Читайте также:
|
Важнейшей составляющей резины является каучук натуральный или синтетический, который определяет ее основные свойства.
Натуральный каучук получают из сока (латекса) бразильской гевеи, культивируемой в тропических странах. В латексе содержится 30–37 % (об.) каучука в виде округлых частиц-глобул диаметром 0,14–6,0 мкм. Каучук выделяют из латекса коагуляцией с помощью органических кислот, затем отжимают, промывают и сушат.
Натуральный каучук представляет собой мягкий эластичный продукт. Высокая эластичность каучука объясняется строением его молекул, имеющих форму нитевидных спиралей. При приложении нагрузки молекулы выпрямляются, а после ее снятия восстанавливают спиральную форму. Натуральный каучук хорошо растворяется в органических растворителях (бензине, бензоле, хлороформе и т.д.). При нагреве выше 70 °С каучук становится пластичным, а при 200 °С разлагается; при температуре –70 °С он становится хрупким.
Резина на основе натурального каучука отличается высокой прочностью и эластичностью, но не стойка к действию нефтепродуктов.
Синтетические каучуки в настоящее время применяются более широко, чем натуральные, так как по разнообразию свойств и возможности получения каучуков с заданными свойствами они имеют преимущества перед натуральными.
Натрийбутадиеновый каучук (СКВ) получают по методу Лебедева путем полимеризации бутадиена в присутствии металлического натрия. Этот каучук по прочности уступает натуральному, растворим в неорганических растворителях, имеет сравнительно невысокую морозостойкость (–50 °С). Как каучук общего назначения в настоящее время он утратил свое значение и чаще идет на изготовление специальных резин, а его постепенно заменяют бутадиенстирольным и другими каучуками.
Бутадиенстирольный каучук (СКС) получают путем совместной полимеризации бутадиена и стирола Этот каучук характеризуется малой стойкостью к действию органических растворителей (масел и топлив). Резины на его основе имеют высокое сопротивление истиранию, а по газонепроницаемости и диэлектрическим свойствам эти резины равноценны резинам на основе натурального каучука.
Изопреновый каучук (СКИ-3) — продукт полимеризации изопрена, полученного из ацетона и ацетилена. По строению, химическим и физико-механическим свойствами он близок к натуральному и широко применяется для получения резин, используемых для изготовления амортизаторов, шин и т.д.
Многие синтетические каучуки были получены введением в структуру бутадиена полярных атомов или групп атомов, например -Cl, -CH, -S-.
Хлоропреновый каучук (наирит) получают путем полимеризации хлоропрена Он обладает высокой стойкостью к действию масел, керосина, бензина, влиянию озона, высокой теплостойкостью, поэтому широко используется при производстве уплотнителей и прокладочной резины. По морозостойкости (от –30 до –40 °С) наирит уступает натуральному и другим синтетическим каучукам.
Бутадиеннитрильный каучук (СКН) — продукт совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты. Этот каучук обладает высокой стойкостью к органическим растворителям и высокой водостойкостью. Резины на его основе применяют при изготовлении топливных и масляных шлангов, прокладок и уплотнителей мягких топливных баков.
Полисилоксановый каучук (СКТ) представляет собой кремнийорганическое соединение, состоящее из чередующихся атомов кремния и кислорода. Отличительными особенностями этих каучуков являются их высокая теплостойкость, хорошие диэлектрические свойства, стойкость к действию озона и ультрафиолетовых лучей. Они характеризуются высокой стойкостью к тепловому старению, сохраняют эластичность при низких температурах. Резины на основе силоксановых каучуков можно применять в области температур от –50 до +200 °С, а некоторые модификации от –80 до + 300 °С. Резины на основе силоксановых каучуков используют в качестве электроизоляционного материала, герметизирующих, уплотняющих и виброизолирующих прокладок.
Фторорганические каучуки, или фторкаучуки (СКФ), получают совместной полимеризацией ненасыщенных фторсодержащих углеводородов. Прочность фторуглеродистых связей сообщает этим каучукам повышенную стойкость к тепловому старению и действию топлив масел, а высокое содержание фтора придает химическую инертность и негорючесть. С увеличением содержания фтора в каучуке увеличивается его химическая и термическая стойкость. Но этот каучук обладает сравнительно низкой морозостойкостью (–25 °С). Резины на основе фторкаучуков применяют для изготовления уплотнителей и герметизирующих деталей, предназначенных для работы в топливах и маслах при температурах до 300 °С. Широкое распространение получили герметики на основе фторкаучуков для герметизации кабин самолетов, уплотнений швов и стыков.
Полисульфидный каучук, или тиокол (СКТВ), образуется при взаимодействии галогенопроизводных углеводородов с многосернистыми соединениями щелочных металлов. Этот каучук устойчив к топливу и маслам, к действию озона, кислорода и солнечного света, обладает высокой влаго- и газонепроницаемостью, поэтому тиокол хороший герметизирующий материал. На его основе приготавливают жидкие герметики.
Резина имеет высокие эластические свойства, высокую упругость и сопротивляемость разрыву. Кроме того, резина обладает малой плотностью, высокой стойкостью против истирания, химической стойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами.
В процессе эксплуатации и длительного хранения резиновые изделия подвергаются различным видам старения.
Старение резины — процесс окисления при длительном хранении или в процессе эксплуатации, приводящий к изменению ее физико-механических свойств.
Основной причиной старения является окисление каучука т.е. присоединение кислорода по месту двойных связей в каучуке, в результате чего его молекулы разрываются на части и укорачиваются. Это приводит к потере эластичности, охрупчиванию и наконец, появлению сетки трещин на поверхности состаренной резины.
Воздействие теплоты, света, излучения, механических деформаций и присутствие катализаторов окисления (солей металлов переменной валентности) активируют и ускоряют окисление каучуков и резины.
Различают несколько видов старения.
Тепловое старение происходит при повышенных температурах в результате окисления каучука, активированного теплотой. Скорость теплового старения увеличивается с повышением температуры. При тепловом воздействии старение происходит по всей массе резины.
Световое старение практически является результатом окисления каучука, активированного светом. В практике при эксплуатации резиновых изделий всегда наблюдается совместное действие кислорода и света. Наиболее эффективно влияет фиолетовое и ультрафиолетовое световое излучение. При световом старении изменяются свойства резины, начиная с поверхностных слоев. Стойкость резины к световому старению определяется свойствами каучуков и других ингредиентов резины, которые могут выступать в роли светофильтров, светостабилизаторов, например оксид цинка или оксид титана.
Озонное старение — разрушение резины под влиянием озона, является одним из наиболее активных видов старения. Озон действует на поверхность резины. При наличии деформации на поверхности резины под действием озона возникают трещины, направленные перпендикулярно растягивающим напряжениям. Быстро разрастаясь, они приводят к разрушению резины. При действии озона на нерастянутую резину на ее поверхности появляется хрупкая пленка, но трещины не возникают. Наличие многих противостарителей, например воска, уменьшает озонное старение.
Старение в результате механических напряжений и окислительных процессов, активированных механическим воздействием, приводит к потере прочности и пластичности резины. Введение в резину соответствующих добавок уменьшает влияние динамических нагрузок на свойства резины.
Атмосферное старение резины протекает в реальных атмосферных условиях эксплуатации, когда происходит совместное влияние кислорода, озона, света, теплоты, влажности и механических напряжений. Действие всех этих факторов порождает многочисленные одновременно протекающие химические реакции, которые способствуют старению резины.
Борьба со старением заключается во введении в резиновую смесь противостарителей, а также отражателей солнечных лучей, например алюминиевой пудры. Старение можно замедлить, соблюдая установленные правила эксплуатации и хранения резиновых изделий.
Эксплуатационные свойства резин определяются конкурирующим воздействием деструкции и сшивания. Наиболее устойчивы резины на основе полисилоксанов, фторкаучуков и хлорсульфированного полиэтилена. Прочность и пластичность таких резин после 10 лет открытого воздействия внешней среды изменяются не более чем на 10–15 %. На атмосферостойкость резин существенное влияние оказывает присутствие наполнителей, модификаторов, вулканизирующих добавок.
Совокупность химических, физических и механических свойств позволяет использовать резиновые материалы для амортизации, демпфирования, уплотнения, герметизации, химической защиты деталей машин, при производстве различных трубопроводов (шлангов), для изготовления покрышек и камер колес, декоративных изделий и т.д.
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 172 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |