Что собой представляет резина по химическому составу

Что собой представляет резина по химическому составу

РЕЗИНА (от лат. resina-смола) (вулканизат), эластичный материал, образующийся в результате вулканизации нату рального и синтетических каучуков. Представляет собой сетчатый эластомер-продукт поперечного сшивания молекул каучуков хим. связями.

Получение. Резину получают гл. обр. вулканизацией композиций (резиновых смесей), основу к-рых (обычно 20-60% по массе) составляют каучуки. Др. компоненты резиновых смесей-вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации (см. Вулканизация), наполнители, противо-старители, пластификаторы (мягчители). В состав смесей могут также входить регенерат (пластичный продукт регенерации резины, способный к повторной вулканизации), замедлители подвулканизации, модификаторы, красители, порообра-зователи, антипирены, душистые в-ва и др. ингредиенты, общее число к-рых может достигать 20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техн. требованиями к изделию, технологией произ-ва, экономич. и др. соображениями (см. Каучук натуральный, Каучуки синтетические).

Технология произ-ва изделий из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах, изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных тканей, корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия сложной конструкции или конфигурации с применением спец. сборочного оборудования и вулканизацию изделий в аппаратах периодич. (прессы, котлы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы). При этом используется высокая пластичность резиновых смесей, благодаря к-рой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации. Широко применяют формование в вулканизац. прессе и литье под давлением, при к-рых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков. При вулканизации смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук, получают эбониты.

Свойства. Резину можно рассматривать как сшитую коллоидную систему, в к-рой каучук составляет дисперсионную среду, а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее св-во резины- высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале т-р (см. Высокоэластическое состояние).

Р езина сочетает в себе св-ва твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизац. сеток с ростом т-ры, энтропийная природа упругости).

Р езина-сравнительно мягкий, практически несжимаемый материал. Комплекс ее св-в определяется в первую очередь типом каучука (см. табл. 1); cв-вa могут существенно изме няться при комбинировании каучуков разл. типов или их модификации.

Модуль упругости резин разл. типов при малых деформациях составляет 1-10 МПа, что на 4-5 порядков ниже, чем для стали; коэф. Пауссона близок к 0,5. Упругие св-ва резины нелинейны и носят резко выраженный релаксац. характер: зависят от режима нагружения, величины, времени, скорости (или частоты), повторности деформаций и т-ры. Деформация обратимого растяжения резины может достигать 500-1000%.

Ниж. предел температурного диапазона высокоэластичности резины обусловлен гл. обр. т-рой стеклования каучуков, а для кристаллизующихся каучуков зависит также от т-ры и скорости кристаллизации. Верх. температурный предел эксплуатации резины связан с термич. стойкостью каучуков и поперечных хим. связей, образующихся при вулканизации. Ненаполненные резины на основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность. Применение активных наполнителей (высокодисперсных саж, SiO 2 и др.) позволяет на порядок повысить прочностные характеристики резины и достичь уровня показателей резин из кристаллизующихся каучуков. Твердость резины определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов, а также степенью вулканизации. Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Аналогичным образом м. б. приближенно вычислены (при объемном наполнении менее 30%) теплофиз. характеристики резин: коэф. термич. расширения, уд. объемная теплоемкость, коэф. теплопроводности. Циклич. деформирование резины сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает их хорошие амортизац. св-ва. Резины характеризуются также высокими фрикционными св-вами, износостойкостью, сопротивлением раздиру и утомлению, тепло- и звукоизоляц. св-вами. Они диамагнетики и хорошие диэлектрики, хотя м. б. получены токопроводящие и магнитные резины.

Р езины незначительно поглощают воду и ограниченно набу-хают в орг. р-рителях. Степень набухания определяется разницей параметров р-римости каучука и р-рителя (тем меньше, чем выше эта разность) и степенью поперечного сшивания (величину равновесного набухания обычно используют для определения степени поперечного сшивания). Известны резины, характеризующиеся масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью, стойкостью к действию хим. агрессивных сред, озона, света, ионизирующих излучений. При длит. хранении и эксплуатации резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их мех. св-в, снижению прочности и разрушению. Срок службы резин в зависимости от условий эксплуатации от неск. дней до неск. десятков лет.

Классификация. По назначению различают след. осн. группы резин: общего назначения, теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию хим. агрессивных сред, диэлектрич., электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные, фрикционные, пищ. и мед. назначения, для условий тропич. климата и др. (табл. 2); получают также пористые, или губчатые (см. Пористая резина), цветные и прозрачные резины.

Применение. Резины широко используют в технике, с. х-ве, быту, медицине, стр-ве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, герметики и др. Более половины объема вырабатываемой резины используется в произ-ве шин.

Мировое произ-во резиновых изделий более 20 млн. т/год (1987).

Лит.: Справочник резинщика. Материалы резинового производства, М., 1971; Кузьминский А. С., Кавун С. М., Кирпичев В. П., Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров, М., 1976; Энциклопедия полимеров, т. 3, М., 1977, с. 313-25; Кошелев Ф.Ф., Кор-нев А.Е., Буканов А.М., Общая технология резины, 4 изд., М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А.А., Шершнев В.А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А., Технические и технологические свойства резин, М., 1985; Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве. Справочное пособие, М., 1986; Зуев Ю. С., Дегтева Т. Г., Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях, М., 1986; Лепетов В. А., Юрцев Л. Н., Расчеты и конструирование резиновых изделий, 3 изд., Л., 1987. Ф.Е. Куперман.

Химический состав резиновой смеси шин

грамотной комбинации с учётом предназначения самой шины.

Основные составляющие резиновой смеси:

1. Каучук. Хотя шинный коктейль необычайно сложен по своему составу, основу его всё же образуют различные каучуковые смеси. Натуральный каучук, состоящий из высушенного сока (латекса) бразильской гевеи, долгое время доминировал во всех смесях, различаясь при этом лишь по уровню качества. Также каучуконосный млечный сок содержится в некоторых видах сорных трав и одуванчиков. Производимый из нефти синтетический каучук был изобретён немецкими химиками в 30-е гг. и современная скоростная шина
   без него просто немыслима. В настоящее время синтезируется несколько десятков различных синтетических каучуков. Каждый из них имеет свои характерные особенности и строгое назначение в разных деталях шины.
   Даже после изобретения синтетического изопренового каучука (СКИ) — близкого по свойствам к натуральному, резиновая промышленность не может полностью отказаться от использования последнего. Единственный его недостаток перед СКИ — дороговизна. На территории СССР не было возможности получать натуральный каучук из растений, а покупать его
   за границей приходилось за валюту. Это спровоцировало развитие богатой химии синтеза каучуков и других полимеров.
2. Технический углерод. Добрая треть резиновой смеси состоит из промышленной сажи (технический углерод), наполнителя, предлагаемого
   в различных вариантах и придающего шине её специфичный цвет.
   Сажа обеспечивает в процессе вулканизации хорошее молекулярное соединение, что придаёт покрышке особую прочность и износостойкость. Сажу получают путём деструкции природного газа без доступа воздуха.
   В СССР при доступности этого «дешёвого» сырья было возможно широкое применение технического углерода. Резиновые смеси с использованием ТУ вулканизуются серой.
3. Кремниевая кислота. В Европе и США ограниченный доступ к источникам природного газа вынудил химиков найти замену ТУ. При том, что кремниевая кислота не обеспечивает такую же высокую прочность резинам, как ТУ,
   она улучшает сцепление шины с мокрой поверхностью дороги. Так же
   она лучше внедряется в структуру каучука и меньше вытирается из резины при эксплуатации шины. Это свойство менее пагубно для экологии.
   Чёрный налёт на дорогах — технический углерод, вытертый из шин.
   В рекламе и обиходе шины с использованием кремниевой кислоты называются «зелёными». Резины вулканизуются перекисями.
   Полностью отказаться от использования технического углерода
   в настоящее время не представляется возможным.
4. Масла и смолы. К важным составным частям смеси, но в меньшем объёме, относятся масла и смолы, обозначаемые как мягчители и служащие
   в качестве вспомогательных материалов. От достигнутой жёсткости
   резиновой смеси во многом зависят ездовые свойства и износостойкость шины.
5. Сера. Сера (и кремниевая кислота) — вулканизующий агент.
   Связывает молекулы полимера «мостиками» с образованием
   пространственной сетки. Пластичная сырая резиновая смесь
   превращается в эластичную и прочную резину.
6. Вулканизационные активаторы, такие как оксид цинка и стеариновые кислоты, а также ускорители инициируют и регулируют процесс вулканизации в горячей форме (под давлением и при нагреве) и направляют реакцию взаимодействия вулканизующих агентов с каучуком в сторону получения пространственной сетки между молекулами полимера.
7. Экологические наполнители. Новая и ещё не распространённая технология предполагает собой применять в смеси протектора крахмал из кукурузы
   (в перспективе картофеля и сои). За счёт значительно уменьшенного сопротивления качения шина на основе новой технологии выделяет
   в атмосферу почти вдвое меньше соединений углекислого газа
   по сравнению с обычными шинами.

Что такое резина — технология производства, состав, свойства, применение

Резина (слово произошло от латинского «resina» — «смола») представляет собой эластичный материал, получаемый методом температурной стабилизации (вулканизации) натурального и синтетического каучука.

Вулканизация — сложный технологический процесс, в ходе которого каучук под воздействием высокой температуры взаимодействует с вулканизирующим реагентом (обычно серой). В процессе вулканизации происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. В результате получается эластичный полимер (резина) структура которого представлена хаотично расположенными цепочками углерода, которые прочно соединены между собой атомами серы. В процессе вулканизации натуральный или синтетический каучук становится резиной.

В нормальном состоянии цепочки углерода имеют скрученный вид. При растяжении они раскручиваются, но при отмене растягивающего усилия быстро возвращаются в прежнюю форму. Именно это свойство сделало резину незаменимым материалом в самых разных сферах — от изготовления приводных ремней и уплотнителей до производства автомобильных шин.

Состав резины

Кроме каучука, в состав резины входят и другие компоненты:

• ускорители вулканизации
• активаторы
• добавки-пластификаторы
• противостарители
• активные наполнители или усилители
• неактивные наполнители
• красители
• ингредиенты специального назначения

В состав резины также могут входить ароматизаторы (душистые вещества), различные модификаторы, антипирены (огнезащита) и другие компоненты. Для повышения скорости вулканизации производители используют различные катализаторы-ускорители.

Натуральный и синтетический каучук — в чем разница

Основное различие между натуральным каучуком и его синтетическим аналогом заключается в том, что натуральный каучук — это полимер природного происхождения, полученный из млечного сока дерева под названием гевея (Hevea brasiliensis). Синтетический каучук — это искусственно произведенный полимер.

Синтетический каучук — искусственно созданный полимерный материал, во многом копирующий натуральный каучук по свойствам и характеристикам. Получают материал методом полимеризации бутадиена, изопрена, стирола, изобутилена и других химических веществ. Синтетические каучуки состоят из длинных разветвленных молекулярных цепей с двойными связями.

Самая распространенная разновидность синтетического каучука — изопреновый. Этот материал максимально приближен к натуральному по своим характеристикам и молекулярной структуре. Именно изопреновый каучук нашел широкое применение в производстве шин (часто в комбинации с другими каучуками).

Свойства и характеристики резины

Резина представляет интерес благодаря своей эластичности. Этот универсальный материал способен подвергаться большим обратимым деформациям при различных температурах. Свойства и характеристики каждого типа резины зависят от типа каучука, из которого изготовлен материал. Качества резины могут меняться в широких пределах при применении различных исходных материалов, их пропорций, рецептуры или модификации.

Резина в общем виде обладает следующими уникальными свойствами:

• эластичность
• способность поглощать ударные нагрузки и вибрацию
• малая теплопроводность
• высокая механическая прочность
• износостойкость
• газо- и водонепроницаемость
• устойчивость к агрессивным средам

Резина является хорошим диамагнетиком и диэлектриком. Существуют специальные марки резин, проводящих электрический ток. Срок эксплуатации резиновых изделий может исчисляться десятилетиями.

Область применения резины

Изделия из резины находят самое широкое применение во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Резина используется в производстве всевозможных уплотнителей, обуви, приводных ремней, транспортерных лент конвейеров, напольных покрытий и широкого спектра других резинотехнических изделий. Резиновая смесь используется для изготовления прорезиненных тканей.

Основное применение резина находит в производстве шин — автомобильных, мотоциклетных, велосипедных и авиационных.

Вторичное использование автомобильных шин

Утилизация и переработка автомобильных покрышек с каждым годом приобретает все большее экологическое и экономическое значение. Это связано с тем, что порядка 80% всех производимых в мире шин созданы из синтетического каучука который получают из нефти — невозобновляемого природного ресурса. Вторичная переработка покрышек способствует сохранению природных запасов нефти. Утилизация резиновых отходов также стимулирует развитие ресурсосберегающих технологий, позволяет сократить площади свалок, улучшить экологическую обстановку.

Из продуктов переработки отслуживших свой век автомобильных покрышек можно изготовить новую востребованную продукцию:

• новые автомобильные шины;
• различные резинотехнические изделия;
• гидроизоляционные материалы;
• подошвы для обуви;
• тротуарную резиновую плитку, брусчатку, поребрики и бордюры;
• промышленные напольные покрытия;
• бесшовные и рулонные покрытия из резиновой крошки и др.

Основным сырьем для изготовления резиновых напольных покрытий является фракционированная резиновая крошка — продукт механической переработки старых автомобильных шин. Технологический процесс изготовления резиновой крошки заключается в измельчении автопокрышек, удалении нерезиновых компонентов и сортировке гранул по фракциям.

Измельчение покрышек с целью получения резиновой крошки — одно из наиболее перспективных направлений переработки. Полученный материал является ценным сырьем для производства широкого ассортимента травмобезопасных резиновых покрытий.

Резина: свойства и особенности материала

Жизнь современного человека невозможно представить без резиновых покрытий, используемых как в помещениях, так и на открытых площадках. Резина происходит от латинского слова «resina», что означает «смола». Является эластичным материалом, получаемым методом вулканизации каучука.

Что такое вулканизация

Вулканизация — метод температурной стабилизации, в результате которого под воздействием высоких температур каучук взаимодействует с реагентом. За счет химической реакции молекулы каучука смешиваются в пространственную сетку, что позволяет создавать эластичный полимер — резину.

При этом структура полимера представляет собой хаотично расположенные цепочки углерода. В нормальном состоянии цепи скручены, могут раскручиваться при растягивании и возвращаться в прежний, скрученный вид. За счет этого свойства резина используется в самых разных сферах.

Из чего состоит

Помимо каучука состав резины включает активаторы и противостератели, активные и неактивные наполнители. Некоторые производители добавляют красители для создания материала с особым цветом. Иногда в резину включают ароматизаторы, модификаторы, огнезащиту и другие компоненты. Для быстрого получения материала используются ускорители вулканизации.

Отличия натурального и синтетического каучука

Оба вида наделены идентичными свойствами. Натуральный каучук получают из сока дерева гевея. В отличие от природного аналога, синтетический каучук является искусственно созданным материалом, который получают с методом полимеризации изопрена, стирола и других химических веществ.

Какими свойствами обладает резина

Главным достоинством резины является эластичность. Материал подвергается обратимым деформациям при разных температурах, при этом свойства конечного продукта могут различаться в зависимости от качества каучука и веществ в составе. Помимо эластичности, существуют и другие преимущества резины:

• Высокая прочность, устойчивость к механическим повреждениям;
• Амортизация, способность поглощать вибрацию и удары;
• Устойчивость к воде, агрессивным средам;
• Материал отличается высокими диэлектрическими свойствами.

Резина встречается в сфере промышленного производства, сельского хозяйства и многих других областях. Является незаменимой при изготовлении вещей, таких как обувь, ремни. Используется в качестве уплотнителя в строительстве, применяется для коммуникаций в водоснабжении и других отраслях. Резина незаменима в производстве шин для разных видов транспорта. В настоящее время наибольшую популярность обретает резиновое покрытие в фитнес-центрах, на детских площадках, в гаражах и других местах.

Где купить напольное покрытие из резины

В Ростове-на-Дону резиновое напольное покрытие можно заказать в компании «ЮгСпецЗащита». Каталог производителя предоставляет изделия из качественного каучука без наценок и переплат. Материал подходит для укладки на разные поверхности и служит в течение долгого времени. Перед покупкой можно получить бесплатную консультацию по телефону у менеджеров компании!