Каучук это пластмасса или резина – Резина и каучук — чем они отличаются

Резина и каучук — чем они отличаются

Эластичные материалы знакомы человеку с давних времен. Они тогда применялись преимущественно в бытовых целях. Сегодня без резины и каучука трудно представить  развитие промышленности, транспорта и строительства  и связи, повседневную жизнь людей.

Что появилось раньше

Еще до того, как Америку открыли европейцы, индейцы, жившие там, пользовались каучуком. Его получали из сока тропической гевеи. Высушенный сок коптили, получая непромокаемый и упругий материал. Он шел на изготовление емкостей для воды, игрушек, предметов культа. Из него делали примитивную обувь и одежду.

В середине XVIII века каучук путешественники привезли в Европу. Однако долго не могли найти способ его применения. За исключением стирающих карандаш ластиков. Считалось, что из-за его высыхания и затвердевания он не имеет перспектив практического применения. В следующем веке появились непромокаемые ткани, сумки и галоши, которые твердели в холодную погоду и становились мягкими в тепле.

Через сотню лет после появления каучука в Старом Свете был придуман способ, позволивший сделать эластичность этого материала устойчивой. Он получил название вулканизации. Его суть в смешивании сырого каучука с серой и дальнейшим разогревом этой смеси. Получившийся продукт стали называть резиной. Она начала широко использоваться в качестве уплотнителя и электроизолятора. В начале ХХ века в связи с ростом потребности в резине была решена проблема производства синтетических каучуков в промышленно развитых странах.

Куда идет латекс

Натуральный каучук добывают из каучуконосных деревьев, которые растут в тропических лесах или на специальных плантациях. Такое дерево начинает давать сок через семь лет. Для этого на нем ножом делается спиралевидное углубление, по которому в емкость попадает вытекающий сок белого цвета, называемый латексом. Спустя несколько часов набирается примерно полторы сотни граммов. После загустевания и высыхания образуются комочки натурального каучука. Такую процедуру можно проводить раз в два дня.

Каучуковое дерево

Всего в мире натуральный каучук достигает 40% в общем производстве и потреблении всех видов каучуков. Это примерно 9 млн. тонн.

Необработанный каучук растворяется в бензине, образуя каучуковый клей, и других органических растворителях. После вулканизации он только набухает, а не растворяется.

Кроме бензина он растворяется в бензоле, хлороформе, сероуглероде и других углеводородах. Он практически не растворяется и не набухает  в спирте, воде и ацетоне.

Свыше половины натурального каучука идет на производство автошин. В странах Юго-Восточной Азии (Вьетнам, Индонезия, Малайзия и Таиланд)  организовано крупномасштабное его производство.

Как делают резину

Оба эластичных материала неразрывно связаны. Резину получают из натурального или синтетического каучука в результате  вулканизации. Добавляется наполнитель, которым чаще всего является сажа. Нагретый до

130-160 градусов каучук начинает взаимодействовать с серой. Во время этого технологического процесса молекулы каучука сшиваются в единую сетку с помощью атомов серы. Это резко повышает его эластичность и твердость, прочностные качества. Регулируется набухаемость и растворимость органическими растворителями.

Резина

Помимо серы для вулканизации применяются оксиды металлов, соединения аминного типа, убыстряющие процесс катализаторы, и другие химические компоненты. Они обеспечивают нужную пластичность, свойства против старения и другие эксплуатационные качества. В результате каучук превращается в резину. В зависимости от содержания серы образуется материал разной степени упругости.  Самой мягкой получается резина с минимальным содержанием серы, а самой твердой та, в которой она составляет треть и более.

Производство резины

При изготовлении резины ей задаются определенные качества для производства изделий из нее:

  • Кислотостойкость.
  • устойчивость в агрессивных средах.
  • Маслобензостойкость.
  • устойчивость против высоких и низких температур.
  • Озоностойкость.
  • Электропроводимость и пр.

Резина широко применяется для изготовления шин для транспортных средств, различных шлангов и уплотнителей, лент транспортеров, бытовых, гигиенических и медицинских товаров.

В чем сходство и разница

Резина и каучук схожи, прежде всего, своей эластичностью и тем, что они могут перерабатываться. Их отличия существеннее.

Сырой каучук:

  1. Не пригоден для промышленного производства. В мире применяют не более 1% добываемого натурального каучука. В основном в виде резинового клея.
  2. У него низкая прочность, и высокая липучесть, которая сильно проявляется при высокой температуре. На морозе он твердеет и ломается. Полезные качества он приобретает только после вулканизации.
  3. При комнатной температуре начинается его старение, следствием которого становится потеря прочности и эластичности.
  4. Когда температура поднимается до 200 градусов, он разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов.
  5. Растворяется органическими растворителями типа бензина.
  6. Служит сырьем для производства резины.

Резина, полученная в результате вулканизации каучуков, служит для массового производства многих тысяч наименований различных изделий.

Из нее изготавливают:

  1. Шины для транспортных средств и авиационной техники.
  2. Разнообразные уплотнители, применяемые в промышленности и строительстве, различных видах техники.
  3. Электроизоляционные материалы.
  4. Приводные ремни, рукава для подачи жидкостей.
  5. Напольные покрытия и изолирующие пластины.
  6. Резиновую обувь и водоустойчивую одежду.
  7. Средства защиты от химического, радиационного и бактериологического воздействия (костюмы, перчатки, сапоги и пр.).
  8. Изделия медицинской техники и гигиены.
  9. Фурнитуру для одежды и пр.

vchemraznica.ru

КАУЧУК И РЕЗИНА — это… Что такое КАУЧУК И РЕЗИНА?


Синтез 1,4-цис-полиизопрена проводился несколькими различными путями с использованием регулирующих стереоструктуру катализаторов, и это позволило наладить производство различных синтетических эластомеров. Катализатор Циглера состоит из триэтилалюминия и четыреххлористого титана; он заставляет молекулы изопрена объединяться (полимеризоваться) с образованием гигантских молекул 1,4-цис-полиизопрена (полимера). Аналогично, металлический литий или алкил- и алкиленлитиевые соединения, например бутиллитий, служат катализаторами полимеризации изопрена в 1,4-цис-полиизопрен. Реакции полимеризации с этими катализаторами проводятся в растворе с использованием углеводородов нефти в качестве растворителей. Синтетический 1,4-цис-полиизопрен обладает свойствами натурального каучука и может использоваться как его заместитель в производстве резиновых изделий.
См. также ПЛАСТМАССЫ. Полибутадиен, на 90-95% состоящий из 1,4-цис-изомера, также был синтезирован посредством регулирующих стереоструктуру катализаторов Циглера, например триэтилалюминия и четырехиодистого титана. Другие регулирующие стереоструктуру катализаторы, например хлорид кобальта и алкилалюминий, также дают полибутадиен с высоким (95%) содержанием 1,4-цис-изомера. Бутиллитий тоже способен полимеризовать бутадиен, однако дает полибутадиен с меньшим (35-40%) содержанием 1,4-цис-изомера. 1,4-цис-полибутадиен обладает чрезвычайно высокой эластичностью и может использоваться как наполнитель натурального каучука. Тиокол (полисульфидный каучук). В 1920, пытаясь получить новый антифриз из этиленхлорида и полисульфида натрия, Дж.Патрик вместо этого открыл новое каучукоподобное вещество, названное им тиоколом. Тиокол высокоустойчив к бензину и ароматическим растворителям. Он имеет хорошие характеристики старения, высокое сопротивление раздиру и низкую проницаемость для газов. Не будучи настоящим синтетическим каучуком, он, тем не менее, находит применение для изготовления резин специального назначения.
Неопрен (полихлоропрен). В 1931 компания «Дюпон» объявила о создании каучукоподобного полимера, или эластомера, названного неопреном. Неопрен изготавливают из ацетилена, который, в свою очередь, получают из угля, известняка и воды. Ацетилен сначала полимеризуют до винилацетилена, из которого путем добавления хлороводородной кислоты производят хлоропрен. Далее хлоропрен полимеризуют до неопрена. Помимо маслостойкости неопрен имеет высокую тепло- и химическую стойкость и используется в производстве шлангов, труб, перчаток, а также деталей машин, например шестерен, прокладок и приводных ремней. Буна S (SBR, бутадиенстирольный каучук). Синтетический каучук типа буна S, обозначаемый как SBR, производится в больших реакторах с рубашкой, или автоклавах, в которые загружают бутадиен, стирол, мыло, воду, катализатор (персульфат калия) и регулятор роста цепи (меркаптан). Мыло и вода служат для эмульгирования бутадиена и стирола и приведения их в близкий контакт с катализатором и регулятором роста цепи. Содержимое реактора нагревается до примерно 50° С и перемешивается в течение 12-14 ч; за это время в результате процесса полимеризации в реакторе образуется каучук. Получающийся латекс содержит каучук в форме малых частиц и имеет вид молока, очень напоминающий натуральный латекс, добытый из дерева. Латекс из реакторов обрабатывается прерывателем полимеризации для остановки реакции и антиоксидантом для сохранения каучука. Затем он очищается от избытка бутадиена и стирола. Чтобы отделить (путем коагуляции) каучук от латекса, он обрабатывается раствором хлорида натрия (пищевой соли) в кислоте либо раствором сульфата алюминия, которые отделяют каучук в форме мелкой крошки. Далее крошка промывается, сушится в печи и прессуется в кипы. Из всех эластомеров SBR используется наиболее широко. Больше всего его идет на производство автомобильных шин. Этот эластомер сходен по свойствам с натуральным каучуком. Он не маслостоек и в большинстве случаев проявляет низкую химическую стойкость, но обладает высоким сопротивлением удару и истиранию.
Латексы для эмульсионных красок. Бутадиен-стирольные латексы широко используются в эмульсионных красках, в которых латекс образует смесь с пигментами обычных красок. В таком применении содержание стирола в латексе должно превышать 60%.
Низкотемпературный маслонаполненный каучук. Низкотемпературный каучук — особый тип каучука SBR. Он производится при 5° С и обеспечивает лучшую износостойкость шин, чем стандартный SBR, полученный при 50° С. Износостойкость шин еще более повышается, если низкотемпературному каучуку придать высокую ударную вязкость. Для этого в базовый латекс добавляют некоторые нефтяные масла, называемые нефтяными мягчителями. Количество добавляемого масла зависит от требуемого значения ударной вязкости: чем оно выше, тем больше вводится масла. Добавленное масло действует как мягчитель жесткого каучука. Другие свойства маслонаполненного низкотемпературного каучука такие же, как у обычного низкотемпературного.
Буна N (NBR, бутадиенакрилонитрильный каучук). Вместе с буна S в Германии был также разработан маслостойкий тип синтетического каучука под названием пербунан, или буна N. Основной компонент этого нитрильного каучука — также бутадиен, который сополимеризуется с акрилонитрилом по существу по тому же механизму, что и SBR. Сорта NBR различаются содержанием акрилонитрила, количество которого в полимере варьирует от 15 до 40% в зависимости от назначения каучука. Нитрильные каучуки маслостойки в степени, соответствующей содержанию в них акрилонитрила. NBR использовался в тех видах военного оборудования, где требовалась маслостойкость, например в шлангах, самоуплотняющихся топливных элементах и конструкциях транспортных средств.
Бутилкаучук. Бутилкаучук — еще один синтетический каучук — был открыт в 1940. Он замечателен своей низкой газопроницаемостью; камера шины из этого материала удерживает воздух в 10 раз дольше, чем камера из натурального каучука. Бутилкаучук изготавливают полимеризацией изобутилена, получаемого из нефти, с малой добавкой изопрена при температуре -100° С. Эта полимеризация не является эмульсионным процессом, а проводится в органическом растворителе, например метилхлориде. Свойства бутилкаучука могут быть сильно улучшены термообработкой маточной смеси бутилкаучука и газовой сажи при температуре от 150 до 230° С. Недавно бутилкаучук нашел новое применение как материал для протекторов шин ввиду его хороших ходовых характеристик, отсутствия шума и превосходного сцепления с дорогой. Бутилкаучук несовместим с натуральным каучуком и SBR и, значит, не может быть смешан с ними. Однако после хлорирования до хлорбутилкаучука он становится совместимым с натуральным каучуком и SBR. Хлорбутилкаучук сохраняет низкую газопроницаемость. Это свойство используется при изготовлении смешанных продуктов хлорбутилкаучука с натуральным каучуком или SBR, которые служат для производства внутреннего слоя бескамерных шин.
Этиленпропиленовый каучук. Сополимеры этилена и пропилена могут быть получены в широких диапазонах составов и молекулярных масс. Эластомеры, содержащие 60-70% этилена, вулканизуются с пероксидами и дают вулканизат с хорошими свойствами. Этиленпропиленовый каучук имеет превосходную атмосферо- и озоностойкость, высокую термо-, масло- и износостойкость, но также и высокую воздухопроницаемость. Такой каучук изготавливается из дешевых сырьевых материалов и находит многочисленные применения в промышленности. Наиболее широко применяемым типом этиленпропиленового каучука является тройной этиленпропиленовый каучук (с диеновым сомономером). Он используется в основном для изготовления оболочек проводов и кабелей, однослойной кровли и в качестве присадки для смазочных масел. Его малая плотность и превосходная озоно- и атмосферостойкость обусловливают его применение в качестве кровельного материала.
Вистанекс. Вистанекс, или полиизобутилен, — полимер изобутилена, также получаемый при низких температурах. Он подобен каучуку по свойствам, но в отличие от каучука является насыщенным углеводородом и, значит, не может быть подвергнут вулканизации. Полиизобутилен озоностоек.
Коросил. Коросил, каучукоподобный материал, — это пластифицированный поливинилхлорид, приготовленный из винилхлорида, который, в свою очередь, получают из ацетилена и хлороводородной кислоты. Коросил замечательно стоек к действию окислителей, в том числе озона, азотной и хромовой кислот, и поэтому используется для внутренней облицовки цистерн с целью защиты их от коррозии. Он непроницаем для воды, масел и газов и в силу этого находит применение как покрытие для тканей и бумаги. Каландрованный материал используется в производстве плащей, душевых занавесок и обоев. Низкое водопоглощение, высокая электрическая прочность, негорючесть и высокое сопротивление старению делают пластифицированный поливинилхлорид пригодным для изготовления изоляции проводов и кабелей.
Полиуретан. Класс эластомеров, известных как полиуретаны, находит применение в производстве пеноматериалов, клеев, покрытий и формованных изделий. Изготовление полиуретанов включает несколько стадий. Сначала получают сложный полиэфир реакцией дикарбоновой кислоты, например адипиновой, с многоатомным спиртом, в частности этиленгликолем или диэтиленгликолем. Полиэфир обрабатывают диизоцианатом, например толуилен-2,4-диизоцианатом или метилендифенилендиизоцианатом. Продукт этой реакции обрабатывают водой и подходящим катализатором, в частности n-этилморфолином, и получают упругий или гибкий пенополиуретан. Добавляя диизоцианат, получают формованные изделия, в том числе шины. Меняя соотношение гликоля и дикарбоновой кислоты в процессе производства сложного полиэфира, можно изготовить полиуретаны, которые используются как клеи или перерабатываются в твердые или гибкие пеноматериалы либо формованные изделия. Пенополиуретаны огнестойки, имеют высокую прочность на растяжение, очень высокое сопротивление раздиру и истиранию. Они проявляют исключительно высокую несущую способность и хорошее сопротивление старению. Вулканизованные полиуретановые каучуки имеют высокие прочность на растяжение, сопротивление истиранию, раздиру и старению. Был разработан процесс получения полиуретанового каучука на основе простого полиэфира. Такой каучук хорошо ведет себя при низких температурах и устойчив к старению.
Кремнийорганический каучук. Кремнийорганические каучуки не имеют себе равных по пригодности к эксплуатации в широком температурном интервале (от -73 до 315° С). Для вулканизованных кремнийорганических каучуков была достигнута прочность на растяжение около 14 МПа. Их сопротивление старению и диэлектрические характеристики также весьма высоки.
Хайпалон (хлорсульфоэтиленовый каучук). Этот эластомер хлорсульфонированного полиэтилена получают обработкой полиэтилена хлором и двуокисью серы. Вулканизованный хайпалон чрезвычайно озоно- и атмосферостоек и имеет хорошую термо- и химическую стойкость.
Фторсодержащие эластомеры. Эластомер кель-F — сополимер хлортрифторэтилена и винилиденфторида. Этот каучук имеет хорошую термо- и маслостойкость. Он стоек к действию коррозионно-активных веществ, негорюч и пригоден к эксплуатации в интервале от -26 до 200° С. Витон А и флюорел — сополимеры гексафторпропилена и винилиденфторида. Эти эластомеры отличаются превосходной стойкостью к действию тепла, кислорода, озона, атмосферных факторов и солнечного света. Они имеют удовлетворительные низкотемпературные характеристики и пригодны к эксплуатации до -21° С. Фторсодержащие эластомеры используются в тех приложениях, где требуется стойкость к действию тепла и масел.
Специализированные эластомеры. Производятся специализированные эластомеры с разнообразными физическими свойствами. Многие из них очень дороги. Наиболее важные из них — акрилатные каучуки, хлорсульфонированный полиэтилен, сополимеры простых и сложных эфиров, полимеры на основе эпихлоргидрина, фторированные полимеры и термопластичные блок-сополимеры. Они используются для изготовления уплотнений, прокладок, шлангов, оболочек проводов и кабелей и клеев.
См. также
ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ;
ПЛАСТМАССЫ;
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ.
ЛИТЕРАТУРА
Справочник резинщика. М., 1971 Догадкин Б.А. Химия эластомеров. М., 1981 Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. Л., 1987

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

dic.academic.ru

Чем отличается каучук от резины

В процессе вулканизации серой каучука получают резину. При вулканизации происходит сшивание макромолекул каучука «мостиками» серы. При нагревании каучук способен размягчаться, а при охлаждении – становиться хрупким. Органические растворители, действующие на каучук, размягчают его и вызывают разбухание. Резина устойчива к растворителям, она сохраняет упругость при высоких и низких температурных режимах.

Определение

Каучук – полимер, высокомолекулярное вещество. Основа каучуков – диеновые углеводороды. Существует синтетический и природный каучук.

Резина – эластичный материал, получаемый в процессе вулканизации каучука. В зависимости от степени вулканизации резины классифицированы на твердые, полутвердые и мягкие.

к содержанию ↑

Сравнение

Прежде всего, резина и каучук различаются количественным составом, а значит и свойствами. Чтобы получить резину из каучука, в него вводят ускорители (оксиды магния и свинца, полисульфиды), агенты (серу, перкиси и селен), мягчители и противостарители, активные и неактивные наполнители, пластификаторы и прочие добавки с определенным назначением, улучшающие качественные характеристики материала.

Каучук – сшитый полимер, способный распрямляться и обратно сворачиваться при действии разных механических нагрузок и при растяжении. Резина – сшитые макромолекулы, не способные плавиться при нагревании и кристаллизоваться при охлаждении.

Резина в отличие от каучуков наиболее универсальный материал. Она сохраняет физические и механические свойства в широком температурном диапазоне. Ее свойства, прежде всего, зависят от вида каучука, идущего для производства. Для резины характерна способность к существенным деформациям, высокая эластичность и теплостойкость, малая сжимаемость, химическая стойкость, повышенная износостойкость, водонепроницаемость и небольшая плотность.

Каучук, взаимодействуя с кислородом и иными окисляющими реагентами, быстро стареет. При высоких температурах разлагается, а при низких, утрачивая пластичность, приобретает хрупкость.

к содержанию ↑

Выводы TheDifference.ru

  1. Высокие и низкие температуры не способны ухудшать эластичность резины – самую важную ее характеристику.
  2. Резина не боится деформации, влаги, воздействия агрессивных химических реагентов.

thedifference.ru

Каучук. Применение каучука и резины

Каучук — это эластичная масса, основное сырье для изготовления резиновых изделий. Каучук получают из растений или синтетическим способом. Почти весь каучук, появляющийся на мировом рынке, получается путем подсочки и собирания вытекающего латекса (млечного сока) из гевеи. В коре ствола делаются косые надрезы, ниже которых подставляют чашечки, куда стекает латекс. Процесс вытекания латекса продолжается примерно 1,5 часа.

Для предохранения от преждевременного свертывания к латексу прибавляют формалин, гидросернистый натрий и тому подобные. Содержание каучука в латексе зависит от многих обстоятельств: от возраста деревьев, от свойств почвы, от времени года, от времени подсочки, от погоды, от чистоты подсочки и так далее.

Удельный вес латекса (при содержании 35 г в 100 см3) — 0,9794. При этом вязкость свежего латекса при 30 градусах Цельсия равна 12—15 (по сравнению с вязкостью воды). При хранении латекса вязкость понижается; в присутствии аммиака она уменьшается почти вдвое. Концентрация у свежего латекса водородных ионов — от 5,8 до 6,4; при хранении она падает; самостоятельное свертывание латекса наступает при концентрации водородных ионов в 4,8—5,6.

Разность потенциалов между окружающей жидкостью и поверхностью частиц (латекс с аммиаком) равна 35 m V. Размер каучуковых частиц изменяется от 0,5 до 5 мк. В латексе с 35% каучука количество капель в 1 см3 составляет около 200 млн. Капли каучука находятся в броуновском движении. Частицы каучука в латексе бывают различной формы. Мелкие частицы в латексе гевеи имеют вид шариков, более крупные — грушевидны, а самые крупные кроме того имеют хвостообразные отростки.

Эластомерный синтетический каучук

Где применяют каучук и резину

Каучук и изделия из него имеют огромное значение в промышленности и в повседневной жизни. В чистом виде каучук применяется очень редко и в основном находит применение в виде резины. Сейчас резиновые изделия встречаются практически на каждом шагу, но до XVIII века каучук не мог найти себе применения. Его применение началось с изобретения школьной принадлежности — гуммиластик, который использовали для того чтобы стирать карандашные надписи. Ученым и изобретателям понравился эластичный материал и далее были изобретены подтяжки и резиновые нити. Сумасшедшую популярность каучук получил после изобретения шотландца Ч. Макинтоша. Он проложил тонкий пласт каучука между слоями ткани и получил таким образом непромокаемую ткань. Плащи из такого материала стали называть по имени изобретателя — макинтошами. Однако дальнейшие попытки найти применение каучуку не приводили к успеху. Изделия из каучука трескались на холоде, а на жаре плавились, источая ужасный запах. Так и забыли бы мы этот удивительный материал, если бы не любознательность американского изобретателя Чарлза Гудьира.

Гудьир посвятил множество лет в поисках избавления каучука от отрицательных качеств. Для этого он добавлял в чистый каучук всё что было под рукой: песок, соль, перец… И наконец, сера, добавленная в каучук, привела изобретателя к успеху! Он заметил, что при добавлении серы к каучуку образуется новый материал, который обладает приемлемой прочностью и температурной устойчивостью, сохраняя при этом свою эластичность. Полученный материал был назван резиной, а процесс получения резины — вулканизацией каучука.

Свойства нового материала стали объектом пристального изучения многих ученых и достаточно скоро и процесс вулканизации и само качество резины были значительно улучшены, что положило начало настоящему резиновому буму! Сейчас невозможно назвать ни одной отрасли промышленности и народного хозяйства, где бы не применялась резина. Из резины делают обувь, игрушки, автомобильные шины, электроизоляцию, конвейерные ленты, латексные перчатки и многое-многое другое!

Применение каучука в производстве автомобильных шин

www.alto-lab.ru

Пластмассы и резины

Полиэтилен, полипропилен, полистирол и политетрафторэтилен относятся к неполярным термопластическим пластмассам (термопластам). Термопласты при нагреве размягчаются, даже плавятся, при охлаждении затвердевают; этот процесс многократно обратим. Неполярные полимеры на основе углеводородов являются высококачественными диэлектриками, они обладают хорошей морозостойкостью. Обычно большинство термопластов изготавливается без наполнителя, хотя в последнее время стали применять термопласты с наполнителем в виде минеральных и синтетических волокон (органопласты). Под старением полимеров понимается самопроизвольное необратимое ухудшение их важнейших эксплуатационных свойств под действием света, тепла, кислорода воздуха и других немеханических факторов. Для защиты, например, полиэтилена от старения к нему добавляют стабилизаторы и ингибиторы.

Полистирол — твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер плотностью 1050-1080 кг/м3, выдерживает температуру до 90 °С, его механические характеристики выше, чем полиэтилена и полипропилена.

АБС-пластики (акрилонитрил-бутадиен-стирольные) отличаются повышенной химической стойкостью и светотермостабильностью по сравнению с чистым полистиролом.

Политетрафторэтилен (фторопласт-4, тефлон) является аморфно-крис-таллическим полимером плотностью 1900-2200 кг/м3, выдерживающим температуру от 260 до минус 269 °С. Он стоек к действию растворителей, кислот, щелочей и окислителей. Это наиболее высококачественный диэлектрик. Из фторопласта-4 изготавливают трубы, вентили, краны, насосы, уплотнительные прокладки, манжеты, антифрикционные детали и покрытия и др.

К полярным термопластикам относятся органическое стекло, поливинилхлорид, полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, полиформальдегид, поликарбонат, полиарилаты, пентапласт и др.

Органическое стекло (полиметилметакрилат) — прозрачный аморфный термопласт плотностью 1200 кг/м3. Он более чем в 2 раза легче минеральных стекол и применяется для изготовления многослойных стекол (триплексов) в самолетостроениии и автостроении, а также для производства оптических линз, светотехнических деталей и др.

Поливинилхлорид — аморфный полимер плотностью 1400 кг/м3, стоек к химикатам. Непластифицированный (без добавок) твердый поливинилхлорид называется винипластом. Винипласты имеют высокую прочность и упругость, из них изготавливают трубы, защитные покрытия, строительные облицовочные плитки и др.

Термореактивные полимеры при нагреве размягчаются, затем вследствие протекания химических реакций затвердевают и в дальнейшем остаются твердыми. В качестве связующих веществ применяются термореактивные смолы, в которые иногда вводятся пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители, растворители и др. Широко используются феноло-формальдегидные, кремнийорганические, эпоксидные смолы, непредельные полиэфиры и их модификации. Теплостойкость пластмасс достигает высоких температур — 260-370 °С (кремнийорганические стеклопластики), 280-350 °С (полиимидные связующие), до 200 °С (эпоксидные связующие). Из термореактивных пластмасс можно изготавливать крупногабаритные изделия. В зависимости от формы частиц наполнителя такие пластмассы подразделяют на следующие группы: порошковые, волокнистые и слоистые. В качестве порошковых наполнителей применяются органические (древесная мука) и минеральные (молотый кварц, асбест, слюда, графит и др.) порошки. К волокнистым наполнителям относятся волокниты (очесы хлопка), асбоволокниты (асбест), стекловолокниты (волокно диаметром 5-20 мкм, длинное или короткое).

Слоистые пластмассы являются силовыми конструкционными и поделочными материалами в виде листов, плит, труб, заготовок, из которых механической обработкой получают различные детали. Слоистые пластмассы -это гетинакс, текстолит, древеснослоистые пластики (ДСП), асботекстолит, стеклотекстолит. Например, стеклопластики могут длительно работать при температурах 200-400 °С, они имеют широкое применение, в том числе и в авиационной и ракетной технике (несущие детали летательных аппаратов, кузова и кабины автомашин, автоцистерны, железнодорожные вагоны, корпуса лодок, судов и др.).

Газонаполненные пластмассы — гетерогенные дисперсные системы, состоящие из твердой и газообразной фаз. Структура таких пластмасс образована твердым, реже эластичным полимером, который образует стенки ячеек или пор, заполненных газом. Такая структура обеспечивает малую массу и высокие тепло- и звукоизоляционные характеристики. В зависимости от физической структуры газонаполненные пластмассы делят на пенопласты, поропласты и сотопласты. Применяемые полимеры могут быть термореактивными и термопластичными; для получения эластичных материалов вводятся пластификаторы.

Пенопласты — материалы, в которых газонаполненные ячейки изолированы друг от друга и от окружающей среды тонкими слоями полимера. Плотность пенопластов — от 20 до 300 кг/м3. Наиболее распространены пено-полистирол и пенополивинилхлорид, используемые при температурах от 60 до минус 60 °С, а также пенополиуретаны, пенополиэпоксиды, поролон, пенофенопласты, пенополисилоксаны и др. Поропласты — губчатые материалы с открытопористой структурой. Их плотность — от 25-60 до 130—500 кг/м3.

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками. Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластичными свойствами, которые присущи каучуку — главному исходному компоненту резины. Резина способна к очень большим деформациям, например относительному удлинению до 1000 %, которые почти полностью обратимы в широком диапазоне температур. Особенностью резины является ее малая сжимаемость. Для нее характерны высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) и/или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки. Вулканизирующие вещества участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков — пероксиды. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические серные соединения — ти-урам (тиурамовые резины). Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, растительные масла. Количество мягчителей составляет 8-30 % массы каучука. Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Активные наполнители (технический углерод и белая сажа — кремнекислота, оксид цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит, каолин) вводятся для удешевления стоимости резины. Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат — продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Красители минеральные или органические вводят для окраски резин.

Резины общего назначения получают на основе вулканизатов неполярных каучуков — НК, СКБ, СКС, СКИ. При температуре минус 70 °С натуральный каучук (НК) становится хрупким. Обычно НК аморфен, однако при длительном хранении возможна его кристаллизация. Для получения резины НК вулканизируют серой, резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими изоляционными свойствами. СКБ — синтетический каучук бутадиеновый (дивинильный), он является некристаллизующимся каучуком и имеет низкий предел прочности при растяжении, поэтому в резину на его основе необходимо вводить усиливающие наполнители. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая (минус 40-45 °С), он набухает в тех же растворителях, что и НК.Дивинилъные каучуки вулканизируются серой аналогично натуральному каучуку. СКС -бутадиенстиролъный каучук получается при совместной полимеризации бутадиена С4Н6 и стирола С8Н8. Это самый распространенный каучук общего назначения.

В зависимости от содержания стирола каучук выпускают нескольких марок: СКС-10, СКС-30, СКС-50. Свойства каучука зависят от содержания стирольных звеньев. Так, например, чем больше стирола, тем выше прочность, но ниже морозостойкость. Из наиболее распространенного каучука СКС-30 получают резины с хорошим сопротивлением старению и хорошо работающие при многократных деформациях. Каучук СКС-10 можно применять при низких температурах (минус 74-77 °С). СКИ — синтетический каучук изопре-новый — продукт полимеризации изопрена С5Н8. По строению, химическим и физико-механическим свойствам СКИ близок к НК. Выпускаются каучуки СКИ-3 и СКИ-ЗП, наиболее близкие по свойствам к НК. Каучук СКИ-ЗД предназначен для получения электроизоляционных резин, СКИ-ЗВ — для вакуумной техники. Резины общего назначения могут работать в среде воды, воздуха, слабых растворов кислот и щелочей.

Специальные резины подразделяют на несколько видов: маслобензостой-кие, теплостойкие, светоозоностойкие, износостойкие, электротехнические, стойкие к гидравлическим жидкостям и др. Маслобензостойкие резины получают на основе каучуков хлоропренового (наирит), БНКС и др. Резины на основе наирита обладают высокой эластичностью, вибростойкостью, озоно-стойкостью, устойчивы к действию топлива и масел, хорошо сопротивляются тепловому старению. БНКС — бутадиеннитрильный каучук — продукт совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты (НАК). В зависимости от состава каучук выпускают нескольких марок с высокими механическими и химическими свойствами и низкой морозостойкостью (до минус 26-60 °С). Вулканизируют БНКС с помощью серы; резины на его основе обладают высокой прочностью и сопротивлением истиранию, по эластичности уступают резинам на основе НК, но превосходят их по стойкости к старению и действию разбавленных кислот и щелочей. Такие резины могут устойчиво работать в среде бензина, топлива и масел при температуре от минус 30 до 130 °С. Акрилатные каучуки — сополимеры эфиров акриловой или метакриловой кислот с акрилонитрилом и другими полярными мономерами — можно отнести к маслобензостойким каучукам. Такие каучуки выпускают марок БАК-12, БАКХ-7, ЭАХ. Для получения высокопрочных резин вводят усиливающие наполнители. Достоинством акрилатных резин является стойкость к действию серосодержащих масел при высоких температурах, их широко применяют в автомобилестроении. Теплостойкие резины получают на основе каучука СКТ. СКТ — синтетический каучук теплостойкий, представляет собой кремнийорганическое (полисилоксановое) соединение.

Присутствие в основной молекулярной цепи прочной силоксановой связи придает каучуку высокую теплостойкость, он также обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Диапазон рабочих температур СКТ составляет от минус 60 до 250 °С. Каучук СКТВ устойчив к тепловому старению и обладает меньшей текучестью при сжатии, температура его эксплуатации от минус 55 до 300 °С. Каучук СКТФВ характеризуется повышенной морозостойкостью (до минус 80-100 °С) и сопротивляемостью к действию радиации. Некоторые резины на основе каучука СКТ (с добавлением бора, фосфора) имеют теплостойкость до температуры 350-400 °С. Светоозоностойкие резины вырабатывают на основе каучуков фторсодержащих СКФ и этилен-пропиленовых СКЭП. Резины на основе этих каучуков также стойки к действию сильных окислителей (HN03, Н202 и др.) и применяются для уплотнительных изделий, диафрагм, гибких шлангов и др., не разрушаются при работе в атмосферных условиях в течение нескольких лет.

enciklopediya-tehniki.ru

Полимерные материалы — резина, пластмассы, их получение, применение в медицине

Все большее применение в медицине находят различные полимерные материалы: каучуки и резина, смолы, пластические массы. На основе достижений химии высокомолекулярных соединений можно получить материалы с заранее заданными свойствами, которыми не могут обладать природные соединения. Получение синтетических полимерных изделий из мономеров осуществляется с применением поликонденсации и полимеризации.

Каучук натуральный получают из латекса (млечный сок бразильской гевеи), синтетический каучук — путем полимеризации мономеров с участием катализаторов.

Резину получают из натурального или синтетического каучука путем вулканизации (добавляют при высокой температуре серу или селен, или теллур). Кроме того, добавляют в резину ускорители,

наполнители, мягчители, противостарители, красители и другие компоненты резиновой смеси, от которых зависят свойства резиновых изделий. Рецептура резины для медицинских изделий утверждается МЗ РФ, так как резиновые изделия имеют непосредственный контакт с органами и тканями человеческого организма.

Резина обладает высокой эластичностью, способностью сопротивляться разрывам, истиранию, поглощает колебания, газо- и водонепроницаема.

Каучук и резину в медицине применяют для изготовления предметов ухода за больными — грелок, пузырей, кругов подкладных, спринцовок; трубчатых изделий — катетеров, зондов, трубок для переливания крови, вакуумных и слуховых; перчаток, напальчников, сосок и пустышек детских и др.

К методам получения резиновых изделий относятся: прессование, экструзия, литье под давлением, макание.

Пластические массы (пластмассы) — это неметаллические композиционные материалы на основе полимеров (смол), способные под влиянием нагревания и давления формироваться в изделия и устойчиво сохранять в результате охлаждения или отвердения приданную им форму.

Для них характерны высокая устойчивость против коррозии, хорошие электроизоляционные, теплоизоляционные свойства.

Основу пластмасс составляют полимеры (высокомолекулярные соединения), имеющие различную структуру (линейную, разветвленную, пространственную), что позволяет создавать материалы с новыми, заранее заданными свойствами.

Для производства МФТ наиболее часто применяют следующие виды промышленных полимеров: полиэтилен высокой и низкой плотности, полиамиды, пластикаты на основе поливинилхлорида, полипропилен, полистирол, фторпласты и др.

Эти полимеры используются для изготовления деталей медицинских приборов и инструментов, систем переливания крови, шприцев, предметов ухода за больными, лабораторного оборудования, упаковки, катетеров, бужей, дренажных трубок, зондов, упаковки ЛС, оправ и линз и многого другого.

Особую актуальность приобретают полимерные материалы при разработке эндопротезов, так как они имеют длительный контакт с живым организмом (искусственные органы, ткани). В качестве биоинертных полимеров, в наибольшей степени отвечающих эксплуатационным требованиям, применяют полиолефины (полиэтилен, полипропилен), фтор-пласты, некоторые полиэфиры (полиэтилентерефталат) и др.

Изделия из биосовместимых полимеров применяются в хирургии внутренних органов и тканей, травматологии, офтальмологии, стоматологии, сердечно-сосудистой хирургии.

Такие полимеры являются также основой лекарственных пленок, мазей, матриц для присоединения к ним лекарственных препаратов с целью пролонгации действия, оболочки для микрокапсул.

Методы получения изделий из полимерных материалов — это прессование, литье под давлением, экструзия.

Коррозии подвергаются не только металлы, но и материалы органического происхождения. Биокоррозия — это микробиологическая коррозия, т.е. разрушение изделий в результате воздействия микроорганизмов, в основном, плесневых грибков. Наилучшей защитой при хранении и эксплуатации медицинских изделий служитсоздание условий, препятствующих развитию плесени, т.е. хранение должно осуществляться в сухих (влажность воздуха не выше 65%), хорошо проветриваемых помещениях при комнатной температуре (20 °С).

Похожие статьи

znaytovar.ru

Пластмассы, пластики и каучуки

Синтетические высокомолекулярные соединения

Пластмассы (пласти́ческие ма́ссы) или  пла́стики   – представляют собой искусственные материалы, получаемые на основе органических высокомолекулярных веществ, полимеров.

  • Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом  в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название —  целлулоид ).

Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов ( жевательной резинки, шеллака ), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов ( резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит ) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам ( бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие ).

Поливинилхлорид Полиэтилен

  • В состав пластмасс кроме молекул высокомолекулярного соединения для улучшения их физических свойств вводят вещества:

а) стабилизаторы- повышают стойкость к свету, теплу, воздействию кислорода;

б) пластификаторы- улучшают эластичность, морозостойкость и огнестойкость;

в) красители- используют для получения цвета.

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на:

По виду наполнителя пластмассы делятся на:

По применению пластичности:

  • Термопласты — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние; Реактопласты  — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. 
  • Термопласты — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
  • Реактопласты  — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. 
  • силовые (конструкционные), несиловые (оптические прозрачные).
  • силовые (конструкционные), несиловые (оптические прозрачные).
  • порошковые (древесная мука), волокнистые (стеклянное волокно), слоистые( бумага+смола), газонаполненные.
  • порошковые (древесная мука), волокнистые (стеклянное волокно),
  • слоистые( бумага+смола), газонаполненные.

Св-ва пластмасс:

  • -малая плотность(0,85—1,8 г/см³)
  • -низкие электрическая и тепло проводимости, не очень большая механическая прочность.
  • -при нагревании они разлагаются.
  • — не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное
  • -физиологически почти безвредны.
  • — хорошие технологические свойства
  • — хорошо льются
  • — хорошо обрабатываются
  • — хорошо свариваются и отливаются.

Методы обработки:

Литьё/литьё под давлением

Экструзия

Прессование

Виброформование

Вспенивание

Отливка

Сварка

Вакуумная формовка и пр.

Получение:

  • Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или  полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти или природного газа, таких, к примеру, как бензол, этилен, фенол, ацетилен и других мономеров. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например этилен-полиэтилен).

Мебельные пластмассы

  • Пластик, который используют для производства мебели, получают путем пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталлоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафт-бумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка
  • Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой — компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами). Этот слой присутствует только у американского мебельного пластика.
  • Готовый мебельный пластик представляет из себя прочные тонированные листы толщиной 1-3 мм. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Для обеспечения утилизации одноразовых предметов в 1988 году Обществом Пластмассовой Промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3-х стрелок в форме треугольника, внутри которых находится число, обозначающая тип пластика. Часто при маркировке изделий под треугольником указывается буквенная маркировка (в скобках указана маркировка русскими буквами)

Пластиковые отходы и их переработка

  • Скопления отходов из пластмасс образуют в Мировом океане под воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известны пять больших скоплений мусорных пятен — по два в Тихом и Атлантическом океанах, и одно — в Индийском океане. Данные мусорные круговороты в основном состоят из пластиковых отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов.
  • Пластиковый мусор опасен ещё и тем, что морские животные, зачастую, могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов.
  • Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—200 лет.

Способы переработки пластика:

 •  Пиролиз • Гидролиз • Гликолиз • Метанолиз

  • В декабре 2010 года Ян Байенс и его коллеги из университета Уорик предложили новую технологию переработки практически всех пластмассовых отходов. Машина с помощью пиролиза в реакторе с кипящим слоем при температуре около 500° С и без доступа кислорода разлагает куски пластмассового мусора, при этом многие полимеры распадаются на исходные мономеры. Далее смесь разделяется перегонкой. Конечным продуктом переработки являются воск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат и углерод, которые являются сырьём для лёгкой промышленности. Применение этой технологии позволяет сэкономить средства, отказавшись от захоронения отходов, а с учётом получения сырья (в случае промышленного использования) является быстро окупаемым и коммерчески привлекательным способом утилизировать пластмассовые отходы.

Каучуки  — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся  эластичностью , водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород  (C 5 H 8 ) n , цис-полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза(многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других каучуконосных растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур.

Это придает каучуку высокую

эластичность в широком

интервале температур.

Натуральный каучук перерабатывают в  резину . В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натуарльного каучука (резиновый клей). Каучук открыт  де ла Кондамином  в Кито (Эквадор) в 1751 году. Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме и Таиланде.

Синтетические каучуки

  • Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук , производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (получение из этилового спирта бутадиена с последующей анионной полимеризацией жидкого бутадиена в присутствии натрия).
  • В 1932 году в Ярославле запущен завод СК-1, работающий на основе этого метода, который стал первым в мире заводом по производству синтетического каучука в промышленных масштабах .
  • В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».
  • Синтез каучуков стал значительно дешевле с изобретением  катализаторов Циглера — Натта.
  • Изопреновые каучуки  — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

Основные типы синтетических каучуков:

1) Изопреновый 1)

2)Бутадиеновый

3)Бутадиен- метилстирольный 3)

4)Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)

5)Этилен-пропиленовый(этилен-пропиленовый сополимер) 5)

6)Бутадиен-нитрильный(бутадиен-акрилонитрильный сополимер) 6)

7)Хлоропреновый(поли-2-хлорбутадиен) 7)

8)Силоксановый

9)Фторкаучуки 9)

10)Тиоколы

n СН 2 =С(СН 3 )-СН=СН 2  → (-СН 2 -С(СН 3 )=СН-СН 2 -) n

[-Ch3Ch3-] n -[-CH(Ch4)Ch3-] m

[-CH 2 -CH=CH-CH 2 -] n  — [-CH 2 -CH(CN)-] m

  (-H 2 C-CCl=CH-CH 2 -) n

Промышленное применение

  • Наиболее массовое применение каучуков — это производство  резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.
  • Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло-, звуко-, воздухо- и гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.
  • Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.
  • В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

multiurok.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.