Список тематических статей. Из чего делают резину?

В основе любой резины лежит натуральный каучук (NBR) или синтетический каучук (SR), что определяет основные свойства резинового материала. Различные добавки (компоненты) добавляются для улучшения физико-механических свойств резины. Таким образом, резина состоит из каучука и перечисленных ниже компонентов.

Что такое резина — технология производства, состав, свойства, применение

Каучук (происходит от латинского слова «resina» — «смола») — это резиновый материал, получаемый путем температурной стабилизации (вулканизации) натурального и синтетического каучука.

Вулканизация — это сложный технологический процесс, в котором каучук взаимодействует с вулканизирующим агентом (обычно серой) под воздействием высоких температур. В процессе вулканизации молекулы каучука сшиваются, образуя пространственную решетку. В результате получается эластичный полимер (каучук), структура которого состоит из хаотично расположенных углеродных цепочек, прочно соединенных с атомами серы. В процессе вулканизации натуральный или синтетический каучук превращается в резину.

В нормальном состоянии углеродные цепи имеют скрученную структуру. При растяжении они разматываются, но при снятии растягивающего усилия быстро возвращаются к своей прежней форме. Это свойство сделало резину незаменимым материалом для широкого спектра применения — от изготовления приводных ремней и уплотнений до производства автомобильных шин.

Состав резины

Помимо каучука, каучук содержит и другие компоненты:

  • ускорители вулканизации
  • активаторы
  • добавки-пластификаторы
  • противостарители
  • активные наполнители или усилители
  • неактивные наполнители
  • красители
  • ингредиенты специального назначения

Резина также может содержать ароматизаторы (отдушки), различные модификаторы, антипирены (замедлители горения) и другие ингредиенты. Производители используют различные ускоряющие катализаторы для увеличения скорости вулканизации.

Натуральный и синтетический каучук — в чем разница

2-2.jpg

Основное отличие натурального каучука от его синтетического аналога заключается в том, что натуральный каучук — это природный полимер, получаемый из млечного сока дерева под названием Hevea (Hevea brasiliensis). Синтетический каучук — это искусственный полимер.

Синтетический каучук — это искусственный полимерный материал, который во многом копирует свойства и характеристики натурального каучука. Материал получают путем полимеризации бутадиена, изопрена, стирола, изобутилена и других химических веществ. Синтетический каучук состоит из длинных разветвленных молекулярных цепей с двойными связями.

Наиболее распространенный синтетический каучук — изопреновый каучук. Этот материал по своим свойствам и молекулярной структуре максимально приближен к натуральному каучуку. Изопреновый каучук нашел широкое применение в производстве шин (часто в сочетании с другими шинами).

Получение

В современной промышленности каучук в основном производится путем вулканизации резиновых смесей, которые имеют довольно сложный состав. Резина является основным ингредиентом и основой d

Конкретный каучук, служащий основой для конкретной резины и других композитных компонентов, выбирается исходя из назначения, условий эксплуатации и других требований к резиновому изделию. Свойства продукта зависят от технологического метода обработки, а также от экономических и других факторов.

Процессы производства изделий из этого материала включают смешивание каучука с другими компонентами резиновой смеси в смесительном или вальцовочном станке, изготовление полуфабрикатов резиновых изделий, резку, сборку и другие этапы отделки, а также последующую вулканизацию изделий. Полуфабрикаты могут представлять собой экструдированные профили (аналогично экструдированным пластмассам), каландрированные листы, ламинированные ткани, шнуры и т.д. Процесс вулканизации осуществляется непосредственно в реакторах непрерывного действия, например, в прессах, котлах, круглых автоклавах, автоклавах непрерывного действия, таких как туннельные автоклавы, бочковые автоклавы и т.д.

Изображение автоклава для вулканизации шин

Рис. 1 Автоклав для вулканизации шин

Высокая пластичность сырья означает, что размеры и форма изделия формируются и придаются непосредственно во время вулканизации. Вулканизационные прессы и процесс вулканизации под давлением широко используются в процессе переработки. В этих процессах вулканизация и отверждение объединены в один этап. Основным вулканизующим агентом для шин является элементарная сера, которая обычно вводится в количестве нескольких сантиметров от веса компаунда. Смеси с высоким содержанием серы от 30 до 50 процентов дают эбонитовые продукты или полупродукты.

Свойства резины

Этот материал интересен прежде всего своей эластичностью. По сути, каучук представляет собой сшитое коллоидное вещество, в котором каучук является дисперсной фазой, а наполнители — дисперсными фазами. Основное свойство резины — высокая эластичность, она может подвергаться большим деформациям при различных температурах, которые, в свою очередь, обратимы.

Резина обладает как твердыми, так и жидкими и даже газообразными свойствами, например, энтропийным качеством эластичности. В целом, свойства каждого типа резины зависят главным образом от типа используемого каучука. Их свойства варьируются в широком диапазоне при использовании, смешивании или модификации различных каучуков.

Модуль упругости низкодеформационных резин колеблется от 1 до 10 МПа. Значение коэффициента Пауссона составляет около 0,5. Обратимая деформация при растягивающей нагрузке достигает 10-кратного размера изделия.

Резины обладают хорошими звукопоглощающими, абразивостойкими, износостойкими и теплоизоляционными свойствами. Они также

Многие шины сочетают в себе полезные свойства разных групп и могут использоваться в разных условиях и для разных целей. Существуют также прозрачные, пористые, цветные, тропического применения и т.д.

Виды резин

В зависимости от назначения шины делятся на шины общего назначения и шины специального назначения.

  Какие реакции называют качественными. Какие реакции называют качественными?

Каучук общего назначения включает вулканизируемые неполярные каучуки, такие как NK, SKB, SKS, SKI.

НК — это натуральный каучук, который является полимером изопрена (C5H8)n. Он растворяется в жирных и ароматических растворителях (бензин, бензол, бензол, хлороформ, дисульфид углерода и т.д.) и образует вязкие растворы, которые используются в качестве клея. При нагревании выше 80-100 °C каучук становится пластичным и разлагается при 200 °C. При температур е-70 °C НК становится хрупким. В норме НК является аморфным. Однако при длительном хранении он может кристаллизоваться.

СКБ — это синтетический бутадиен (дибиниловый каучук), получаемый по технологии С. В. Лебедева. Формула полибутадиена — (С4Н6)n. Это некристаллизованный каучук, обладающий низкой прочностью на разрыв, поэтому каучук на его основе должен быть усилен армирующими наполнителями. Морозостойкость бутадиенового каучука низкая (о т-40 д о-45 °C). СКС — это бутадиен-стирольный каучук, получаемый сополимеризацией бутадиена (Σ4Н6) и стирола (ΣΝ2=ΣΝΣНΣ6Ν5) и являющийся наиболее распространенным каучуком общего назначения.

СКИ, синтетический изопреновый каучук, является продуктом полимеризации изопрена (Σ5Ν8). SKI стало возможным благодаря использованию новых катализаторов. По своей структуре, химическим, физическим и механическим свойствам СКИ очень похож на натуральный каучук. Промышленностью выпускаются марки СКИ-3 и СКИ-ЗП, которые по своим свойствам ближе к НКИ, каучук СКИ-ЗД для электроизоляции и каучук СКИ-ЗБ для вакуумных систем.

Классификация резины по назначению

Резины общего назначения могут использоваться в воде, воздухе, слабых кислотах и щелочах. Диапазон рабочих температур составляет о т-35 до 130°C. Эти шины используются для производства покрышек, ремней, рукавов, конвейерных лент, кабельной изоляции и различных резинотехнических изделий.

Специальные шины делятся на различные типы: маслобензостойкие, термостойкие, легко- и грязестойкие, износостойкие, электротехнические, стойкие к гидравлической жидкости.

Маслобензостойкие шины производятся на основе хлоропрена (найрита), SKN и тиоловых шин. Наирит — это отечественный хлоропреновый каучук. Хлоропрен имеет формулу CH2==CCI-CH=CH2. Вулканизация может быть достигнута без серы путем термической обработки, так как под воздействием температуры каучук переходит в термостабильное состояние. Шины на основе наирита чрезвычайно эластичны, а

СКН — бутадиен-нитрильный каучук — продукт совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислот ы-SH2-SH =SH-SH2-SH2-SH2-SSN- Шины на основе СКН имеют высокую прочность ((в = 35 МПа), Они обладают хорошей износостойкостью, но меньшей эластичностью, чем НК-каучуки, но более устойчивы к старению и воздействию разбавленных кислот и щелочей. Они могут использоваться в среде бензина, топлива и масла в диапазоне температур о т-30 до 130°C. Шины на основе SKN используются для производства ремней, конвейерных лент, шлангов, масло- и газостойких резиновых деталей (прокладок, уплотнительных манжет и т.д.).

Thiokol — это торговое название полисульфидных шин. Смеси каучука с серой, наполнителями и другими веществами расплавляются до образования нужных резиновых сегментов, которые затем нагреваются. В этих условиях атомы серы присоединяются к двойным связям макромолекул каучука и «сшивают» их, образуя дисульфидные «мостики». В результате получается гигантская молекула, которая имеет три измерения в пространстве — длину, ширину и толщину. Полимер приобретает пространственную структуру. Если в каучук добавлено больше серы, чем необходимо для образования резины, линейные молекулы сшиваются в слишком большом количестве мест во время вулканизации, материал теряет эластичность и становится твердым — образуется эбонит. До появления современных пластмасс эбонит считался одним из лучших изоляционных материалов.

Полисернистый каучук или тиол образуется при взаимодействии галогенированных углеводородов с многочисленными сернистыми соединениями щелочных металлов:

Резины специального назначения

-CN2-SN2-SN2-S2-S2-S2-. Тиокол отверждается пероксидами. Наличие серы в основной цепи делает резину полярной и, таким образом, устойчивой к воздействию топлива и масел, кислорода, озона и солнечного света. Сера также делает тиол чрезвычайно водонепроницаемым (выше, чем NK); поэтому тиол является хорошим герметизирующим материалом.

Механические свойства каучуков на основе тиола низкие. Эластичность шин сохраняется при температурах о т-40 °C д о-60 °C. Термостойкость не превышает 60-70 °C. Новые типы тиоколларов работают при температурах до 130 °C.

Акриловые каучуки — сополимеры эфиров акриловой (или метакриловой) кислоты с акрилонитрилом и другими полярными мономерами — можно отнести к жиростойким каучукам. Выпускаются следующие марки каучука: BAK-12, BAKH-7, КАЖДЫЙ. Армирующие наполнители используются для производства высокопрочных шин. Преимуществом акриловых шин является их устойчивость к сернистым маслам при высоких температурах; они широко используются в автомобильной промышленности; они устойчивы к кислороду, достаточно термостойки и сцепляются с полимерами и металлами. Недостатками ВАС являются низкая эластичность, низкая морозостойкость и низкая устойчивость к воздействию горячей воды и пара.

Механические свойства

Специфические свойства шин включают, например, температуру хрупкости, морозостойкость, теплостойкость и стойкость к старению.

Очень важным свойством шин является их устойчивость к старению (сохранению механических свойств) при воздействии света, озона, тепла и других факторов.

Механические свойства эластомеров определяются в статических условиях, т.е. при постоянной нагрузке и деформации, при относительно низкой скорости нагружения (например, испытание на растяжение) и в динамических условиях, например, при многократном растяжении, сжатии, изгибе или сдвиге. В этом контексте шины особенно часто подвергаются испытаниям на усталостную прочность и теплоту сжатия.

  Химический элемент. Что такое химический элемент?

Усталостная прочность характеризуется количеством циклов деформации, которые может выдержать шина до разрушения. Для сокращения продолжительности испытаний на усталостную прочность иногда создают концентрацию напряжений на образцах с мерными отверстиями или канавками.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИН И КАУЧУКОВ

Общие понятия

Тепловыделение при многократных деформациях сжатия определяется по изменению температуры образца резины во время испытания в определенном режиме (при определенной скорости сжатия и удлинения).

  • высокоэластический характер деформации каучуков;
  • зависимость деформаций от их скорости и продолжительности действия деформирующего усилия, что проявляется в релаксационных процессах и гистерезисных явлениях;
  • зависимость механических свойств каучуков от их предварительной обработки, температуры и воздействия различных немеханических факторов (света, озона, тепла и др.).

Пластичность — это способность материала легко деформироваться и сохранять свою форму после снятия деформирующей нагрузки. Другими словами, пластичность — это способность материала к необратимой деформации.

Эластичность — это способность материала легко деформироваться и возвращаться к своей первоначальной форме и размерам после снятия нагрузки, т.е. способность деформироваться обратимо в значительной степени.

В отличие от упругой деформации, упругость — это обратимая деформация, которая имеет значительную величину при относительно небольших усилиях деформации (низкое значение модуля упругости).

Пластические и упругие свойства резины проявляются одновременно; в зависимости от предыдущей обработки резины каждое из этих свойств может быть более или менее эффективным. Работоспособность невулканизированной резины постепенно снижается при вулканизации, в то время как гибкость увеличивается. В зависимости от степени вулканизации соотношение между свойствами каучука постепенно меняется. Пластичность более важна для невулканизированных шин; вулканизированные шины характеризуются высокой эластичностью. Однако при деформации невулканизированной шины также происходит частичное восстановление первоначального размера и формы, т.е. определенная эластичность, и при деформации шины можно наблюдать некоторую остаточную деформацию.

Резина — это пластик с редкой узелковой структурой, в котором связующим веществом является полимер с высокой пластичностью.

В резине связующим является натуральный (НК) или синтетический (СК) каучук.

Рисунки 1 и 2

Резина характеризуется высокой пластичностью, которая обусловлена особенностями структуры молекул каучука. Линейные и слегка разветвленные молекулы каучука имеют тетраэдрическую или спиральную структуру и очень гибкие (рис. 3, выше). Чистый каучук ползет при комнатной и особенно при повышенной температуре и растворяется в органических растворителях. Этот каучук нельзя использовать в готовых изделиях. Для улучшения эластичности и других физико-механических свойств в каучуке формируется разреженная узловая молекулярная структура. Вулканизация достигается путем вулканизации резины с помощью химических вулканизующих агентов, которые образуют химические поперечные связи между макромолекулярными единицами резины (рис. 3, ниже). В зависимости от количества поперечных связей, образующихся в процессе вулканизации, получаются различные типы каучука: мягкий, умеренно твердый, твердый.

Пластические и эластические свойства

Рис. 3 Каучук и резиновые структуры

Механические свойства резины можно определить с помощью испытания на растяжение и испытания на твердость. При надавливании тупой иглой или стальным шариком диаметром 5 мм твердость оценивается по измеренному значению напряжения (рис. 4).

Рис. 4 Определение твердости резины на протекторе

При испытании на растяжение определяется класс твердости Ϭ (MP).

Резина. Свойства, состав, применение резины

(МПа), удлинение при разрыве e

(%) и остаточное удлинение ε

(%) (рис. 5).

Применение каучуков

Рис. 5 Лабораторное оборудование для механических испытаний резины.

Изделия, где используются каучуки

В процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов (свет, температура, кислород, радиация и т.д.) резины изменяют свои свойства — стареют. Старение резины выражается коэффициентом старения K

коэффициент старения

Структуры каучука и резины

который определяется путем выдерживания стандартных образцов в термостате при температур е-70 оС в течение 144 часов, что соответствует естественному старению шины в течение 3 лет. Морозостойкость шин определяется температурой охрупчивания T

при котором шина теряет свою эластичность и становится хрупкой под действием ударной нагрузки.

Определение твёрдости резины протектора

Синтетические шины широко используются в производстве резины и характеризуются различными свойствами. Синтетические каучуки получают из спирта, нефти, попутных газов при добыче нефти, природного газа и т.д. (рис. 7).

Рис. 7 Схема производства синтетического каучукаzSKB — это бутадиеновый каучук, используемый в основном для производства специальных шин (рис. 8).zРис. 8 Фланцы — резиновые прокладки трубчатого или другого сечения.zSKS — стирол-бутадиеновый каучук. Каучук СКС-30 является наиболее универсальным и широко применяемым каучуком, используемым в производстве автомобильных шин, резиновых шлангов и других резинотехнических изделий (рис. 9). Шины SKS отличаются высокой морозостойкостью (д о-77°C).

Лабораторная установка для проведения механических испытаний резины

Рис. 9 Резиновые изделия SKS

SKI — это изопреновый каучук. Промышленное производствоРис. 11 Масляные магистрали и уплотнения топливного бакаРис. 12 Герметизация и изоляция электрических кабелей.хрСырая резина сжимается и формуется в желаемую форму и размеры. Каждый процесс имеет свои технологические возможности и используется для определенного типа компонентов.

  Химические формулы веществ. Что такое химическая формула?

Печать. Сырые резиновые детали формуются в специальных формах в гидравлических прессах под давлением 5 — 10 МПа (рис. 13).

Схема получения синтетических каучуков

Рис. 13 Гидравлический пресс и готовая продукция

Когда сжатие становится холодным, изделие вулканизируется. Вулканизация осуществляется одновременно с процессом прессования. Уплотнительные кольца, муфты и клиновые ремни производятся методом прессования.

Уплотнители - упругие прокладки трубчатого или иного сече- ния

Литье под давлением. Этот более совершенный метод используется при заполнении формы предварительно нагретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30-150 МПа. Резина формуется таким образом, чтобы вписаться в рабочее пространство формы. Прочность резиновых изделий повышается путем армирования их стенок проволокой, сеткой, капроновыми или стеклянными нитями (рис. 14).

Рис. 14 Резиновые изделия с повышенной прочностью

Изделия из каучука СКС

Сложные изделия, такие как автомобильные шины, гибкие бронированные трубы и шланги, производятся одно за другим. Слои резины сначала закатываются в полый металлический стержень, а затем в изоляционные и армирующие материалы (рис. 15).

Рис. 15 Экранированная трубка и трубка в сборе

Вакуумный выключатель-прерыватель и электрозащитные перчатки

Эти изделия собираются на специальных шпиндельных станках (рис. 16).

Рис. 16 Тип машины для литья резины под давлением со шпиндельным формованием

Вулканизация. Вулканизация — это заключительный этап процесса вулканизации для достижения физико-механических свойств резины. Горячая вулканизация происходит в котлах, вулканизационных прессах, прессовальных машинах (рис. 17), непрерывно работающих котлах и непрерывно работающих вулканизационных машинах под давлением в строгом температурном диапазоне 130-150 °C. Вулканизационная среда может представлять собой горячий воздух, пар, горячую воду или расплавленную соль. Основной параметр вулканизации, т.е. время, определяется составом сырой резины, температурой вулканизации, формой изделия, типом вулканизационной среды и способом нагрева.

Масляные шланги и уплотнители топливных баков

Вулканизацию можно проводить и при комнатной температуре (рис. 18). В этом случае в составе сырого каучука отсутствует сера, а продукт перерабатывается в растворе диоксида серы, паре или в атмосфере сернистого газа.

Уплотняющая прокладка и изоляция электрических кабелей

Резина — это эластичный материал, получаемый путем вулканизации каучука с добавлением активатора, обычно серы. В основном он используется для изготовления автомобильных шин, камер, мячей, спортивного оборудования, лодок и шлангов.

Технология формообразования деталей из резины

Проблема заключалась в том, что после обработки резина становилась твердой. Только в 1823 году был найден способ и пропорции ингредиентов, позволяющие сохранить эластичность. В это время начался

Вещество, полученное в результате этого процесса, — это уже каучук, но совсем не тот, который известен сегодня. Его цвет мутный и трудноразличимый, он очень подвержен старению и имеет много других недостатков. Чтобы улучшить его, первоначальная композиция была доработана.

Гидравлический пресс и готовые изделия

В настоящее время она включает в себя:

Восстановленная резина — это переработанный материал. Почти все резиновые изделия содержат уже использованные резиновые изделия в дополнение к высококачественным медицинским и аналогичным изделиям. Их присутствие снижает необходимую концентрацию каучука, самого дорогого ингредиента в рецептуре.

Сера обычно используется в качестве вулканизирующего агента. Пропорция составляет 1-35 %. А степень эластичности зависит от количества. В самом тяжелом случае она составляет всего 1 — 4 %. Процесс вулканизации довольно трудоемкий. Для его ускорения используются добавки, обычно каптакс или оксид свинца. Эти добавки необходимы только в очень небольшом количестве — от 0,5 до 2 %. Они не только действуют как ускорители, но и снижают температуру вулканизации.

Резиновые изделия с увеличенной прочностью

Современная резина не является чистой вулканизированной резиной. Он состоит из различных наполнителей, которые могут составлять до 80 %. Свойства резины зависят от того, какой материал используется.

Всего используется 3 вида наполнителей:

Бронированные шланги и устройство автопокрышки

В качестве активного наполнителя используется технический углерод или белый свинец. Эти наполнители укрепляют резину, делая ее более прочной, но в то же время позволяют ей сохранять определенную степень эластичности. Они делают его более устойчивым к разрыву и истиранию. Автомобильные шины являются типичным примером резины, изготовленной из сажи.

Инертные наполнители для резины включают тальк и мел. Эти материалы менее прочные и долговечные, но более дешевые. Тальк и мел имеются в изобилии и легко доступны, что намного проще, чем производство сажи. Такой наполнитель только увеличивает объем резины.

дорновый станок литья под давлением резины

Специальные наполнители — каолин и асбест. Это придает резине нетипичные свойства, такие как термостойкость или химическая стойкость. Использование кизельгура в качестве наполнителя делает его лучшим электроизолятором.

Пластификаторы в резине делают ее более мягкой, как следует из названия. Это придает резине характерную эластичность и гибкость. Антивозрастные средства, напротив, уменьшают склонность материала к старению. Они уменьшают явление растрескивания резины.

Где используется резина

Пресс-автомат для вулканизации резины

Резина. Виды и свойства. Плюсы и минусы. Применение и особенности

Резина. Виды и свойства. Плюсы и минусы. Применение и особенности

Резина широко используется благодаря своей эластичности, долговечности и устойчивости к воздействию масла и бензина. Даже в легковом автомобиле используется 200 видов резиновых деталей. К ним относятся трубы, ремни трансмиссии, вкладыши, втулки и т.д.

История появления

Состав резины

  • Каучук.
  • Регенерат.
  • Вулканизирующие вещества.
  • Ускорители вулканизации.
  • Наполнители.
  • Размягчители.
  • Противостарители.
  • Красители.
  • Активные.
  • Неактивные.
  • Специальные.

Rezina 2

Оцените статью
Дорога Знаний
Добавить комментарий