Резиновые материалы

Резинами называют многокомпонентные системы на основе полимерной матрицы из одного или нескольких эластомеров (каучуков), наполнителей и различных модифицирующих добавок для предания высоких физико-механических показателей после вулканизации.

Каучуки - это высокомолекулярные соединения, которые используют для получения резин, эбонитов, лаков, клеев, вяжущих веществ; обладают высокой эластичностью, широким диапазоном рабочих температур. При температуре -100 °С они становятся хрупкими, а при 200 °С деструктируются.

По структуре каучуки классифицируются:

- линейный - бутадиеновый (СКД), полисульфидный (тиоколы);

- лестничный - этиленпропиленовый (СКЭГГТ), полисилоксановые (СКК), уретановые (СКУ);

- разветвленная - бутилкаучук (БК);

-гребнеобразная - изопреновый (СКИ-3), бутадиен-стирольный (СКС-30), хлоропреновые (наирит, Д-52), бутадиен-нитрильные (СКН-40), кремнийорганический (СКО)

Каучуки подразделяются на натуральные и синтетические. Синтетические каучуки (СК) получают полимеризацией непредельных соединений. В свою очередь они делятся на:

-каучуки нормальной нагревостойкости - (изопреновый (СКИ-3), бутадиеновый (СКД), бутадиен-стирольный (СКС-30);

-каучуки повышенной нагревостойкости - (бутилкаучук (БК), этиленпропиленовый (СКЭПТ), кремнийорганический (СКО); масло-бензостойкие - хлоропреновые (наирит, Д-52), бутадиен-нитрильные (СКН-40).

Натуральный каучук (НК) получают коагуляцией латекса (млечного сока) каучуконосных растений (гевея, гуттаперча, тау-сагыз, кок-сагыз и т. д.). Сок обрабатывают кислотами и затем вальцуют образующийся продукт.

В зависимости от вида исходного материала и условий его обработки изготавливают каучуки с различными свойствами и стойкостью.

Эбониты на основе наирита обладают хорошей адгезией к металлу. Это свойство используется для создания двухслойного покрытия, которое часто используется на химических заводах.Нижний слой делают из эбонита, а верхний слой выполняется из мягкой резины.Такие покрытия устойчивы к действию соляной, плавиковой, уксусной, лимонной кислот, щелочей и растворов солей до 65 °С. Они разрушаются только в сильных окислительных средах - в концентрированных серной и азотной кислотах.

Бутилкаучук является продуктом совместной полимеризации изобутилена и изопрена. Он отличается инертностью к воздействию агрессивных сред, высокой газонепроницаемостью и малой водонабухаемостью. Резины на его основе противостоят действию некоторых органических растворителей.

Силиконовые каучуки обладают высокой теплостойкостью до 250...300 °С и морозостойкостью до -50...- 60 °С. Их недостатком является сравнительно низкая коррозионная устойчивость.

Фторкаучуки являются непревзойденным материалом по химической стойкости и теплостойкости. Изделия на их основе можно эксплуатировать в сильно агрессивных средах и окислителях до температуры 200 °С. Недостатком этого вида каучука является его сильная усадка, что затрудняет применение для защиты химической аппаратуры.

В качестве наполнителей для резин выступают следующие ингридиенты:

- вулканизующие вещества (агенты) - сера, органические

перекиси (перекись дикумила), термореактивные смолы (101К,

рибетак), полисульфидные ускорители (тиурам Д). При добавках серы (массовая доля до 5) образуется редкосетчатый полимер, обладающий высокой эластичностью. Добавка серы свыше 30 массовых долей приводит к образованию твердого материала -эбонит;

- наполнители вводят для улучшения механических свойств и снижения стоимости резины (технический углерод, оксид цинка, каолин, мел);

- антиоксиданты (противостарители) замедляют процесс старения в результате окисления (аминные - ацетонанил Р, диафен ФП, фенольные - стабилизатор П-23).

В зависимости от количества введенного вулканизующего агента получают мягкую резину (2...4 % S), полужесткую (12...20 % S) и жесткую резину (30...50 % S).

Резины классифицируются по назначению на 2 группы:

-резины общего назначения;

-резины специального назначения.

К резинам общего назначения относятся материалы на основе натурального, бутадиенового, изопренового, бутадиенстирольного, хлоропренового, бутилового каучуков. Из этих резин изготавливают шины, конвейерные ленты, приводные ремни, кабельную изоляцию и фасонные резинотехнические изделия. Такие изделия работают в интервале температур от -35 до + 150 С и их отличает стойкость в воздухе, воде и слабых растворах кислот и щелочей, способностью к обратимой деформации (до 700 %), высокой эластичностью и прочностью (до 50 МПа), сопротивляемостью к истиранию, газо- и водонепроницаемостью.

К резинам специального назначения относятся теплостойкие, морозоустойчивые, маслобензостойкие, износостойкие, электропроводящие, магнитные, диэлектрические, стойкие к действию агрессивных сред.

Основой теплостойких резин являются этиленпропиленовые и полисилоксановые каучуки, которые обеспечивают работу при температурах 150...200 °С, и в отдельных случаях при 350...400 С.

Морозостойкие резины получают на основе каучуков с низкой температурой стеклования, преимущественно кремнийорганических, либо с обычной температурой стеклования, например, бутадиеннитрильных, но со специальными пластификаторами. Рабочие температуры достигают – 76 °С.

Маслобензостойкие резины на основе хлоропреновых, уретановых, полисульфидных, бутадиеннитрильных каучуков могут работать в условиях длительного контакта с нефтепродуктами и растительными маслами.

Износостойкие резины получают на основе полиуретановых каучуков. Резины стойкие к действии агрессивных сред получают на основе бутадиеннитрильных, кремнийорганических, хлоропреновых, акрилатных каучуков.

Электропроводящие и магнитные резины изготавливают из полярных бутадиеннитрильных каучуков с введением специальных электропроводящих и магнитных наполнителей.

Диэлектрические резины получают на основе кремнийорганических, этиленпропиленовых, изопреновых каучуков.

К другим специальным видам резин относятся: пищевые, медицинские, вакуумные, огнестойкие, радиационно стойкие.

Пищевые резины получают из полибутадиеновых (М), нитрильных (М), силоксановых (М) каучуков.

Из пищевых резин изготавливают различные уплотнители для консервных крышек, доильных аппаратов, соковыжималок, тестомешалок, молочных гомогенизаторов, соски для детского питания и др. Марки пищевых резин: НО-68, 6432, 4004, акриловые латексы и др.)

Резины применяются в качестве изоляции и защитной оболочки кабельных изделий. Кабельные резины подразделяются на классы: изоляционные, изоляционно-защитные, защитные (таблица 5.1).

Таблица 5. 1