- •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
4. Наполнители
Наполнителями называются материалы, которые вводятся в резиновые смеси в количестве более 10% и выполняют следующие функции: изменяют механические свойства резин; облегчают переработку резиновых смесей; снижают стоимость изделий, поскольку наполнитель всегда дешевле каучука.
Наполнители делятся на две группы по степени влияния на механические свойства резин – активные, или усиливающие, и неактивные, или инертные наполнители. Активными называются наполнители, при введении которых увеличиваются механическая прочность, износостойкость, модули, твердость. Неактивными называются наполнители, не изменяющие прочность, но несколько увеличивающие износостойкость и твердость резин. Во всех случаях при введении наполнителей ухудшается эластичность и связанная с ней динамическая выносливость. Наполнители и той, и другой группы используются также для придания резинам некоторых специальных свойств, таких как электропроводимость, химическая стойкость.
4.1. Активные наполнители
К усиливающим наполнителям относятся различные марки технического углерода, коллоидные диоксиды кремния или белая сажа, некоторые смолы и продукты лесохимии.
4.1.1. Технический углерод
Основным активным наполнителем считается технический углерод,который получается при неполном сгорании или термическом разложении без доступа воздуха углеводородного сырья. Сырьем являются природный или промышленный газ и жидкие углеводородные продукты переработки нефти, угля и сланцев. Во всех случаях сырье подвергается обработке в распыленном состоянии при температурах 1300-1600ºС, когда оно превращается в элементарный углерод. Заряженные частицы сталкиваются в газовом потоке и срастаются, и поэтому время пребывания при высокой температуре влияет на размер частиц техуглерода. Регулируют время пребывания охлаждением газового потока. Именно способом охлаждения потока газов отличаются промышленные способы производства техуглерода.
Каждый способ получения влияет на структуру и размеры частиц технического углерода, их химические и адсорбционные свойства. Современные установки имеют специальные устройства для воздействия на сырье, что позволяет получить технический углерод с заданными свойствами.
В настоящее время до 75% производимого в мире технического углерода потребляется резиновой промышленностью, а остальное количество используется в электротехнической, полиграфической, лакокрасочной промышленности.
Технический углерод – это высокодисперсный материал с очень малым насыпным весом. Поэтому для облегчения транспортировки и уменьшения пыления его гранулируют мокрым или сухим методами.
Технический углерод - почти чистый углерод, который в зависимости от способа получения может содержать до нескольких процентов Н, N, О или золы. На поверхности частиц имеются ненасыщенные атомы углерода, при окислении которых образуются функциональные группы: гидроксильные, карбоксильные, карбонильные, ненасыщенные и др. Количество таких групп зависит от способа получения и определяет химическую и адсорбционную активность технического углерода. Кроме того, за счет окисления поверхность частиц становится шероховатой, и в углубления рельефа легко адсорбируются мелкие молекулы ингредиентов, в первую очередь, компоненты вулканизующей системы. Поэтому окисленные марки замедляют вулканизацию.
В готовом техническом углероде за счет адсорбционного взаимодействия образуются так называемые вторичные структуры частиц технического углерода. Это могут быть простые агломераты, цепочки и даже сетки. Вторичные структуры разрушаются при введении технического углерода в резиновую смесь и вновь образуются в готовой смеси.