Opori-osveshenia.ru

Опоры освещения
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Каучук; виды, получение и применение

Каучук — виды, получение и применение

каучук

В наше время почти любая область жизнедеятельности предполагает применение каучука. Это производство шин, кабеля, труб, строительный и отделочный материал, его используют в обувной, медицинской и других областях промышленности. Но что же такое «каучук», каковы виды каучука и как его получают?

Еще в конце 15 века индейцы Северной Америки из сока дерева гевеи научились получать каучук, который использовали при изготовлении обуви и других вещей. При надрезе коры гевеи происходило выделение капель молочно-белого сока – латекса. Этот сок индейцы назвали «слезы дерева», что звучит как кау-учу. Отсюда и название – каучук.

Открытие Америки Христофором Колумбом способствовало распространению чудесного материала в Европу, где путем проб и ошибок впервые получили резину. С появлением автомобильной промышленности в 20 веке спрос на резину, а, значит, и на каучук стал расти. В то время стоимость изделий из каучука была очень высокой. Это связано с тем, что в год с одного дерева гевеи можно получит всего 1—2 кг каучука, а на производство, например, шин требовалось в 50 больше.

Вскоре возникла нехватка, дефицит получаемого из сока гевеи каучука (натуральный каучук). Ученые занялись поиском решений этой проблемы. И, наконец, в 20-е годы 20 века русский учёный С.В. Лебедев получил первый синтетический каучук путем полимеризации 1,3-бутадиена (дивинила) на натриевом катализаторе. Позже натриевый катализатор заменили катализатором Циглера-Натта (Al(C2H5)3∙TiCl4), что дало возможность получения полибутадиена и полиизопрена — синтетического каучука, обладающего нужными свойствами эластичности и прочности. Синтетический каучук стал настолько популярен, что к концу 20 века почти полностью вытеснил натуральный каучук.

Виды каучука

В настоящее время получают различные виды каучука. Все синтетические каучуки принято классифицировать на:

  • Каучуки общего назначения. Используются в массовом производстве таких изделий, как шины, транспортерные ленты, резиновая обувь и т.п., в которых реализуется такое свойство резины как эластичность:
  1. Бутадиеновый (СКД; СКБ)
  2. Изопреновый (СКИ)
  3. Хлоропреновый (наирит)
  4. Бутадиен-стирольный (CKC, CKMC)
  5. Этиленпропиленовый (СКЭП, СКЭПТ)
  6. Бутилкаучук (БК) и др.
  • Каучуки специального назначения.Применяеются в производстве изделий, обладающих не только эластичностью, но и стойкостью к воздействию различных агрессивных сред, тепло- и морозостойкостью и другими уникальными свойствами. Синтетических:
  1. Бутадиен-нитрильный (СКН)
  2. Полисуль­фидный (тикол)
  3. Кремнийорганический (CKT)
  4. Уретановый (СКУ)
  5. Фторосодержащий (СКФ)
  6. Винилпиридиновый, метил­винилпиридиновый (МБП) и др.

Сравнительная характеристика и область применения каучуков представлены в таблице, а получение некоторых из них описано в разделе Свойства и получение алкадиенов:

Виды и область применения каучуков:

Свойства каучуков таблица

Вулканизация каучука

Важное практическое значение имеет вулканизированный продукт – резина. Вулканизация каучука представляет собой специально обработанную смесь каучука и серы при воздействии температуры. Линейные молекулы каучука в местах двойных связей сшиваются атомами серы, образуя дисульфидные мостики.. Такой продукт имеет трехмерную структуру и обладает повышенной прочностью, эластичностью, изностойкостью и другими полезными свойствами. При массовой доле серы 1-5 % — продукт эластичный, мягкий; 30% — жесткий, твердый (эбонит).

Читайте так же:
Forward 252 igbt схема

вулканизация каучука

Состав резины

  • Каучук натуральный или синтетический
  • Вулканизирующий агент – сера, тиурам , селен, перекиси, ионизирующая радиация.
  • Ускорители вулканизации — полисульфиды, оксиды свинца, магния
  • Антиоксиданты (вещества замедляющие скорость старения резины) — альдоль, неозон Д, парафин, воск)
  • Пластификаторы (вещества, улучшающие эластичность резины) — пара­фин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, рас­тительные масла. Их массовая доля составляет 8—30 % от массы каучука.
  • Наполнители активные и неактивные. Активные наполнители — кремнекислота, оксид цинка; неактивные наполнители — мел, тальк, барит
  • Регенерат (продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства).
  • Красители — минеральные или органические красящие вещества.

Назначение будущего изделия, условий его эксплуатации, технических требований к нему и т.д. определяет выбор каучука и состава резиновой смеси.

Производство изделий из резины включает этапы смешения каучука с ингредиентами в смесителях, изготовления полуфабрикатов и их раскроя, сборки заготовок изделия при помощи сборочного оборудования и вулканизацию изделий в прессах, котлах, автоклавах и др.

Для чего используют каучук

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.

Что такое резина: из чего делают, сферы применения

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.

Что такое резина: из чего делают, сферы применения

Свойства резины

Резина является универсальным материалом, который обладает следующими свойствами:

  1. Высокая эластичность – способность к большим обратным деформациям в широком диапазоне температур.
  2. Упругость и стабильность форм при малых деформациях.
  3. Аморфность – легко деформируется при незначительном нажатии.
  4. Относительная мягкость.
  5. Плохо поглощает воду.
  6. Прочность и износостойкость.
  7. 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.

Читайте так же:
Что такое износ и виды износа

Что такое резина: из чего делают, сферы применения

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.

Что такое резина: из чего делают, сферы применения

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.

Что такое резина: из чего делают, сферы применения

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.

Для чего используют каучук

Изделия из каучука связаны практически со всеми сторонами современной жизни: от автомобильных шин и других деталей до промышленных шлангов, напольных покрытий, различных применений в пищевой промышленности и медицине и производства клеящих материалов – такие изделия можно встретить практически повсеместно.

Ежегодно во всем мире производится, реализуется и потребляется двадцать пять миллионов тонн (25 000 000 т) натурального и синтетического каучука. По мере роста мировой экономики с повышением уровня индустриализации развивающихся стран спрос на изделия из каучука продолжает увеличиваться.

Натуральный каучук является старейшим типом каучука, на который, тем не менее, все еще приходится более 40% общего объема производства, что в настоящее время составляет чуть более десяти миллионов тонн в год, при том что его потребление продолжает расти. Натуральный каучук добывается из млечного сока дерева Hevea Brasiliensis (бразильская гевея), которое, как можно предположить из его названия, первоначально произрастало в Южной Америке.

Читайте так же:
Линия по производству пеллетов

Натуральный каучук представляет собой природный цис-полиизопрен. В образце из натурального каучука около 94% составляет полиизопрен, а остальная часть складывается из ряда природных смол и протеинов с незначительными примесями золы, грунта и воды. Именно эти смолы и протеины в сочетании с основной массой цис-полиизопрена и придают натуральному каучуку его уникальные свойства.

В настоящее время основными странами-производителями натурального каучука являются Таиланд, Индонезия, Малайзия, Индия, Вьетнам и Китай. Кроме того, все больший вес в качестве региона-производителя натурального каучука приобретает Западная Африка. Первоначально натуральный каучук перерабатывался в изделия, подразделявшиеся на различные типы по своему внешнему виду, а именно рифленые смокед-шиты сортов 1 – 5, а также коричневые и светлые крепы. Около 50 лет назад в Малайзии была введена Классификация технически специфицированных каучуков (ТСК) с целью предоставления потребителям измеряемых данных о свойствах каучуков. Сейчас на такие сорта ТСК, как SMR- 10, SIR-20 и SVR-CV60, приходится около 80% мирового производства и потребления.

Синтетический каучук был впервые получен в середине XX века в Германии, а в настоящее время на его различные сорта и типы приходится более половины общего спроса на каучук. Синтетический каучук производится путем полимеризации мономеров – как правило, стирола и бутадиена, полимеризируемых в бутадиен-стирольный каучук (БСК), а также в полибутадиеновый каучук (БК). Результатом последующих разработок стало внедрение других мономеров, таких как этилен и пропилен, которые используются в производстве ЭПДМ. К другим типам синтетических каучуков относятся: бутилкаучук, более корректно именуемый изобутиленизопреновым каучуком, который может быть модифицирован атомами галогенов, таких как хлор или бром, с получением соответственно хлорбутилкаучука и бромбутилкаучука, известных как галобутилкаучуки, и нитрилкаучук (бутадиенакрилонитрильный каучук). Существует даже синтетический вариант натурального каучука под названием полиизопрен.

Синтетический каучук в настоящее время производится по всему миру, а его крупнейшими производителями являются Китай, Соединенные Штаты Америки, Япония, Республика Корея и Германия.

Области применения натурального и синтетического каучука охватывают широкий и разнообразный спектр продукции, включая автомобильные шины, восстанавливающие протекторы для шин, клеи, клейкие ленты и наклейки, полимерные напольные покрытия, промышленные шланги, уплотнители, детали с креплением резины к металлу и компоненты виброизолирующих систем; фармацевтическая продукция, бесшовные изделия, такие как латексные перчатки, презервативы и катетеры, а также многие другие.

Изопреновый каучук

Изопреновый каучук

Изопреновый каучук – это форма природного каучука, но в модифицированной и адаптированной химическим образом вещество. Другими словами, данное вещество является разновидностью резины и его промышленный сбыт в мировой торговле представляет собой десятки тонн в месяц, потому что сфера применения огромна.

Формула изопренового каучука

Данный вид каучука очень похож на природный и представляет собой серую массу синтетического вещества без запаха. Его производят путем всевозможных химических процессов. Натуральный каучук – это и есть изопреновый каучук. Поэтому ученым нужно было придумать как разработать эту сложную, но при этом простую формулу.

Читайте так же:
Самая маленькая циркулярная пила

Синтез изопренового каучука удался, но не в полной мере как у натурального. У него строение групп СН расположены не беспорядочно, как в искусственном, а находятся по одну сторону двойной связи в каждом звене. Иными словами, получить эту связь искусственным путем просто невозможно. Этот факт еще раз доказывает уникальность природы и всех веществ, которые она производит.

Природный каучук при нагревании и замерзании резко меняют свои свойства, поэтому ученые придумали методы, которые делали вещество твердым и при этом пластичным, и эластичным, т.е. с сохранением всех необходимых свойств. Один из таких процессов называется вулканизацией. Речь о нем будет ниже.

Получение изопренового каучука

В основе данного соединения лежит особое вещество, именуемое изопреном. Оно представляет собой бесцветный газ, который практически не растворяется в воде, но хорошо взаимодействует со спиртом, бензолом, этанолом. Данное вещество имеет принципиально важное значение в формировании важного соединения как изопреновый каучук. Для его получения изопрен проходит процедуру полимеризации в определенном растворе. При чем этот процесс должен происходить непрерывно и продолжительное время. Примерно 2-3 часа при температуре от 2 до 10 С по Цельсию. В процессе соединения веществ происходит возникновение особого вещества – изопренового каучука.

После того как была выполнена процедура полимеризации для предотвращения окисления его стабилизируют при помощи фенил диамина. Вводят его в жидком виде, чаще всего в формате жидкости. Для того чтобы получить изопреновый каучук, как осадок в виде специфических мелких частичек, полученное вещество смешивают с паром, потом вводят специальные добавки, которые предотвращают создание комочков. После данных манипуляций производят отделение крошки от воды и специальную сушку. После сушки процедуру по созданию изопренового каучука можно считать завершенным.

Применение бутадиен-стирольного каучука

Так как у природного каучука высокие свойства прочности и при этом эластичности, учёные стремились повторить эту формулу. Им почти удалось это сделать, разработав состав изопренового каучука. Как и всех остальных каучуков данный имеет следующие сферы применения:

· Производство шин для автомобилей, мотоциклов и самолётов.

· Различные детали для разного рода промышленных изделий, машин и профессионального и бытового оборудования.

· Транспортерные ленты больших размеров и образцов для крупных производств.

· В медицинских целях для создания деталей или изделий потиру одноразовых и многоразовых перчаток.

· Производство изделий резиновых для мебельных фурнитур.

· Заводы по изготовлению резиновых изделий: игрушки, посуда, кухонная утварь, в том числе.

· Производство кабелей и разного рода проводов активно использует изопреновый каучук, потому что он обладает высокой степенью изолирования от электричества.

· В производстве прорезиненных поверхностей, ковриков и иных изделий, имеющие резиновые детали.

Вулканизация изопренового каучука

Вулканизация – это технологический процесс, на основании которого происходит соединение некоторых исходных веществ, с целью получения единого соединения, обладающего необходимыми качествами. В частности, речь идет про изопреновый каучук. Данная процедура происходит с участием серы в основе своей и других соединений и нагревании их до определенной температуры.

Читайте так же:
Диск для циркуляционной пилы

Вулканизация позволяет насыщаться резине серой и становиться более упругой и прочной. Изготовленная резина из каучука, прошедшего вулканизацию способна сохранять свои свойства под влиянием высоких температур и быть более стойкими к воздействиям различного рода воздействиям окружающей среды. Однако, если серы будет больше положенного, то такой каучук напротив становится боле хрупким и теряет свои эластичные свойства. В этой связи получают новое вещество, именуемое эбонитом. До возникновения пластмасс эбонит считался самым лучшим изолирующим веществом.

Современные технологии не стоят на месте и вулканизацию производят не только с добавлением серы, хоть она приоритетней. Существуют способы добавлять в каучук мел или сажу, что значительно снижает стоимость получаемого вещества, потому что сфера применения и использования высокая. Чаще всего подобные составы используются для производства недорогих резиновых изделий или расходников.

Стоит заметить, что природный каучук тоже используется производствами. Чаще всего для создания покрышек для автомобилей. Но данное использование приходится лишь частично. Происходит смешивание натурального с синтетическим, потому что спрос очень высок на подобные прочные и качественные резиновые соединения.

Таким образом, изопреновый каучук – это приближенный вид каучука к природному. Обладает отличными свойствами по прочности, эластичности и высокой электроизоляции, что позволяет применять данный состав в широкой сфере промышленного и бытового назначения, в том числе пищевой, медицинской и автомобилестроительной. Практически ни один вид производства не обходится без участия изопренового каучука в той или иной мере.

Свойства бутадиен-стирольного каучука

Данный каучук имеет следующие свойства:

· Замерзает при охлаждении и кристаллизуется.

· Прочность и истирание на высоком уровне, собственно, как и у всех каучуков

· Вязкий, что и придает ему тягучесть и прочность.

· Плохая стойкость к солнечному свету и высоким температурам.

· Обладает плохой клейкостью с другими веществами.

Каучук обладает хорошей пластичностью. Это значит, что ему можно придать любую форму при необходимости. Помимо этого, он не растворяется в воде и спирту. Возможно набухание с себе подобными веществами — бензин, керосин. При охлаждении каучука до -70 он приобретает некоторые свойства стекла: является хрупким, твердым и гладким, его с легкостью можно расколоть на мелке осколки. Как и все каучуки изопренов преобладает в трёх основных состояниях — вязком, тяжело тягучем и твёрдо-хрупком.

Стоить заметить, что химическая промышленность потому и синтезирует каучуки разного вида, чтобы он имел каждый раз свойства, подходящие под определенные задачи. Изопреновый каучук прочен и позволяет изготавливать из него резиновые детали, в том числе шины для авиационных и автомобильных производств.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector