- •Образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •1. Общие вопросы
- •1.1. Основные свойства резин как конструкционного материала
- •1.2. Структура и направления развития резиновой промышленности
- •1.3. Основные компоненты и рецептура резиновых смесей
- •1.4. Физико-механические испытания каучуков, резиновых смесей и резин
- •1.4.1. Методы испытаний каучуков и резиновых смесей
- •1.4.2. Методы испытаний резин
- •1.4.2.1.Определение свойств резин при статическом нагружении
- •1.4.2.2. Определение свойств резин при динамическом нагружении
- •1.4.2.3. Определение сопротивления резин истиранию
- •1.4.2.4. Определение прочности связи между резиной и резиной, резиной и другими материалами
- •1.4.2.5. Определение сопротивления резин действию внешних сред
- •2. Каучуки, применяемые в производстве резиновых изделий
- •2.1. Натуральный каучук
- •2.2. Синтетические изопреновые каучуки
- •2.3. Бутадиеновые каучуки
- •2.4. Бутилкаучук
- •2.5. Этиленпропиленовые каучуки
- •2.6. Бутадиен-стирольные каучуки
- •2.7. Бутадиен-нитрильные каучуки
- •2.8. Хлоропреновые каучуки
- •3. Вулканизующие системы
- •3.1. Основные закономерности процесса вулканизации каучуков различной природы
- •3.2.1. Взаимодействие серы с каучуком в отсутствие ускорителей
- •3.2.2. Вулканизация серой в присутствии ускорителей
- •3.2.2.1. Ускорители – производные дитиокарбаминовых кислот
- •3.2.2.2. Ускорители группы тиазолов
- •3.2.2.3. Ускорители аминного типа
- •3.2.3. Активаторы ускорителей серной вулканизации
- •3.2.4. Замедлители преждевременной вулканизации
- •3.2.5. Серные вулканизующие системы для высокотемпературной вулканизации
- •3.3 Бессерные вулканизующие системы для ненасыщенных каучуков
- •3.4. Вулканизующие системы для насыщенных каучуков
- •3.5. Вулканизующие системы для каучуков с функциональными группами
- •4. Наполнители
- •4.1. Активные наполнители
- •4.1.1. Технический углерод
- •4.1.1.1.Способы классификации технического углерода
- •4.1.1.2. Усиливающее действие технического углерода
- •4.1.1.3. Выбор марок технического углерода.
- •4.1.2. Другие типы активных наполнителей
- •4.2. Неактивные наполнители
- •5. Пластификаторы и мягчители
- •6. Защитные добавки
- •Ингредиенты специального назначения
- •Технологические добавки
- •9. Армирующие материалы
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Охотина Наталья Антониновна
- •Тексты лекций
- •420015, Казань, к.Маркса, 68
1.2. Структура и направления развития резиновой промышленности
Началом развития резиновой промышленности считают 1839 год - год открытия процесса вулканизации натурального каучука серой. В 1890 году началось производство автомобильных пневматических шин, что послужило мощным толчком для развития резиновой промышленности.
Основной ассортимент промышленной продукции сложился в середине между двумя мировыми войнами, затем продолжалось его расширение и совершенствование. В настоящее время номенклатура резиновых изделий насчитывает около 100 000 наименований.
Шинная промышленность и промышленность резинотехнических изделий (РТИ) - основные подотрасли резиновой промышленности. Самой крупнотоннажной является шинная промышленность, которая перерабатывает примерно половину всех производимых в мире каучуков и производит пневматические и массивные шины. Пневматические шины могут быть камерными и бескамерными, резинотекстильными и резинометаллическими. Шинами обеспечиваются все виды транспорта (авиационный, автомобильный, мотоциклетный, велосипедный, сельскохозяйственный).
Около трети объема каучуков перерабатывает промышленность РТИ, на которую приходится основной ассортимент изделий. Наиболее крупными группами РТИ являются транспортерные ленты, приводные ремни, рукава, сложные электроизоляционные и комплектующие детали для различных механизмов (уплотнители, амортизаторы, втулки и т.п.), прорезиненные ткани, обувь, изделия медицинского и санитарно-гигиенического назначения, спортивные принадлежности.
Небольшая доля каучуков используется в промышленности асбестотехнических изделий (тормозные колодки), строительстве (герметизация стыков панелей) и ряде специальных отраслей. В последние годы из резин стали изготавливать изделия, на которые раньше расходовались дорогостоящие цветные и легированные металлы. Это очень длинные огнестойкие транспортерные ленты для угольной промышленности, плоскозубчатые передачи для сельскохозяйственных машин взамен шестеренчатых, надувные оболочки бескаркасных зданий, мягкие емкости для подземного хранения нефти, нефтепродуктов, газа.
Современная техника предъявляет все более высокие требования к резиновым изделиям. Поэтому отсутствие изделий с повышенной термостойкостью, стойкостью к излучениям и химически агрессивным средам превращается в тормоз научно-технического прогресса и всего хозяйства.
1.3. Основные компоненты и рецептура резиновых смесей
Свойства резин различного назначения зависят от состава резиновых смесей. Компоненты, входящие в состав резиновых смесей, объединяются общим названием – ингредиенты. Они могут быть сыпучими или жидкими, органическими или неорганическими веществами. Резиновая смесь может содержать следующие ингредиенты:
- каучук или смесь каучуков;
- вулканизующую систему, включающую вулканизующие агенты, первичный и вторичный ускорители вулканизации, активаторы ускорителей вулканизации, замедлители преждевременной вулканизации;
- наполнители;
- мягчители и пластификаторы;
- защитные добавки против различных видов старения;
- технологические добавки.
Таким образом, любая резиновая смесь представляет собой многокомпонентную систему, в которой каждый компонент выполняет определенную функцию. Так, каучуки являются основой любой резиновой смеси и резин. Вулканизующая система обеспечивает превращение вязкоупругой смеси в прочную высокоэластичную резину. Наполнители вводятся для улучшения механических свойств, а также для снижения стоимости резин. Мягчители и пластификаторы улучшают технологические свойства смесей, т.е. их перерабатываемость, а также повышают эластичность и морозостойкость резин (пластификаторы). Защитные добавки повышают устойчивость резин к термическому, термоокислительному, озонному, радиационному, биологическому и другим видам старения.
Технологические добавки являются иногда ингредиентами, а иногда - вспомогательными материалами, облегчающими переработку смесей. В качестве ингредиентов применяются модификаторы, улучшающие диспергируемость, клейкость, адгезию. К вспомогательным материалам относят различные антиадгезивы, устраняющие прилипание резиновых смесей к рабочим поверхностям перерабатывающего оборудования, растворители для изготовления клеев и т. п.
Перечень ингредиентов, входящих в состав резиновой смеси, с указанием их дозировки называется рецептом резиновой смеси. Рецепт записывается по определенным правилам: сначала каучук, затем вулканизующий агент и другие компоненты вулканизующей системы, а затем остальные ингредиенты в любом порядке. Содержание ингредиентов в рецепте может записываться следующими способами:
- в мас. ч. каждого ингредиента на 100 мас. ч. каучука;
- в % мас. (соответствуют массовой доле каждого ингредиента в смеси);
- в % об. (соответствуют объемной доле каждого ингредиента в смеси);
- в кг (соответствуют загрузочной емкости смесительного оборудования, в котором приготавливается резиновая смесь). Такая запись называется рабочим рецептом.
Для каждого типа каучука разработан рецепт так называемой стандартной смеси, применяемой для оценки стандартности качества каучука. Для конкретного изделия сначала в лаборатории разрабатывается опытная рецептура, которая после всех испытаний становится серийной. На серийные рецептуры разрабатываются технические условия или ГОСТ.
Рецепт смеси записывается в технологическую карту, где также указываются порядок ввода ингредиентов, время ввода каждого ингредиента, общее время смешения, основные свойства резиновой смеси и вулканизатов, по которым оценивается качество смешения.