Виды резиновых материалов
Каждый тип резинового материала демонстрирует различные свойства, которые делают его пригодным для определенных применений. Некоторые из наиболее распространенных типов резины и их свойства включают:
- натуральную резину;
- хлоропрен;
- полисилоксан;
- нитрилбутадиеновый каучук;
- резину с этиленпропилендиеновым мономером;
- стиролбутадиеновый каучук;
- изобутилен-изопрен;
- фторсиликоновую резину.
Каждый из вышеперечисленных видов резины имеет рациональные области применения. Натуральная резина, обладая высокой прочностью на разрыв и растяжение, упругостью и устойчивостью к истиранию, экстремальным температурам и набуханию в воде, используется для производства клеевых составов, полов, кровли, перчаток и изоляционных материалов.
Хлоропрен демонстрирует исключительно низкую подверженность горению, коррозии и разложению, поэтому используется для производства прокладок высокого давления, ремней, оконных и дверных уплотнений.
Полисилоксан известен своей пластичностью, биосовместимостью и устойчивостью к экстремальным температурам, огню, озону и ультрафиолетовому излучению.
Нитриловый каучук характеризуется высоким сопротивлением остаточной деформации при сжатии, а также стойкостью при нагревании.
Отличительной особенностью резины с этиленпропилендиеновым мономером является её биосовместимость. Из-за отсутствия аллергенных белков она используется при производстве хирургических перчаток.
Бутадиен-стирольный каучук отличается превосходной твердостью и долговечностью. Он демонстрирует высокую стойкость к истиранию, воздействию спиртов, обладает малой остаточной деформацией при сжатии, не разбухает в воде.
Изобутилен-изопрен обеспечивает один из самых высоких уровней газонепроницаемости. Это качество в сочетании с превосходной гибкостью материала делает его пригодным для изготовления воздухонепроницаемых компонентов, например, камер, спортивных мячей, герметиков. В качестве жидкого соединения он используется в составе добавок к дизельному топливу.
Фторсиликоновый каучук обладает высокой устойчивостью к экстремальным температурам (-70…–150 0С), трансмиссионным жидкостям, нефтяным маслам и топливам, синтетическим смазочным материалам, огню и озону. Эти свойства делают его идеальным материалом для топливных систем самолетов.
К рти для авиации относятся разнообразные шины, мягкие топливные баки, различные шнуры, которые имеют монолитную основу для герметизации люков, окон и дверей кабин. Обычно применяются изделия из синтетического или натурально каучука.
Механические свойства
Базовые свойства резины определяются разновидностями её химического состава. Однако можно выделить несколько общих свойств, которыми обладает натуральный и синтетический каучук:
- Эластичность: молекулярная структура резиновых материалов позволяет им возвращаться к своей нормальной форме после сжатия или растяжения. При этом отдельные молекулы временно вытягиваются или выталкиваются из выравнивания друг с другом. Но, при последующем прикреплении друг к другу, они возвращаются в свое исходное положение.
- Тепловое сжатие: в то время как большинство материалов расширяются при нагревании, резина сжимается. При нагреве молекулы резины становятся более запутанными и скрученными. Когда тепло снимается, молекулы возвращаются в состояние покоя.
- Долговечность: большинство каучуков обладают высокой прочностью, устойчивы к повреждениям и разложению под действием сил трения и растяжения, ударов, низких температур и воды.
В то же время у некоторых разновидностей резино-технических материалов при резких температурных колебаниях наблюдаются необратимые термические деформации. Это, казалось бы, нежелательное потребительское свойство используется в разовых устройствах предупреждения возгораиий или задымлений.
Все виды резин демонстрируют относительно низкую скорость нагрева.
Области применения
Благодаря своей эластичности, упругости и прочности резина является основным компонентом шин, используемых в автомобильных транспортных средствах, самолетах и велосипедах.
Состав резины
Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств. Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.
Компоненты, которые входят в состав резины
Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния) непосредственно участвуют в образовании поперечных связей между макромолекулами. Их содержание в резине может быть от 7 до 30 %.
Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные, которые повышают твёрдость и прочность резины и тем самым увеличивают её сопротивление к изнашиванию и инертные, которые вводят в состав резин в целях их удешевления.
Пластификаторы присутствия в составе резин (8 – 30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.
Противостарители замедляют процесс старения резин, препятствуют присоединению кислорода. Кислород способствует разрыву макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сетки трещин на поверхности.
Красители выполняют не только декоративные функции, но и задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука янтарного цвета и светлого тона.
Обычно приняты классификация и наименование каучуков синтетических по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и т.п.), или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или боковых группах (напр., полисульфидные, уретановые, кремнийорг), фторкаучуки.
Каучуки синтетические подразделяют также по другим признакам, например, по содержанию наполнителей – на ненаполненные и наполненные каучуки, по молекулярной массе (консистенции) и выпускной форме – на твердые, жидкие и порошкообразные.
Пенопласты и сотопласты в авиастроении
Эти материалы благодаря их низкой плотности, а также звукопоглощающим и теплоизоляционным свойствам используют в качестве заполнителей высоконагруженных трехслойных авиационных конструкций. Пенопласты изготовляют из композиций фенольных смол с каучуками, полистирола, эластифицированного поливинилхлорида. При использовании последнего достигается высокий коэффициент звукопоглощения (~0,9 при 1 кгц). В трехслойных конструкциях широко применяют также пенополиуретаны. В этом случае собранные панели заполняют через технологические отверстия жидкой смесью исходных продуктов, которая вспенивается под действием газов, выделяющихся в результате реакции между компонентами, образуя пенопласт. Иногда для повышения прочности и жесткости пенопласт армируют волокнами (обычно стеклянными).
Сотопласты успешно конкурируют с пенопластами в производстве трехслойных силовых конструкций. Одна из причин этого — возможность достижения более высоких показателей удельной прочности при сжатии. Например, на самолете «Боинг-747» около 6300 м2 площади панелей заполнено сотами из синтетической бумаги на основе ароматического полиамида («номекс») с кажущейся плотностью 0,045 г/см3. В конструкции того же самолета используют большое количество стеклосотопласта на полиимидном связующем, который сохраняет работоспособность до 300 °С. Помимо обеспечения жесткости и радиопрозрачности (в антенных обтекателях), стеклосотопласты повышают безопасность полетов, уменьшая вероятность поражения летательных аппаратов молнией. Пенопласты и сотопласты вытесняют ребра жесткости во всех силовых конструкциях проектируемых самолетов (исключение — топливные отсеки, применение ребер жесткости в которых позволяет увеличить долю внутреннего полезного объема).
Хранение резиновых изделий
Шкафы для резиновых изделий должны иметь плотно закрывающиеся дверцы, гладкую внутреннюю поверхность. Жгуты, зонды хранятся в подвешенном состоянии на съемных вешалках, расположенных под крышкой шкафа. Резиновые грелки, накладные круги, пузыри для льда хранят слегка надутыми. Съемные резиновые части приборов необходимо хранить отдельно. Эластичные катетеры, перчатки, бужи, резиновые бинты, напальчники хранят в плотно закрытых коробках, пересыпав молотым тальком. Резиновые бинты пересыпают тальком по всей поверхности и хранят в скатанном виде.
Отдельно хранят прорезиненную ткань в рулонах, горизонтально подвешенную на стойках. Можно хранить её на полках, уложенной не более чем в 5 рядов. Эластичные лаковые бужи, катетеры, зонды хранят в сухом месте. Изделия бракуются, если появляется их клейкость и размягчение.
При потере эластичности резиновых перчаток их помещают в теплый 5%-ный раствор аммиака на 15 мин, затем разминают и помещают на 15 минут в 5%-ном водно-глицериновом растворе с температурой 40—50 °С.
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.
Сфера применения резины и технология переработки
В наши дни без применения резины не обходиться ни одна отрасль промышленности, строительства, медицины и пр. Статистика утверждает, что предприятия по изготовлению резиново-технических изделий выпускают порядка 60 тысяч наименований продукции. В этот перечень входят автомобильные шины для транспортных средств на колесном ходу, армированные и неармированные уплотнители. Кроме того, без резины не обходятся такие отрасли как авиационная, судостроительная и многие другие.
Технологический процесс переработки резины
Некоторые типы резины применяют в качестве изолирующих материалов при производстве кабельной и проводной продукции.
