Что такое резина каучук

Полимеры, которые во всем диапазоне эксплуатационных температур обладают высокоэластичными свойствами, т. е. могут выдерживать большие обратимые деформации растяжения (до многих сотен процентов), называются эластомерами. Ими являются все каучуки и резины.

Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: «кау» — дерево, «учу» — течь, плакать. «Каучу» — сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы прибавили к этому слову всего одну букву.

На основе каучука получают твердые резины, которые имеют относительное удлинение на разрыв всего несколько процентов (2 — 6 %).

Каучуки бывают натуральные, искусственные и синтетические. Натуральный каучук добывают из млечного сока (латекса) тропических растений гевеи, каучуконосных кустарников коксагыз и др. Это полимер на основе изопрена, характеризующийся наличием в его структуре двойных связей:

Что такое резина каучук.

Натуральный каучук является цис-изомером изопрена и неполярен.

Что такое резина каучук.

Он легко растворяется в эфире, бензине, минеральных маслах; не растворяется в воде; при нагревании до температуры 90 °С размягчается, а при температуре ниже нуля становится твердым и хрупким. Высокая эластичность полимера связана с зигзагообразной формой звеньев его молекул. При действии на каучук растягивающего усилия форма цепочки приближается к прямоугольной. В естественном состоянии это аморфное вещество, а в растянутом он имеет упорядоченное расположение молекул, характерное для кристаллических тел. После снятия растягивающего напряжения каучук снова становится аморфным.

Сырьем для синтетических каучуков служат спирт, попутные продукты нефтедобычи, природного газа и нефтепереработки. Наиболее близкими по свойствам к натуральному являются искусственные каучуки углеводородного состава: бутадиеновый, бутадиенстирольный и бутилкаучук (бутиловый каучук). В промышленности также синтезируют изопреновый, полихлоропреновый и полисилоксановый каучуки.

Синтетические каучуки подразделяются на каучуки общего (универсальные) и специального назначения (тепло-, морозо- и маслостойкие, кислотоупорные и др.).

Бутадиеновый каучук (-СН2-СН=СН-СН2-)n получают полимеризацией бутадиена в присутствии металлического натрия (катализатор). Данный способ был разработан советским ученым С. В. Лебедевым. В 1932 году бутадиеновый каучук впервые начал производиться в СССР этим методом в промышленных масштабах. Бутадиеновый каучук относится к полимерам общего назначения. Его недостатком является малая клейкость и эластичность, что препятствует производству из него электроизоляционной резины. Изделия из него быстро изнашиваются. Лучшими свойствами обладает каучук, полученный на основе цис-изомера полибутадиена:

Что такое резина каучук.

Бутадиеновый каучук применяют для изготовления эбонитовых изделий.

Бутадиенстирольный каучук получают эмульсионной сополимеризацией стирола и бутадиена при 50 °С. Его состав описывают общей формулой:

Что такое резина каучук.

Каучук имеет высокие диэлектрические свойства, хорошо сопротивляется тепловому старению, является жаро- и морозостойким, прочным на износ, высокоэластичным, устойчивым к маслам и действию многократных деформаций. Из него производят шины, ленты для транспортеров, эскалаторов, основу строительного латекса и латексно-эмульсионные краски.

Бутилкаучук синтезируют сополимеризацией изобутилена и изопрена. Он имеет следующий состав:

Что такое резина каучук.

Бутилкаучук обладает высокой механической прочностью, хорошей химической стойкостью, газонепроницаемостью, устойчивостью к тепловому старению, озоностойкостью. Термостабильность синтетического бутилового каучука выше, чем у натурального. Применяют бутилкаучук для изготовления резин.

Изопреновый каучук. В основе его промышленного производства лежит реакция полимеризации изопрена. Катализатором является металлический литий или его соединения. Синтетический изопреновый каучук является заменителем натурального каучука и относится к группе общего назначения. Он обладает более высокой механической прочностью и эластичностью, чем остальные синтетические каучуки, но меньшей клейкостью, чем натуральный. Синтетический изопреновый каучук используется в производстве соответствующих резин, одной из областей применения, которых является производство изоляционных материалов.

Полисилоксановые (силиконовые) каучуки получают на основе кремнийорганических соединений невысокой молекулярной массы. Силиконовые каучуки (состоят из полимера, наполнителя и вулканизатора) представляют собой обычные линейные полидиметилсилоксаны с относительной молекулярной массой 250000 — 450000. Нагревание полисилокспнов приводит к сшивке линейных полимеров поперечными связями. Кремнийорганические каучуки отличаются от натуральных и синтетических изопреновых и бутадиеновых незначительной изменчивостью свойств в широком интервале температур (до 200 °С механические свойства практически не меняются), высокой морозостойкостью (при –60 °С остаются упругими); высокой химической стойкостью, особенно к кислороду и озону, гидрофобностью; негорючестью при нагревании без соприкосновения с пламенем; растворяются в углеводородах, концентрированных кислотах и щелочах; хорошими диэлектрическими свойствами. Применяют полисилоксановые каучуки для изготовления прокладок и изоляции. Жидкие кремнийорганические каучуки используются в качестве герметиков.

Натуральный и некоторые типы синтетических каучуков в чистом виде не применяются, так как имеют ряд недостатков, к которым относятся малая стойкость к действию повышенных и пониженных температур и растворителей, низкая прочность при растяжении, большое водопоглощение.

Для устранения этих дефектов такие каучуки подвергают вулканизации, которая состоит в его нагревании с предварительно введенными вулканизирующими веществами (сера, металлический натрий, перекись бензола и др.). Под влиянием повышенной температуры в каучуке происходит частичный разрыв двойных связей цепочных молекул и их «сшивание» вулканизаторами поперечными связями в пространственную вулканизационную сетку. В зависимости от количества введенного вулканизата, например серы, получают различные продукты. При концентрации серы до 13 % производят мягкую эластичную резину, обладающую высокой растяжимостью и упругостью, а при 30 — 35 % — твердые вулканизаты.

Читайте также:  Как сделать колеса на культиватор

Резины (вулканизаты) — продукты вулканизации каучуков, т. е. соединения (сшивки) макромолекул каучука поперечными связями в пространственную вулканизационную сеткую

Кроме каучука и вулканизаторов для производства резин используют ускорители полимеризации (дифенил, оксид цинка и др.), наполнители (сажу, углекислый марганец, мел, тальк и др.), пластификаторы (стеариновую и олеиновую кислоты, парафины и др.), красители (охру, ультрамарин и др.).

Технологический процесс получения резиновых изделий состоит из приготовления сырой резины, изготовления полуфабрикатов или изделий из нее и вулканизации. Для производства сырой резины каучук разрезают на куски и пропускают через вальцы для придания ему пластичности. Образованную массу смешивают с остальными компонентами в соответствующих пропорциях в специальных смесителях и получают однородную пластичную и малоупругую массу. Сырая резина легко поддается обработке давлением, растворяется в органических растворителях, при нагревании становится клейкой. Для изготовления полуфабрикатов и изделий используют каландрирование, непрерывное выдавливание, прессование, литье под давлением, прорезинивание тканей. Каландрирование — процесс получения гладкой или узорчатой листовой резины при пропускании сырой резины через валки (каландры). Непрерывное выдавливание проводят на мундштучных прессах для получения профильных изделий. Прессование производят в пресс-формах, которые устанавливают на гидравлические прессы. Литье под давлением осуществляют в литьевых машинах холодного прессования, в которых резиновую смесь выдавливают в форму поршнем. Полученные заготовки имеют повышенную вибростойкость и хорошо воспринимают знакопеременные нагрузки. Вулканизацию заготовок выполняют без нагревания или с нагреванием до 120 — 150 °С. Обычно процесс проводят в атмосфере нагретого пара при повышенном давлении в специальных котлах.

Таким образом, резинами являются коллоидные системы, состоящие из каучуков (основная фаза) и различных модификаторов свойств. Поэтому их свойства определяются качествами их составляющих. Резины одновременно обладают упругостью и стабильностью формы; аморфностью и высокой деформируемостью при малом объемном сжатии, а также упругость вулканизационных сеток с увеличением температуры растет. Одним из основных свойств резин является их высокая эластичность. Она определяется способностью резиновых материалов к значительным упругим деформациям в широком диапазоне температур. Например, модуль упругости резин при низких деформациях колеблется от 1 до 10 МПа, это на 4 — 5 порядков ниже, чем у сталей. Упругие свойства резин нелинейны. Они имеют четко выраженный релаксационный характер: зависят от режима (условия) и величины нагрузки. Деформация обратимого растяжения резин может составлять от 500 до 1000 %.

Резины являются достаточно мягким, практически несжимаемым материалом. Интервал рабочих температур резин определяется природой каучука. Верхняя граница диапазона обусловлена термостабильностью каучука и прочностью поперечных химсвязей резин, нижняя область связана с значением температуры стеклования каучуков. У резин, полученных из кристаллизующихся каучуков, эта граница определяется еще температурой и скоростью кристаллизации основы.

Основные свойства резин зависят от наличия модифицирующих добавок; а именно, природы и концентрации наполнителей, пластификаторов и стабилизаторов.

Резины, содержащие в своем составе перечисленные добавки, имеют хорошие амортизационные свойства: высокие вибро- и износостойкость, повышенная устойчивость к трению, раздиру и утомлению, химическая стабильность, тепло- и звукоизоляция. Известны резины, характеризующиеся значительными масло-, бензо-, водо- и паростойкостью, устойчивостью к действию света и ионизирующих излучений. В процессе хранения и эксплуатации резины подвергаются воздействию различных агрессивных сред, вызывающих разрушение и изменение свойств. Срок службы резин в зависимости от свойств составляющих и условий эксплуатации составляет от нескольких дней до нескольких десятков лет.

Резины, в которых в качестве наполнителей используется сажа (улучшения механических свойств), называются сажевыми.

Недостатками резин являются низкая нагревостойкость (при повышении температуры и влажности ухудшаются диэлектрические и механические свойства, они высыхают и растрескиваются), плохая стойкость к действию нефтяных масел и других неполярных жидкостей (бензина, бензола и др.); неустойчивость к воздействию света, особенно ультрафиолетового; в присутствии озона быстро стареет и трескается. Резины незначительно поглощают воду и ограниченно набухают в органических растворителях. Степень набухания определяется растворимостью каучука в растворителе и степенью поперечного сшивания молекул каучука.

По функциональности различают следующие группы резин: общего назначения, термо-, морозо-, огне- и радиационностойкие, устойчивые к действию химических агрессивных сред (кислород, озон, масло, бензин и другие), диэлектрические, электропроводящие, магнитные, вакуумные, фрикционные, пищевые и медицинского назначения, для условий тропического климата и др.; получены также пористые или губчатые, цветные и прозрачные резины.

Резины имеют широкие области применения. Они используются в технике, сельском хозяйстве, быту, медицине, строительстве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тысяч наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, прокладки, уплотнители, сальники, манжеты, кольца, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, герметики и др. Более половины объема вырабатываемых резин используется в производстве шин.

Преимуществом применения резины для изоляции и защитной оболочки кабелей является возможность получения требуемой гибкости, влагостойкости, маслостойкости, способности не распространять горение и высоких электрических и физико-механических характеристик. Резины хорошо сочетаются при эксплуатации в качестве изоляции с такими материалами, как ткань и асбест. Резины применяют для изготовления прокладок, шайб, изолирующих трубок и др. изделий.

Читайте также:  Кованые полки под цветы

Резины, изготовленные на основе кремнийорганического каучука, обладают исключительной термостойкостью, высокими диэлектрическими свойствами и хорошей морозостойкостью. Эластичность кремнийорганических резин сохраняется длительное время при температурах от -60 до +225°C, а кратковременно до 250 — 300 °C. Они применяются для жароупорных формовых прокладок, уплотнителей, диафрагм, мембран, клапанов, деталей мощных прожекторных установок, резинотехнических изделий, предназначенных для работы в условиях низких и высоких температур.

Дата добавления: 2015-09-21 ; просмотров: 1785 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .

Смотреть что такое "КАУЧУК И РЕЗИНА" в других словарях:

Каучук и резина — («Каучук и резина»,) научно технический журнал, орган министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР и Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева. Издаётся с 1927, ежемесячно, в Москве. До 1936… … Большая советская энциклопедия

каучук — а, м. caoutchouc m. Впервые фиксируется во Фр. рус. сл. И. Татищева 1816. // ЭС. 1. Добываемое обычно из млечного сока некоторых растений смолистое вещество, из которого вырабатывается резина. БАС 1. Каучук резина. Вавилов 1856. Каучу. Старое… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

КАУЧУК — (фр. caoutchouc америк. происх.) Вязкий, твердеющий на воздухе сок многих южно американских растений. Если соединить его с серой, то получается вулканизированный каучук, который идет на выделку обуви, одежды, хирургических инструментов и проч.… … Словарь иностранных слов русского языка

РЕЗИНА — (лат. resina смола). Упругая смола каучукового дерева, то же, что каучук. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. РЕЗИНА лат. resina. См. КАУЧУК. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в … Словарь иностранных слов русского языка

Резина (продукт вулканизации каучука) — Резина (от лат. resina ‒ смола), вулканизат, продукт вулканизации каучука (см. Каучук натуральный, Каучуки синтетические). Техническая Р. ‒ композиционный материал, который может содержать до 15‒20 ингредиентов, выполняющих в Р. разнообразные… … Большая советская энциклопедия

РЕЗИНА (материал) — РЕЗИНА (от лат. resina смола) (вулканизат), эластичный материал, образующийся в результате вулканизации каучука. На практике получают из резиновой смеси, содержащей, помимо каучука и вулканизующих агентов, наполнители, пластификаторы,… … Энциклопедический словарь

Каучук — В Викисловаре есть статья «каучук» Каучуки натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и … Википедия

КАУЧУК — КАУЧУК, эластичное твердое вещество, которое получают из ЛАТЕКСА млечного сока, выделяемого гевеей, иначе известной как каучуковое дерево (Hevea brasiliensis, семейство Euphorbiaceae). В быту это вещество и изделия из него называют резиной.… … Научно-технический энциклопедический словарь

КАУЧУК — (каучук неправ.), каучука каучука, мн. нет, муж. (амер.). Смолистое вещество, добываемое из сока некоторых южных растений, из которого вырабатывается резина. || Вещество для выработки резины. Советскими учеными изобретен искусственный каучук.… … Толковый словарь Ушакова

РЕЗИНА — (от лат. resina смола) (вулканизат) эластичный материал, образующийся в результате вулканизации каучука. На практике получают из резиновой смеси, содержащей, помимо каучука и вулканизующих агентов, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы,… … Большой Энциклопедический словарь

Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Что такое резина каучук

Содержание

Природный каучук [ править | править код ]

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис-полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других каучуконосных растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придаёт каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Каучук открыт де ла Кондамином в Кито (Эквадор) в 1751 году. Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме, Таиланде, Бразилии и КНР.

Синтетические каучуки [ править | править код ]

Разработка синтетических каучуков впервые началась в России в 1900 году учениками Бутлерова — Кондаковым, Фаворским, Лебедевым, Бызовым [1] . В 1900 году И. Л. Кондаков впервые получил синтетическим путём изопрен, изучением полимеризации которого занялся А. Е. Фаворский. В 1903—1910 годах параллельно группами учёных под руководством Сергея Васильевича Лебедева и Бориса Васильевича Бызова велись работы по получению синтетического каучука на основе 1,3-бутадиена методом гидролиза нефтяного сырья [2] . Одновременно и независимо подобные работы велись в Англии. Впервые технология производства бутадиенового синтетического каучука разработана в лаборатории завода «Треугольник» Б. В. Бызовым, получившим за это изобретение в 1911 году премию имени Бутлерова [3] . Однако патент на это изобретение был оформлен только в 1913 году. Во время Первой мировой войны на заводе «Треугольник» был освоен выпуск противогазов из синтетического каучука Бызова [4] .

Читайте также:  Пайка пнд трубы 110

Первый патент на процесс получения бутадиенового синтетического каучука с использованием натрия в качестве катализатора полимеризации был выдан в Англии в 1910 году. Первое маломасштабное производство синтетического каучука по технологии, сходной с описанной, в английском патенте имело место в Германии во время Первой мировой войны. Производство бутадиена в России началось в 1915 году по технологии, разработанной И. И. Остромысленским, позднее эмигрировавшим в США. В СССР работы по получению синтетического каучука были продолжены Б. В. Бызовым и С. В. Лебедевым, в 1928 году разработавшим советскую промышленную технологию получения бутадиена. Коммерческое производство синтетического каучука началось в 1919 году в США (Thiokol), и к 1940 году в мире производилось более 10 его марок. Основными производителями были США, Германия и СССР [5] . В СССР производство синтетического каучука было начато на заводе СК-1 в 1932 году по методу С. В. Лебедева (получение из этилового спирта бутадиена с последующей анионной полимеризацией жидкого бутадиена в присутствии натрия) [6] . Прочность на разрыв советского синтетического каучука составляла около 2000 psi (для натурального каучука этот показатель составляет 4500 psi, для Неопрена, производство которого было начато компанией Du Pont (США) в 1931 году — 4000 psi). В 1941 году в рамках поставок по программе ленд-лиза СССР получил более совершенную технологию получения синтетического каучука [5] .

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна» [de] .

Синтез каучуков стал значительно дешевле с изобретением катализаторов Циглера — Натта.

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовыми в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Основные типы синтетических каучуков:

Промышленное применение [ править | править код ]

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло-, звуко-, воздухо- и гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Прессованием массы, состоящей из каучука, асбеста и порошковых наполнителей, получают паронит — листовой материал для изготовления прокладочных изделий с высокой термостойкостью, работающих в различных средах — вода и водяной пар с давлением до 5 мН/м 2 (50 ат) и температурой до 450 °С; нефть и нефтепродукты при температурах 200—400 °С и давлениях 7—4 мН/м 2 соответственно; жидкий и газообразный кислород, этиловый спирт и т. д. [7] . Высокие уплотняющие свойства паронита обусловлены тем, что его предел текучести, составляющий около 320 МПа, достигается при стягивании соединения болтами или шпильками, при этом паронит заполняет все неровности, раковины, трещины и другие дефекты уплотняемых поверхностей и герметизирует соединение. Паронит не является коррозионно-активным материалом и хорошо поддается механической обработке, что позволяет легко изготавливать прокладки любой конфигурации, не теряющие своих эксплуатационных качеств в любых климатических условиях — ни в районах с умеренным климатом, ни в тропических и пустынных климатических условиях, ни в условиях Крайнего Севера. Высокая термостойкость паронита позволяет применять его в двигателях внутреннего сгорания. Армируя паронит металлической сеткой для повышения механических свойств, получают ферронит [7] .

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве окислителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония.