0 просмотров

Резина какой полимер

Вопрос 35. Общая характеристика полимерных материалов: каучук, резина, пластмасса

Вопрос 35. Общая характеристика полимерных материалов: каучук, резина, пластмасса.

Полимерные материалы представляют собой сложные вещества, получаемые сочетанием нескольких веществ, одним из которых является полимер.

К полимерным материалам относятся резины, пластмассы, лакокрасочные материалы, клеи и герметики, применяемые в различных областях народного хозяйства.

Основная масса каучуков (70%) идет на производство резины. Синтетические каучуки (эластомеры) получают эмульсионной полимеризацией. Промышленность выпускает большое число синтетических каучуков (СК), свойства которых зависят от типа мономера. Каучуки получают также совместной полимеризацией двух или более мономеров. Различают СК общего и специального назначения. Бутадиеновый [- CH2 – CH = CH – CH2 -] n и бутадиенстирольный [- CH2 – – CH (C6H5) -] n каучуки относятся к каучукам общего назначения. Каучуки специального назначения характеризуются некоторыми специальными свойствами:

    бутадиеннитрильный СК [- CH2 – CH = CH – CH2 -] n – [- CH2 – – CH (CN) -] n бензо – и маслостоек; хлоропреновый СК [- CH2 – CCl = CH – CH2 -] n теплостоек и негорюч; полиуретановый СК износостоек.

Технологический процесс получения резины из каучука называется вулканизацией. Вулканизатором служит сера.

При содержании серы от 0,5 до 5% от массы каучука полученная резина обладает эластическими свойствами, а при большем содержании (20%) продуктом реакции является эбонит, широко применяемый в электротехнике.

Резины на основе каучуков общего назначения используются в изделиях массового спроса, таких, как шины, защитные оболочки кабелей и проводов, ленты и т. д.

Резины на основе каучуков специального назначения обладают особыми ценными свойствами, присущими самим каучукам. Кремнийорганические каучуки (силиконы) содержат атомы кремния в элементарных звеньях макромолекул:

(- O –Si -) n или (- Si – R –) n

Характерной особенностью этих полимеров является высокая тепло – и морозостойкость, высокая эластичность. Силиконы растворяются в ароматических и алифатических растворителях (эфирах, хлороуглеродах). Диметилсилоксановый и метилвинилсилоксановый кремнийорганические каучуки имеют плотность 0, 96 – 0, 98 г/см3, температуру стеклования 130оС. Для получения резин их вулканизируют с помощью органических пероксидов. Такие резины могут эксплуатироваться при температуре от – 90 до +300оС, обладают атмосферостойкостью, высокими электроизоляционными свойствами.

Пластмассы – это полимерные материалы, основным компонентом которых являются полимеры в стеклообразном состоянии (пластики). Кроме полимера в состав пластика входят так называемые «модификаторы»:

    наполнители – инертные к полимеру неорганические и органические вещества, повышающие механические свойства материала; полимерные материалы с волокнистыми наполнителями (льняные волокна, стекловолокна, органические волокна) называются волокнитами, со слоистыми наполнителями (бумага, хлопчатобумажная ткань) – соответственно гетинаксом и текстолитом, газонаполненные (пузырьки воздуха или инертного газа) – поропластами, сотопластами и пенопластами. Часто в качестве наполнителей используются порошки мела или сажи. стабилизаторы (антиоксиданты) – вещества, препятствующие разложению (деструкции) полимера; красители – вещества, придающие материалу окраску; пластификаторы – низкомолекулярные вещества (олеиновая кислота, стеарин, органические эфиры фталевой кислоты), так называемые «мягчители», влияющие на физико – механические свойства полимера (повышающие эластичность и морозостойкость материала за счет изменения температур стеклования и текучести).

Все пластмассы подразделяются на термопласты и реактопласты. При формовании реактопластов происходит отвердевание с образованием сетчатой структуры. К реактопластам относят полимерные материалы на основе фенолформальдегидных смол (ФФС), а также мочевиноформальгегидных (МФС), эпоксидных и др. Их используют как основу клеев, лаков, ионитов, пластмасс.

      Феноло – и аминоформальдегидные смолы получают по реакции поликонденсации формальдегида с фенолом или аминами (мочевиной). Пластмассы на основе ФФС называют фенопластами, на основе МФС – аминопластами. Наполнителями их служат бумага и картон (материал называют гетинаксом), ткань (получают текстолит), древесина, кварцевая мука. Фенопласты стойки к действию воды, растворов кислот, щелочей, солей, органических растворителей, трудногорючи, атмосферостойки, хорошие диэлектрики. Из фенопластов изготовляют печатные платы, корпуса электро – и радиотехнических изделий. Аминопласты характеризуются высокими диэлектрическими и физико–механическими свойствами, устойчивы к действию света и УФ – лучей, трудногорючи, стойки к действию растворителей. Хорошо окрашиваются в любые цвета. Применяются для изготовления корпусов приборов и аппаратов, плафонов, выключателей.

Термопласты способны многократно переходить в вязкотекучее состояние при нагревании и стеклообразное – при охлаждении. К термопластам относятся материалы на основе полиэтилена (ПЭ), политетрафторэтилена, полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), полистирола (ПС), полиамидов (ПА).

      Полиэтилен (-СН2– СН2-)n – термопласт, получаемый радикальной полимеризацией при температуре 320оС и давлении 120 – 320 МПа (высокого давления) или давлении 5 МПа с катализаторами (низкого давления). ПЭ низкого давления имеет более высокую плотность, прочность, эластичность и температуру размягчения, чем ПЭ высокого давления. ПЭ химически стоек во многих средах, но стареет под действием окислителей. Хороший диэлектрик. Эксплуатируется при температурах -20 – + 100оС. Из полиэтилена изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные пленки, оболочки кабелей. Полипропилен (-СН(СН3)–СН2-)n – кристаллический термопласт, получаемый методом полимеризации. Обладает термостойкостью (120 – 140оС). Имеет высокую механическую прочность, стойкость к многократным изгибам и истиранию, эластичен. Из ПП изготавливают трубы, пленки, аккумуляторные баки. Полистирол (-СН(С6Н5)–СН2-)n – термопласт, получаемый радикальной полимеризацией стирола. Стоек к действию окислителей, но растворим в ароматических растворителях и неустойчив к действию сильных кислот. ПС обладает высокой механической прочностью, хорошими диэлектрическими качествами. Его используют как электроизоляционный, конструкционный и декоративно – отделочный материал в приборостроении, электро-, радио – и бытовой технике. На основе ПС выпускают пенопласты. Поливинилхлорид (-СН2–СНCl-)n – термопласт, изготовляемый полимеризацией винилхлорида, стоек к воздействию кислот, щелочей и окислителей. Растворим в органических растворителях (циклогексане, тетрагидрофуране, ограниченно – в бензоле и ацетоне). ПВХ механически прочен, трудногорюч (изоляционный материал на основе ПВХ можно сваривать). Промышленность выпускает непластифицированный жесткий ПВХ, называемый винипластом, и пластифицированный (мягкий, эластичный) – пластикат ПВХ, основу искусственной кожи и линолеума. Из поливинилхлорида изготовляют плащи, трубы, облицовочные плитки, латексные краски.

Синтетические смолы (алкидные, фенолформальдегидные, эпоксидные и др.) и полимеры (полиамиды, фторопласты, силиконы) применяют в качестве основы композитов (композиционных полимерных материалов). Полимерная основа композита армирована наполнителем в виде волокон или нитевидных кристаллов. Армирующие волокна могут быть металлическими, полимерными, неорганическими (стеклянными, карбидными, нитридными, борными). Назначение армирующих наполнителей – создание определенных механических, теплофизических и электрических свойств полимеров. Полимерные композиты, армированные стекловолокном (стеклопластики), по прочности на разрыв не уступают металлам и имеют хорошие электроизоляционные свойства; армированные углеродными волокнами (углепластики), сочетают высокую прочность и вибростойкость с хорошей теплопроводностью и химической стойкостью. Боропластики, армированные борными волокнами, также имеют высокую прочность и твердость. Указанные свойства полимерных композитов позволяют использовать их как конструкционные, электро-, теплоизоляционные, коррозионностойкие, антифрикационные материалы в автомобильной, станкостроительной, электротехнической, авиационной, горнорудной промышленности, космической технике и химическом машиностроении.

Разница между пластиком и резиной

И пластик, и резина являются полимерами. Полимер представляет собой макромолекулу, которая состоит из множества повторяющихся звеньев. Каждое повторяющееся звено представляет собой мономер, который и

Содержание:

  • Основное отличие – пластик против резины
  • Что такое пластик
  • Что такое резина
  • Разница между пластиком и резиной

Основное отличие – пластик против резины

И пластик, и резина являются полимерами. Полимер представляет собой макромолекулу, которая состоит из множества повторяющихся звеньев. Каждое повторяющееся звено представляет собой мономер, который используется для создания полимера. Некоторые полимеры являются синтетическими, тогда как другие полимеры являются природными соединениями. Пластик – это синтетический полимер, а каучук – как натуральный полимер., Это главное отличие пластика от резины. Оба эти соединения очень полезны при производстве разных предметов.

Ключевые области покрыты

1. Что такое пластик
– определение, свойства, различные продукты
2. Что такое резина
– определение, свойства, различные продукты
3. В чем разница между пластиком и резиной
– Сравнение основных различий

Ключевые термины: мономер, натуральный каучук, пластик, полимер, резина, синтетический полимер, синтетический каучук

Что такое пластик

Пластмасса – это полимерный материал, который может формоваться и формироваться под воздействием тепла и давления. Это свойство известно как пластичность. Это синтетический полимер. Податливость пластика позволяет формовать его в разные формы.

Кроме того, легкий вес пластика также является хорошей причиной для его использования при производстве различного оборудования. Пластик имеет низкую плотность, плохую электропроводность, прозрачность, ударную вязкость и т. Д. Пластмассы очень стабильны с более медленной скоростью разложения.

Существует большое разнообразие пластиковых полимеров. Эти пластмассы могут быть классифицированы по нескольким различным параметрам. Мы можем классифицировать пластмассы по химическим свойствам, физическим свойствам, химической структуре, методам синтеза и т. Д.

Некоторые коммерчески важные пластмассы включают полиэтилен, полипропилен, полистирол, ПЭТ, PTEF и т. Д. В производственных процессах этих разновидностей пластмасс некоторые химические вещества добавляются в реакционные смеси. Эти химические соединения включают в себя стабилизаторы (для обеспечения длительного срока годности полимера), наполнители (для улучшения характеристик), пластификаторы (для улучшения реологии) и т. Д. Иногда также добавляют красители, чтобы получить привлекательные цвета в конце товар. Эти внешне добавленные соединения называются добавками.

Рисунок 1: Пластиковые пробки

Существует множество применений пластмасс почти во всех областях, включая медицину, текстильную промышленность, продукты питания и напитки (в качестве упаковочного материала).

Что такое резина

Каучук – это эластичный материал, который либо получается из каучуковых заводов, либо синтезируется с использованием нефтяного масла.Поэтому существует два вида каучука, как натуральный каучук и синтетический каучук. Резина очень известна в промышленности благодаря своей эластичности, ударной вязкости и т. Д. Резина используется для производства различных продуктов.

Натуральная резина состоит из полимеров изопрена и воды вместе с некоторыми другими соединениями. Основным компонентом натурального каучука является полиизопрен. Это полимерный материал (эластомер), присутствующий в натуральном каучуке. Натуральный каучук получается из латекса каучукового дерева. Этот латекс молочный и липкий. Это подвеска. Этот латекс может быть получен из частей около коры дерева.

Натуральный каучук подвержен вулканизации из-за наличия двойной связи в основной цепи полимера. Вулканизация – это процесс образования поперечных связей между полимерными цепями с использованием серы в качестве сшивающего реагента. Вулканизированная резина более жесткая, жесткая и долговечная, чем натуральная резина.

Рисунок 2: Структура полиизопрена в натуральном каучуке

Синтетическая резина производится из нефтяных масел или природных газов. Синтетические каучуки производятся на химических заводах с использованием нефтехимических веществ в качестве отправной точки. Например, реакция ацетилена и соляной кислоты дает полихлоропрен, тип синтетического каучука.

Рисунок 3: Резиновые ленты

Существует большое разнообразие продуктов, полученных из резины. Некоторые примеры включают обувь, автомобильные шины, водонепроницаемую одежду, воздушные шары, защитные перчатки и многое другое.

Разница между пластиком и резиной

Определение

Пластиковые: Пластмасса – это полимерный материал, который может формоваться и формироваться под воздействием тепла и давления.

Резинка: Каучук – это эластичный материал, который либо получается из каучуковых заводов, либо синтезируется с использованием нефтяного масла.

Уникальные черты

Пластиковые: Пластик имеет пластичность.

Резинка: Резина обладает эластичностью.

Вхождение

Пластиковые: Пластик получается промышленными методами.

Резинка: Каучук можно получить как промышленными методами, так и из природных источников.

производство

Пластиковые: Пластмасса получается из сырой нефти в качестве исходного материала.

Резинка: Каучук естественным образом производится на каучуковых деревьях в виде каучукового латекса или может производиться промышленным способом из нефтяного масла и природных газов.

токсичность

Пластиковые: Пластик менее токсичен.

Резинка: Резина более токсична.

Заключение

Пластмасса и резина используются для производства различных продуктов, которые нам нужны в нашей повседневной жизни. Оба эти соединения являются полимерными материалами. Они имеют уникальные свойства в зависимости от их химической структуры. Основное различие между пластиком и резиной заключается в том, что пластик по сути является синтетическим полимером, тогда как резина может быть найдена в виде натурального полимера или может быть изготовлена ​​в виде синтетического полимера.

Рекомендации:

1. Гент, Алан Н. «Резина». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, inc., 23 мая 2016 года,

Резины. Состав, свойства, применение резины

Резина – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящейся в высокопластическом состоянии.

В резине связующим являются натуральные (НК) или синтетические (СК) каучуки.

На рис. 1 и 2 показаны область применения каучуков и получаемые изделия.

Рис. 1 Применение каучуков

Рис. 2 Изделия, где используются каучуки

Каучуку присуща высокая пластичность, обусловленная особенностью строения их молекул. Линейные и слаборазветвлённые молекулы каучуков имеют зигзагообразную или спиралевидную конфигурацию и отличаются большой гибкостью (рис. 3, верхний). Чистый каучук ползёт при комнатной температуре и особенно при повышенной, хорошо растворяется в органических растворителях. Такой каучук не может использоваться в готовых изделиях. Для повышения упругих и других физико-механических свойств в каучуке формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Это осуществляют вулканизацией – путём введения в каучук химических веществ – вулканизаторов, образующих поперечные химические связи между звеньями макромолекул каучука (рис. 3, нижний). В зависимости от числа возникших при вулканизации поперечных связей получают резины различной твёрдости – мягкие, средней твёрдости, твёрдые.

Рис. 3 Структуры каучука и резины

Механические свойства резины определяют по результатам испытаний на растяжение и на твёрдость. При вдавливании тупой иглы или стального шарика диаметром 5 мм по значению измеренной деформации оценивают твёрдость (рис. 4).

Рис. 4 Определение твёрдости резины протектора

При испытании на растяжение определяют прочность Ϭz (МПа), относительное удлинение в момент разрыва εz (%) и остаточное относительное удлинение Ѳz (%) (рис. 5).

Рис. 5 Лабораторная установка для проведения механических испытаний резины

В процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов (свет, температура, кислород, радиация и др.) резины изменяют свои свойства – стареют. Старение резины оценивают коэффициентом старения Кстар, который определяют, выдерживая стандартизованные образцы в термостате при температуре -70 о С в течение 144 час, что соответствует естественному старению резины в течение 3 лет. Морозостойкие резины определяется температурой хрупкости Тхр, при которой резина теряет эластичность и при ударной нагрузке хрупко разрушается.

Для оценки морозостойкости резин используют коэффициент Км, равный отношению удлинения δм образца при температуре замораживания к удлинению δо при комнатной температуре.

Состав резины

Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств (рис. 6). Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.

Рис. 6 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.

Получение и применение каучуков

Более широкое применение в производстве резин получили синтетические каучуки, отличающиеся разнообразием свойств. Синтетические каучуки получают из спирта, нефти, попутных газов нефтедобычи, природного газа и т.д. (рис. 7).

Рис. 7 Схема получения синтетических каучуков

СКБ – бутадиеновый каучук, чаще идёт на изготовление специальных резин (рис. 8).

Рис. 8 Уплотнители — упругие прокладки трубчатого или иного сечения

СКС – бутадиенстирольный каучук. Каучук СКС – 30, наиболее универсальный и распространённый, идёт на изготовление автомобильных шин, резиновых рукавов и других резиновых изделий (рис. 9). Каучуки СКС отличаются повышенной морозостойкостью (до -77 о С).

Рис. 9 Изделия из каучука СКС

СКИ – изопреновый каучук. Промышленностью выпускается каучуки СКИ-3 – для изготовления шин, амортизаторов; СУИ-3Д – для производства электроизоляционных резин; СКИ-3В – для вакуумной техники (рис. 10).

Рис. 10 Вакуумный выключатель-прерыватель (а), электрозащитные перчатки (б)

СКН – бутадиеннитрильный каучук. В зависимости от содержания нитрила акриловой кислоты бутадиеннитрильные каучуки разделяют на марки СКН-18, СКН-26, СКН-40. Они стойки в бензине и нефтяных маслах. На основе СКН производят резины для топленных и масляных шлангов, прокладок и уплотнителей мягких топливных баков (рис. 11).

СКТ – синтетический каучук теплостойкий имеет рабочую температуру от -60 до +250 о С, эластичный. На основе этих каучуков производят резины, предназначенные для изоляции электрических кабелей и для герметизирующих и уплотняющих прокладок (рис. 12).

Рис. 11 Масляные шланги и уплотнители топливных баков

Рис. 12 Уплотняющая прокладка и изоляция электрических кабелей

Технология формообразования деталей из резины

Из сырой резины методами прессования и литья под давлением изготавливают детали требуемой формы и размеров. Каждый метод имеет только ему присущие технологические возможности и применяется для изготовления определённого вида деталей.

Прессование. Детали из сырой резины формуют в специальных прессформах на гидравлических прессах под давлением 5 – 10 МПа (рис. 13).

Рис. 13 Гидравлический пресс и готовые изделия

В том случае, если прессование проходило в холодном состоянии, отформованное изделие затем подвергают вулканизации. При горячем прессовании одновременно с формовкой протекает вулканизация. Методом прессования изготавливают уплотнительные кольца, муфты, клиновые ремни.

Литьё под давлением. При этом более прогрессивном методе форму заполняют предварительно разогретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30 – 150 МПа. Резиновая смесь приобретает форму, соответствующую рабочей полости пресс-формы. Прочность резиновых изделий увеличивается при армировании их стенок проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью (рис. 14).

Рис. 14 Резиновые изделия с увеличенной прочностью

Сложные изделия – автопокрышки, гибкие бронированные шланги и рукава – получают последовательно. Сначала наматывают на полый металлический стержень слои резины, затем изолирующие и армирующие материалы (рис. 15).

Рис. 15 Бронированные шланги и устройство автопокрышки

Сборку этих изделий выполняют на специальных дорновых станках (рис. 16).

Рис. 16 Один из разновидностей дорновых станков литья под давлением резины

Вулканизация. В результате вулканизации – завершающей операции технологического процесса – формируются физико-механические свойства резины. Горячую вулканизацию проводят в котлах, вулканизационных прессах, пресс-автоматах (рис. 17), машинах и вулканизационных аппаратах непрерывного действия под давлением при строгом температурном режиме в пределах 130 – 150 о С. Вулканизационной средой могут быть горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли. Основной параметр вулканизации – время – определяется составом сырой резины, температурой вулканизации, формой изделий, природой вулканизационной среды и способом нагрева.

Вулканизацию можно проводить и при комнатной температуре (рис. 18). в этом случае сера отсутствует в составе сырой резины, а изделие обрабатывают в растворе или парах дихлорида серы или в атмосфере сернистого газа.

Рис. 17 Пресс-автомат и котёл для вулканизации резины

Рис. 18 Вулканизация (ремонт) шин при комнатной температуре

В результате вулканизации увеличиваются прочность и упругость резины, сопротвление старению, действию различных органических растворителей, изменяются электроизоляционные свойства.

На фото 1 и 2 показано сборочное оборудование Нижнекамского завода и цех вулканизации шин ЦМК (цельнометаллокордных покрышек).

Главное преимущество цельнометаллокордных покрышек — возможность их двукратного восстановления путем наварки протектора. Это позволяет в конечном итоге удвоить срок их службы и довести до 500 тыс. км пробега. Помимо ресурсосбережения достигается значительный экологический эффект — вдобавок к уменьшению выхлопных газов сокращаются и отходы в виде изношенных покрышек.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов: