Каучуки и резиновые материалы

Введение

Благодаря высокой эластичности и упругости, способности поглощать вибрации и ударные нагрузки, хорошей механической прочности и сопротивлению истиранию, электроизоляционным и другим свойствам резина является незаменимым материалом для ряда автомобильных деталей.

Резину используют для изготовления опор двигателя; шлангов систем охлаждения, питании, смазки, отопления и в

ентиляции; ремней привода вентилятора, генератора, компрессора и водяного насоса; уплотнителей кузова и кабины; втулок рессор и других деталей подвески; манжет, шлангов, чехлов, диафрагм тормозной системы; деталей амортизаторов, шумоизолирующих элементов передней и задней подвесок; колесных грязевых щитков, ковриков для пола кабины и кузова и др.

И все же главное применение резины на автомобиле — это пневматические шины.

Автомобильные шины изготовляют из резины, ткани и небольшого количества стальной проволоки. В некоторых конструкциях шин применяется, кроме того, стальной корд.

Другие резиновые автомобильные детали изготовляют либо только из резины, либо с применением тканей. При ремонте автомобильных шин используют резину и резинотканевые материалы или же изделия из них.

Резину получают вулканизацией резиновой смеси. Любая резиновая смесь содержит каучук и вулканизирующее вещество — серу (в шинных резиновых смесях серы содержится до 3 % веса каучука).

Процесс вулканизации заключается в нагреве резиновой смеси до определенной температуры и выдержки ее при этой температуре в течение времени, достаточного для того, чтобы атомы серы соединили в некоторых местах молекулы каучука (имеющего линейную структуру), образовав резину— материал с пространственной структурой молекул, обладающий новыми свойствами, отличающимися от свойств каучука. Температура вулканизации должна быть выше температуры плавления серы (120°С), но ниже температуры плавления каучука (180-200°С).

Каучук подразделяют на:

- натуральный (НК);

- синтетический (СК).

Натуральный каучук добывают из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева гевеи, а также каучуконосных растений (кок-сагыз, тау-сагыз), содержащих латекс в корнях.

Молекула натурального каучука состоит из звеньев легколетучего углеводорода — изопрена и имеет всюду одинаковую (регулярную) микроструктуру.

В России натуральный каучук имеет ограниченное распространение. В отечественном шинном производстве из него изготовляют только отдельные детали шины или же он используется в качестве добавки к резиновой смеси. Наша страна является родиной синтетического каучука, который был получен в 1931 году по методу, разработанному академиком С.В. Лебедевым.

Синтетический каучук получают в основном из природного и попутного нефтяных газов, а также отдельных углеводородных фракций нефтепереработки.

В настоящее время изготовляется несколько разновидностей синтетических каучуков, отличающихся механической прочностью, химической стойкостью, газопроницаемостью, термостойкостью и другими свойствами:

— натрий-бутадиеновый (СКВ), первый в мире промышленный синтетический каучук, изготовлялся из этилового спирта на базе пищевых крахмалсодержащих продуктов. Выпуск прекращен с 1964 года;

— бутадиен-стирольный (СКС) является самым распространенным синтетическим каучуком, который получается сополимеризацией бутадиена и стирола. Обладает достаточной прочностью и износостойкостью;

— бутилкаучук получают сополимеризацией изопрена и изобутилена, характеризуется высокой газопроницаемостью и химической стойкостью;

— полиуретановые каучуки отличаются высокой износостойкостью;

— полихлоропреновые каучуки обладают высокой бензомаслостойкосью;

— силиконовый (кремнийорганический) каучук (СКТ) сохраняет свои свойства при температурах от минус 70°С до + 400°С, превосходя по термостойкости натуральный каучук;

— изопреновые (СКИ) и дивиниловые (СКД) каучуки обладают эластичностью, которая приблизилась к показателям натурального каучука, а по некоторым другим свойствам и превосходят натуральный.

Кроме каучука и вулканизирующего вещества в состав резиновой смеси входят и другие компоненты (ингредиенты), придающие резинам определенные свойства:

— ускорители вулканизации (альтакс, каптакс, тиурам в количестве 1-2 % от веса каучука) сокращают время вулканизации и повышают качество резины;

— усилители (активные наполнители) — сажа, каолин, цинковые белила и др. в количестве до 50 % от веса каучука. Служат для улучшения того или иного свойства резины;

- неактивные наполнители (отмученный мел, асбестовая мука) в количестве 30—40 % от веса каучука вводятся для удешевления резины без заметного ухудшения ее свойств;

- противостарители (сантофлекс А, неозон Д) в количестве 0,5—2,5 % от веса каучука вводятся для замедления старения резины под действием кислорода воздуха, солнечных лучей и других факторов;

- мягчители и пластификаторы (стеариновая кислота, мазут, вазелиновое масло, сосновая смола и др.) в количестве от 3 до 20 % веса каучука улучшают смешиваемость компонентов резиновой смеси и делают ее более пластичной и липкой; - красители используются для окрашивания светлых резиновых смесей в соответствующие цвета. Применяются пигменты минерального и органического происхождения;

- регенерат — резина из утильных покрышек, камер для замены каучуковой составляющей резиновой смеси.

Свойства резин. Определяющее влияние на свойства резин оказывает каучуковая основа, от которой зависят их физико-механические, прочностные, защитные и другие свойства.

На механические свойства резин определяющее влияние оказывает температура, с повышением которой снижаются их прочность и твердость. При этом скорость снижения значений механических свойств выше у резин на основе ненасыщенных каучуков, а для кремнийорганических каучуков эта скорость минимальна.

Важнейшими характеристиками многих типов резин являются их износостойкость и коэффициент трения. Для резин, как и для других твердых материалов, различают виды изнашивания:

— усталостный;

— абразивный;

— коррозионно-механический;

— эрозионный;

— «скатывание» — является специфическим видом изнашивания для резин, когда при трении микронеровности поверхности резины деформируются в скатку и отрываются от поверхности.

Кроме вышеперечисленных свойств качество резин оценивается по:

— морозостойкости;

— термостойкости или сопротивлению термическому старению;

— озоностойкости;

— биостойкости;

— стойкости в жидких средах;

— диэлектрическим свойствам;

— пожароопасное и коррозионной агрессивности по методикам, общим для полимерных материалов.

Классификация резин. Резины поставляются потребителю в виде:

— полуфабрикатов — резиновых смесей, готовых для переработки в изделия путем формования, армирования и вулканизации;

— вулканизированных пластин, шнуров;

— готовых изделий — лент, ремней, рукавов и шин. Готовые резины (вулканизаторы) делятся на две основные группы — общего и специального назначения,

Резины общего назначения изготовляют на основе натурального каучука бутадиеновых, изопреновых, бутадиен-стирольных, хлоропреновых, бутилкаучуков и их комбинаций. Эти резины работоспособны в интервале температур от 50 до 150°С, и основными областями их применения являются изготовление:

 Скачать реферат