3. Каучуки.

Каучуки – полимеры, способные при обычной температуре к очень большим обратимым и частично необратимым деформациям. Эта способность объясняется ценным строением макромолекулы. Макромолекулы каучука могут состоять из мономерных полимеров одного типа – гомополимеры, или двух и более – сополимеры.

К каучукам первого типа относятся натуральный, полиизопреновый и полихлорпреновый каучуки. К сополимерам относятся бутадиеновый, бутостирольный бутил каучуки. В этих каучуках основной молекулярной цепочкой является соединение бутадиена и стирола. Мономеры в этих цепочках располагаются произвольно – как по одиночке, так и группами. Такое строение макромолекулы объясняет низкие прочностные характеристики изделий.

По характеру применения каучуки делятся на две группы: общего и специального назначения.

Общего назначения – натуральный, бутаностирольный, полихлорпреновый каучуки. Эти каучуки обладают высокой эластичностью, прочностью, сопротивлением к истиранию и сопротивлением к многократным деформациям. Используется в шинной промышленности.

Специального назначения – их применение обусловлено наличием резко выраженных свойств, таких как повышенная масло, термо и химическая стойкость. К каучукам этой группы относятся бутил каучук, полиуритановый и полисульфидные каучуки. В медицинской технике для изготовления медицинских изделий применяют силиконовые каучуки.

Все каучуки химически активные и часто вступают во взаимодействие с окружающей средой. При длительном хранении протекают процессы старения, и поэтому в состав каучуков вводят специальные добавки, замедляющие этот процесс.

Каучуки часто используют для изготовления сложных многослойных изделий, поэтому важной характеристикой является адгезия с полимерами, металлами, стеклами и другими материалами. Адгезия возрастает с уменьшением молекулярного веса каучуков.

Большинство современных каучуков получают методом коагуляции латесов, с добавление электролитов, таких как NaCl, Na₂SO₄.

Натуральный каучук представляет собой сок тропического дерева гевея. Он содержит до 60% воды, 35% каучука и 5-7% белков, жиров и других органических веществ.

Для устранения пластических деформаций, макромолекулы каучука сшивают между собой поперечными связями – вулканизируют, при этом получают резину. Каучуки в чистом виде используются редко и в основном применяются в качестве вулканизаторов при изготовлении резинотехнических изделий.

4. Резины.

Материал получаемый в результате специальной обработки смеси каучука с различными добавками. Основой всякого резинового материала являются натуральный и синтетические каучуки. Оно как и каучуки обладает высокими эластичными свойствами. Для получения резинотехнических изделий работающих при высоких температурах при вулканизации формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Редкое распределение поперечных связей не мешает проявлению гибкости, отрезков молекул. В большинстве случаев вулканизируют с помощью специальных химических веществ – вулканизаторов, которые формируют химические связи между элементами макромолекул. У мягких резин в молекулах сохраняется много неиспользованных двойных связей, поэтому мягкие резины являются высокоэластичными. С течением времени по месту неиспользованных двойных связей в макромолекулу проникают кислород или азот из окружающей среды. Это приводит к потере эластичности, появлению хрупкости и растрескиванию изделий, т.е. протекает процесс старения.

Все резины, сформированные на основе насыщенных каучуков достаточно стойкие к старению и к воздействию агрессивных сред. Оптимальные свойства имеют резины в состав которых вводят специальные добавки – ингредиенты. Механическая смесь каучука с ингредиентами – сырая резина. Она является основой при изготовлении изделий необходимой конфигурации. Сырую резины перерабатывают методами – прессования, литья под давлением и методами пластической деформации.

Состав резиновой смеси представляет собой каучук и вулканизирующие вещества со специальными добавками. В качестве вулканизирующего вещества используют серу. В резиновой смеси по весу она составляет менее 30%. При изготовлении некоторых типов резин в качестве вулканизирующего вещества используют перекиси или нитросоединения. При изготовлении электроизоляционных резин обычно применяют органические сернистые соединения – тиуры.

Процесс вулканизации эффективно проходит при нагревании и в присутствии ускорителей. В качестве ускорителей используют полисульфиды, окиси свинца и цинка. В процессе получения резинотехнических деталей используют противостарители, которые замедляют процесс старения. К таким веществам относятся парафин и воск.

С целью облегчения переработки резиновой смеси в ее состав вводят пластификаторы. Их введение повышает эластичность и морозостойкость детали. В качестве пластификаторов выделяют парафин, минеральные и битумные масла, вазелин. Общий объем пластификаторов в резине составляет 830%.

Кроме этого в резиновую смесь вводят наполнители, которые по воздействию на каучук делятся на активные и инертные. К активным наполнителям относится: углеродистая сажа. Введение ее в резину повышает прочность и стойкость к истиранию. Повышение этих свойств объясняется образованием цепочно-сетчатой структуры макромолекулы. С целью снижения склонности к старению в резиновую смесь при вулканизации вводят регенерат – девулканизированная старая резина.

При формовании резиновых изделий в резиновую смесь добавляют красители, которые задерживают старение и выполняют декоративные функции.

Все резины подразделяются на две группы:

1. Общего назначения

2. Специального назначения

Резины первой группы изготавливают на основе неполярных каучуков и изделия из них могут работать в воздушной и водной среде, слабых растворах кислот и солей, в спирте, ацетоне. Интервал рабочих температур для таких резин составляет -60+130С. основной недостаток этих резин является склонность к тепловому и светодионному старению. Они сильно набухают при контакте с жирными и ароматизированными растворителями – бензином, нефтяными маслами.

Резины специального назначения подразделяются на:

• маслостойкие

• химически стойкие

• теплостойкие

Маслобензостойкие резины изготавливаются на основе полимерных синтетических каучуков. Основное назначение этих резин – работать в контакте с минеральными маслами. Эти резины в силу своей полярности и малого содержания неполярных связей в главной цепи макромолекулы обладают высокой стойкостью к светодионному старению.

Химически стойкие резины изготавливаются на основе насыщенных каучуков. Изделия из этих резин могут работать под открытым небом в течении нескольких лет в контакте с концентрированными кислотами и щелочными растворителями.

Теплостойкие резины изготавливаются на основе синтетических каучуков с введением в их состав различных веществ. Рабочий диапазон температур для этих резин -10150С. Эти резины не подвержены старению, эластичны, но имеют низкую прочность, набухают в растворителях и плохо работают на истирание. Такие свойства объясняются пространственно сетчатым строением макромолекулы.

Формирование резинотехнических деталей обычно осуществляется в пресс формах и процесс вулканизации изделия проходит при температурах 120150С, под давлением 10 атм.