Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Эластомеры (каучуки), резины
Эластомеры. Основные особенности этого класса полимеров -очень высокая упругая деформация и малый модуль 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. Первоначально 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. При нагружении, по мере того как молекулы вытягиваются, их деформация требует больших усилий. После окончательного распрямления макромолекул деформация реализуется только путем растягивания связей между их звеньями, т.е. определяется силой этих связей, что требует больших усилий. Это означает, что по мере удлинения изменяется значение модуля упругости эластомера, он возрастает очень сильно — в 1000 раз, примерно от 10 до 10 000 МПа, т. е. материал не подчиняется закону Гука — зависимость между деформацией и напряжением не прямолинейна. При снятии нагрузки начинается процесс свертывания молекул, при этом эластомер приобретает первоначальную форму. Естественными эластомерами являются натуральные каучуки (НК), их получают из сока растений: гевеи бразильской, кок-сагыза, тау-сагыза. Каучуки могут быть также синтезированы. Из синтетических (СК) наиболее распространены натрийбутадиеновый (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. Резина — это продукт химической переработки каучуков, получаемый в результате вулканизации. Наиболее распространенным вулканизатором является сера, В процессе вулканизации (нагрев в парах серы) линейная структура каучука превращается в пространственную за счет того, что сера, вступая в реакцию с омами углерода, имеющими до вулканизации двойные связи, соединяет макромолекулы. При этом появляются точки скрепления, что препятствует относительному перемещению макромолекул и таким образом устраняет остаточную деформацию. Таким образом, при вулканизации термопластичный пластик превращается в реактопласт с пространственной структурой. В зависимости от количества вводимой серы получается различная частота сетки полимера. При содержании серы до 5% образуется редкая сетка и резина получается мягкой, эластичной. При увеличении ее количества твердость резины растет, при 30% серы насыщаются все двойные связи и образуется твердый материал — эбонит. Помимо каучука (НК или СК) и вулканизатора в состав резины входят: противостарители (антиоксиданты) — эти вещества препятствуют окислению резины, они связывают кислород, продиффундировавший в резину (химические), или образуют защитные пленки, предохраняющие от окисления (физические), — 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; 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. Скорость старения в напряженном состоянии выше, чем в свободном. 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. Резины можно эксплуатировать при температуре от —30 до 80 оС. По назначению резины подразделяются на 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 — бутадиенстирольный и т. д.). К специальным резинам относятся маслобензостойкие, теплостойкие, морозостойкие, светоозоностойкие, износостойкие и электротехнические. Электротехнические резины подразделяют на электроизоляционные и электропроводящие; электропроводность достигается введением в резину угольной сажи и графита. Из резин общего назначения изготавливают ремни, рукава, транспортные ленты, прокладки (низкий модуль упругости определяет высокие виброгасящие свойства) и др. Технология изготовления резинотехнических изделий (РТИ) состоит из приготовления сырой резиновой смеси (сырая резина), прессования для получения необходимой формы и вулканизации, являющейся завершающей операцией.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 60; Нарушение авторского права страницы