Каучук и резина

Синтетические каучуки являются продуктами полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов, для получения которых применяют в качестве мономеров изопрен, хлорпрен, бутадиен, изобутилен и другие.

Синтетические каучуки являются продуктами полимеризации и сополимеризации ненасыщенных углеводородов, для получения которых применяют в качестве мономеров изопрен, хлорпрен, бутадиен (дивинил), изобутилен и другие. Реакция полимеризации начинается с мономера, содержащего две двойные связи, из которых одна расходуется а оставшаяся двойная связь переходит в центре звена:

Реакция полимеризации каучука

 

 

 

где R-радикал; может представлять собой СН3 (изопрен), Н(бутадиен),Cl (хлорпрен); связь С=С, в отличие от одиночной, не может поворачиваться, поэтому центр мономерного звена является жестким, но гибкость между звеньями сохраняется.

В зависимости от исходных мономеров выпускают многочисленные разновидности каучуков: изопреновый, бутадиеновый, хлорпреновый, бутадиен -стирольный и другие. Действительный член АН СССР, С. В. Лебедев впервые разработал способ получения синтетического каучука. Натрий-бутадиеновый (СКБ) каучук, разработанный в СССР, был первым в мире синтетическим каучуком. В настоящее время выпускают новые виды бутадиенового каучука с улучшенными свойствами: полидивиниловый (СКД) и сополимеры дивинила, такие как  бутадиен-стирольный (СКС) и бутадиен-нитрильный (СКН). По эластическим свойствам они близки к натуральному каучуку и превосходят его по теплостойкости и сопротивлению истиранию.

Полиизопреновые каучуки (СКИ) по своему химическому составу и структуре молекул напоминают натуральный каучук, этим объясняется аналогия в свойствах полиизопрена и натурального каучука: высокие прочности и эластичность при статических и динамических нагрузках, высокая стойкость к нагреванию и окислению. В группу изопреновых синтетических каучуков входит бутилкаучук, представляющий продукт сополимеризации изобутилена и изопрена (1-1,5%). Бутилкаучук (СКИ-3) выделяется высокой водостойкостью и морозостойкостью, стойкостью к действию кислорода, озона, сильных кислот, а также отличается  высокой эластичностью.

Хлопреновые каучуки получают эмульсионной полимеризацией хлорпрена, который является хлорзамещенным производным бутадиена. Хлорпреновые каучуки выпускают различных марок под общим наименованием «наирит». Хлорпреновые каучуки выделяются особыми техническими свойствами: высокой клейкостью( в сыром виде), устойчивостью к действию света , озона, кислорода и стойкостью к растворам кислот и щелочей. Они также выдерживают действие масел и бензина.Хлорпреновый каучук, практически газонепроницаем ( по этому свойству уступает только дивинилнитрильному) он не горит, хотя и обугливается.

Синтетические каучуки применяют для изготовления клеев и мастик ( служат для приклеивания линолеума, плиток пола, и других изделий). Каучуки необходимы в производстве разнообразных герметизирующих материалов. В качестве компонентов герметиков широко используют бутилкаучуки и хлорпреновые каучуки. Синтетические каучуки служат также для модификации других полимеров с целью придания им упругих свойств. С развитием производства полимерных материалов синтетические каучуки найдут применение в различных полимербетонах.

Что такое резина

Резина представляет собой вулканизированный каучук и обычно содержит наполнители. В качестве наполнителей могут быть использованы мел, сажа и другие.Вулканизация каучука это процесс при котором в результате взаимодействия каучука с серой или другими веществами ( либо под влиянием радиации ) образуется значительное число новых связей между цепями ( цепи сшиваются ) что приводит к повышению жесткости и теплостойкости, снижению растворимости и набухания в органических растворителях.

Резину используют в качестве материала для чистых полов, отходы резины ( в виде дробленной отработанной резины-резиновой крошки) являются компонентом битуморезиновых материалов ( бризола, битуморезиновой мастики и др.). Молекулы каучука, хотя и имеют линейную структуру, но не вытянуты в линию а имеют петли и изгибы, могут смыкаться своими концами. Растягивание каучука вызывает упорядоченность рассположения цепей и выделение соответствующего количества теплоты.

Рисунок-1. Модель деформации ( вязкоупругости) полимеров

Модель деформации ( вязкоупругости) полимеров

 

 

 

 

 

 

 

 

1 и 2 демпфер( вязкий элемент) ; 3-пружина ( упругий элемент).

Рентгеновским методом обнаруживают кристалличность растянутого каучука, исчезающего после снятия нагрузки. После растяжения и удлинения несколько сотен процент ов, каучуки полностью восстанавливают свою первоначальную форму. Согласно кинетической теории упругости каучука при растяжении происходит распрямление и сближение цепей, однако внутреннее тепловое движение молекул и в частности вращение отдельных звеньев цепей противодействует таким изменениям и по прекращении действия внешней силы, каучук возвращается в первоначальное свое состояние.

Высокоэластичная деформация каучука, достигающая 1000% и более является обратимой деформацией, зависящей от времени, поскольку она вызывает перемещение молекул и атомов. Деформацию линейных полимеров определяют сочетанием упругих, вязкоупругих и вязких свойств. Для анализа деформаций этих материалов в температурном интервале, охватывающем все три состояния полимеров, может быть полезна модель, включающая три элемента: первый элемент-упругий 3( смотри рисунок-1); второй элемент вязкоупругий-1 и 3; и третий элемент вязкий-3. Полная деформация в этой модели равна сумме деформаций каждого последовательно расположенного элемента:

ε=ε1 +ε2 +ε3;

Поскольку каждый элемент модели функционирует раздельно, он характеризуется своими значениями Е и η, поэтому
ε=σ/Е1 + σ/Е2(1-е -tE2/η2 )+σt/η3

Рисунок-2. Реологическая кривая развития деформации полимеров во времени.

Реологическая кривая развития деформации полимеров во времени.

 

 

 

 

 

 

На рисунке -2 представлено развитие деформации во времени. После прекращения действия напряжения, начиная с момента времени t1, упругая ε1 и вязкоупругая ε2 составляющие деформации становятся равным нулю, а вязкая деформация ε3 необратима.

 

*****
РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!
*****

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Беларуская моваEnglishFrançaisDeutschКыргызчаLatviešu valodaLietuvių kalbaLëtzebuergeschRomânăРусскийУкраїнська
Optimized with PageSpeed Ninja