал матрицы — тем сильнее дополнительное измельчение, тем мельче размер частиц эластичного наполнителя в системе. Поэтому оптимальная степень наполнения может меняться в зависимости от условий смешения. С уменьшением исходного размера частиц степень их дополнительного измельчения уменьшается. При введении в полимерную матрицу тонкодисперсных вулканизатов (с размером частиц до 2 мкм) дополнительное измельчение практически не наблюдается. Применение тонкодисперсных вулканизатов (дисперсионного порошкового регенерата) должно обеспечивать большую стандартность свойств получаемых систем, иоско-льку при этом размер час-- [c.72]

    Выбор соответствующего материала в кабельной про.мышленности не вызывает затруднений. Для этой цели в течение многих лет применяются обычные силоксановые смеси общего назначения с твердостью 50°BS. Резины с большей твердостью имеют некоторые преимущества в отношении технологических свойств, но характерлзуются пониженной теплостойкостью. Вулканизация таких смесей должна проводиться в две стадии. Смеси на основе силасто мера 157, применяемые для изоляции кабелей для морского флота, не требуют двухстадийной вулканизация, но они имеют несколько худшую теплостойкость. Обычно силоксановые смеси не применяются для защитных оболочек кабелей. Однако имеется ряд типов силоксанового каучука с высокой прочностью, которые могут быть использованы лля этой цели (DP-54 и силастик 9 6). [c.369]



Синтетический каучук - получение, история и виды

Синтетический каучук — это синтетический эластомер, который обладает эластичными, водонепроницаемыми и электроизоляционными свойствами. В основном это полимеры, синтезированные из побочных продуктов нефти. Синтетический каучук используется для производства различных типов резины, при этом используется процесс вулканизации. Ежегодно производится около 32 миллионов тонн каучука, из которых две трети являются синтетическими. Рынок синтетических каучуков оценивается примерно в 56 миллиардов долларов США в 2020 году.  Синтетический каучук, как и натуральный каучук, используется в автомобильной промышленности для изготовления шин, резиновых профилей для дверей и окон, резинотехнических изделий, шлангов, ремней, матов, напольных покрытий и много другого.

Не смотря на то, что Вторая мировая война стала движущей силой появления синтетического каучука в промышленных масштабах, когда правительства начали строить заводы, чтобы сбалансировать дефицит натурального каучука, были и другие причины после войны, которые привели к разработке альтернативы или заменителей натурального каучука. Вот некоторые важные факторы, которые влияли на производство синтетического каучука:

  • Рост цен на натуральный каучук на мировом рынке в ответ на общее состояние экономики
  • Политические события, которые отрезали покупателей от поставщиков сырья
  • Большие транспортные расходы
  • Региональные ограничения в отношении создания каучуковых плантаций
  • Увеличение мирового спроса на каучук.

Производство синтетического каучука

Синтетический каучук в промышленном масштабе производится методами растворной или эмульсионной полимеризации. Полимеры, изготовленные в растворе, обычно имеют больше линейных молекул (то есть меньше разветвлений боковых цепей от основной цепи полимера), а также более узкое распределение молекулярного веса (то есть, большую длину) и обладают хорошей текучестью. Кроме того, размещение мономерных звеньев в молекуле полимера может контролироваться более точно, когда полимеризация проводится в растворе. Мономер или мономеры растворяют в углеводородном растворителе, обычно в гексане или циклогексане, и полимеризуют, используя металлоорганический катализатор, такой как бутиллитий.

При эмульсионной полимеризации мономер (или мономеры) эмульгируется в воде с подходящим мылом (например, стеарат натрия), применяемым в качестве поверхностно-активного вещества, и добавляется водорастворимый свободнорадикальный катализатор (например, персульфат калия, пероксиды, окислительно-восстановительная система), чтобы вызвать полимеризацию. После того как полимеризация достигнет желаемого уровня, реакцию останавливают добавлением ингибитора радикалов. Около 10 процентов синтетического эластомера, получаемого эмульсионным методом, продается в виде латекса. Остаток коагулируют с подкисленным соляным раствором, промывают, сушат и прессуют в брикеты весом 35 кг.

К примеру, когда проводится «горячая» эмульсионная полимеризация SBR (при 50 °C) — молекулы полимера более разветвлены, а когда проводят «холодную» полимеризацию (при 5 °C ) — они более линейны и, как правило, имеют более высокую молекулярную массу, которая придает свойства, улучшающие сопротивление истиранию и износостойкость шин. В некоторых случаях полимеризация продолжается для того, чтобы получить продукты с такой высокой молекулярной массой, которая сделала бы связи трудноразрушимыми. В этих случаях перед коагуляцией добавляют около 30 процентов тяжелой нефти, чтобы получить «растянутые маслом» эластомеры с превосходной износостойкостью.

История синтетического каучука

Происхождение эластомеров, образующих основу синтетического каучука, можно проследить до первой половины 19-го века, когда были предприняты попытки определить состав и структуру натурального каучука с целью воспроизведения данного материала. В 1838 году немецкий ученый  Химли получил летучий дистиллят из этого вещества, и в 1860 году англичанин Ч. Гревилл Уильямс путем перегонки разделил каучук на три составляющие — масло, деготь и «спирт», причем последняя часть представляет собой более летучую фракцию и основной компонент, который Уильямс назвал изопрен. Француз Жорж Бушардо с помощью газообразного хлористого водорода и длительной дистилляции превратил изопрен в каучукообразное вещество в 1875 году, а в 1882 году другой британец, У. А. Тилден, произвел изопрен с помощью разрушительной перегонки скипидара. Тилден также назначил изопрену структурную формулу Ch3 = C (Ch4) ―CH = Ch3.

Все изложенное выше было попытками воспроизвести натуральный каучук. Только когда был прекращен поиск химических эквивалентов натурального каучука и были подчеркнуты сопоставимые физические свойства, появился синтетический каучук. Выбор пал на бутадиен (Ch3 = Ch3CH = Ch3), соединение, подобное изопрену, в качестве основы для синтетического продукта. Несколько значительных вкладов поступило из России. В 1901 году Иван Кондаков обнаружил, что диметилбутадиен при нагревании с калием производит резиноподобное вещество, а в 1910 году С.В. Лебедев полимеризовал бутадиен, который он получил из этилового спирта. Во время Первой мировой войны Германия под воздействием блокады, введенной союзниками, начала производство «метилового каучука» с использованием процесса Кондакова. По современным меркам это был худший заменитель, и после войны немецкие производители вернулись к более дешевому и более качественному натуральному продукту. Однако исследования и эксперименты продолжались, и в 1926 году немец Г. Эберт преуспел в производстве полимеризованного натрием каучука из бутадиена. В течение следующего десятилетия этот материал превратился в различные типы бутадиеновых каучуков «буна» (так называемые из начальных слогов двух материалов, использованных для их изготовления: бутадиена и натрия).

В Советском Союзе производство полибутадиена с использованием процесса Лебедева было начато в 1932–33 годах с использованием картофеля и известняка в качестве сырья. К 1940 году в Советском Союзе была крупнейшая в мире индустрия синтетического каучука, производившая более 50 000 тонн в год. В то же время в Германии был разработан первый синтетический эластомер, который можно было использовать для замены натурального каучука и производства шин удовлетворительного качества. Farben Вальтера Бока и Эдуарда Чункура, которые синтезировали каучуковый сополимер стирола и бутадиена в 1929 году, используя процесс эмульсии. Немцы называли эту резину Buna S; англичане называли его SBR, или стирол-бутадиеновый каучук. Поскольку стирол и бутадиен могут быть получены из нефти, зернового спирта или угля, SBR пользовался большим спросом во время Второй мировой войны. Были произведены огромные объемы — до 100 000 тонн в год в Германии и Советском Союзе. Около 800 000 тонн в год SBR производилось в Соединенных Штатах, где оно получило обозначение военного времени GR-S (government rubber-styrene). Во время войны немецкие инженеры-химики усовершенствовали низкотемпературную или «холодную» полимеризацию SBR, производя более однородный продукт.

Другие важные синтетические эластомеры были открыты за десятилетия до Второй мировой войны, хотя ни один из них не был пригоден для изготовления шин. Среди них были полисульфиды, синтезированные в Соединенных Штатах Джозефом Патриком в 1926 году и коммерциализированные после 1930 года в виде маслостойких тиокольных каучуков; полихлоропрен, обнаруженный Арнольдом Коллинзом в 1931 году и коммерциализированный компанией DuPont в 1932 году как Duprene (позднее неопрен), высокопрочный маслостойкий каучук; нитрильный каучук (NBR), маслостойкий сополимер акрилонитрила и бутадиена, синтезированный Эрихом Конрадом и Чункуром в 1930 году и известный как Buna N в Германии;  бутилкаучук (IIR), сополимер изопрена и изобутилена, открытый в 1937 году американцами Р.М. Томасом и В. Дж. Спарксом в Standard Oil Company (Нью-Джерси).

После Второй мировой войны растущая изощренность в синтетической химии привела к открытию многих новых полимеров и эластомеров. В 1953–54 годах два химика, Карл Циглер из Германии и Джулио Натта из Италии, разработали семейство металлоорганических катализаторов, которые были способны точно контролировать расположение и порядок звеньев вдоль полимерной цепи и, таким образом, создавать регулярные (стереоспецифические) структуры. С использованием таких катализаторов изопрен полимеризовался таким образом, что каждый элемент в цепи был связан со своим предшественником в цис-конфигурации, практически идентичной структуре натурального каучука. Таким образом, был изготовлен практически 100-процентный цис-полиизопрен, «синтетический натуральный каучук». В 1961 году тот же тип катализатора с бутадиеном, что и мономер, был использован для производства цис-1,4-полибутадиена, каучука, который, как было установлено, обладает превосходной стойкостью к истиранию, особенно в шинах, подвергающихся воздействию тяжелых условий эксплуатации.

Несколько других достижений характеризовали послевоенные годы. Например, были получены блок-сополимеры, в которых длинная последовательность одного химического звена сопровождается в одной и той же молекуле длинной последовательностью другого, с использованием множества различных единиц и длин последовательностей. Были представлены новые маслостойкие и термостойкие эластомеры, в том числе стирол-акрилонитрильные сополимеры, полисульфиды и хлорированный и хлорсульфонированный полиэтилен. В некоторой степени, был  достигнут контроль над широким диапазоном молекулярной длины, присутствующим в большинстве полимеров, поэтому во многих случаях могут быть получены узкие или широкие распределения с совершенно разными вязкостными свойствами. Кроме того, полимеры были синтезированы с разветвленными молекулами, или со многими маленькими ветвями вдоль главной цепи, или с несколькими длинными «плечами», излучающими из центральной точки, что дает различные свойства текучести и более легкое поперечное сшивание.

В 1993 году мировое потребление синтетического каучука достигло девяти миллионов тонн. Около 55 процентов всего производимого синтетического каучука используется в автомобильных шинах.

Синтетический каучук — типы и использование

Как упоминалось выше, существует несколько основных видов синтетического каучука. Тип каучука подбирается в зависимости от условий эксплуатации и необходимых физико-химических свойств готового изделия. Вот основные типы синтетических каучуков и краткое описание их областей применения.

Стирол-бутадиен-каучук (SBR): резина общего назначения, обладающая лучшей стойкостью к истиранию, плохим сопротивлением низким температурам, низкой эластичностью, хорошей стойкостью к старению и нагреву, отличный электроизоляционный материал. Используется в шинной промышленности, для производства конвейерных лент, уплотнений, резинотехнических изделий.

Полибутадиеновый каучук (BR): этот синтетический каучук не используется сам по себе. Он смешивается с SBR или NR. Он гибок при низких температурах и обладает хорошей эластичностью. Используется в шинах, сцеплениях, подшипниках двигателя, конвейерных лентах, резинотехнических изделиях, уплотнениях для питьевой воды.

Изопреновый каучук (IR): это более однородный, чистый, прозрачный каучук. Используется в технических изделиях, таких как строительные секции, нагревательные шланги, охлаждающие шланги для транспортных средств, высокопроизводительные шины, посуда для пищевых продуктов.

Акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR): этот синтетический каучук обладает устойчивостью к топливу и маслу, хорошими температурными свойствами и стойкостью к истиранию. Используется в автомобильных деталях, масляных шлангах, резинотехнических изделиях, ковриках, плитах, уплотнениях, роликах и для пищевых продуктов, таких как молоко.

Хлоропреновый каучук (CR): устойчив к смазке, маслам, старению, истиранию и атмосферным воздействиям, обладает огнестойкостью. Используется в конвейерных лентах, приводных ремнях, сцеплениях, всех видах резинотехнических изделий, тросах, пневматических подвесных системах.

Бутилкаучук (IIR): этот синтетический каучук устойчив к старению, озону и химическим веществам. Обладает хорошими механическими и изоляционными свойствами. Обладает низкой проницаемостью для газов и износостойкостью. Используется в автомобильных шлангах, уплотнениях, мембранах, покрышках, резинотканевых изделиях, шлангах, изоляции кабелей.

Завод резинотехнических изделий «Каучук» имеет опыт работы с большим количеством каучуков в производстве изделий, а также производит собственные резиновые смеси на основе всех видов каучуков. Наши опытные инженеры-технологи могут подобрать для вас рецептуру резиновой смеси, которая будет отвечать всем вашим требованиям и поможет вам создать изделие, которое даст вам преимущество в условиях рыночной конкуренции. Обращайтесь за консультацией по контактам на сайте.

Эластичность и температура резиновой ленты

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript. Если вы оставите JavaScript отключенным, вы получите доступ только к части контента, который мы предоставляем. Вот как.
Области науки Машиностроение
Сложность
Время, необходимое Средний (6-10 дней)
Предпосылки нет
Доступность материалов Этот проект требует некоторых специальных предметов.Все они могут быть куплены онлайн, или вы можете взять их в школе. Смотрите список материалов для деталей.
Стоимость Низкий ($ 20 - $ 50)
Безопасность Взрослый контроль требуется для нагрева и розлива кипятка.

Аннотация

Многие материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.Как вы думаете, что произойдет с эластичностью (эластичностью) резиновой ленты, когда она нагревается или охлаждается до различных температур?

Цель

Целью этого проекта является исследование того, как восстанавливающая сила резиновой ленты изменяется в зависимости от температуры.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Планируете ли вы сделать проект от друзей науки?

Вернитесь и расскажите нам о своем проекте, используя ссылку «Я сделал этот проект» для выбранного вами проекта.

Вы найдете ссылку «Я сделал этот проект» в каждом проекте на веб-сайте Science Buddies, поэтому не забудьте поделиться своей историей!

Кредиты

Эндрю Олсон, доктор наук, научный сотрудник

Джастин Спан, друзья науки

Сандра Слуц, доктор наук, научные друзья

Источники

Идея этого проекта принадлежит Винсу Колдеру из его ответа на доске объявлений Ньютона Спросите Ученого:

Цитировать эту страницу Общая информация о цитировании предоставляется здесь.Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и при необходимости обновите цитату.

MLA Style

Штат научных друзей. «Эластичность и температура резиновой ленты». Научные друзья , 8 июля 2020 г., https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/ApMech_p026/mechanical-engineering/rubber-band-elasticity-and-temperature. Доступ 19 июля 2020 г.

APA Style

Штат научных друзей.(2020 г., 8 июля). Эластичность и температура резиновой ленты . Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/ApMech_p026/mechanical-engineering/rubber-band-elasticity-and-temperature

Дата последнего редактирования: 2020-07-08

Введение

Все вещество состоит из атомов, таких как углерод, водород или кислород. атома связаны друг с другом, образуя более крупные соединения, называемые молекулами .Некоторые молекулы образуются путем связывания воедино повторяющихся субъединиц. Такие молекулы называются , полимеры . В некоторых полимерах, включая многие синтетические полимеры в текстиле и пластмассах, субъединицы идентичны. В других полимерах, таких как белки, образующиеся внутри клеток, субъединицы имеют общую структуру «основы», к которой присоединены различные химические группы.

Каучук является примером натурального полимера. Цепочки молекул в каучуке обладают естественной эластичностью: они могут растягиваться при натяжении.Когда сила натяжения устранена, эластичные полимеры в резиновой пружине возвращаются к своей первоначальной длине. Полимер с такими упругими свойствами иногда называют эластомером . Молекулярные цепи эластомера в основном действуют как пружины.

Твердые материалы обычно расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Как температура повлияет на эластичность резиновых лент? Вы можете узнать сами с помощью этого эксперимента.

Термины и Понятия

Чтобы сделать этот проект, вы должны провести исследование, которое позволяет вам понимать следующие термины и понятия:

  • Атом
  • Молекула
  • Полимер
  • Эластомер
  • закон Гука

Вопросы

  • Как эластичность резины изменяется с температурой?

Библиография

  • Исследуйте этот сайт, чтобы узнать больше о полимерах:
    PSLC.(2007). Детская макрогаллерия. Центр изучения науки о полимерах, Департамент науки о полимерах, Университет Южного Миссисипи. Получено 15 июня 2007 г.
  • Здесь вы можете узнать о химической структуре каучука, природного полимера:
    Центр изучения полимеров. (Н.о.). Резинка. Департамент науки о полимерах, Университет Южного Миссисипи. Получено 25 марта 2015 г.
  • Идея этого проекта принадлежит Винсу Колдеру из его ответа на доске объявлений «Ньютон Спроси Ученого»:
    Меллендорф, К., и другие. (2002). Закон Гука и резиновые ленты. Ньютон Спроси Ученого, Аргоннская Национальная Лаборатория. Получено 25 марта 2015 г.

Для помощи в создании графиков, попробуйте этот веб-сайт:

  • Национальный центр статистики образования. (Н.о.). Создать график. Получено 12 ноября 2008 г.

Лента новостей на эту тему

I did this project

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает вышеупомянутые статьи.Он не такой умный, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнайте больше о новостной ленте

Материалы и оборудование

  • Резиновые ленты (шесть или более, все одинакового размера и ширины)
  • Ножницы
  • Термометр; доступный от поставщиков онлайн, таких как Каролина Биологическая Компания снабжения
  • градуированный цилиндр объемом 250 мл; должен быть чистым и теплостойким. Этот предмет можно приобрести у онлайн-продавцов, таких как Carolina Biological Supply Company.Возможно, вы сможете одолжить аналогичный предмет в вашей школе.
  • Груз весом 100 г, с крюком или ручкой для крепления к резинке. Этот предмет можно приобрести у онлайн-продавцов, таких как Carolina Biological Supply Company. Возможно, вы сможете одолжить аналогичный предмет в вашей школе.
  • Вода
  • Лед
  • Горшок или чайник
  • Плита
  • Деревянная ложка или другой инструмент для перемешивания с длинной ручкой
  • Линейка или рулетка, метрическая
  • Тесто или шпаклевка
  • Бамбуковый шампур или эскимо палочка

Отказ от ответственности: Science Buddies участвует в партнерских программах с Инструменты домашней науки, Amazon.ком, Каролина Биологическая, и Jameco Electronics. Доходы от партнерских программ помогают поддерживать Science Buddies, 501 (c) (3) общественная благотворительность, и держать наши ресурсы бесплатными для всех. Нашим главным приоритетом является обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), касающиеся покупок, сделанных вами для научных проектов, на основе рекомендаций на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам по адресу [email protected]

Экспериментальная процедура

  1. Проведите предварительное исследование, чтобы разбираться в терминах, понятиях и вопросах выше.
  2. Нагреть кастрюлю с водой до кипения на плите. С помощью взрослого осторожно налейте кипящую воду в мерный цилиндр.
  3. Ножницами обрежьте одну резиновую ленту так, чтобы это была прямая лента, а не круг.
  4. Привяжите один конец резиновой ленты к середине вертела, а другой конец - к крюку (или ручке) на грузике из стали.
  5. Осторожно, стараясь не обжечься горячей водой или паром, опустите груз и резиновую ленту в градуированный цилиндр.Поместите шпажку через отверстие в градуированном цилиндре, чтобы предотвратить попадание всего этого внутрь. Используйте шпаклевку или тесто, чтобы прикрепить шампур к краям градуированного цилиндра. На рисунке 1 приведена схема экспериментальной установки.

    Рисунок 1. На этой схеме показано, как погрузить резинку в воду, повесив ее на шампур. Другой конец резиновой ленты надежно привязан к грузу, а линейка используется для измерения длины натяжения резиновой ленты между вертелом и грузом.

  6. Измерьте температуру воды с помощью термометра. С помощью линейки измерьте длину натяжения резиновой ленты между вертелом и весом. Запишите оба этих измерения в таблицу данных в своей лабораторной записной книжке.
    1. Совет: Если вам трудно использовать линейку для измерения длины растяжения резиновой ленты, то с помощью линейки измерьте расстояние в миллиметрах от отметок на градуированном цилиндре.Теперь посчитайте отметки между бамбуковым вертелом и весом и переведите это обратно в миллиметры.
  7. Продолжайте измерять температуру воды и растягивайте ее каждые три-пять минут, пока температура воды не стабилизируется около комнатной температуры.
  8. Как только температура стабилизируется, вылейте примерно 25 мл воды из градуированного цилиндра. Добавьте 25 мл ледяной воды, чтобы заменить его. Тщательно перемешайте воду в градуированном цилиндре с помощью ручки деревянной ложки или другого длинного орудия.Измерьте температуру воды и длину растяжения резиновой ленты. Запишите результаты измерений в свою лабораторную тетрадь.
  9. Повторяйте шаг 8, пока конечная температура воды не станет примерно такой же, как у вашей воды со льдом.
  10. Повторите шаги 2-9 еще два раза. Используйте новую резинку каждый раз. Убедитесь, что начальная длина ваших резиновых полос (как только они привязаны к бамбуку и весу) примерно одинакова каждый раз.
    1. Повторение эксперимента в общей сложности три раза поможет вам определить, являются ли ваши выводы последовательными и надежными.
  11. Постройте линейный график зависимости длины растяжения резиновой ленты (ось Y) от температуры воды (ось X).
    1. В конце у вас должен быть один график с тремя линиями, каждая из которых представляет отдельное испытание с другой резинкой.
    2. Вы можете сделать свой график вручную или использовать компьютерное программное обеспечение, например, «Создать график».
  12. Что случилось с длиной натяжения резиновой ленты при понижении температуры? Это то, что вы ожидали увидеть, основываясь на вашем базовом чтении? Все ли три ваших экспериментальных испытания вели себя одинаково? Как вы думаете, что произойдет с натяжением резиновой ленты, если вы начнете с ледяной воды и продолжите повышать температуру воды? Повторите эксперимент, на этот раз придумывая способ начать с ледяной воды и закончить почти кипящей водой.

,

Если вам нравится этот проект, вам может понравиться исследовать эти связанные профессии:

Ученый-материаловед и инженер

Что позволяет создавать высокотехнологичные объекты, такие как компьютеры и спортивное снаряжение? Это материалов, внутри этих продуктов.Ученые и инженеры по материалам разрабатывают материалы, такие как металлы, керамика, полимеры и композиты, которые нужны другим инженерам для их разработки. Ученые и инженеры по материалам считают атомно (то есть они понимают вещи на наноразмерном уровне), но они проектируют микроскопически (на уровне микроскопа), и их материалы используются макроскопически (на уровне, который может видеть глаз ). Начиная с тепловых щитов в космосе, протезов, полупроводников и солнцезащитных кремов и заканчивая сноубордами, гоночными автомобилями, жесткими дисками и посудой для выпечки, ученые и инженеры по материалам делают материалы, которые делают жизнь лучше.Читать далее

Инженер-механик

Инженеры-механики - это часть вашей повседневной жизни, они проектируют ложку, которую вы использовали для завтрака, упаковку завтрака, откидную крышку на тюбике с зубной пастой, молнию на куртке, машину, велосипед или автобус, который вы взяли в школу стул, в котором вы сидели, дверная ручка, которую вы взяли, петли, на которых она открывалась, и шариковая ручка, которую вы использовали для прохождения теста.Практически каждый объект, который вы видите вокруг, прошел через руки инженера-механика. Следовательно, их навыки востребованы для разработки миллионов различных продуктов практически во всех отраслях промышленности. Читать далее

Техник-машиностроитель

Вы используете механические устройства каждый день - чтобы застегнуть и застегнуть одежду, открыть двери, охладить и приготовить еду, получить чистую воду, обогреть дом, играть музыку, путешествовать по Интернету, путешествовать и даже чистить зубы.Практически каждый объект, который вы видите вокруг, был в какой-то момент механически спроектирован или спроектирован, что требует навыков технических специалистов по машиностроению для создания чертежей продукта или для создания и тестирования моделей продукта для поиска наилучшего дизайна. Читать далее

Вариации

  • Резиновые полосы ведут себя как пружины? Используйте процедуру, описанную в следующем проекте Science Buddies, с резинками вместо пружин, чтобы узнать: Применение закона Гука: создайте свою собственную весну.
  • Считаете ли вы, что сила, необходимая для разрыва резиновой ленты, будет меняться с температурой? Используйте пружинную шкалу, чтобы измерить максимальное усилие, которое может выдержать резиновая лента перед разрывом. Выполните несколько испытаний с резинками при разных начальных температурах.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

Задайте вопрос эксперту

Форум «Спросите эксперта» предназначен для того, чтобы студенты могли найти ответы на научные вопросы, которые они не смогли найти с помощью других ресурсов.Если у вас есть конкретные вопросы о вашем научном проекте или научной ярмарке, наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не сделают работу за вас, но они сделают предложения, предложат рекомендации и помогут вам устранить неполадки.

Задайте вопрос эксперту

Ссылки по теме

Лента новостей на эту тему

I did this project

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает вышеупомянутые статьи.Он не такой умный, как вы, и иногда может давать юмористические, смешные или даже раздражающие результаты! Узнайте больше о новостной ленте

Ищете больше науки веселья?

Попробуйте одно из наших научных мероприятий для быстрого изучения науки в любое время. Идеальная вещь, чтобы оживить дождливый день, школьные каникулы или момент скуки.

Найти активность

Изучите наши научные видео

DIY Glitter Surprise Пакет с простой цепью

Как сделать зубную пасту слона

Рассеивание цветов - STEM Activity

Спасибо за ваш отзыв!

,
Реометр с подвижным штампом | Решения MonTech для испытаний резины
Системы реометра

MonTech оснащены новейшей технологией цифрового привода с обратной связью. На качество и производительность реологических измерений прибора сильно влияет точность прикладываемой деформации и, следовательно, позиционирование двигателя. Поэтому все системы тестирования реометра оснащены новейшими высокоточными системами привода:

Прибор MDR 3000 Basic оснащен редукторным бесщеточным двигателем постоянного тока со встроенными системами управления приводом, цифровым образом подключенным к блоку ПЛК прибора, что делает этот привод идеальной системой для статических испытаний на фиксированных частотах.

Все другие реометры MonTech с подвижной головкой и анализаторы резиновых процессов оснащены запатентованной системой постоянного крутящего момента MonTech, которая обеспечивает высокоточное, бесступенчатое и переменное перемещение деформаций, частот и других типов контролируемых последовательностей. Этот уникальный и мощный привод - единственная система двигателя, которая была специально разработана для применений MDR и RPA. Непревзойденные динамические характеристики могут быть достигнуты, так как привод монтируется непосредственно под нижней головкой, минимизируя движущуюся массу и устраняя необходимость в каких-либо сцеплениях, приводных валах или муфтах.Наконец, это означает, что для люфтов нет абсолютно никакой задержки запуска, постоянно обеспечивая точные и повторяемые движения для наиболее точных реологических измерений. Керамические и магнитные подшипники образуют основу высокой прочности, жесткости, жесткости и надежности привода, что обеспечивает превосходную точность при самых малых напряжениях до самых высоких частот. В соответствии с главной системой привода, специально разработанный высокоточный датчик углового перемещения с точностью до 0.000001 ° устанавливается, измеряя малейшие движения и формируя цифровую замкнутую цепь управления с временем отклика менее 20 наносекунд.

Реометр с подвижной матрицей MonTech - это ведущая в мире серия приборов для надежных измерений отверждения в резиновой промышленности.

Благодаря прочной конструкции и превосходному качеству конструкции приборы MonTech явно предлагают превосходную точность и точность, подтвержденную нашими сертификатами и аккредитациями, включая ISO 9001: 2008 и ISO / IEC 17025: 2005.

Эти услуги калибровки предлагаются по всему миру нашей высококвалифицированной командой полевых инженеров MonTech, чтобы гарантировать, что калибровки ваших приборов полностью отслеживаются и соответствуют всем местным, корпоративным и международным стандартам.

,
Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Резина - это материал, который может растягиваться и сжиматься. Это полимер. Он может быть получен из природных источников (например, натурального каучука) или может быть синтезирован в промышленном масштабе. Многие вещи сделаны из резины, такие как перчатки, шины, пробки и маски. Несколько вещей можно сделать только из резины.

Иногда слово означает только натуральный каучук (латексная резина ). Натуральный каучук производится из белого сока некоторых деревьев, таких как Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae).Другие эластомеры, называемые синтетическими каучуками, получают химическими процессами.

Hevea brasiliensis - это дерево, из которого происходит большинство резины. Другими растениями, имеющими особый сок (называемый латексом), являются инжир ( Ficusastica ), Кастилия (Панамское каучуковое дерево), молочай, салат-латук, обыкновенный одуванчик, Taraxacum kok-saghyz (русский одуванчик), Scorzonera tau-saghyz и Guayule.

В 1800-х годах большинство сока для производства каучука пришло из Южной Америки.В 1876 году Генри Уикхем получил семена каучуковых деревьев в Бразилии, доставил их в сады Кью, Англия, и отправил на Цейлон (Шри-Ланка), в Индонезию, Сингапур и Британскую Малайю. Позже Малая (сейчас Малайзия) сделала больше всего резины. Люди пытались выращивать каучук в Индии, в 1873 году в Ботаническом саду в Калькутте. Первые фермы Hevea в Индии были созданы в Таттекаду в Керале в 1902 году. В начале 20-го века в Свободном государстве Конго в Африке также было много деревьев для резины, и большинство людей, которые работали на этих фермах, были вынуждены труд, работа.Либерия и Нигерия также начали выращивать деревья для производства каучука.

Шарль Мария де Ла Кондамин представила образцы резины Королевской академии наук Франции в 1736 году. [1] В 1751 году Франсуа Френно прочитал в Академии статью (в конце концов опубликованную в 1755 году), в которой описаны многие свойства каучука. , Это было упомянуто как первая научная статья по каучуку. [1]

В 1770 году британский химик Джозеф Пристли заметил, что резина очень хороша для удаления следов от карандаша на бумаге.

Натуральный каучук плавится в жару и замерзает на холоде. В 1844 году Чарльз Гудиер нашел способ улучшить натуральный каучук с помощью химического процесса, известного как вулканизация, что сделало его полезным для многих других продуктов, включая, спустя десятилетия, шины.

В 20-м веке стали использоваться синтетические (искусственные) каучуки, такие как неопрен. Они широко использовались, когда Вторая мировая война перекрыла поставки натурального каучука. Они продолжают расти, потому что натурального каучука становится все меньше, а также потому, что в некоторых случаях они лучше, чем натуральный каучук.

Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с Резина .
  1. 1,0 1,1 Документ без названия
,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *