Состав резин | Полимерные материалы
Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала.
Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты). Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже.
Состав
- Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых канчуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические сернистые соединения — тиурам (тиурамовые резины). Ускорители процесса вулканизации: полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов (цинка и др.), называемых поэтому в составе резиновой смеси активаторами.
- Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первых заключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих или за счет разрушения образующихся перекисей каучука (применяются альдоль, неозон Д и др.). Физические противостарители (парафин, воск) образуют поверхностные защитные пленки, они применяются реже.
- Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, растительные масла. Количество мягчителей составляет 8-30 % массы каучука.
- Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа — кремнекислота, оксид цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины. Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат — продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.
- Красители минеральные или органические вводят для окраски резин. Некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.
Структура
Подавляющее большинство каучуков является непредельными, высокополимерными (карбоцепными) соединениями с двойной химической связью между углеродными атомами в элементарных звеньях макромолекулы. (Некоторые каучуки получают на основе насыщенных линейных полимеров.) Молекулярная масса каучуков исчисляется в 400 000-450 000. Структура макромолекул линейная или слаборазветвленная и состоит из отдельных звеньев, которые имеют тенденцию свернуться в клубок, занять минимальный объем, но этому препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия, поэтому молекулы каучука извилистые (зигзагообразные). Такая форма молекул и является причиной исключительно высокой эластичности каучука (под небольшой нагрузкой происходит выпрямление молекул, изменяется их конформация). По свойствам каучуки напоминают термопластичные полимеры. Наличие в молекулах каучука непредельных связей позволяет при определенных условиях переводить его в термостабильное состояние. Для этого по месту двойной связи присоединяется двухвалентная сера (или другое вещество), которая образует в поперечном направлении как бы «мостики» между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине (вулканизату). Процесс химического взаимодействия каучуков с серой в технике называется вулканизацией.
Изменение свойств
В зависимости от количества вводимой серы получается различная частота сетки полимера. При введении 1-5 % S образуется редкая сетка и резина получается высокоэластичной, мягкой. С увеличением процентного содержания серы сетчатая структура становится все более частой, резина более твердой, и при максимально возможном (примерно 30 %) насыщении каучука серой образуется твердый материал, называемый эбонитом.
При вулканизации изменяется молекулярная структура полимера (образуется пространственная сетка), что влечет за собой изменение его физико-механических свойств: резко возрастает прочность при растяжении и эластичность каучука, а пластичность почти полностью исчезает; увеличиваются твердость, сопротивление износу. Многие каучуки растворимы в растворителях, резины только набухают в них и более стойки к химикатам. Резины имеют более высокую теплостойкость (НК размягчается при температуре 90 °С, резина работает при температуре свыше 100 °С).
На изменение свойств резины влияет взаимодействие каучука с кислородом, поэтому при вулканизации одновременно происходят два процесса: структурирование под действием вулканизующего агента и деструкция под влиянием окисления и температуры. Преобладание того или иного процесса сказывается на свойствах вулканизата. Это особенно характерно для резин из НК. Для синтетических каучуков (СК) процесс вулканизации дополняется полимеризацией: под действием кислорода и температуры образуются межмолекулярные углеродистые связи, упрочняющие термостабильную структуру, что дает повышение прочности.
Термическая устойчивость вулканизата зависит от характера образующихся в процессе вулканизации связей. Наиболее прочные, а следовательно, термоустойчивые связи — С-С-, наименьшая прочность у полисульфидной связи — С-S-С.
Упрочнение каучука
Современная физическая теория упрочнения каучука объясняет повышение его прочности наличием сил связи (адсорбции и адгезии), возникающих между каучуком и наполнителем, а также образованием непрерывной цепочно-сетчатой структуры наполнителя вследствие взаимодействия между частицами наполнителя. Возможно и химическое взаимодействие каучука с наполнителем.
По объему мирового потребления НК составляет 30 %, остальное СК, который известен 250 видов.
По назначению резины подразделяют на резины общего назначения и резины специального назначения (специальные).
Похожие материалы
www.metalcutting.ru
Резины: состав, свойства и виды
Новые рефераты:
- Повышение пенсионного возраста.
- Безработица и её социально-экономические последствия.
- Основные направления в развитии социологической теории ХХ века.
- Колебательные реакции.
- Предмет формальной логики.
- Роль и значение времени в управлении.
- Античная философия.
- Социальная поддержка многодетных семей (на примере Архангельской области).
- Рыночные структуры.
- Причины и типология кризисов в социально-экономических системах.
- Этапы реинжиниринга бизнес-процессов. Роль творчества в процессе реинжиниринга.
Главная » Материаловедение: материалы, применяемые в машиностроении » Резины: состав, свойства и виды
Резины: состав, свойства и виды
Резина — продукт вулканизации композиции, содержащей связующее вещество — натуральный или синтетический каучук.
В конструкции современных автомобилей используют несколько сот изделий, выполненных из резины. Это шины, камеры, шланги, уплотнители, герметики, детали для электро- и виброизоляции, приводные ремни и т. д. Их масса составляет до 10 % от общей массы автомобиля.
• эластичностью;
• способностью поглощать ударные нагрузки и вибрацию;
• низкой теплопроводностью и звукопроводностью;
• высокой механической прочностью;
• высокой сопротивляемостью к истиранию;
• высокой электроизоляционной способностью;
• газо- и водонепроницаемостью;
• устойчивостью к агрессивным средам;
• низкой плотностью.
Основное свойство резины — обратимая эластичная деформация — способность многократно изменять свою форму и размеры без разрушения под воздействием сравнительно небольшой внешней нагрузки и вновь возвращаться в первоначальное состояние после снятия этой нагрузки.
Подобным свойством не обладают ни металлы, ни древесина, ни полимеры.
На рис. 1 приведена классификация резины.
Резину получают вулканизацией резиновой смеси, в состав которой входят:
• каучук;
• вулканизирующие агенты;
• ускорители вулканизации;
• активаторы;
• противостарители;
• активные наполнители или усилители;
• неактивные наполнители;
• красители;
• ингредиенты специального назначения.
Рис. 1. .Классификация резин.
Натуральный каучук — природный полимер, представляющий собой непредельный углеводород — изопрен (С5Н8)n.
Натуральный каучук добывают главным образом из млечного сока (латекса) каучуконосных растений, в основном из бразильской гевеи, в котором его содержится до 40 %.
Для выделения каучука латекс обрабатывают уксусной кислотой, под действием которой он свертывается, и каучук легко отделяется. Затем его промывают водой, прокатывают в листы, сушат и коптят для устойчивости против окисления и действия микроорганизмов.
Изопреновый каучук (обозначается СКИ) по своему составу и строению близок к натуральному каучуку, по некоторым показателям уступает ему, а по каким-то превосходит. Резина на основе СКИ отличается газонепроницаемостью, достаточной стойкостью против воздействия многих органических растворителей, масел. Существенные его недостатки — низкая прочность при высоких температурах и низкая озоно- и атмосферостойкость.
Бутадиен-стирольный (СКС) и бутадиен-метилстирольный (СКМС) СК наиболее широко используются в автомобилестроении. Резины на основе этих каучуков имеют хорошие прочностные свойства, высокое сопротивление изнашиванию, газонепроницаемость, морозо- и влагостойкость, однако нестойки при воздействии озона, топлива и масел.
Резина на базе бутадиенового каучука (СКД) эластична, износостойка, имеет хорошие физико-механические свойства при низких температурах, однако существуют трудности при переработке резиновых смесей. Она имеет недостаточно прочную связь с металлокордом при производстве армированных изделий.
Из СК специального назначения бутадиен-нитрильный (СКН) каучук отличается высокой бензомаслостойкостью, сохраняет свои свойства в широком интервале температур, обеспечивает прочную связь с металлами, поэтому применяется для изготовления металлорезиновых изделий, работающих в контакте с нефтепродуктами. Недостаток — быстрое старение.
Резины на основе фторкаучука (СКФ) и акрилатного каучука (АК) обладают очень высокими прочностными свойствами, стойки к воздействию топлив, масел, многих других веществ, высоких температур, однако низкая морозостойкость ограничивает их применение. Комплексом положительных свойств обладают силиконовые каучуки.
Для ускорения вулканизации в резиновую смесь добавляют ускорители и активаторы.
Чрезвычайно важным ингредиентом резины являются наполнители. Активные наполнители резко усиливают прочностные свойства резины. Чаще всего роль активного наполнителя выполняет технический углерод (сажа). Введение технического углерода делает резину более прочной, повышает износостойкость, упругость, твердость. Неактивные наполнители (мел, асбестовая мука и др.) служат для увеличения объема резиновой смеси, что удешевляет изготовление резины, но ее физико-механических свойств не улучшают (некоторые наполнители даже ухудшают).
Пластификаторы (мягчители) облегчают приготовление резиновой смеси, формование изделий, а также улучшают эластичность резины при низких температурах. В качестве пластификаторов используют высококипящие фракции нефти, каменноугольную смолу, растительные масла, канифоль, синтетические смолы. Для замедления процессов старения резины и увеличения ее ресурса в состав резиновой смеси вводят противостарители (антиокислители, стабилизаторы).
Особая роль отводится армирующим наполнителям. Они не входят в состав резиновой смеси, а вводятся на стадии формования изделия. Текстильная или металлическая арматура снижает нагрузку на резиновое изделие, ограничивает его деформацию. Изготавливают такие армированные резиновые изделия, как шланги, приводные ремни, ленты, автопокрышки, где для усиления прочности используют текстильный и металлический корды.
Подбором соответствующих каучуков, рецептуры резиновой смеси, условий вулканизации создают материалы, имеющие определенные свойства, что позволяет получать изделия, обладающие различными эксплуатационными свойствами, причем устойчиво сохраняющие свои качества продолжительное время и обеспечивающие функциональное назначение деталей и работоспособность узлов и агрегатов.
Лекция, реферат. Резины: состав, свойства и виды — понятие и виды. Классификация, сущность и особенности.Оглавление книги открыть закрыть
referatwork.ru
из чего делают, сферы применения
Резина – широко известный материал, который применяется практически во всех сферах человеческой жизни. Медицина, сельское хозяйство, промышленность не могут обойтись без этого полимера. Во многих производственных процессах также используется резина. Из чего делают этот материал и в чем его особенности, описано в статье.
Что такое резина
Резина являет собой полимер с высокой эластичностью. Его структура представлена хаотично расположенными цепочками углерода, скрепленными атомами серы.
В нормальном состоянии углеродные цепочки имеют скрученный вид. Если резину растянуть, цепочки углерода раскрутятся. Способность растягиваться и быстро возвращаться в прежнюю форму сделала незаменимым во многих сферах такой материал, как резина.
Из чего делают ее? Обычно резину получают путем смешивания каучука с вулканизирующим веществом. После нагрева до нужной температуры смесь густеет.
Отличие каучука от резины
Каучук и резина – высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев — латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила акриловой кислоты. При вулканизации искусственного каучука образуется резина.
Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.
Свойства резины
Резина является универсальным материалом, который обладает следующими свойствами:
- Высокая эластичность – способность к большим обратным деформациям в широком диапазоне температур.
- Упругость и стабильность форм при малых деформациях.
- Аморфность – легко деформируется при незначительном нажатии.
- Относительная мягкость.
- Плохо поглощает воду.
- Прочность и износостойкость.
- В зависимости от типа каучука резина может характеризоваться водо-, масло-, бензо-, термостойкостью и стойкостью к действию химических веществ, ионизирующих и световых излучений.
Резина со временем утрачивает свои свойства и теряет форму, что проявляется разрушением и снижением прочности. Срок службы резиновых изделий зависит от условий использования и может составлять от нескольких дней до нескольких лет. Даже при длительном хранении резина стареет и становится непригодной к эксплуатации.
Производство резины
Резина изготовляется методом вулканизации каучука с добавлением смесей. Обычно 20-60% перерабатываемой массы составляет каучук. Другие компоненты резиновой смеси – наполнители, вулканизующие вещества, ускорители, пластификаторы, противостарители. В состав массы могут также добавляться красители, душистые вещества, модификаторы, антипирены и другие компоненты. Набор компонентов определяется требуемыми свойствами, условиями эксплуатации, технологией использования готового резинового изделия и экономическими расчетами. Таким способом создается высококачественная резина.
Из чего делают резиновые полуфабрикаты? Для этой цели на производствах применяется технология смешивания каучука с другими компонентами в специальных смесителях или вальцах, предназначенных для изготовления полуфабрикатов, с последующей порезкой и раскройкой. В производственном цикле используются прессы, автоклавы, барабанные и тоннельные вулканизаторы. Резиновой смеси придается высокая пластичность, благодаря которой будущее изделие приобретает необходимую форму.
Изделия из резины
На сегодняшний день резина используется в спорте, медицине, строительстве, сельском хозяйстве, на производстве. Общее количество изделий, изготовляемых из резины, превышает более 60 тыс. разновидностей. Наиболее популярные из них — уплотнители, амортизаторы, трубки, сальники, герметики, прорезиненые покрытия, облицовочные материалы.
Изделия из резины массово используются в производственных процессах. Этот материал также незаменим в производстве перчаток, обуви, ремней, непромокаемой ткани, транспортных лент.
Большая часть производимой резины используется для изготовления шин.
Резина в производстве шин
Резина является основным материалом в производстве автомобильных шин. Этот процесс начинается с приготовления резиновой смеси из натурального и синтетического каучука. Затем к резиновой массе добавляется силика, сажа и другие химические компоненты. После тщательного перемешивания смесь отправляется по конвейерной ленте в печь. На выходе получаются резиновые ленты определенной длины.
На следующем этапе происходит обрезинивание корда. Текстильный и металлический корд заливается горячей резиновой массой. В такой способ изготавливается внутренний, текстильный и брекерный слой шины.
Из чего делают резину для шин? Все производители автомобильных шин используют разные рецептуры и технологии изготовления резины. Для придания готовому изделию прочности и надежности могут добавляться разные пластификаторы и усиливающие наполнители.
Для производства шин используют натуральный каучук. Его добавление в резиновую смесь уменьшает нагревание покрышки. Большую часть резиновой смеси занимает синтетический каучук. Этот компонент придает шинам упругость и способность выдерживать большие нагрузки.
fb.ru
Состав резины и ее получение
Строительные машины и оборудование, справочник
Категория:
Автомобильные эксплуатационные материалы
Состав резины и ее получение
Основным компонентом резины является каучук: его содержание в резиновых изделиях составляет примерно 50…60% по массе. У каучука молекулы представляют собой длинные нити, скрученные в клубки и перепутанные между собой. Такое строение каучука обусловливает его главную особенность — эластичность. При растяжении каучука его молекулы постепенно распрямляются, возвращаясь в прежнее состояние после снятия нагрузки. Однако при слишком большом растяжении молекулы необратимо смещаются друг относительно друга и происходит разрыв каучука.
Вначале в резиновых изделиях использовался только натуральный каучук, который получали из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева — бразильской гевеи. В 1932 г. впервые в мире в нашей стране был синтезирован синтетический каучук, который вскоре стал основным сырьем для изготовления резиновых изделий. В настоящее время для этой цели выпускаются десятки разновидностей синтетических каучуков.
Наиболее широкое применение находят стирольные каучуки С KMC (бутадиен-метилстирольный) и СКС (бу-тадиен-стирольный). Эти каучуки превосходят натуральный по. износостойкости, однако уступают ему по эластичности, тепло- и морозостойкости.
При производстве шин используют изопреновый (СКИ-3) и бутадиеновый (СКВ) каучуки. Каучук СКИ-3 по свойствам близок к натуральному каучуку, каучук СКВ отличается высокой износостойкостью. Хорошую маслобензостойкость имеют хлорпреновый (наирит) и нитрильный (СКН) каучуки. Из них изготавливают детали, работающие в контакте с нефтепродуктами: шланги, манжеты и др.
При изготовлении камер и герметизирующего слоя бескамерных шин используется бутилкаучук, характеризующийся высокой газонепроницаемостью.
Натуральный или синтетический каучук составляет основу резиновой смеси или «сырой» резины, которая самостоятельно из-за низкой прочности находит ограниченное применение — в основном для изготовления клеев и уплотнительных прокладок. Для увеличения прочности каучуков используется процесс вулканизации — химическое связывание молекул каучука с атомами серы. В процессе вулканизации, протекающем при температуре 130… 140 °С, молекулы серы соединяются с линейными молекулами каучука, образуя как бы мостики между ними (рис. 59). В результате получается вулканизированная резина, представляющая собой упругий материал.
Количество серы, используемое при вулканизации, определяется требованиями прочности и эластичности материала. С ростом концентрации серы прочность резины увеличивается, но одновременно уменьшается ее эластичность. Поэтому в резинах, предназначенных для изготовления автомобильных камер и покрышек, добавка серы ограничена 1…3% от общего содержания каучука. При содержании серы 40…60% каучук превращается в твердый материал — эбонит.
Для обеспечения требуемой прочности и износостойкости резин, особенно предназначенных для изготовления шин, применяются наполнители. Главным из наполнителей является сажа, представляющая собой порошкообразный углерод с размерами частиц 0,03…0,25 мкм. В современных резинах содержится значительное количество са-жи — от 30 до 70% по отношению к содержащемуся каучуку. При введении сажи прочность резины увеличивается более, чем на порядок. Для изготовления цветных резин используется так называемая белая сажа (кремнезем и другие продукты). Наряду с сажей применяются неактивные наполнители, служащие для увеличения объема резиновой смеси без ухудшения ее свойств (отмученный мел, асбестовая мука и др.).
Рис. 1. Строение вулканизированного каучука
Для облегчения смешивания компонентов резиновой смеси в нее вводятся пластификаторы или мягчители — обычно жидкие или твердые нефтепродукты. С целью замедления процессов старения, а также для повышения выносливости резины при многократных деформациях, добавляются противостарители (антиокислители). В качестве противостарителей используются специальные химические вещества, связывающие проникающий в резину кислород. В качестве таких веществ применяют неозон Д и сантофлекс А. Для ускорения вулканизации используют присадки ускорителей. Получение пористых губчатых резин обеспечивается с помощью специальных порообра-зователей.
Для увеличения прочности ряда резинотехнических изделий (автомобильные покрышки, приводные ремни, шланги высокого давления и пр.) резины армируются с помощью тканевой или металлической арматуры. Например, в одном из наиболее ответственных и дорогостоящих изделий — автомобильных покрышках используются полиамидный (капроновый), вискозный или металлический корды.
Основным этапом технологического процесса приготовления резин явлется смешение, при котором обеспечивается полное и равномерное распределение в каучуке всех содержащихся инградиентов (составных частей), число которых может доходить до 15. Смешение выполняется в резиносмесителях, обычно в две стадии. Сначала изготавливается вспомогательная смесь без серы и ускорителей, затем на второй стадии вводятся сера и ускорители. Получаемые резиновые смеси используются для изготовления соответствующих деталей и для обрезинивания корда. В последнем случае для обеспечения достаточной прочности связи между кордом и резиной корд обязательно пропитывается латексами и смолами. Заключительной операцией является вулканизация, после которой резинотехническое изделие пригодно для использования.
При ремонте автомобильных шин и камер методом горячей вулканизации широко применяются такие сорта сырой резины, как прослоечная, протекторная и камерная. R этом случае для обеспечения требуемого качества ремонта наряду с высокой температурой процесс вулканизации должен проходить под определенным давлением, обеспечиваемым с помощью различных устройств.
Читать далее: Физико-механические свойства резины
Категория: — Автомобильные эксплуатационные материалы
Главная → Справочник → Статьи → Форум
stroy-technics.ru
Из чего делают автомобильные шины. Химический состав
ИЗ ЧЕГО ДЕЛАЮТ АВТОМОБИЛЬНЫЕ ШИНЫ. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Добрый день, сегодня мы узнаем, как делают автомобильные шины и из каких материалов происходит производство этих незаменимых элементов любого транспортного средства. Кроме того, расскажем, какие химические компоненты входят в состав при производстве тех или иных шин, а также почему некоторые составы покрышек держатся в строгом секрете и не разглашаются общественности. В заключении мы наглядно увидим схему производственного процесса изготовления шин для легковых автомобилей.
Как правило, автовладельцы при покупке зимних или летних шин редко задумываются над тем, как и из каких материалов производят ту или иную покрышку. Знать и понимать, какие химические компоненты входят в состав шин для автомобилей при их производстве, необходимо хотя бы для того, чтобы при покупке этих незаменимых элементов для любого транспортного средства не приобрести покрышки, которые сделаны из отходов или резины, которая не может использоваться на дорогах общего пользования. В нашем рассказе мы раскроем тему из чего же делают современные шины для автомобилей и какие компоненты используют заводы изготовители при этом не простом, как многим кажется процессе? Как мы описывали выше рецептуры приготовления для производства некоторых видов шин изготовители держат в строгом секрете, однако основные компоненты состава находятся в открытом доступе, что позволяет нам исходя из этой информации сделать обобщенное заключение о качестве и надежности готовой шины.
Итак, приступим к рассмотрению химического состава шин. И начнем с главного материала, который присутствует в каждой покрышке, которые устанавливаются на транспортное средство — это резина. Резина входящая в состав шины может быть разной и изготавливаться, как из синтетического каучука, так и натурального, природного. В последние годы многие производители начали ускоренными темпами переходить на резину изготовленную, так сказать искусственным путем, то есть из синтетического каучука. Дело в том, что такой каучук намного проще изготовить, кроме того, он прост в разработке и что самое главное в разы дешевле натурального. Что касается качества искусственного каучука, то оно ничем не уступает природному.
Следующим по важности компонентом, а также количественным показателем при производстве любой шины является технический углерод, который называется на языке производственников сажей. На долю этого компонента приходится до 30 процентов от общего химического состава любой покрышки при их производстве. Зачем же нужен углерод в шине? Углерод является скрепляющим элементом шинной смеси, который функционирует на молекулярном уровне. Без применения углерода (сажи) при производстве, готовые шины не смогли бы быть долговечными и прочными, а также ресурс таких покрышек отличался бы высоким износом.
Альтернативным компонентом техническому углероду сегодня все чаще выступает кремниевая кислота, которая применяется в качестве заменителя сажи. Причиной все более частого использования кремниевой кислоты при производстве шин является постоянно дорожающий технический углерод. Отметим, что новый заменитель сажи или углерода, вызывает много споров у автомобильных экспертов и автовладельцев, так как кремниевая кислота при низкой прочности обладает чуть более высоким параметром к сцеплению с влажной поверхностью дорожного полотна. Таким образом при потери износостойкости, владелец такой шины получает более лучшее сцепление с дорогой.
При создании компаундов в качестве специальных добавок для изготовления шин используются разные смолы и масла, как правило, синтетического происхождения. Данные компоненты играют функцию, которая обеспечивает смягчение химического состава шинной смеси. Особенно важны такие добавки при производстве зимних шин. Ниже на изображении можем видеть наглядно основной химический состав входящий в ту или иную шинную смесь при производстве покрышки.
Для того, чтобы понять весь производственный процесс, который проходят готовые шины, которые мы затем покупаем в автомобильном магазине запчастей или на заправочной станции, необходимо представлять схему изготовления покрышек для транспортных средств. В такую схему входят определенные производственные этапы, начиная от изготовления резиновых смесей, производством компонентов, сборкой шин, процессом вулканизации, заканчивая складированием готовой продукции и визуального контроля каждой покрышки. Ниже на изображении можем наглядно видеть схему производственного процесса изготовления шин для легковых автомобилей.
Отметим, что если в шине имеется факт присутствия кремниевой кислоты, крахмала кукурузы или прочих компонентов, которые все чаще в последнее время рекламируются в средствах массовой информации, то заметим, что по экспертным мнениям автомобильных специалистов — это ровным счетом совершенно ничего не значит. Первоначально любому производителю очень важно изобрести, а затем соблюсти определенную рецептуру, которая с добавлением дополнительных компонентов обеспечила бы отличные технические параметры готовой автомобильной шины. К сожалению далеко не всем компаниям удается соблюсти баланс рецептуры и качества готовой покрышки.
Таким образом, почти все автомобильные шины, которые производятся на планете, изготавливаются из резины или из прочих материалов, но обязательно с добавлением каучука (природного или синтетического характера). Кроме того, любая покрышка для легкового автомобиля, которая называется радиальной шиной имеет следующие составляющие обеспечивающие ее надежность, долговечность и качество: протектор, ребра, металлокорд, нейлоновый бандаж, стальные брекеры, слой краску, заворот корда, бортовую ленту, наполнительный шнур, гермослой, подканавочный слой, бортовое кольцо, бортовую зону, боковину, канавки, наполнитель края брекера, минибоковину и прочие элементы. Более наглядно рассмотреть основные компоненты современной радиальной легковой шины мы можем ниже на изображении.
Каждый современный производитель автомобильных шин имеет свой уникальный и в тоже время оптимальный химический состав для производства шин, который обеспечивает разнообразные характеристики готовой покрышки. Например один изготовитель делает упор на длительный срок службы шины, второй на скоростные параметры, а третий доводит рецептуру покрышки до ее идеального поведения на мокром дорожном полотне. Вышеописанные характеристики определяют конечную цену шины и самое главное ее качество.
Видео обзор: «Из чего делают автомобильные шины. Химический состав»
В заключении отметим, что при выборе шин для автомобиля необходимо знать и понимать не только их химический состав, но также уметь распознавать маркировку покрышек, которая указывает на определенные технические характеристики, для каких дорог предназначены колеса, а также при каких температурных режимах они будут оптимально функционировать. Кроме этих показателей, также необходимо учитывать шумность, сопротивление качению и поведение шин на мокром дорожном полотне. В заключении заметим, что сегодня очень часто вместо технического углерода в химическом составе той или иной шины применяется сера. Однако выбор того или иного компонента является скорее, вопросом экономической целесообразности. Что касается технологического момента, то разница в этом деле будет совсем не велика, однако цена готовой шины при этом может быть довольно ниже.
БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.
bazliter.ru
61. Общие сведения о резине. Резиновые смеси, их состав.
Резиной называют продукты химической переработки каучука и вулканизирующих веществ (сера, натрий), осуществляемой при помощи термической обработки (горячая вулканизация) или без неё (холодная вулканизация).
Основные свойства резины:
Эластичность, вибростойкость, повышенная химическая стойкость, газо- и водонепроницаемость, электроизоляционность.
Резиновые смесисоставляют на основе каучука, массовое содержание которого в различных изделиях колеблется от 5 до 95 % смеси содержат также мягчители, наполнители, вулканизирующн вещества, противостарители, красители.
Исходные материалы для резиновых изделий. Каучук бываем натуральный и синтетический. Натуральный каучук получают из млечного сока каучукогенных растений.Синтетический каучук — вещество, по свойствам близкое к натуральному. Его получают путем синтеза органических веществ. Промышленные виды синтетического каучука, которых насчитывается несколько десятков, различают между собой как по исходному сырью и способам производства, так и по составу и физико-механическим свойствам. Производство синтетического каучука складывается из двух основных процессом: получения каучукогенов (бутадиена, стирола, хлоропрена, акрилонитрила, изобутилена и др.) и их полимеризации в каучукоподобный продукт. Сырьем для получения каучукогеиов являются нефтепродукты, природный газ, ацетилен, древесина и др. При полимеризации каучукогены из низкомолекулярных веществ превращаются и высокомолекулярные соединения с типичными для натурального каучука физико-механическими и технологическими свойствами. Производство синтетического каучука впервые в мире разработано русским химиком С. В. Лебедевым.
Синтетические каучуки (СК) подразделяются на две основные группы: СК общего назначения, применяемые в производстве изделий, с наиболее характерным свойством резины — эластичностью (массовое производство шин, конвейерных лент, амортизаторов, уплотнителей, обуви, игрушек и т. д.) и СК специального назначения, которые наряду с эластичностью должны обладать специфическими свойствами. В качестве СК общего назначения применяют в основном бутадиеновые и бутадиен-стирольные каучуки, в качестве бензо- и маслостойких — бутадиен-нитрильные, тепло- и морозостойких -кремнийорганические, износостойких — уретановые СК.
Мягчители (стеарин, олеиновая кислота) повышают пластичности сырой резины и мягкость резиновых изделий.
Наполнители повышают твердость и прочность резиновых изделий. К ним относятся сажа, оксид цинка, мел, каолин и др., а также рукавные и кордовые ткани и волокна (хлопчатобумажные, вискозные, капроновые, нейлоновые), применяется также корд из стальных проволочек.
При вулканизации линейные макромолекулы каучука взаимодействуют с вулканизатором, в результате образуется трехмерная (сшитая) сетка и каучук превращается в резину.
Основным вулканизирующим веществом для СК общего назначения, бутадиен-нитрильных и других каучуков является сера. Для вулканизации отформованные заготовки из сырой резины нагревают до температуры 140—180 °С; формование может совмещаться с нагревом.
Ускорители вулканизации (каптакс, тиурам и др.) вместе с оксидом цинка не только сокращают время вулканизации, но и обеспечивают возможность вулканизации при комнатной температуре.
Для изготовления мягкой резины (автомобильные камеры, мячи) и каучук вводят 1…3 % серы; при массовом содержании серы 4…7 % получается твердая резина. Для вулканизации кремнийорганических СК применяют пероксиды бензоила, для уретановых — изоцианиды.
Противостарители (парафин, вазелин и др.) замедляют процесс окисления каучука, повышают устойчивость и сроки службы резиновых изделий.
Изготовление резиновых изделий. Процесс складывается из приготовления резиновых смесей, вулканизации и отделки изделий.
studfiles.net
Общие сведения, состав и классификация резин — Мегаобучалка
Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками.
Резина отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку — главному исходному компоненту резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000%), которые почти полностью обратимы.
Особенностью резины является ее малая сжимаемость, релаксационный характер деформации, при комнатной температуре время релаксации может составлять-10 ~ 4 с и более, высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.
Состав и классификация резин. Основой резины является каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (серу и селем).
Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического (применяются альдольнеозон) и физического действия (парафин, воск) образуют поверхностные защитные пленки.
Мягчители(пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, растительные масла. Количество мягчителей 8 — 30% от массы каучука.
Наполнителипо воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Усиливающие наполнители (углеродистая сажа и белая сажа — кремнекислота, окись цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины.
Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат — продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.
По назначению различают следующие основные группы резины:
Общего назначения и специального назначения, в том числе:
-теплостойкие,
-морозостойкие,
-маслобензостойкие,
-стойкие к действию химически агрессивных сред, в том числе стойкие к гидравлическим жидкостям,
-диэлектрические,
-электропроводящие,
-магнитные,
-огнестойкие,
-радиационностойкие,
-вакуумные,
-фрикционные (износостойкие*),
-пищегого и медицинского назначения,
для условий тропического и другого климата
По типам:
-пористые, или губчатые
-цветные и прозрачные резины.
Физико-механические свойства резин.
Износостойкость — основным показателем износостойкости является истираемость и сопротивление истиранию. Истираемость (определяется как отношение уменьшения объема образца при истирании к работе, затраченной на истирание. Сопротивление истиранию (определяется как отношение затраченной работы на истирание к уменьшению объема образца при истирании.
Усталостно-прочностные свойства резин определяются их утомлением, когда под действием механических напряжений происходит разрушение. Утомлению способствует также воздействие света, теплоты, агрессивных сред ,что вызывают старение. Число циклов нагружения, которое выдерживает, не разрушаясь, образец, называется усталостной выносливостью. Почти не подвержены озонному растрескиванию резины на основе бутилкаучука и хлоропренового каучука. Для обеспечения высокой усталостной прочности необходимы высокая прочность, малое внутреннее трение и высокая химическая стойкость резины. При повышенных температурах (150°С) органические резины теряют прочность после 1 -10 ч нагревания, резины на СКТ могут при этой температуре работать длительно. Прочность силоксановой резины при комнатной температуре меньше, чем у органических резин, однако при 200°С прочности одинаковы, а при температуре 250 — 300°С прочность даже выше. Воздействие на резину отрицательных температур вызывает снижение и даже полную утрату высокоэластических свойств, переход в стеклообразное состояние и возрастание ее жесткости в тысячи и десятки тысяч раз.
Старение резины наблюдается при хранении и эксплуатации резиновых изделий под воздействием немеханических факторов. Испытание на старение проводят как в естественных, так и в искусственных условиях. Процесс старения по-разному сказывается на резинах.
Виды резиновых смесей
Натуральный (НК) и синтетические изопреновые (СКИ). Плотность каучуков 910-920кг/м 3 , предел прочности 24-34МПа, относительное удлинение 600-800%. Изопреновые каучуки применяются в производстве конвейерных лент, формовых изделий, губчатых медицинских и других изделий.
Бутадиеновый (СКД). Плотность каучука 900-920кг/м 3 , предел прочности 13-16МПа, относительное удлинение 500-600% . СКД обладает высокими морозостойкостью и сопротивлением истиранию. Резиновые смеси на основе СКД плохо перерабатываются экструзией и каландрованием. Смеси на основе СКД характеризуются низкой клейкостью. СКД уступает НК по прочности вулканизатов.
Бутилкаучук (БК) обладает стойкостью к кислороду, озону и другим химическим реагентам. Каучук обладает высоким сопротивлением истиранию и высокими диэлектрическими характеристиками. По температуростойкости уступает другим резинам,. Основным физическим свойством БК является необычно высокая газо- и влагонепроницаемость. Камера шины из этого материала удерживает воздух в 10 раз дольше, чем камера из натурального каучука. Бутилкаучук широко применяют как каучук общего и специального назначения. В производстве РТИ из БК изготовляют паропроводные рукава, конвейерные ленты и резиновые технические детали, от которых требуются повышенные тепло-, паро-, озоно- и химическая стойкость. БК применяют для изготовления электроизоляционных резин, различных прорезиненных тканей и обкладки химической аппаратуры. Резины из БК используются в деталях доильных аппаратов и в пищевой промышленности.
Бутадиенстирольный (СКС) и бутадиенметилстирольные (СКМС) каучуки. Плотность каучука 919-920кг/м 3 , предел прочности 19-32МПа, относительное удлинение 500-800% Резины на основе бутадиенстирольных и бутадиенметилстирольных каучуков имеют высокое сопротивление истиранию. Резины из этих каучуков широко применяются в производстве конвейерных лент для обкладочных резин, различных РТИ.
Уретановый (СКУ)/ Полиуретановый обладают высокой прочностью, эластичностью, сопротивлением истиранию, маслобензостойкость. Стоек к кислороду и озону, его газонепроницаемость в 10 — 20 раз выше, чем у НК. Уретановые резины стойки к воздействию радиации. Резины на основе СКУ применяют для автомобильных шин, транспортерных лент, обкладки труб и желобов для транспортировки абразивных материалов, обуви и др.
Полисульфидный (ПСК) Тиокол. Устойчив к топливу и маслам, к действию кислорода, озона, солнечного света. Имеет высокую газонепроницаемость — хороший герметизирующий материал, хорошие характеристики старения, высокое сопротивление раздиру. Водные дисперсии тиоколов используют для герметизации железобетонных резервуаров. Механические свойства резины на основе тиокола невысокие.
Акрилатный (АК)/ Полиакрилатный. Достоинством акрилатных резин является стойкость к действию серосодержащих масел при высоких температурах; их широко применяют в автомобилестроении. Они стойки к действию кислорода, достаточно теплостойки, обладают адгезией к полимерам и металлам. Отличительные свойства акриловых каучуков — это их высокая тепло- и маслостойкость. Применяют акрилатные каучуки для различных тепло- и маслостойких уплотнительных изделий (например, сальников, колец, прокладок), рукавов, диафрагм, защитных покрытий, гумирования аппаратуры, липких лент ; для изготовления изделий, работающих в условиях истирания: различных формовых изделий, печатных валиков, обкладок трубопроводов и спускных желобов, по которым транспортируются абразивные материалы, и т. д.
Недостатками являются низкая морозостойкость, невысокая стойкость к воздействию горячей воды и пара.
Силоксановый-Силиконовый (СКТ). Плотность каучука 1700-2000кг/м 3 , предел прочности 35-80МПа, относительное удлинение 360% . СКТ — синтетический каучук теплостйкий. Их применяют как эластичные материалы специального назначения в различных отраслях промышленности, многих областях техники. Силоксановые резины используют для изготовления уплотнителей, мембран, профильных деталей для герметизации дверей и окон, кабин самолетов, а также гибких соединений, выдерживающих очень низкие температуры в высоких слоях атмосферы, значительные концентрации озона и солнечной радиации. Их сопротивление старению и диэлектрические характеристики также весьма высоки.
Высокая теплостойкость резин из силоксанового каучука, позволяет применять их также для изготовления резинометаллических виброизоляторов (амортизаторов), антивибраторов воздухопроводов, оболочек свечей зажигания, уплотнителей прожекторов и т. п.
megaobuchalka.ru