- •Міністерство освіти і науки україни
- •Роздавальний матеріал
- •1. Загальні методичні вказівки
- •2. Гума, як композиційний Полімерний матеріал з унікальними властивостями
- •3. Методи дослідження властивостей каучуків, гумових сумішей та вулканізатів.
- •4. Класифікація каучуків
- •План лекції
- •Класифікація каучуків та їх основні фізико-хімічні властивості.
- •Вплив структури каучуку на властивості гум.
- •5 . Натуральний каучук.
- •6. Синтетичні Каучуки загального призначення
- •7. ВулканізуВальні системи
- •8. Наповнювачі.
- •9. Пластифікатори, пом`якшувачі, технологічні добавки
- •10. Стабілізатори.
- •11. Армуючі матеріали.
- •12. Питання до екзамену
3. Методи дослідження властивостей каучуків, гумових сумішей та вулканізатів.
( Таблиці 3 та 4)
План лекції
Класифікація методів дослідження властивостей каучуків, гумових сумішей та гум.
Методи дослідження технологічних властивостей гумових сумішей.
Методи вивчення фізико-механічних властивостей вулканізатів.
Вимоги, особливості проведення експерименту, статистична обробка отриманих результатів та їх аналіз.
Враховуючи, те, що на Україні для визначення властивостей гум офіційно застосовуються міждержавні ГОСТи в таблицях 4 та 5 наведені назви ГОСТів згідно з оригіналом. При проведенні випробувань необхідно виконувати вимоги ГОСТ 269-66 «Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний»
4. Класифікація каучуків
( Таблиця 5)
План лекції
Класифікація каучуків та їх основні фізико-хімічні властивості.
Вплив структури каучуку на властивості гум.
Таблиця 3 – Методи визначення технологічних властивостей каучуків та гумових сумішей
№ п.п. |
Найменування ГОСТа |
Номер нормативної документації |
Назва показників, що визначаються на українській мові |
1. |
Каучуки и резиновые смеси. Метод определения пластоэластических свойств на пластометре |
ГОСТ 415-75 |
Пластичність |
2. |
Каучуки и резиновые смеси. Метод определения жесткости и эластического восстанов-ления по Дефо |
ГОСТ 10201-75 |
Жорсткість, еластичне відновлення |
3. |
Каучуки и резиновые смеси. Метод определения вязкости и способности к преждевременной вулканизации |
ГОСТ 10722-76 |
В’язкість, передчасна вулканізація, час досягнення оптималь-ного ступеня вулканізації |
4. |
Смеси резиновые. Метод определения вулканизационных характеристик на вулкаметре. |
ГОСТ 12535-84 |
Мінімальний крутний момент, максимальний крутний момент, індукційний період, час досягнення максималь-ного та оптимального ступеня вулканізації |
5. |
Определение когезионной прочности на машине ZT- 40 |
Инструкция к машине |
Когезійна міцність. |
6 |
Определение клейкости |
Инструкция " Про освоение методики определения аутогезионных и адгезионных свойства резиновых смесей на приборе Тель-Так фирмы «Монсанто» |
Клейкість |
Таблиця 4 – Методи визначення технічних (фізико-механічних) показників вулканізатів
№ п.п. |
Найменування ГОСТа |
Номер нормативної документації |
Назва показників, що визначаються на українській мові |
1 |
Резина. Метод определения упруго прочностных свойств при растяжении |
ГОСТ 270-75 |
Умовне напруження при заданому подовжені, умовна міцність при розтягуванні, відносне подовження при розриві |
2 |
ЕСЗКС резины. Методы испытаний на стойкость к термическому старе нию |
ГОСТ 9024-74 |
Стійкість до термічного старіння |
3 |
Резина. Метод определения усталостной выносливости при многократном растяжении |
ГОСТ 261-79 |
Втомна витривалість |
4 |
Резина. Метод определения твердости по Шору А |
ГОСТ 263-75 |
Твердість за Шором |
5 |
Резина. Метод определения твердости в международных единицах |
ГОСТ 20403-75 |
Твердість у міжнародних одиницях |
6 |
Каучуки и резиновые смеси. Метод определения эластичности по отскоку на приборе типа Шоба |
ГОСТ 27110-86 |
Еластичність |
7 |
Резина. Определение сопротивления раздиру (раздвоенные, угловые и серповидне образцы) |
ГОСТ 262-93 ИСО 34-79 |
Опір гум роздиранню |
8 |
Определение адгезии резины к корду (Н-метод) |
ГОСТ 14863-69 |
Міцність зв`язку гуми з кордом |
9 |
Резина. Метод определения сопротивления истиранию при качении с проскальзыванием |
ГОСТ 12251-77 |
Опір стиранню |
10 |
Резина. Метод определения теплообразования, остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии |
ГОСТ 20418-75 |
Теплоутворення, залишкова деформація, опір багаторазовому стискуванню |
11 |
Резина. Методы испытаний на многократный продольный изгиб образцов с прямой канавкой |
ГОСТ 9983-74 |
Опір утворенню та поширенню тріщин |
Таблиця 5 – Класифікація каучуків
Ознака ,за якою відбувається |
Марки каучуків |
Вплив каучуку на властивості гум | |
Класифікація |
|
технологічні |
Фізико-механічні |
І За походженням |
|
|
|
1. Природні |
НК |
|
|
2. Синтетичні |
СК |
|
|
П За технічним методом синтезу каучуків |
|
|
|
1. Одержані за реакцією полімеризації |
|
|
|
А.В масі |
СКБ |
Одержують нерегуляні за будовою полімери. | |
Б. В емульсії |
БСК, БНКС, СКН хлоропренові, акрилові, карбоксилатні, вінілпіридинові каучуки |
Цей метод полімеризації не дозволяє використовувати стереоспеціфічні каталізатори та одержувати стереорегулярні полімери. Сополімери з мономерів різної полярності одержують лише цим способом. | |
В. В розчині |
СКІ-3, СКД, ДССК, СКЕП, СКЕПТ, БК |
Метод дозволяє одержувати стереорегулярні полімери. | |
2. Одержані за ступінчатою полімеризацією |
Поліуретани |
Методи використовують для синтезу каучуків спеціального призначення | |
3. Одержані шляхом поліконденсації |
Полісилоксани, тіоколи, | ||
Ш За молекулярною масою |
|
|
|
( олігомери) |
Уретанові олігомери СКУ-6, СКУ-7, СКУ-ПФЛ, рідкі кремнійорганічні СКТН, тіоколи
|
Переробляються методом лиття під тиском, спрощують технологію виготовлення гумових виробів |
Гуми мають спеціальні властивості |
2. Високомолекулярні |
СКІ-3, СКД, СКБ, БСК, ДССК, СКЕП, СКЕПТ, БК, БНКС, СКТ, СКУ, СКФ, тіоколи, хлоропренові, акрилові, карбоксилатні, вінілпіридинові каучуки |
Переробка здійснюється традиційним багатостадійним методом з великими енергетичними затратами. При дуже великій молекулярній масі необхідна пластикація |
Залежить від структури та хімічної будови каучуку |
ІУ За хімічною будовою |
|
|
|
1. Ізопренові |
НК, СКІ-3 |
|
|
2. Бутадієнові |
СКД,СКБ,СКВ |
|
|
3. Бутадієнстирольні, бутадієнметилстирольні |
СКС, СКМС, ДССК |
|
|
4. Етиленпропіленові |
СКЕП, СКЕПТ |
|
|
5. Хлоропренові |
Наирит |
|
|
6. Ізобутилен-ізопренові |
Бутилкаучук |
|
|
7. Бутадієн-нітрільні |
СКН, БНКС |
|
|
8. Карбоксилатні ( на основі бутадієнових, ізопренових, бутадієнстирольних, бутадієн-нітрільних каучуків) |
СКД-1, СКС-30-5, СКН-26-3 |
|
|
9. Бутадієн-(метил)вінілпіридинові |
СКМВП-15 |
|
|
10. Акрилатні |
БАК-12, БАКХ-7 |
|
|
11. Фтор каучуки |
СКФ |
|
|
12. Силоксанові каучуки |
СКТ, СКТВ,СКТЕ, СКТФВ-803 |
|
|
13. Полісульфідні каучуки |
Тіокол |
|
|
14.Уретанові каучуки |
СКУ |
|
|
У. За призначенням |
|
|
|
1. Каучуки загального призначення ( використовують в масовому виробництві , спеціальні властивості відсутні, доступні за вартістю |
НК, СКІ-3, СКД, БСК |
Технологічні властивості задовільні. Сірчана вулканізація
|
Відсутні спеціальні властивості. Висока еластичність, витривалість до втоми. Низьку тепло-, масло-, бензо-, агресивостійкість |
|
НК |
Необхідна декристалізація та пластикація, після яких переробка здійснюється за традиційною технологією, на стандартному обладнанні. Висока когезійна міцність, клейкість. Сірчана вулканізація |
Відсутні спеціальні властивості. Гуми мають : - високу еластичність, витривалість до втоми, міцність в ненаповненому та наповненому стані; - низьку тепло-, масло-, бензо-, агресивостійкість |
|
СКІ-3 |
Переробка здійснюється за традиційною технологією, на стандартному обладнанні. Недоліки – висока липкість, низька каркасність. Сірчана вулканізація |
Відсутні спеціальні властивості. Гуми мають : - високу еластичність, витривалість до втоми, міцність в наповненому стані; - низьку тепло-, масло-, бензо-, агресивостійкість |
|
СКД |
Переробка ускладнена низькою когезійною міцністю. Використовують в суміші з іншими каучуками загального призначення. Сірчана вулканізація |
Відсутні спеціальні властивості. Гуми мають : - дуже високу еластичність, морозостійкість, зносостійкість - високу втомну витривалість. - низьку тепло-, масло-, бензо-, агресивостійкість |
|
БСК |
Переробка здійснюється за традиційною технологією, на стандартному обладнанні. Сірчана вулканізація |
Відсутні спеціальні властивості. Гуми, в порівнянні з іншими каучуками загального призначення мають : - підвищений опір старінню - знижену еластичність, витривалість до втоми, міцність в наповненому стані, морозостійкість; - низьку масло-, бензо-, агресивостійкість |
( використовують в масовому виробництві , мають спеціальні властивості, не висока вартість |
СКЕП, СКЕПТ, БК,ХБК, БНКС, хлоропрен(наірит) Карбоксилатні, вінілпіридинові каучуки |
Переробка здійснюється за традицій-ною технологією, на стандартному обладнанні з урахуванням особливих технологічних властивостей каучуку. Вулканізація з урахуванням хімічної природи каучуку |
Гуми мають спеціальні властивості |
|
СКЕП |
Низька клейкість. Вулканізація перекисами |
Висока озоно-, теплом, кислото-, лужно-, водостійкість Низька адгезія до тканин та металів |
|
СКЕПТ |
Вулканізація сіркою з прискорювачами високої активності |
Всі властивості трошки гірші, ніж у СКЕП |
|
БК |
Підвищена температура переробки. Низка каркасність, висока хладотекучость, не переробляється на одному обладнані з ненасиченими каучуками. Вулканізація сіркою з прискорювачами високої активності або фенолформальдегідними смолами |
Висока газонепроникність, тепло-,озоно-, атмосферостійкість, втомна витривалість ,міцність, діелектричні властивості. |
|
БНКС,СКН |
Пластикація перед змішуванням, знижені об’єми завантаження гумозмішувача, висока жорсткість та еластичне відновлення. Вулканізація сіркою з прискорювачами. |
Висока маслом, бензо-, теплом, температуростійкість, адгезія до латуньованого покриття, сталі, чавуна, цинку. Низька еластичність морозостійкість. |
|
Наірит
|
Необхідна декристалізація при розігріві або пластикації. Температура переробки не вище 120 С. Висока липкість до обладнання. Вулканізація сіркою з прискорювачами або оксидами металів |
Висока негорючість, масло-бензо-, теплом, температуро-стійкість, адгезія до металу. міцність. Щільність. Низька еластичність морозостійкість. |
|
Карбоксилатні, каучуки (СКД-1, СКС-30-1) поширено Застосовуються в вигляді латексів |
За технологічними властивостями аналогічні похідним каучукам, переробляються при високих температурах Вулканізація сіркою або оксидами і гідроксидами металів |
Висока адгезія до тканин та металу, опір тепловому старінню, поширенню тріщин. |
|
Вінілпіридинові каучуки ( СКМВП-15 РП) поширено застосовуються в вигляді латексів |
За технологічними властивостями аналогічні похідним каучукам, схильні до підвулканізації Вулканізація сіркою з прискорювачами, |
Висока адгезія до тканин. |
( використовують в виробництві спеціальних виробів, мають унікальні спеціальні властивості, високу вартість |
СКТ, СКФ, СКУ, тіоколи |
Технологічні властивості незадовільні |
Мають унікальні спеціальні властивості |
|
Силоксанові каучуки (СКТ, СКТЕ,СКТВ) |
Великий час змішування, низька в’язкість, наповнювачі (аеросил) погано диспергуються, висока хладотекучість. Вулканізація перекисами в дві стадії. |
Унікальна тепло-, температуро-, озоно-, морозостійкість. Фізіологічно інертний, відсутні смак та запах, високі діелектричні властивості. Низька маслобензостійкість, газонепроникність |
|
СКФ- 32, СКФ-26, СКФ-260 |
Дуже жорсткі, великі енерговитрати, значне тепловиділення. Значний збіг, плохе формування. Вулканізація перекисами, діамінами |
Унікальна тепло-, температуро-, озоно-, агресиво-малобензостійкість, низьке накопичення залишкових деформацій. Низька морозотривкість. |
|
Уретанові каучуки Літьові –СКУ-6, СКУ-7, СКУ-ПФЛ Вальцюємі- СКУ-8, СКУ-50, СКУ-ПФ |
Задовільно переробляються на обладнанні Вулканізація діізоціанатами, перекисами, сіркою з прискорювачами |
Унікальна зносостійкість, маслобензо-, світло-, радіаційна, вібраційна та озоностійкість Низька морозостійкість, опір поширення тріщин. Гідролізується водою |
УІ. За кількістю похідних мономерів |
|
|
|
1. Гомополімери |
НК.СКИ-3, СКБ |
Властивості залежать від структури та хімічної природи елементарної ланки | |
2. Сополімери |
БСК, ДССК, СКЕП, СКЕПТ, БК, БНКС, СКТ, СКФ, Карбоксилатні, вінілпіридинові каучуки |
Властивості залежать від вмісту ланок різної природи | |
УІІ. За регулярністю будови основного макроланцюга |
|
|
|
1.Стереорегулярні (здатні кристалізуватися при збереженні та подовженні) |
НК, СКІ-3, |
Необхідна попередня декристалізація |
Висока міцність в ненаповненому стані. |
2. Регулярні |
Наірит, БК |
Властивості залежать від ступеня регулярності та можливості кристалізуватися | |
3. Нерегулярні |
СКБ, БСК |
|
Низька міцність в ненаповненому стані |
УШ. За вмістом полярних замісників |
Полярність забезпечує високу маслобензостійкість каучуків та гум, але ускладнює переробку - необхідна попередня пластикація каучуку | ||
1. Неполярні |
НК, СКІ-3, СКД, СКБ, БСК, ДССК, СКЕП, СКЕПТ, БК, СКТ |
Особливості переробки перелічені при характеристиці каучуків. Технологічні властивості загалом добрі. |
Висока еластичність, морозостійкість. Низька маслобензостійкість |
2. Полярні |
БНКС, СКУ, СКФ, тіоколи, хлоропренові, акрилові, карбоксилатні, вінілпіридинові каучуки |
Висока міжмолекулярна взаємодія ускладнює переробку, необхідна пластикація, знижується об`єм завантаження обладнання. Вулканізація здійснюється по функціональним групам. |
Висока маслобензо-, агресиво-, озоно-, теплостійкість. Низька еластичність, морозостійкість.
|
ІХ. За вмістом ненасичених ланок |
Ненасиченість каучуків дозволяє використовувати для вулканізації сірку та проводити модифікацію полімерів. Але ненасичені каучуки мають низьку стійкість до окислення | ||
1. Ненасичені |
НК, СКІ-3, СКД, СКБ, БСК, ДССК, БНКС, хлоропренові |
Вулканізація сіркою з прискорювачами |
Низька стійкість до дії температури, кисню, озону, агресивних середовищ. Необхідно вводити в склад гум протистарювачів. |
2. З низькою ненасиченістю |
СКЕПТ, БК, |
Вулканізація сіркою з прискорювачами високої активності, перекисами, ФФС |
Стійкість до дії температури, кисню, озону, агресивних середовищ підвищується з зниженням ненасиченості. |
3. Насичені |
СКЕП, СКТ, СКФ |
Вулканізація перекисами, діамінами |
Висока стійкість до дії температури, кисню, озону, агресивних середовищ. |
Х. За хімічною будовою основного ланцюга |
|
|
|
1 Карболанцюгові |
НК, СКІ-3, СКД, СКБ, БСК, ДССК, СКЕП, СКЕПТ, БК, БНКС, СКФ, хлоропренові, карбоксилатні, вінілпіридинові каучуки |
|
|
2. Гетероланцюгові (містять атоми С, О, N, S, P в основному ланцюгу) |
Тіоколи, СКУ. |
|
|
3. Елементоорганічні. |
СКТ |
|
|
ХІ. За вмістом наповнювачів |
|
|
|
1. Маслонаповнені |
СКД М-25, СКМС-30 АРКМ-15 |
Вміст масла полегшує переробку гуми, знижує енерговитрати. При складані рецепту необхідно враховувати степінь наповнення |
Практично не змінюються в порівнянні з ненаповненими каучуками. |
2. Вуглецьнаповнені |
|
|
|