ЭЛАСТОМЕРЫ (КАУЧУКИ), РЕЗИНЫ

Эластомеры относятся к классу полимеров с очень высокой упругой деформацией и малым модулем упругости. Если для металлических материалов упругая деформация составляет около 0,1 %, для большинства полимеров ее значения при нормальных температурах не превышают 2...5 %, то эластомеры могут растягиваться на 1000 %. Это означает, что при нормальных температурах эластомеры (каучуки) находятся в высокоэластичном состоянии.

Такая исключительно высокая упругость объясняется тем, что макромолекулы в ненапряженном, равновесном состоянии имеют изгибы, витки, петли (рис. 16.4). Под действием приложенной нагрузки макромолекулы вытягиваются, т.е. первоначальное удлинение происходит за счет распрямления макромолекулы, а не за счет растягивания связей между ее звеньями. Поэтому уже при небольших усилиях достигается значительная деформация, т.е. значения модуля упругости малы.

Естественными эластомерами являются натуральные каучуки (НК), их получают из сока растений гевеи бразильской, кок-сагыза, тау-сагыза. Каучуки могут быть также синтезированы. Из синтетических каучуков (СК) наиболее распространены натрий-бутадиеновый (СКВ), бутадиенстирольный (СКС) и др. По своей структуре каучуки являются линейными полимерами. Они отличаются очень высокой эластичностью, однако из-за отсутствия поперечных связей подвержены ползучести, после растяжения сохраняется заметная остаточная деформация. Каучуки являются исходным сырьем для получения резины.

Резины — продукт химической переработки каучуков, получаемый в результате вулканизации. Наиболее распространенным вулканизатором является сера. В процессе вулканизации (нагрев в парах серы) сера соединяет макромолекулы точками скрепления (рис. 16.5), и линейная структура каучука превращается в пространственную структуру резины. Таким образом, при вулканизации термопластичный пластик превращается в реактопласт.

В зависимости от количества вводимой серы получают разные свойства. При содержании серы до 5 % образуется редкая сетка и резина получается мягкой, эластичной, при увеличении ее количества твердость резины растет, при 30 % S образуется твердый материал эбонит.

Форма макромолекулы (схема)

Рис. 16.4. Форма макромолекулы (схема)

Структура резины - макромолекулы и точки скрепления

Рис. 16.5. Структура резины - макромолекулы и точки скрепления

Помимо каучука (НК или СК) и вулканизатора в состав резины входят: противостарители (антиоксиданты) — вещества, препятствующие окислению резины. Они связывают кислород, продиффундировавший в резину (химические антиоксиданты), или образуют защитные пленки, предохраняющие от окисления (физические антиоксиданты): парафин, воск;

  • пластификаторы, облегчающие переработку резиновой смеси (парафин, вазелин и др.);
  • наполнители — активные (сажа, оксиды кремния и цинка) участвуют в образовании трехмерной структуры и поэтому повышают свойства и инертные (мел, тальк), вводимые для удешевления;
  • красители (минеральные или органические) выполняют декоративную роль, кроме того, поглощая коротковолновую часть солнечного спектра, задерживают световое старение резины.

В процессе эксплуатации резиновые изделия подвержены различным видам старения (световое, озонное, тепловое и др.). В результате старения происходят необратимые изменения свойств. Повышение температуры снижает прочность резин, рабочая температура нетеплостойких резин не превышает 150 °С, специальных теплостойких — 320 °С. При низких температурах (ниже температуры Тс) происходят переход в стеклообразное состояние и потеря эластичных свойств, поэтому при эксплуатации автомобильного транспорта в климатических условиях России необходимо применять «летнюю» и «зимнюю» резину. Резины можно эксплуатировать в диапазоне температур от -30 до + 80 °С. По назначению различают резины общего назначения и специальные.

К резинам общего назначения относятся НК, СКВ, СКС, СКИ. НК — на основе натурального каучука, СК — синтетические (последняя буква марки характеризует полимер - основу каучука), СКВ - бутадиеновый, СКС - бутади- енстирольный и т.д.

К специальным резинам относятся маслобензостойкие, теплостойкие, морозостойкие, светоозоностойкие, износостойкие и электротехнические.

Электротехнические резины подразделяют на электроизоляционные (р= 10"...1015 Ом-см)и электропроводящие (р = 102...104 Ом • см). Электропроводность достигается введением в резину угольной сажи и графита.

Из резин общего назначения изготавливают технические ремни, рукава, транспортные ленты, прокладки (низкий модуль упругости определяет высокие виброгасящие свойства) и др. Технология изготовления резино-технических изделий (РТИ) рассмотрена в главе 26.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >