Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вулканизация каучука

Вулканизация каучука

Вулканизация каучука — это процесс химической обработки каучука, который включает применение химических веществ — обычно серы — для изменения физических свойств каучука. В своем естественном состоянии каучук обладает многочисленными привлекательными качествами, включая стойкость к ржавчине, коррозии и плесени. Но каучук очень мягкий и эластичный материал, что может ограничивать его применение в определенных условиях. Это привело к тому, что компании-производители резинотехнических изделий используют процесс вулканизации каучука для решения этой проблемы. При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях.

вулканизация каучука

История вулканизации

Вулканизация была изобретена Чарльзом Гудьиром (Charles Goodyear) в 1839 году. В своем патенте Гудьир описал процесс использования химических веществ для изменения физических свойств каучука. Гудьир также писал об использовании дополнительных химикатов для ускорения процесса вулканизации при более низких температурах. Эти дополнительные химические вещества, известные как ускорители, часто включают углерод или цинк.

Вулканизация каучука: что нужно знать

Вулканизация обычно включает применение серы. Десятый самый распространенный элемент во вселенной, сера изменяет физические свойства натурального, а также синтетического каучука. Во время процесса вулканизации каучук и сера вместе с другими химическими веществами нагреваются до температуры от 130 до 180 градусов по Цельсию в пресс-форме. Сочетание тепла и химических элементов заставляет каучук стягиваться и затвердевать, при этом происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку.

Хотя сера является самым распространенным вулканизующим агентом, существуют и другие химические вещества, которые могут использоваться в процессе вулканизации:

  • Перекись водорода
  • Оксиды металлов
  • Ацетоксисилан
  • Уретан

Процессу вулканизации подвергаются бесчисленные резиновые и резинотехнические изделия, в том числе уплотнительные кольца, прокладки, манжеты и даже шины.

Влияние вулканизации на резину

Вулканизация изменяет физические свойства резины, заставляя ее сжиматься. Конечно, существуют механические методы, которые также могут заставить резину сжаться. Разница с вулканизацией, однако, заключается в том, что она сохраняет первоначальную структуру каучука. Когда происходит вулканизация каучука, он сжимается, но при этом, сохраняя свою первоначальную структуру. Вулканизация, по существу, уменьшает размер каучука без деформации или изменения его структуры.

вулканизация каучука

В дополнение к изменению размера каучука при сохранении структуры, вулканизация также защищает резину от будущей деформации. По мере сжатия резина затвердевает и становится менее уязвимой для деформации. Конечно она может деформироваться при воздействии достаточного усилия, но вулканизированная резина не будет деформироваться так же легко, как обычная невулканизированная резина.

Резина также становится более твердой при вулканизации, что впоследствии увеличивает ее прочность на разрыв и снижает риск физического повреждения.

В отличие от термопластичных химических процессов, эффекты вулканизации являются постоянными. После вулканизации резинового материала или изделия, этот процесс нельзя повернуть вспять.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

"Зачем её проводят? "
При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях.

В процессе вулканизации каучук становится резиной.

___
"Как её проводят? "
Каучук смешивают с серой, с сажей, и другими веществами и наполнителями. Из этого состава формуют нужные изделия и поддают нагреванию. При нагревании каучука с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом дисульфидными (серными) мостиками. А из отдельных макромолекул образуется единая трехмерная пространственная сетка. Изделие из такого материала (резины) прочнее, чем из каучука, и сохраняет свою эластичность в более широком интервале температур.

Читайте так же:
Толщина отрезного диска по металлу

Вулканизующими агентами могут являться: сера, пероксиды, оксиды металлов, соединения аминного типа и др. Для повышения скорости вулканизации используют различные катализаторы-ускорители.

Синтетическое или натуральное вещество, обладающее свойствами эластичности, электроизоляционными характеристиками и водонепроницаемостью, называют каучуком. Вулканизация такого вещества путем проведения реакций с участием определенных химических элементов или под воздействием ионизирующей радиации приводит к образованию резины.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Как появился каучук?

Хроника появления каучука в странах Европы каучука началась тогда, когда Колумб в 1493 году привез с нового континента диковинные сокровища. Среди них оказался удивительно прыгучий мяч, который сделали местные туземцы из млечного сока дерева гевеи. Этот сок индейцы называли «каучу» (от «кау» – дерево, «чу» – слезы, плакать) и использовали в ритуальных обрядах. Название закрепилось и при испанском королевском дворе. Однако в Европе о существовании необычного материала забыли вплоть до 18 века.

Всеобщий интерес к каучуку возник лишь после того как французский мореплаватель Ш. Кондамин в 1738 году представил ученым из Парижской академии наук некий упругий материал, образцы изделий из него, его описание и методы добычи. Эти вещи Ш. Кондамин привез из экспедиции по Южной Америке. Там туземцы делали различные предметы обихода из смолы особых деревьев. Такой материал получил название "резина", от лат. resina – "смола". Именно с этих пор и начался поиск способов применения этого вещества.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Что такое резина?

Однако между названием resina и понятием, под которым мы сегодня воспринимаем этот материал, мало общего. Ведь древесная смола – это лишь сырье для резины.

Вулканизация каучука дает возможность значительно улучшить ее качества, сделать ее более эластичной, прочной и долговечной. Именно такой процесс позволяет получать множество разновидностей резин для технических, технологических и бытовых целей.

Ценность каучука

Сегодня наиболее массовое применение каучук получил в производстве резины. Современная промышленность изготавливает различные виды для автомобильных, авиационных, велосипедных покрышек. Ее используют при изготовлении всевозможных уплотнителей для разъемных элементов в гидравлических, пневматических и вакуумных устройствах.

Продукт, полученный в процессе вулканизации каучука серой и другими химическими элементами, используют для электроизоляции, в производстве медицинских и лабораторных приборов и приспособлений. Кроме того, различные каучуки применяются для изготовления конвейерных лент, работающих под большими нагрузками, антикоррозийных покрытий котлов и труб, различных видов клея и тонкостенных высокопрочных мелких изделий. Синтезирование искусственного каучука дало возможность создать некоторые виды твердого ракетного топлива, где этот материал играет роль горючего.

Что такое вулканизация каучука и что она дает?

Технологический процесс вулканизации подразумевает смешение каучука, серы и других веществ в необходимых пропорциях. Их подвергают тепловой обработке. При нагревании каучука с агентом серы молекулы этого вещества скрепляются друг с другом серными связями. Некоторые их группы образуют единую трехмерную пространственную сетку.

В состав каучука входит большое количество углеводорода полиизопрена (C5H8)n, белков, аминокислот, жирных кислот, соли некоторых металлов и другие примеси.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

В молекуле природного каучука может присутствовать до 40 тысяч элементарных звеньев, он не растворяется в воде, но прекрасно расщепляется в органических растворителях. Однако если каучук способен практически полностью раствориться в бензине, то резина в нем лишь разбухнет.

Читайте так же:
Образец приказа о присвоении клейма сварщику

Вулканизация этого материала способствует снижению пластических показателей резины, оптимизирует степень ее набухания и растворимость при непосредственном контакте с органическими растворителями.

Процесс вулканизации каучука обеспечивает полученный материал более прочными свойствами. Резина, изготовленная по такой технологии, способна сохранять эластичность в широком диапазоне температур. В то же время нарушения технологического процесса в виде увеличения добавления серы приводят к появлению твердости материала и утрате эластичных способностей. В результате получается совсем другое вещество, которое называют эбонитом. До появления современных видов пластмасс эбонит считался одним из лучших изолирующих материалов.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Альтернативные методики

Тем не менее наука, как известно, не стоит на месте. Сегодня известны и другие вулканизирующие агенты, однако сера до сих пор остается наиболее приоритетной. Для ускорения вулканизации каучука используется 2-меркаптобензтиазол и кое-какие его производные. В качестве альтернативных методик проводят ионизирующую радиацию с применением некоторых органических пероксидов.

Обычно при любом виде вулканизации в качестве исходного сырья используют смесь каучука и различных добавок, придающих резине требуемые свойства или улучшающих ее качество. Добавление наполнителей, например, сажи и мела, способствует снижению стоимости полученного материала.

В результате технологического процесса продукт вулканизации каучука приобретает высокую прочность и хорошую эластичность. Именно поэтому в качестве сырья для изготовления резины используют различные виды натуральных и синтетических каучуков.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Перспективы дальнейшего развития

Благодаря развитию технологий производства синтетического каучука производство резины перестало полностью зависеть от натурального материала. Тем не менее современные технологии не вытеснили потенциал природного ресурса. На сегодняшний день доля потребления натурального каучука в производственных целях составляет около 30%.

Уникальные качества природного ресурса обеспечивают незаменимость каучука. Он необходим в производстве крупногабаритных резинотехнических изделий, например, при изготовлении покрышек для спецтехники. Самые известные в мире производители шин используют в своих технологиях смеси натурального и синтетического каучуков. Именно поэтому наибольший процент применения естественного сырья выпадает на шинный сектор промышленности.

Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.

Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.

Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.

Свойства материала

От вида примененного реагента во многом зависят эксплуатационные свойства полученной вулканизированной резины и изделий из нее. К таким характеристикам относят устойчивость к пребыванию в агрессивных средах, скорость деформирования при сжатии или повышении температуры, сопротивляемость термоокислительным реакциям.

Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

Читайте так же:
Цезарик это такая стамеска

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.

Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.

Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

Виды вулканизации

Чаще всего общеупотребимые каучуки (бутадиен-стирольный, бутадиеновый и натуральный) вулканизируют в сочетании с серой, нагревая смесь до 140-160°С. Этот процесс называется серной вулканизацией. В образовании межмолекулярных поперечных связей участвуют атомы серы. При добавлении в смесь с каучуком до 5% серы производят мягкий вулканизат, используемый для изготовления автомобильных камер, покрышек, резиновых трубок, мячей и т.п.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.

Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.

Протекание процесса вулканизации каучука обусловлено наличием

В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.

Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.

Вулканизация

Вулканиза́ция — технологический процесс взаимодействия каучуков с вулканизирующим реагентом, при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях. Вулканизующими реагентами могут являться: сера, пероксиды, оксиды металлов, соединения аминного типа и др. Для повышения скорости вулканизации используют различные катализаторы-ускорители.

Читайте так же:
Насадка на дрель для полирования

Открыл процесс вулканизации Чарльз Гудьир, запатентовавший его в 1844 году. Процесс назван в честь Вулкана, древнеримского бога огня.

В процессе вулканизации каучук становится резиной.

Вулканизации подвергается обычно смесь каучука с различными компонентами, обеспечивающими необходимые эксплуатационные свойства резин: наполнителями (технический углерод, мел, каолин, полидисперсная кремнекислота и т. д.), пластификаторами (нефтяные и талловые масла, фактис, дибутилфталат и т. д.), противостарителями (бисфенолы, диамины и т. д.), ускорителями вулканизации (ксантогенатами, тиазолами, сульфенамидами и т. д.), активаторами вулканизации (оксидом цинка, оксидом магния и т. д.), замедлителями подвулканизации (фталевый ангидрид, N-нитрозодифениламин и т. д.).

Ремонт автомобильной камеры [ править | править код ]

Когда камера автомобильной шины получает прокол и начинает выпускать воздух, её ремонтируют, накладывая заплатку из сырой (невулканизированной) резины и подвергают вулканизации.

Сырая (невулканизированная) резина имеет пластичную консистенцию, её можно смять в комок, она прилипает к предметам. Сырую резину выпускают в листах. С двух сторон она покрыта полиэтиленовой защитной плёнкой.

Автомобильную камеру в месте прокола зачищают от грязи, а также делают её поверхность шероховатой для лучшей адгезии (мелкой наждачной бумагой), обезжиривают бензином. На место прокола накладывают заплатку из сырой резины и зажимают в вулканизаторе.

Электри́ческий вулканиза́тор представляет собой струбцину, одной из губок которой является нагревательный элемент. Заплатка из сырой резины плотно прижимается нагревательным элементом к камере. Чтобы при вулканизации не произошло слипание нагревательного элемента с заплаткой, автолюбители обычно подкладывают кусок бумаги.

При нагревании происходит вулканизация сырой резины, она становится прочной и эластичной. Температура поверхности нагревателя (согласно инструкции) составляет около 140—160 °C. По достижении указанной температуры (бумага начинает изменять цвет) нагрев прекращают, после полного охлаждения вулканизатор снимают.

Электрические вулканизаторы выпускают стационарные (большого размера, для автопредприятий), переносные (работают от сети 220 В), портативные (для ремонта в дорожных условиях, от автомобильного аккумулятора 12 В).

На ранних стадиях эпохи автомобилизации для ремонта автомобильных камер применяли огневые вулканизаторы. Здесь нагревательным элементом служит «тарелка», в которую наливают строго определенную порцию бензина и поджигают. Полное сгорание бензина обеспечивает нужную температуру и нужную длительность процесса вулканизации.

В СССР также выпускались пиротехнические нагреватели (одноразовые эрзац-вулканизаторы): в металлической тарелке диаметром около 5 см (соответствует среднему размеру заплатки) находилось горючее вещество, «тарелка» с заплаткой из сырой резины прижималась каким-нибудь подручным предметом к камере и поджигался химический состав. После остывания можно было вставлять камеру в шину и продолжать поездку.

Стыковка конвейерных лент [ править | править код ]

Конвейерные ленты используют в различных областях промышленности. Часто приходится сталкиваться с необходимостью их соединения (состыковки) между собой. В таких случаях используют метод горячей, холодной или механической вулканизации. Эта же проблема возникает при состыковке концов (склеивании в кольцо) поручней эскалаторов.

Строение и свойства полимеров

21. Разрушение полимеров под воздействием физико-химических факторов называется ..

а) деструкция б) девулканизация в) дестабилизация г) десорбция

22. Полимер, которому соответствует формула (-CF2-CF2-)n называется …

а) дифторметан б) фторэтан

в) фтроуглерод г) фторопласт

23. Число мономерных звеньев, образующих макромолекулу полимера, называется степенью …

а) кристалличности б) упорядоченности

в) стереорегулярности г) полимеризации

24. В качестве низкомолекулярного вещества в реакциях поликонденсации чаще всего образуется …

Читайте так же:
Фреза профильная по дереву

25. Полимер, не обладающий термопластичными свойствами, т.е. способностью размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении без химических превращений, называется …

а) теронасыщенным б) терморегулярным

в) термостатическим г) термореактивным

26. Для полимеров с сетчатой структурой характерно уменьшение …

а) эластичности б) степени полимеризации

в) стереорегулярности г) прочности

27. Фенолоформальдегидная смола относится к полимерам …

а) природным органическим б) синтетическим органическим

в) синтетическим неорганическим г) природным неорганическим

28. Синтетические волокна, в основном, получают реакцией …

а) сополимеризации б) теломеризации

в) химической модификации г) поликонденсации

29. К синтетическим полимерам относится

а) крахмал б) тефлон в) протеин г) целлюлоза

30. Неорганическим полимером является

а) оксид натрия б) полиэтилен

в) сульфид серебра г) оксид кремния

31. К карбоцепным полимерам, цепь которых состоит только из атомов углерода, относится

а) найлон б) капрон в) полипропилен г) крахмал

32. Механическую прочность полимеров можно повысить путем добавления в них веществ, которые называются …

а) ингибиторы б) антиоксиданты

в) катализаторы г) наполнители

33. Большинство полимеров проявляет свойства …

а) проводников б) диэлектриков

в) полупроводников г) сверхпроводников

34. Полимеры, получающиеся в результате сшивки цепей при вулканизации и при получении термореактивных смол, называются

а) разветвленными б) стереорегулярными

в) сетчатыми г) термоплстичными

Биополимеры

1.Белки – это биополимеры, молекулы которых построены из остатков

1)-аминокислот2) b -глюкозы3) a-аминокислот4)a-глюкозы

2.Мономерным звеном природных полимеров полисахаридов является остаток

1) сахарной кислоты2) глюкозы3) сахарозы4) глицина

3. Крахмал и целлюлоза отличаются друг от друга …

а) происхождением б) качественным составом

в) структурой макромолекул г) способностью к гидролизу

2. К природным полимерам относятся

а) витамины б) жиры в) гормоны г) нуклеиновые кислоты

4. При нагревании белков в водных растворах кислот и щелочей происходит их …

а) высаливание б) растворение в) окисления г) гидролиз

5. Первичная структура белка определяется …

а) последовательностью остатков аминокислот

б) водородными связями

б) электростатическим взаимодействием заместителей

г) сульфидными мостиками

6. Реакция синтеза белка называется …

а) полиэтерефикация б) сополимеризация

в) денатурация г) поликонденсация

7. Полимерные волокна, образующиеся в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов, называются

а) химическими б) синтетическими

в) искусственными г) натуральными

8. Продуктом полного гидролиза крахмала является …

а) сахароза б) a-глюкоза в) этанол г) фураноза

9. При полном ферментативном гидролизе белков образуется смесь

а) углеводов б) аминокислот в) карбоновых кислот г) аминов

10. Природные полимеры крахмал и целлюлоза построены из остатков

а) фруктозы б) сахарозы в) лактозы г) глюкозы

11. К природным биополимерам относится

а) тефлон б) крахмал в) найлон г) мальтоза

12. Природные полимеры крахмал и целлюлоза построены из остатков

а) глюкозы б) фруктозы в) лактозы г) сахарозы

13. Белок, который осуществляет перенос кислорода из легких к органам и тканям человека и животных, называется …

а) инсулин б) гемоглобин в) протеин г) альбумин

14. Продуктами полного гидролиза белков являются …

а) b-аминокислоты б) a-аимнокислоты

в) ацетат аммония г) a-глюкозы

15. Натуральный каучук представляет собой полимер, мономером которого является

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector