Який матеріал є основним компонентом гуми?

Основним компонентом гуми є каучук: його вміст у гумових виробах становить приблизно 50…60% за масою. У каучуку молекули є довгі нитки, скручені в клубки і переплутані між собою. Така будова каучуку зумовлює його головну особливість – еластичність. При розтягуванні каучуку його молекули поступово розпрямляються, повертаючись до попереднього стану після зняття навантаження. Однак при занадто великому розтягуванні молекули незворотно зміщуються одна щодо одної і відбувається розрив каучуку.

Спочатку у гумових виробах використовувався лише натуральний каучук, який отримували із соку (латексу) каучуконосного дерева — бразильської гевеї. У 1932 р. вперше у світі нашій країні синтезували синтетичний каучук, який невдовзі став основним сировиною виготовлення гумових виробів. В даний час для цієї мети випускаються десятки різновидів синтетичних каучуків.

Найбільш широке застосування знаходять стирольні каучуки KMC (бутадієн-метилстирольний) і СКС (бу-тадієн-стирольний). Ці каучуки перевершують натуральний. зносостійкості, проте поступаються йому за еластичністю, тепло- та морозостійкістю.

Рекламні пропозиції на основі ваших інтересів:

Додаткові матеріали на тему:

• Зріджені гази, їх різновиди та показники, що характеризують якість
• Асортимент дизельних палив
• Матеріали для догляду за лакофарбовими покриттями
• Скорочення витрати лакофарбових матеріалів у процесі фарбування
• Матеріали для підготовки поверхні, що фарбується і способи нанесення лакофарбових покриттів.
• Різновиди лакофарбових матеріалів та сфери їх застосування
• Компоненти лакофарбового матеріалу
• Показники, що характеризують якість лакофарбових матеріалів та покриттів з них
• Призначення лакофарбових покриттів та техніко-економічні вимоги до них

При виробництві шин використовують ізопреновий (СКІ-3) та бутадієновий (СКВ) каучуки. Каучук СКІ -3 за властивостями близький до натурального каучуку, каучук ВКВ відрізняється високою зносостійкістю. Хорошу маслобензостійкість мають хлорпреновий (наїрит) та нітрильний (СКН) каучуки. З них виготовляють деталі, що працюють у контакті з нафтопродуктами: шланги, манжети та ін.

При виготовленні камер та герметизуючого шару безкамерних шин використовується бутилкаучук, що характеризується високою газонепроникністю.

Натуральний або синтетичний каучук складає основу гумової суміші або «сирої» гуми, яка самостійно через низьку міцність знаходить обмежене застосування - в основному для виготовлення клеїв та ущільнювальних прокладок. Для збільшення міцності каучуків використовується процес вулканізації – хімічне зв'язування молекул каучуку з атомами сірки. В процесі вулканізації, що протікає при температурі 130 ... 140 ° С, молекули сірки з'єднуються з лінійними молекулами каучуку, утворюючи ніби містки між ними (рис. 59). В результаті виходить вулканізована гума, що є пружним матеріалом.

Кількість сірки, що використовується при вулканізації, визначається вимогами міцності та еластичності матеріалу. Зі зростанням концентрації сірки міцність гуми збільшується, але водночас зменшується її еластичність.Тому в гумах, призначених для виготовлення автомобільних камер та покришок, добавка сірки обмежена 1…3% загального вмісту каучуку. При вмісті сірки 40...60% каучук перетворюється на твердий матеріал - ебоніт.

Для забезпечення необхідної міцності та зносостійкості гум, особливо призначених для виготовлення шин, застосовуються наповнювачі. Головним з наповнювачів є сажа, що є порошкоподібним вуглцем з розмірами частинок 0,03...0,25 мкм. У сучасних гумах міститься значна кількість са-жі - від 30 до 70% по відношенню до каучуку, що міститься. При введенні сажі міцність гуми збільшується більш ніж на порядок. Для виготовлення кольорових гум використовується так звана біла сажа (кремнезем та інші продукти). Поруч із сажею застосовуються неактивні наповнювачі, службовці збільшення обсягу гумової суміші без погіршення її властивостей (відмучений крейда, азбестове борошно та інших.).

Для полегшення змішування компонентів гумової суміші до неї вводяться пластифікатори чи пом'якшувачі — зазвичай рідкі чи тверді нафтопродукти. З метою уповільнення процесів старіння, а також підвищення витривалості гуми при багаторазових деформаціях, додаються протистарільники (антиокислители). Як протистарителі використовуються спеціальні хімічні речовини, що зв'язують кисень, що проникає в гуму. Як такі речовини застосовують неозон Д і сантофлекс А. Для прискорення вулканізації використовують присадку прискорювачів. Отримання пористих губчастих гум забезпечується за допомогою спеціальних порообразователей.

Для збільшення міцності ряду гумотехнічних виробів (автомобільні покришки, приводні ремені, шланги високого тиску тощо) гуми армуються за допомогою тканинної або металевої арматури. Наприклад, в одному з найвідповідальніших і найдорожчих виробів — автомобільних покришках використовуються поліамідний (капроновий), віскозний чи металевий корди.

Основним етапом технологічного процесу приготування гум є змішання, при якому забезпечується повний і рівномірний розподіл в каучуку всіх інградіентів, що містяться (складових частин), число яких може доходити до 15. Змішання виконується в резиносмесителях, зазвичай у дві стадії. Спочатку виготовляється допоміжна суміш без сірки та прискорювачів, потім на другій стадії вводяться сірка та прискорювачі. Отримувані гумові суміші використовуються для виготовлення відповідних деталей і для гумування корда. В останньому випадку для забезпечення достатньої міцності зв'язку між кордом та гумою корд обов'язково просочується латексами та смолами. Заключною операцією є вулканізація, після якої гумотехнічний виріб є придатним для використання.

При ремонті автомобільних шин і камер методом гарячої вулканізації широко застосовують такі сорти сирої гуми, як прошаркова, протекторна і камерна. R цьому випадку для забезпечення необхідної якості ремонту поряд з високою температурою процес вулканізації повинен проходити під певним тиском, що забезпечується за допомогою різних пристроїв.

ГУМА

Гума є штучним матеріалом, що отримується в результаті спеціальної обробки гумової суміші, основним компонентом якої є натуральний або синтетичний каучук. Каучук - це полімер, відмінною особливістю якого є здатність до великих оборотних деформацій при невеликих навантаженнях. Гуму отримують вулканізацією композицій (гумових сумішей), основу яких (зазвичай 20-60% за масою) складають каучуки. Крім каучуку додають інші компоненти: вулканізуючі агенти, прискорювачі та активатори вулканізації, наповнювачі, стабілізатори, пластифікатори. До складу сумішей можуть входити регенерат (пластичний продукт регенерації гуми, здатний до повторної вулканізації), модифікатори, барвники, пороутворювачі, антипірени, запашні речовини та інші інгредієнти, загальна кількість яких може досягати 20 і більше.

• • змішання каучуку з інгредієнтами у змішувачах або на вальцях;
• • виготовлення напівфабрикатів (профілів, листів, прогумованих тканин, корду тощо);
• • різання та розкрій напівфабрикатів; збирання заготовок виробу складної конструкції або конфігурації із застосуванням спеціального складального обладнання;
• • вулканізацію виробів в апаратах періодичної чи безперервної дії.

При цьому використовується висока пластичність гумових сумішей, завдяки якій надається форма майбутнього виробу, що закріплюється в результаті вулканізації. Широко застосовують формування у вулканізаційному пресі та лиття під тиском. Формування та вулканізацію виробів, як правило, поєднують в одній операції.

Останнім часом використання порошкоподібних каучуків та композицій та отримання ливарних гум методами рідкого формування з композицій на основі рідких каучуків вважаються найбільш перспективними технологіями.

ГУМОВІ МАТЕРІАЛИ

Гумою називається продукт спеціальної обробки (вулканізації) суміші каучуку і сірки з різними добавками. , які майже повністю оборотні. гума знаходиться в високоеластичному стані і її еластичні властивості зберігаються в широкому діапазоні температур. для інженерних розрахунків гуму вважають несжимаемой); ця величина становить 0,25-0,30. Іншою особливістю гуми як технічного матеріалу є релаксаційний характер деформації. При нормальній температурі час релаксації може становити 10 -4 с і більше. губиться на внутрішнє тертя (в самому каучуку і між молекулами каучуку і частинками добавок); це тертя перетворюється на теплоту і є причиною гістерезисних втрат.При експлуатації товстостінних деталей (наприклад, шин) внаслідок низької теплопровідності матеріалу наростання температури маси гуми знижує її працездатність.

• 2. Протистарільники (антиоксиданти) уповільнюють процес старіння гуми, що веде до погіршення її експлуатаційних властивостей. Існують протистарільники хімічної та фізичної дії. Дія перших полягає в тому, що вони затримують окислення каучуку в результаті окислення їх самих або за рахунок руйнування перекисів каучуку, що утворюються (застосовуються альдоль, неозон Д і ін.). Фізичні протистарільники (парафін, віск) утворюють поверхневі захисні плівки, вони використовуються рідше.
• 3. Пом'якшувачі (пластифікатори) полегшують переробку гумової суміші, збільшують еластичні властивості каучуку, підвищують морозостійкість гуми. Як пом'якшувачі вводять парафін, вазелін, стеаринову кислоту, бітуми, дибутилфталат, рослинні олії. Кількість пом'якшувачів складає 8-30 % маси каучуку.
• 4. Наповнювачі за впливом на каучук поділяють на активні (підсилюючі) та неактивні (інертні). Активні наповнювачі (вуглецева сажа та біла сажа — кремнекислота, оксид цинку та ін.) підвищують механічні властивості гум: міцність, опір стирання, твердість. Неактивні наповнювачі (крейда, тальк, барит) вводяться для здешевлення вартості гуми.

Часто до складу гумової суміші вводять регенерат – продукт переробки старих гумових виробів та відходів гумового виробництва. Крім зниження вартості, регенерат підвищує якість гуми, знижуючи її схильність до старіння.

5. Барвники мінеральні чи органічні вводять для фарбування гум.Деякі барвники (білі, жовті, зелені) поглинають короткохвильову частину сонячного спектру і цим захищають гуму від світлового старіння.

Переважна більшість каучуків є ненасиченими, високополімерними (карбоцепними) сполуками з подвійним хімічним зв'язком між вуглецевими атомами в елементарних ланках макромолекули. (Деякі каучуки отримують на основі насичених лінійних полімерів.) Молекулярна маса каучуків обчислюється в 400 000-450 000. Структура макромолекул лінійна або слаборозгалужена і складається з окремих ланок, які мають тенденцію звернутися в клубок, міжмолекулярної взаємодії, тому молекули каучуку звивисті (зигзагоподібні). Така форма молекул є причиною виключно високої еластичності каучуку (під невеликим навантаженням відбувається випрямлення молекул, змінюється їх конформація). За властивостями каучуки нагадують термопластичні полімери. Наявність у молекулах каучуку ненасичених зв'язків дозволяє за певних умов переводити його в термостабільний стан. Для цього за місцем подвійного зв'язку приєднується двовалентна сірка (або інша речовина), яка утворює в поперечному напрямку як би "містки" між ниткоподібними молекулами каучуку, в результаті чого виходить просторово-сітчаста структура, властива гумі (вулканізату). Процес хімічної взаємодії каучуків із сіркою в техніці називається вулканізацією.

Залежно від кількості сірки, що вводиться, виходить різна частота сітки полімеру. При введенні 1-5 % S утворюється рідкісна сітка і гума виходить високоеластичною, м'якою.Зі збільшенням відсоткового вмісту сірки сітчаста структура стає дедалі частіше, гума твердішою, і за максимально можливому (приблизно 30 %) насичення каучуку сірої утворюється твердий матеріал, званий ебонітом.

При вулканізації змінюється молекулярна структура полімеру (утворюється просторова сітка), що тягне за собою зміну його фізико-механічних властивостей: різко зростає міцність при розтягуванні та еластичність каучуку, а пластичність майже повністю зникає (наприклад, натуральний каучук_в = 1,0ч-1,5 МПа, після вулканізації а_в = 35 МПа); збільшуються твердість, опір зносу. Багато каучуків розчиняються в розчинниках, гуми тільки набухають в них і більш стійкі до хімікатів. Гуми мають більшу теплостійкість (НК розм'якшується при температурі 90 °С, гума працює при температурі понад 100 °С).

На зміну властивостей гуми впливає взаємодія каучуку з киснем, тому при вулканізації одночасно відбуваються два процеси: структурування під дією вулканізуючого агента та деструкція під впливом окиснення та температури. Переважна більшість того чи іншого процесу позначається на властивостях вулканізату. Це особливо характерно для гум із ПК. Для синтетичних каучуків (СК) процес вулканізації доповнюється полімеризацією: під дією кисню та температури утворюються міжмолекулярні вуглецеві зв'язки, що зміцнюють термостабільну структуру, що дає підвищення міцності.

Термічна стійкість вулканізату залежить від характеру зв'язків, що утворюються в процесі вулканізації. Найбільш міцні, а отже, термостійкі зв'язки-С-С-, найменша міцність у полісульфідного зв'язку-С-S-С.

Сучасна фізична теорія зміцнення каучуку пояснює підвищення його міцності наявністю сил зв'язку (адсорбції та адгезії), що виникають між каучуком та наповнювачем, а також утворенням безперервної ланцюжково-сітчастої структури наповнювача внаслідок взаємодії між частинками наповнювача. Можлива і хімічна взаємодія каучуку з наповнювачем.

За обсягом світового споживання ПК становить 30%, решта СК, яка відома 250 видів.

За призначенням гуми поділяють на гуми загального призначення та гуми спеціального призначення (спеціальні).