14.Каучуки и резины.Основные св-ва,процесс производства

Резина — продукт переработки при повышенной температуре смеси,

состоящей из каучука, серы и специальных добавок.

Каучуки (эластомеры) являются высокомолекулярными полимерными

материалами, находящимися при обычных температурах в высокоэластичном

физическом состоянии. У каучуков линейное строение макромолекул, которые

многократно изогнуты и свернуты в клубки. При растягивании каучука молекулы

распрямляются, а в случае снятия механической нагрузки макромолекулы

возвращаются в свернутое состояние.

Сырой каучук при комнатных температурах липкий, недостаточно прочен. С

понижением температуры до (-40...-70°С) переходит в стеклообразное физическое

состояние и становится хрупким.

Каучуки применяются для изготовления резины и резиновых изделий.

Используют натуральный НК и различные синтетические каучуки СК.

Натуральный каучук встречается во многих растениях тропического пояса.

Лучшим каучуконосом является бразильская гевея, происходящая из бассейна реки

Амазонки (Южная Америка). Это дерево достигает высоты 45 метров при 2,5...2,8

метров в обхвате. Каучук в гевее находится в виде взвеси мелких частиц диаметром

0,5... 1,0 Мкм в млечном соке. На языке местных индейцев: «кау» - дерево, «учу» -

плакать, течь.

По своему строению натуральный каучук представляет собой полимерное

соединение изопрена и имеет стереорегулярное пространственное расположение

групп СН2 по одну сторону от двойной ковалентной связи С = С (цисконфигурация):

Производится широкий ассортимент синтетических каучуков, различных по

составу и потребительским свойствам. В качестве мономеров для их производства

используются изопрен, бутадиен, стирол, хлоропрен и др.

По областям применения различают каучуки общего и специального

назначения. Каучуки общего назначения обладают комплексом свойств, позволяющим

применять их для производства широкого круга изделий, для которых необходимо

основное свойство резин - высокая эластичность при обычных температурах (шины,

транспортёрные ленты, обувь и др.). Каучуки специального назначения должны

обладать свойствами, обеспечивающими работоспособность изделий в

специфических, часто экстремальных условиях: стойкостью к действию

растворителей, масел, кислорода, озона, тепло- и морозостойкостью (т. е.

способностью сохранять высокую эластичность в широком диапазоне температур) и

другими специфическими свойствами.

Получение резиновых материалов проводят путем нагрева каучуков со

специальными добавками - вулканизаторами (серой, органическими перекисями и

др.). При этом атомы вулканизатора вступают в химическое взаимодействие с

линейными молекулами каучука по месту некоторых двойных связей, образуя

поперечные ковалентные связи (рис. 10). В результате, вместо линейного строения

макромолекул каучука, образуется пространственная сетчатая структура резинового

материала. Такой процесс преобразования структуры материала называется

вулканизацией.

В технологии резинового производства вулканизации подвергают

сформованные серые заготовки, полученные из смеси каучука с различными

добавками (ингредиентами). На первой стадии проводят развеску каучука и добавок

для получения требуемого состава резинового материала. Затем смешивают все

компоненты и выполняют формзаготовок.

После этого следует завершающая операция производства - вулканизация - и

получают готовые резиновые изделия.

В состав исходной резиновой смеси, кроме каучука и вулканизатора, входят

следующие компоненты:

1. Наполнители - повышают физико-механические свойства резин: прочность,

износостойкость, сопротивление истиранию. К наполнителям относятся различные

типы саж (технический углерод), минеральные вещества (мел СаСО3, BaSO4, гипс СаО

2Н2О, тальк 3MgO SiO2 2Н2О, оксид кремния SiO2);

2.Пластификаторы (мягчители) - вещества, которые улучшают технологические

свойства резины, облегчают ее обработку (понижают вязкость системы). Введение

пластификаторов повышает динамическую выносливость резины, сопротивление

истиранию. В качестве пластификаторов используютсяпродукты переработки нефти

(мазут, гудрон, парафины), вещества растительного происхождения (канифоль),

жирные кислоты (стеариновая, олеиновая) идругие;

3.Антиокислители (стабилизаторы, противостарители) вводят в резиновую

смесь для предупреждения «старения» каучука, т.е. повышения долговечности

резиновых изделий;

4.Ускорители вулканизации — улучшают свойства вулканизаторов, сокращают

время вулканизации и расход основного сырья. В качестве ускорителей используются

неорганические соединения (оксид магния MgO, оксид свинца РЬО и другие) и

органические: дитиокарбаматы, тиурамы, ксантогенаты идругие;

5. Активаторы ускорителей вулканизации облегчают реакции

взаимодействия всех компонентов резиновой смеси. В основном в качестве

активаторов применяют оксид цинка.

Для повышения эксплуатационных свойств некоторых резиновых изделий

(шин, лент транспортеров и др.) в конструкцию этих изделий вводят корд, служащий

каркасом (крученая пряжа, металлическая проволока и др.).

В различных областях техники применяется большое количество марок

резиновых материалов, отличающихся своими свойствами. По областям применения

резины используются для следующих назначений:

• резины для изготовления шинной продукции с использованием каучуков

общего назначения: НК, СКИ-3, СКД и др. и до 40-50 видов добавок-ингредиентов;

• резины для резинотехнических изделий (прокладок, уплотнителей, шлангов и

т.д.), в которых применяются до 30 видов каучуков специального и общего

назначения и до 100 различных ингредиентов.

Число деталей из резиновых материалов составляет от 500 в автомобиле ВАЗ

2121 и до 30 тысяч на морском судне.

Наиболее характерным свойством резин является способность к высокой

обратимой высокоэластичной деформации. Относительное удлинение при растяжении

ко времени разрыва образцов достигает 600...800 %. Интервал температур

работоспособности резиновых материалов разных марок составляет от

-60°Сдо+125°С.

15.Лакокрасочные материалы.Структура,применение

Лакокрасочные материалы относятся к группе пленкообразующих веществ и

используются для защиты изделий от влияния внешней среды. Покрытие состоит из

нескольких слоев, наносимых на поверхность изделия в следующей

последовательности: грунт, шпатлевка, эмаль, покровный лак.

Грунт защищает металл от коррозии и увеличивает адгезию последующих

слоев. Шпатлевки позволяют выравнивать неровности на поверхности изделий.

Далее наносят эмаль и, в качестве внешнего слоя, лаки, являющиеся растворами

пленкообразующих веществ в растворителе.

Лаки изготавливаются на основе смол, а в качестве растворителя применяют

эфирные масла, спирты, бензин и др. Смеси лаков с сухими нерастворимыми

красками-пигментами называются эмалевыми красками. Они более устойчивы, чем

лаки. В зависимости от характера лака такие краски разделяют на следующие

разновидности: масляные эмали, полученные на масляных лаках; нитроэмали на лаках

из эфиров целлюлозы, спиртовые эмали на спиртовых лаках.

В состав лака добавляют пластификаторы, смолы, пигменты, красители и

некоторые другие добавки.

Разновидности лакокрасочных материалов:

• термопластичные: перхлорвиниловые эмали, акриловые эмали;

• термореактивные: алкидные, эпоксидные, кремний-органические,

пентафталевые;

• органодисперсные (системы из частиц полимера и органических жидкостей):

поливинилхлоридные, фторсодержащие и др.

Для определения качества лакокрасочных покрытий проводят испытания

прочности на удар, твердости и др.

Покрытия в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на

водостойкие, маслостойкие, термостойкие и т.д.