Состав резины.

План

РЕЗИНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ЛЕКЦИЯ 6

1. Общие сведения.

2. Состав и классификация резин.

3. Резины общего назначения.

4. Резины специального назначения.

 

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками.

 

Особенности резины как технического материала.

Резина как технический материал отличается от других материалов:

1. высокими эластическими свойствами (эти свойства присущи каучуку – главному исходному компоненту резины);

2. способностью к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000%), которые почти полностью обратимы.

3. модуль упругости 1-10 МПа, т.е. он в тысячи и десятки тысяч раз меньше, чем для других материалов;

4. малая несжимаемость (для инженерных расчетов резину считают несжимаемой);

5. коэффициент Пуассона 0,4 – 0,5 (для металлов эта величина – 0,25 – 0,30);

6. релаксационный характер деформации;

7. низкая теплопроводность.

Кроме отмеченных особенностей для резиновых материалов характерны:

- высокая стойкость к истиранию;

- газо-и водонепроницаемость;

- химическая стойкость;

- электроизолирующие свойства;

- небольшая плотность.

При нормальной температуре резина находится в высокоэластическом состоянии и ее свойства сохраняются в широком диапазоне температур.

При работе резины в условиях многократных механических напряжений часть энергии, воспринимаемой изделием, теряется на внутреннее трение (в самом каучуке и между молекулами каучука и частицами добавок); это трение преобразуется в теплоту.

При эксплуатации толстостенных деталей вследствие низкой теплопроводности материала нарастание температуры в массе резины снижает ее работоспособность.

 

Основа резины – каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который определяет основные свойства резинового материала.

Подавляющее большинство каучуков является непредельными. Высокополимерными (карбоцепными) соединениями с двойной химической связью между углеродными атомами в элементарных звеньях макромолекулы. Молекулярная масса каучуков 400 000 – 450 000. Структура макромолекул линейная или слаборазветвленная и состоит из отдельных звеньев, которые имеют тенденцию свернуться в клубок, занять минимальный объем, но этому мешают силы межмолекулярного взаимодействия, поэтому молекулы каучука извилистые (зигзагообразные) Такая форма молекул является причиной исключительно высокой эластичности каучука (под небольшой нагрузкой происходит выпрямление молекул, изменяется их конформация). По свойствам каучуки напоминают термопластичные полимеры. При определенных условиях их можно переводить в термостабильное состояние. Для этого по месту двойной связи присоединяется сера (или другое вещество). Они образуют в поперечном направлении как бы «мостики» между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине (вулканизату). Процесс химического взаимодействия каучуков с серой в технике называется вулканизацией.

В зависимости от количества вводимой серы получается различная частота сетки полимера:

- 1-5% S образуется редкая сетка, и резина получается высокоэластичной, мягкой;

- 30% - максимально возможное насыщение каучука серой образуется твердый материал – эбонит – (сетчатая структура более частая, резина более твердая).

При вулканизации изменяется молекулярная структура полимера, происходит изменение свойств:

Резко возрастает прочность при растяжении и эластичность каучука, а пластичность почти полностью исчезает (НК имеет σ_в =1,0-1,5 МПа после вулканизации σ_в = 35 МПа).