Вулканизация каучука
В результате вулканизации молекулы каучука “сливаются” между собой дисульфидными мостиками в одну трехмерную макромолекулу, и образуется пространственный полимер – резина:
Каучуки, вулканизированные только в смеси с вулканизирующими агентами, не обладают необходимыми для различных целей жесткостью, сопротивлением растяжению, истиранию и разрыву. Эти свойства можно придать каучуку, добавляя в резиновую смесь так называемые наполнители.
С целью предупреждения
“старения” каучука, т.е. потери каучуком
эластичности и других ценных свойств,
в резиновую смесь вводят различные
стабилизаторы – антиокислители
(например, фенил-в-нафтиламин). Чтобы
ускорить процесс вулканизации, в
резиновую смесь вводят небольшие
количества органических соединений,
которые называют ускорителями
(меркаптобензтиазол, дифенилгуанидин
и др.). Оказалось, что наиболее эффективного
использования ускорителей вулканизации
необходимо присутствие некоторых других
химических веществ (обычно смесей
металлов), наиболее эффективно в
присутствии растворимых в каучуке мыл
(солей жирных кислот), которые могут
образоваться в процессе вулканизации.
Приготовление резиновой смеси. Химическое соединение только из каучука и серы имело бы ограниченное практическое применение. Чтобы улучшить физические свойства каучука и сделать его более пригодным для эксплуатации в различных применениях, необходимо модифицировать его свойства путем добавления других веществ. Все вещества, смешиваемые с каучуком перед вулканизацией, включая серу, называются ингредиентами резиновой смеси. Они вызывают как химические, так и физические изменения в каучуке. Их назначение – модифицировать твердость, прочность и ударную вязкость и увеличить стойкость к истиранию, маслам, кислороду, химическим растворителям, теплу и растрескиванию. Для изготовления резин разных применений используются различные составы.
Ускорители и
активаторы. Некоторые
химически активные вещества, называемые
ускорителями, при использовании вместе
с серой уменьшают время вулканизации
и улучшают физические свойства каучука.
Примерами неорганических ускорителей
являются свинцовые белила, свинцовый
глет (монооксид свинца), известь и
магнезия (оксид магния). Органические
ускорители гораздо более активны и
являются важной частью почти любой
резиновой смеси. Они вводятся в смесь
в относительно малой доле: обычно бывает
достаточно от 0,5 до 1,0 части на 100 частей
каучука. Большинство ускорителей
полностью проявляет свою эффективность
в присутствии активаторов, таких, как
окись цинка, а для некоторых требуется
органическая кислота, например
стеариновая. Поэтому современные
рецептуры резиновых смесей обычно
включают окись цинка и стеариновую
кислоту.
Упрочняющие
наполнители. Некоторые
вещества усиливают каучук, придавая
ему прочность и сопротивляемость износу. Они называются упрочняющими наполнителями.
Углеродная (газовая) сажа в тонко
измельченной форме – наиболее
распространенный упрочняющий наполнитель;
она относительно дешева и является
одним из самых эффективных веществ
такого рода. Протекторная резина
автомобильной шины содержит приблизительно
45 частей углеродной сажи на 100 частей
каучука. Другими широко используемыми
упрочняющими наполнителями являются
окись цинка, карбонат магния, кремнезем,
карбонат кальция и некоторые глины,
однако все они менее эффективны, чем
газовая сажа.
Наполнители. На заре каучуковой промышленности еще до появления автомобиля некоторые вещества добавлялись к каучуку для удешевления получаемых из него продуктов. Упрочнение еще не имело большого значения, и такие вещества просто служили для увеличения объема и массы резины. Их называют наполнителями или инертными ингредиентами резиновой смеси. Распространенными наполнителями являются бариты, мел, некоторые глины и диатомит.
Антиоксиданты. Использование
антиоксидантов для сохранения нужных
свойств резиновых изделий в процессе
их старения и эксплуатации началось
после Второй мировой войны. Как и
ускорители вулканизации, антиоксиданты
– сложные органические соединения,
которые при концентрации 1–2 части на
100 частей каучука препятствуют росту
жесткости и хрупкости резины. Воздействие
воздуха, озона, тепла и света – основная
причина старения резины. Некоторые
антиоксиданты также защищают резину
от повреждения при изгибе и нагреве.
Пигменты. Упрочняющие и инертные наполнители и другие ингредиенты резиновой смеси часто называют пигментами, хотя используются и настоящие пигменты, которые придают цвет резиновым изделиям. Оксиды цинка и титана, сульфид цинка и литопон применяются в качестве белых пигментов. Желтый крон, железоокисный пигмент, сульфид сурьмы, ультрамарин и ламповая сажа используются для придания изделиям различных цветовых оттенков.
Что такое вулканизация каучука?
Синтетическое или натуральное вещество, обладающее свойствами эластичности, электроизоляционными характеристиками и водонепроницаемостью, называют каучуком. Вулканизация такого вещества путем проведения реакций с участием определенных химических элементов или под воздействием ионизирующей радиации приводит к образованию резины.
Как появился каучук?
Хроника появления каучука в странах Европы каучука началась тогда, когда Колумб в 1493 году привез с нового континента диковинные сокровища. Среди них оказался удивительно прыгучий мяч, который сделали местные туземцы из млечного сока дерева гевеи. Этот сок индейцы называли «каучу» (от «кау» — дерево, «чу» — слезы, плакать) и использовали в ритуальных обрядах. Название закрепилось и при испанском королевском дворе. Однако в Европе о существовании необычного материала забыли вплоть до 18 века.
Всеобщий интерес к каучуку возник лишь после того как французский мореплаватель Ш. Кондамин в 1738 году представил ученым из Парижской академии наук некий упругий материал, образцы изделий из него, его описание и методы добычи. Эти вещи Ш. Кондамин привез из экспедиции по Южной Америке. Там туземцы делали различные предметы обихода из смолы особых деревьев. Такой материал получил название «резина», от лат. resina – «смола». Именно с этих пор и начался поиск способов применения этого вещества.
Что такое резина?
Однако между названием resina и понятием, под которым мы сегодня воспринимаем этот материал, мало общего. Ведь древесная смола – это лишь сырье для резины.
Вулканизация каучука дает возможность значительно улучшить ее качества, сделать ее более эластичной, прочной и долговечной. Именно такой процесс позволяет получать множество разновидностей резин для технических, технологических и бытовых целей.
Ценность каучука
Сегодня наиболее массовое применение каучук получил в производстве резины. Современная промышленность изготавливает различные виды для автомобильных, авиационных, велосипедных покрышек. Ее используют при изготовлении всевозможных уплотнителей для разъемных элементов в гидравлических, пневматических и вакуумных устройствах.
Продукт, полученный в процессе вулканизации каучука серой и другими химическими элементами, используют для электроизоляции, в производстве медицинских и лабораторных приборов и приспособлений. Кроме того, различные каучуки применяются для изготовления конвейерных лент, работающих под большими нагрузками, антикоррозийных покрытий котлов и труб, различных видов клея и тонкостенных высокопрочных мелких изделий. Синтезирование искусственного каучука дало возможность создать некоторые виды твердого ракетного топлива, где этот материал играет роль горючего.
Что такое вулканизация каучука и что она дает?
Технологический процесс вулканизации подразумевает смешение каучука, серы и других веществ в необходимых пропорциях. Их подвергают тепловой обработке. При нагревании каучука с агентом серы молекулы этого вещества скрепляются друг с другом серными связями. Некоторые их группы образуют единую трехмерную пространственную сетку.
В состав каучука входит большое количество углеводорода полиизопрена (C5H8)n, белков, аминокислот, жирных кислот, соли некоторых металлов и другие примеси.
В молекуле природного каучука может присутствовать до 40 тысяч элементарных звеньев, он не растворяется в воде, но прекрасно расщепляется в органических растворителях. Однако если каучук способен практически полностью раствориться в бензине, то резина в нем лишь разбухнет.
Вулканизация этого материала способствует снижению пластических показателей резины, оптимизирует степень ее набухания и растворимость при непосредственном контакте с органическими растворителями.
Процесс вулканизации каучука обеспечивает полученный материал более прочными свойствами. Резина, изготовленная по такой технологии, способна сохранять эластичность в широком диапазоне температур. В то же время нарушения технологического процесса в виде увеличения добавления серы приводят к появлению твердости материала и утрате эластичных способностей. В результате получается совсем другое вещество, которое называют эбонитом. До появления современных видов пластмасс эбонит считался одним из лучших изолирующих материалов.
Альтернативные методики
Тем не менее наука, как известно, не стоит на месте. Сегодня известны и другие вулканизирующие агенты, однако сера до сих пор остается наиболее приоритетной. Для ускорения вулканизации каучука используется 2-меркаптобензтиазол и кое-какие его производные. В качестве альтернативных методик проводят ионизирующую радиацию с применением некоторых органических пероксидов.
Обычно при любом виде вулканизации в качестве исходного сырья используют смесь каучука и различных добавок, придающих резине требуемые свойства или улучшающих ее качество. Добавление наполнителей, например, сажи и мела, способствует снижению стоимости полученного материала.
В результате технологического процесса продукт вулканизации каучука приобретает высокую прочность и хорошую эластичность. Именно поэтому в качестве сырья для изготовления резины используют различные виды натуральных и синтетических каучуков.
Перспективы дальнейшего развития
Благодаря развитию технологий производства синтетического каучука производство резины перестало полностью зависеть от натурального материала. Тем не менее современные технологии не вытеснили потенциал природного ресурса. На сегодняшний день доля потребления натурального каучука в производственных целях составляет около 30%.
Уникальные качества природного ресурса обеспечивают незаменимость каучука. Он необходим в производстве крупногабаритных резинотехнических изделий, например, при изготовлении покрышек для спецтехники. Самые известные в мире производители шин используют в своих технологиях смеси натурального и синтетического каучуков. Именно поэтому наибольший процент применения естественного сырья выпадает на шинный сектор промышленности.
Вулканизация | Определение, изобретатель, история, процесс и факты
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Этот день в истории
- Викторины
- Подкасты
- Словарь
- Биографии
- Резюме
- Популярные вопросы
- Обзор недели
- Инфографика
- Демистификация
- Списки
- #WTFact
- Товарищи
- Галереи изображений
- Прожектор
- Форум
- Один хороший факт
- Развлечения и поп-культура
- География и путешествия
- Здоровье и медицина
- Образ жизни и социальные вопросы
- Литература
- Философия и религия
- Политика, право и правительство
- Наука
- Спорт и отдых
- Технология
- Изобразительное искусство
- Всемирная история
- Britannica объясняет
В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы. - Britannica Classics
Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica. - #WTFact Видео
В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти. - На этот раз в истории
В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории. - Demystified Videos
В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
- Студенческий портал
Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д. - Портал COVID-19
Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня. - 100 женщин
Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю. - Britannica Beyond
Мы создали новое место, где вопросы находятся в центре обучения. Вперед, продолжать. Просить. Мы не будем возражать. - Спасение Земли
Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать! - SpaceNext50
Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!
Содержание
- Введение
Краткие факты
- Связанный контент
Вулканизация резины.

Skip Nav Destination
Исследовательская статья| 01 июня 1930 г.
Иван Остромысленский
Химия и технология каучука (1930) 3 (2): 195–200.
https://doi.org/10.5254/1.3535474
- Взгляды
- Содержание артикула
- Рисунки и таблицы
- Видео
- Аудио
- Экспертная оценка
- Делиться
- Твиттер
- MailTo
- Инструменты
Получить разрешения
Иконка Цитировать Цитировать
- Поиск по сайту
Цитата
Иван Остромысленский; Вулканизация резины. Органическими пероксидами или персульфатом аммония . Химия и технология каучука 1 июня 1930 г.; 3 (2): 195–200. дои: https://doi.org/10.5254/1.3535474
Скачать файл цитаты:
- Рис (Зотеро)
- Менеджер ссылок
- EasyBib
- Подставки для книг
- Менделей
- Бумаги
- КонецПримечание
- РефВоркс
- Бибтекс
1. Органические пероксиды вулканизируют каучук не только в отсутствие серы, но и без каких-либо посторонних веществ, таких как оксиды металлов или ускорители любого рода. 2. Каучук, вулканизированный с помощью достаточного количества перекиси бензоила (от 10 до 30%), дает мягкий каучуковый продукт, который по своим физическим свойствам не отличается от продуктов, вулканизированных серой или, скорее, хлорной серой. 3. Процесс вулканизации каучука бензоилсупероксидом завершается за сравнительно короткое время даже при достаточно низкой температуре, иногда даже за две минуты при 119°С, что соответствует давлению 13 фунтов. 4. Вулканизация каучука с помощью перекисей может привести к образованию мягкого, прозрачного и эластичного продукта, почти полностью бесцветного. 5. Рассматриваемые продукты, вулканизированные с помощью различных перекисей, постепенно превращаются в очень липкую и вязкую массу. 6. Сера защищает рассматриваемые вулканизаты от такого разложения или окисления. Однако продукты, полученные при вулканизации каучука органическими пероксидами в присутствии серы, непрозрачны. 7. В отличие от серы, селена, теллура, их сульфиды, оксиды металлов (в частности, оксид свинца), а также амины (анилин), дубильная кислота и порошок металлического алюминия не только не защищают перекисно-вулканизированные резиновые изделия от разложения или окисления, но, наоборот, значительно ускоряют эти процессы.