1.ОСНОВНІ ВИДИ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ ЕЛАСТОМЕРІВ.ДЕ ВОНИ ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ?



Каучук - речовина, одержуване з каучуконосних рослин, що ростуть, головним чином у тропіках і містять Млечном рідину (латекс) у коренях, стовбурі, гілках, чи листах плодах або під корою. Гума - продукт вулканізації композицій на основі каучуку. Латекс не є соком рослини, і його роль у життєдіяльності рослини до кінця не з'ясована. Латекс містить частки, що виділяються шляхом коагуляції у виді суцільної пружної маси, називаної сирим, або необроблених, каучуків. ДЖЕРЕЛА натурального каучуку Сирий натуральний каучук буває двох видів: 1) дикий каучук, що видобувається з виростають в природних умовах дерев, кущів та лози; 2) плантаціонний каучук, що видобувається з обробляли людиною дерев і інших рослин. Протягом 19 ст. вся маса сирого каучуку промислового застосування являла собою дикий каучук, видобувається подсочкой гевеї бразильської в Екваторіальній тропічних лісах Латинської Америки, з дерев і лози в екваторіальної Африці, на Малаккском півострові і Зондскіх островах. ЗБІР Латекс з надрізу каучуконосного дерева. ВЛАСТИВОСТІ КАУЧУКУ Сирий каучук, призначений для наступного промислового застосування, є щільним аморфним еластичним матеріалом з питомою масою 0,91-0,92 г/см3 і показником переломлення 1,5191. Його склад неоднаковий для різних латексом і методів готування на плантації. Вуглеводень каучуку - це поліізопрен, вуглеводневої полімерне хімічна сполука, що має загальну формулу (C5H8) n. Як саме в дереві синтезується вуглеводень каучуку, невідомо. Невулканізованний каучук стає м'яким і липким в теплу погоду і тендітним - у холодну. При нагріванні вище 180 С у відсутність повітря каучук розкладається і виділяє ізопрен. Каучук відноситься до класу ненасичених органічних сполук, які виявляють значну хімічну активність при взаємодії з іншими реакційноздатні речовинами. Так, він реагує з хлороводородной кислотою з утворенням гідрохлориду каучуку, а також із хлором по механізмах приєднання і заміщення з утворенням хлорованої каучуку. Атмосферний кисень діє на каучук повільно, роблячи його твердим і тендітним; озон робить те ж саме швидше. Сильні окислювачі, наприклад азотна кислота, перманганат калію і перекис водню, окислюється каучук. Він стійкий до дії лугів і помірковано сильних кислот. Каучук реагує також з воднем, сіркою, сірчаної кислотою, сульфоновимі кислотами, оксиди азоту і багатьма іншими реакційноздатні сполуками, утворюючи похідні, частина з яких має промислове застосування. Каучук не розчиняється у воді, спирті або ацетон, однак набухает і розчиняється в бензол, толуол, бензині, сірковуглецю, скипидаром, хлороформ, четиреххлорістом вуглецю та інших галогенсодержащіх розчинниках, утворюючи в'язких масу, що застосовується в якості клею. Вуглеводень каучуку присутній у латексу у вигляді суспензії дрібних часток, розмір яких становить від 0,1 до 0,5 мкм. Самі великі частки видно через ультрамікроскоп; вони знаходяться в стані безперервного руху, що може служити ілюстрацією явища, що зветься броунівський рух. Кожна каучукових частка несе негативний заряд. Якщо через латекс пропускати струм, то такі частки будуть рухатися до позитивного електроди (анод) і осаджувати на ньому. Це явище використовується в промисловості для нанесення покриттів на металеві предмети. На поверхні каучукових частинок присутні адсорбованих білки, що перешкоджають зближенню латексних часток і їх коагуляції. Замінюючи речовина, адсорбованих на поверхні частки, можна змінити знак її заряду, і тоді каучукових частинки будуть осаджувати на катоді. Каучук володіє двома важливими властивостями, які обумовлюють його промислове застосування. У вулканізованном стані він пружно і після розтягання приймає первісну форму; в невулканізованном стані він пластічен, тобто тече під впливом тепла або тиску. Одна властивість каучуків унікальна: при розтягу вони нагріваються, а при стисненні - охолоджуються. Навпаки, при нагріванні каучук стискується, а при охолодженні - розширюється, демонструючи явище, зване ефектом Джоуль. При розтягу на кілька сотень відсотків молекули каучуку орієнтуються до такого ступеня, що його волокна дають рентгенограм, властиву кристали. Молекули каучуку, добутого з гевеї, мають цис-конфігурацію, а молекули балати і гуттаперчі - транс-конфігурацію. Будучи поганим провідником електрики, каучук використовується і як електричний ізолятор. ОБРОБКА каучуки та виробництва гуми Пластикація. Одне з найважливіших властивостей каучуку - пластичність - використовується у виробництві гумових виробів. Щоб змішати каучук з іншими інгредієнтами гумової суміші, його потрібно спочатку умягчіть, або пластіціровать, шляхом механічної чи термічної обробки. Цей процес називається пластікаціей каучуку. Відкриття Т. Хенкок в 1820 можливості пластікаціі каучуку мало величезне значення для гумової промисловості. Його пластікатор складався з шипована ротора, обертового в шипована підлогою циліндрі; цей пристрій мав ручний привід. У сучасній гумовій промисловості використовуються три типи подібних машин до введення інших компонентів гумової суміші в каучук. Це - каучукотерка, змішувач Бенбері і пластікатор Гордона. Використання гранулятор - машин, що розрізають каучук на маленькі гранули чи пластинки однакових розмірів і форм, - полегшує операції по дозування та управління процесом обробки каучуку. каучук подається в гранулятор по виході з пластікатора. Виходять гранули змішуються з вуглецевої сажею й оліями в змішувачі Бенбері, утворюючи маткових суміш, яка також грануліруется. Після обробки в змішувачі Бенбері виробляється змішування з вулканізующімі речовинами, сірої і прискорювачами вулканізації. Готування гумової суміші. Хімічна сполука тільки з каучуку і сірки мала б обмежене практичне застосування. Щоб поліпшити фізичні властивості каучуку і зробити його більш придатним для експлуатації в різних застосуваннях, необхідно модифікувати його властивості шляхом додавання інших речовин. Всі речовини, змішуються з каучуків перед вулканізацією, включаючи сірку, називаються інгредієнтами гумової суміші. Вони викликають як хімічні, так і фізичні зміни в каучуку. Їх призначення - модифікувати твердість, міцність і ударну в'язкість і збільшити стійкість до стирання, мастил, кисню, хімічним розчинників, теплу і розтріскування. Для виготовлення гум різних застосувань використовуються різні склади. Прискорювачі та активатори. Деякі хімічно активні речовини, які називаються прискорювачами, при використанні разом із сіркою зменшують час вулканізації і поліпшують фізичні властивості каучуку. Прикладами неорганічних прискорювачів є свинцеві беліла, олив'яного глет (Монооксид свинцю), вапно та магнезії (оксид магнію). Органічні прискорювачі набагато більш активні і є важливою частиною майже будь-якої гумової суміші. Вони вводяться в суміш у відносно малій частці: звичайно буває досить від 0,5 до 1,0 частини на 100 частин каучуку. Більшість прискорювачів цілком виявляє свою ефективність у присутності активаторів, таких, як окис цинку, а для деяких потрібно органічна кислота, наприклад стеаринова. Тому сучасні рецептури гумових сумішей звичайно включають окис цинку і стеаринова кислоту. Мягчітелі і пластифікатори. Мягчітелі і пластифікатори звичайно використовуються для скорочення часу готування гумової суміші і зниження температури процесу. Вони також сприяють диспергировании інгредієнтів суміші, викликаючи набухання або розчинення каучуку. Типовими мягчітелямі є парафінових та рослинні олії, віск, олеіновая і стеаринова кислоти, хвойна смола, кам'яновугільна смола і Каніфоль. Зміцнюющих наповнювачі. Деякі речовини підсилюють каучук, додаючи йому міцність і опірність зносу. Вони називаються зміцнюющих наповнювачами. Вуглецева (газова) сажа в тонко подрібненої формі - найбільш розповсюджений зміцнюючої наповнювач; вона відносно дешева і є одним з найефективніших речовин такого роду. Протекторної гума автомобільної шини містить приблизно 45 частин вуглецевої сажі на 100 частин каучуку. Іншими широко використовуваними зміцнюющих наповнювачами є окис цинку, карбонат магнію, кремнезем, карбонат кальцію і деякі глини, однак усі вони менш ефективні, чим газова сажа. Наповнювачі. На зорі каучукової промисловості ще до появи автомобіля деякі речовини додавалися до каучуку для здешевлення одержуваних з нього продуктів. Зміцнення ще не мало великого значення, і такі речовини просто служили для збільшення обсягу і маси гуми. Їх називають наповнювачами чи інертними інгредієнтами гумової суміші. Поширеними наповнювачами є баритись, крейда, деякі глини і діатоміт. Антиоксиданти. Використання антиоксидантів для збереження потрібних властивостей гумових виробів у процесі їхнього старіння й експлуатації почалося після Другої світової війни. Як і прискорювачі вулканізації, антиоксиданти - складні органічні сполуки, які при концентрації 1-2 частини на 100 частин каучуку перешкоджають росту твердості і крихкості гуми. Вплив повітря, озону, тепла і світла - основна причина старіння гуми. Деякі антиоксиданти також захищають гуму від ушкодження при вигині і нагріванні. Пігменти. Зміцнюющих і інертні наповнювачі й інші інгредієнти гумової суміші часто називають пігментами, хоча використовуються і справжні пігменти, що додають колір гумовим виробам. Оксиди цинку і титана, сульфід цинку і літопон застосовуються як білих пігментів. Жовтий крон, железоокісний пігмент, сульфід сурми, Ультрамарин та ламповий сажа використовуються для додання виробам різних колірних відтінків. Каландрованіє. Після того як сирий каучук пластіцірован і змішати з інгредієнтами гумової суміші, він піддається подальшій обробці перед вулканізацією, щоб надати йому форму кінцевого виробу. Тип обробки залежить від області застосування гумового виробу. На цій стадії процесу широко використовуються каландрованіе та екструзія. Каландри представляють собою машини, призначені для раскаткі гумової суміші в листи або промазкі нею тканин. Стандартний каландр зазвичай складається з трьох горизонтальних валів, розташованих один над іншим, хоча для деяких видів робіт використовуються четирехвальние і пятівальние каландри. Пустотілі каландровие вали мають довжину до 2,5 м і діаметр до 0,8 м. До валам підводяться пара і холодна вода, щоб контролювати температуру, вибір і підтримку якої мають вирішальне значення для одержання якісного виробу з постійною товщиною і гладкою поверхнею. Сусідні вали обертаються в протилежних напрямках, причому частота обертання кожного вала і відстань між валами точно контролюються. На каландре виконуються нанесення покриття на тканині, промазка тканин і раскатка гумової суміші в листи. Екструзія. Екструдер застосовується для формування труб, шлангів, протекторів шин, камер пневматичних шин, ущільнювальних прокладок для автомобілів і інших виробів. Він складається з сталевого циліндричного корпусу, постачені сорочкою для нагрівання чи охолодження. Щільно прилягає до корпуса шнек подає невулканізованную гумову суміш, попередньо нагріту на вальці, через корпус до голівці, в яку вставляється зміни форми інструмент, що визначає форму одержуваного виробу. Виходить з голівки виріб зазвичай прохолоджується струменем води. Камери пневматичних шин виходять з екструдера у вигляді безперервного трубки, яка потім розрізати на частини потрібної довжини. Багато хто вироби, наприклад ущільнювальні прокладки і невеликі трубки, виходять з екструдера в остаточній формі, а потім вулканізуются. Інші вироби, наприклад протектори шин, виходять з екструдера у вигляді прямих заготовок, що згодом накладаються на корпус шини і прівулканізовиваются до нього, змінюючи свою первісну форму. Вулканізація. Далі необхідно вулканізовать заготовку, щоб одержати готовий виріб, придатний до експлуатації. Вулканізація проводиться декількома способами. Багатьом виробам надається остаточна форма тільки на стадії вулканізації, коли укладена в металеві форми гумова суміш піддається впливу температури і тиску. Автомобільні шини після зборки на барабані формуються до потрібного розміру і потім вулканізуются в рифлений сталевих формах. Форми встановлюються одна на іншу у вертикальному Вулканізаційні автоклаві, і в замкнутий нагрівач запускається пара. У невулканізованную заготовку шини вставляється пневмомешок тієї ж форми, що і камера шини. За гнучким мідним трубкам у нього запускаються повітря, пара, гаряча вода по окремо або в поєднанні один з одним, ці службовці для передачі тиску текучі середовища розширює каркас шини, змушуючи каучук втекать у фасонні поглиблення форми. У сучасній практиці технологи прагнуть до збільшення числа шин, вулканізуемих в окремих вулканізаторах, званих прес-формами. Ці литі прес-форми мають порожні стінки, що забезпечують внутрішню циркуляцію пари, гарячої води і повітря, що підводять тепло до заготівлі. У заданий час прес-форми автоматично відкриваються. Були розроблені автоматизовані Вулканізаційні преси, що вставляють у заготовку шини варильний камеру, вулканізуют шину і видаляють варильний камеру з готової шини. Варильна камера є складовою частиною Вулканізаційні преса. Камери шин вулканізуются в подібних прес-формах, що мають гладку поверхню. Середній час вулканізації однієї камери складає близько 7 хв при 155 С. При менших температурах час вулканізації зростає. Багато хто вироби меншого розміру вулканізуются в металевих прес-формах, які розміщуються між паралельними плитами гідравлічного преса. Плити преса всередині порожні, щоб забезпечити доступ пари для нагрівання без безпосереднього контакту з виробом. Виріб одержує тепло тільки через металеву прес-форму. Багато хто вироби вулканізуются нагріванням у повітрі чи вуглекислому газі. Прогумована тканина, одяг, плащі та резиновая взуття вулканізуются таким способом. Процес звичайно проводиться у великих горизонтальних вулканізаторах з паровою оболонкою. Гумові суміші, вулканізуемие сухим теплом, звичайно містять меншу добавку сірки, щоб виключити вихід частини сірки на поверхню виробу. Для зменшення часу вулканізації, що, як правило, більше, ніж при вулканізації відкритою парою чи під пресом, використовуються речовини-прискорювачі. Деякі гумові вироби вулканізуются зануренням в гарячу воду під тиском. Листовий каучук намотується між шарами мусліна на барабан і вулканізуется в гарячій воді під тиском. Гумові груші, шланги, ізоляція для проводів вулканізуются у відкритому парі. Вулканізатори звичайно являють собою горизонтальні циліндри з щільно підігнаних кришками. Пожежні шланги вулканізуются пором із внутрішньої сторони й у такий спосіб відіграють роль власних вулканізаторов. Каучукових шланг втягується усередину плетеної бавовняного шланга, до них прикріплюються сполучні фланці й усередину заготовки на заданий час під тиском нагнітається пар. Вулканізація без підведення тепла може проводитися за допомогою хлористий сірки S2Cl2 шляхом або занурення в розчин, або впливу парів. Тільки тонкі аркуші чи такі вироби, як фартухи, купальних шапочки, напальчнікі або хірургічні рукавички, вулканізуются таким способом, оскільки реакція протікає швидко, а розчин при цьому не проникає глибоко в заготівлю. Додаткова обробка аміаком необхідна для видалення кислоти, що утворюється в процесі вулканізації. Гума як конструкційний матеріал відрізняється високими еластичні властивості в широкому діапазоні температур і час той деформації. Крім того, гуми володіють високим сопротів леніем розриву, зносу, газо-і водонепроникність, хімічної стійкістю, цінними електричними властивостями та ін

За призначенням розрізняють гуми:

а) м'які - для виробів і деталей промислової техніки;

б) жорсткі (ебонітові) для виробів електротехнічної про

промисловості;

в) пористі або губчаста, що застосовуються в якості амортіза

торів;

г) пастоподібні для герметизації і ущільнення.

Основою всіх гум служать каучуки. Основні властивості та наз наченія різних гум наведено в табл. 1,2.



ТАБЛИЦЯ-1. Фізичні та механічні властивості гуми із різних каучуків



Фізичні властивості

Механічні властивості



Температура

Кригкості

С

Густина

Сирого каучуку

г/см 3

Питомий

Обємний

Опір

Ом*см

Межа міцності

При розтягнені

Кгс/см2



Опір розриву

Кгс/см



Подовження

При розриві

%



Напруженість при 300%

Ном.

Подовженні



---ізопренові

Синтетичний СКІ-3

Натуральний каучук



---БУТАДІЄНОВІ

СКД

СКБ

---БУТАДІЄН-СТИРОЛЬНІ

СКС-30ФРКМ-15

СКС-30АРК

---БУТДНЕН-НИТРИЛЬНІ

СКН-18

СКН-26

СКН-40

Хлоропіновий