Каучук и резина - OXFORDST.RU

Каучук и резина

Резина

Кроме сложных веществ наподобие полиэтиленов, представляющих из себя высокомолекулярные полимеры, существует класс химических веществ, который образован сопряжёнными диенами.

После процесса полимеризации диенов образуются новые химические вещества, имеющие высокомолекулярную структуру, называемые каучуками.

Каучук был уже известен в конце 15 веке в северной Америке. Именно индейцы в то время использовали его для изготовления обуви, небьющихся вещей и посуды. А получали тогда его из сока растения гевеи, который называли – «слёзы дерева».

Что касается европейцев, то о каучуке узнали впервые только в момент открытия Америки. Именно Кристофор Колумб первым узнал о его свойствах и получении. В Европе каучук долгое время не мог найти себе применение. В 1823 г в первые было предложено использование этого материала для изготовления водонепроницаемых плащей и одежды. Каучуком и органическим растворителем пропитывали ткань, таким образом, ткань приобретала водостойкие свойства. Но, конечно же, был замечен и недостаток, который заключался в том, что ткань, пропитанная каучуком, прилипала в жаркую погоду к коже, а при морозе – растрескивалась.

Отличие каучука и резины

Через 10 лет после первого применения натурального каучука и более детального изучения его химических физических свойств было предложено вводить каучук в оксиды кальция и магния. А ещё через 5 лет после изучения свойств нагретой смеси оксидов свинца и серы с каучуком научились получать резину. Сам процесс превращения каучука в резину назвали вулканизацией.

Конечно же, каучук отличается от резины. Резина – это «сшиты» полимер, который способен распрямляться и снова сворачиваться при растяжении и при действии механической нагрузки. Резина – это также «сшитые» макромолекулы, которые не способы к кристаллизации при охлаждении и не плавятся при нагревании. Тем самым резина – более универсальный материал, чем каучук, и способен сохранять свой механические и физические свойства про более широком диапазоне температур.

В начале 20 века, когда появился первый автомобиль, спрос на резину значительно возрос. В то же время возрос спрос и на натуральный каучук, так как на тот момент вся резина изготавливалась из сока тропических деревьев. Например, чтобы получить тонну резины, необходимо было обработать почти 3 тонны тропических деревьев, при этом работой было занято одновременно более 5 тысяч человек, причём такую массу резины могли получить только через год.

Поэтому, резина и натуральный каучук считались достаточно дорогим материалом.

Только в конце 20х годов русским учёным Лебедевым С.В. при химической реакции — полимеризации бутадиена-1,3 на натриевом катализаторе были получены образцы первого натрий-бутадиенового синтетического каучука.

Кстати, из курса физики 8-ого класса мы, вероятно, впервые познакомились с эбонитовой палочкой. Но что такое эбонит. Как оказывается, эбонит — это производная от процесса вулканизации каучука: если при вулканизации каучука добавить серу (около 32% от массы), то в результате получается твёрдый материал — этот материал и есть эбонит!

Одним из достаточно дешёвых способов получения бутадиена-1,3, является его получение из этилового спирта. Но только в 30-х годах было налажено промышленное производство каучука в России.

реакция получения бутадиена

В середине 30-х годов 20 века научились производить сополимеры, представляющие полимеризованный 1,3-бутадиен. Химическая реакция производилась в присутствии стирола или некоторых других химических веществ. Вскоре получаемые сополимеры начали с большими темпами вытеснять каучуки, которые ранее широко использовались для производства шин. Каучук бутадиен-стирольный получил широкое применение для производства шин легковых автомобилей, но для тяжёлого транспорта — грузовых автомобилей и самолётов, использовался натуральный каучук (или изопреновый синтетический).

В середине 20 века после получения нового катализатора Циглера — Натты был получен синтетический каучук , который по своим свойствам эластичности и прочности значительно выше, чем все ранее известные каучуки, — был получен полибутадиен и полиизопрен. Но как оказалось, к общему удивлению полученный синтетический каучук по своим свойствам и строению подобен натуральному каучуку! А к концу 20 века натуральный каучук был почти полностью вытеснен синтетическим.

Свойства каучука

Все хорошо знают, что при нагревании материалы способны расширяться. В физике даже имеются коэффициенты температурного расширения, для каждого взятого материала этот коэффициент свой. Расширению поддаются твёрдые тела, газы, жидкости. Но что, если температура увеличилась на несколько десятков градусов?! Для твёрдых тел изменений мы не почувствуем (хотя они есть!). Что касается высокомолекулярных соединений, например полимеров, их изменение сразу становится заметным, особенно если речь идёт об эластичных полимерах, способных хорошо тянуться. Заметным, да ещё к тому же с совсем обратным эффектом!

Ещё в начале 19 века английские учёные обнаружили, что растянутый жгут из нескольких полосок натурального каучука при нагревании уменьшался (сжимался), а вот при охлаждении — растягивался. Опыт был подтверждён в середине 19 века.

Вы сами с лёгкостью можете повторить этот опыт, подвесив на резиновую ленту грузик. Она растянется под его весом. Потом обдуйте её феном — увидите, как она сожмётся от температуры!

Почему так происходит?! К этому эффекту можно применить принцип Ле Шателье, который гласит, что если воздействовать на систему , находящуюся в равновесии, то это приведёт к изменению равновесия самой системы, а это изменение будет противодействовать внешним силовым факторам. То есть если на растянуть под действием груза жгуты каучука (система в равновесии) подействовать феном (внешнее воздействие), то система выйдет из равновесия (жгут будет сжиматься), причём сжатие — действие направлено в обратную сторону от силы тяжести груза!

При очень резком и сильном растяжении жгута он нагреется (нагрев может на ощупь быть и незаметным), после растяжения система будет стремиться принять равновесное состояние и постепенно охладится до окружающей температуры. Если жгуты каучука также резко сжать — охладится, далее будет нагреваться до равновесной температуры.

Что происходит при деформации каучука?

При проведённых исследованиях оказалось, что с точки зрения термодинамики, никакого изменения внутренней энергии при различных положениях (изгибах) этих каучуковых жгутов не происходит. А вот если растянуть — то внутренняя энергия увеличивается из-за возрастания скорости движения молекул внутри материала. Из курса физики и термодинамики известно, что изменение скорости движения молекул материала (тот же каучук) отражается на температуре самого материала.

дальнейшем, растянутые жгуты каучука будут постепенно охлаждаться, так как движущиеся молекулы будут отдавать свою энергию, например, рукам и другим молекулам, то есть произойдёт постепенное выравнивание энергии внутри материала между молекулами (энтропия будет близка к нулю).

И вот теперь, когда наш жгут каучука принял температуру окружающей среды, можно снять нагрузку. Что при этом происходит?! В момент снятия нагрузки молекулы каучука ещё имеют низкий уровень внутренней энергии (они же ей поделились при растяжении!). Каучук сжался — с точки зрения физики была совершена работы за счёт собственной энергии, то есть своя внутренняя энергия (тепловая) была затрачена на возврат в исходное положение. Естественно ожидать, что температура должна понизится, — что и происходит на самом деле!

Резина — как уже говорилось, высокоэластичный полимер. Её структура состоит из хаотично расположенных длинных углеродным цепочек. Крепление таких цепочек между собой осуществлено с помощью атомов серы. Углеродные цепочки в нормальном состоянии находятся в скрученном виде, но если резину растянуть, то углеродные цепочки будут раскручиваться.

Можно провести интересный опыт с резиновыми жгутами и колесом. Вместо велосипедных спиц в велосипедном колесе использовать резиновые жгуты. Такое колесо подвесить, чтобы оно могло свободно вращаться. В случае, если все жгуты одинаково растянуты, то втулка в центре колеса будет расположена строго по его оси. А теперь попробуем нагреть горячим воздухом какой-нибудь участок колеса. Мы увидим, что та часть жгутов, которая нагрелась — сожмётся и сместит втулку в свою сторону. При этом произойдёт смещение центра тяжести колеса и соответственно колесо развернётся. После его смещения действию горячего воздуха подвергнутся следующие жгуты, что в свою очередь приведёт к их нагреванию и снова — к повороту колеса. Таким образом, колесо может непрерывно вращаться!

Это опыт подтверждает факт того, что при нагревании каучук и резина будут сжиматься, а при охлаждении — растянутся!

Читайте также  Задачи, принципы и методы планирования

Каучуки и резины

Каучуки — это высокомолекулярные соединения, которые используются для получения резин, эбонитов и лаков, клеев, вяжущих веществ. Каучуки имеют линейное строение, обладают высокой эластичностью, широким диапазоном рабочих температур. При температуре 100° С они становятся хрупкими, а при температуре 200° С разжижаются (табл. 8.6).

Натуральный каучук (ПК) получают из млечного сока каучуконосных тропических растений. Сок обрабатывают кислотами и затем вальцуют образующийся продукт.

Синтетические каучуки (СК) получают полимеризацией непредельных соединений. В зависимости от вида исходного материала и условий их обработки изготавливают каучуки с различными свойствами и стойкостью (табл. 8.7).

Резина и эбонит — продукты вулканизации каучука. Ее проводят в присутствии веществ-вулканизаторов (часто серы, оксидов металлов)

при повышенной температуре. В зависимости от количества введенного вулканизатора получают мягкую резину (2-Л % 8), полужесткую (12-20% 8) и жесткую резину (30-50% 8). Последняя носит название эбонит.

Резины обладают уникальной способностью к обратной деформации в сочетании с высокой эластичностью и прочностью,

сопротивляемостью к истиранию, воздействию агрессивных сред, газо- и водонепроницаемостью.

Бутадиен-стиролъный каучук (СКС) — сополимер бутадиена и стирола. Эбониты на его основе характеризуются высокой химической стойкостью. Они стойки в сухом и влажном хлоре, в концентрированной уксусной кислоте до 65 °С, могут эксплуатироваться длительное время в 36 %-й соляной кислоте до 80 °С.

Бутадиен-нитржъный каучук (СКН) — сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты. Резины на его основе обладают бензо-маслостойкостью, высокой сопротивляемостью абразивному износу и высокой теплостойкостью (до 100 °С).

Хлорпреновый каучук носит название наирит. Основным сырьем для его получения являются дешевые и доступные газы — ацетилен и хлористый водород.

Наириты растворяются в органических растворителях и дают маловязкие и концентрированные растворы, которые легко можно наносить на защищаемую поверхность. Невулканизированные покрытия из наирита являются термопластичными. Они размягчаются при температуре выше 40°С. Если их выдержать несколько дней в растворе серной кислоты или хлористого натрия при 60—70° С, то покрытие вулканизируется и приобретает свойства резины. Такие покрытия отличаются хорошим сопротивлением старению, могут работать в кислотах, щелочах и растворах солей до 70 °С. Выдерживают кратковременный нагрев до 90—95 °С.

Гуммированием называется покрытие химической аппаратуры резиной или эбонитом. Внутреннюю поверхность аппарата обкладывают одним, двумя или более слоями сырой листовой резины с последующей вулканизацией. Вулканизация производится в специальных котлах, обогреваемых острым паром. Она может быть произведена заполнением аппарата кипящей водой, водными растворами солей, имеющими температуру кипения выше 100°С. Сырая резиновая смесь при нагревании превращается в прочную эластичную резину. Обкладками из хлоропреновых каучуков защищают трубопроводы, электролизеры, резервуары.

Сырая резина в железнодорожных цистернах подвергается самовулканизации без подогрева, которая летом завершается за месяц.

Эбониты обладают хорошей адгезией к металлу. Это свойство используется для создания двухслойного покрытия, которое часто применяется на химических заводах. Нижний слой делают из эбонита, а верхний слой выполняют из мягкой резины. Такие покрытия устойчивы к действию соляной, плавиковой, уксусной, лимонной кислот, щелочей и растворов солей до 65 °С. Они разрушаются только в сильно

окислительных средах — в концентрированной серной кислоте и в азотной кислоте.

В качестве примера рассмотрим защиту теплообменной аппаратуры резиновыми покрытиями. Тонкие и бакелитовые покрытия стальных труб теплообменных аппаратов достаточно хорошо защищают сталь от коррозии. Но они не защищают ее от эрозии и интенсивного гидроабразивного износа. Между тем, часть теплообменной аппаратуры подвергается сильному износу под воздействием вод со взвешенными механическими твердыми частицами. В этом случае надежная защита от коррозионного и абразивного износа может быть достигнута только с помощью резиновых покрытий. Покрытия из наирита показали хорошие защитные свойства. Опыт эксплуатации таких теплообменников имеется на некоторых заводах России и США (рис. 8.6).

Следует учесть только, что у гуммированного теплообменника будет снижен коэффициент теплопередачи по сравнению с теплообменником без защитного покрытия.

Бутжкаучук является продуктом совместной полимеризации изо-бутилена и изопрена. Он отличается инертностью к воздействию агрессивных сред, высокой газонепроницаемостью и малой водона-бухаемостью. Резины на его основе противостоят действию некоторых органических растворителей.

Силиконовые каучуки обладают высокой теплостойкостью до 250— 300 °С и морозостойкостью до — 50 -1—60 °С. Их недостатком является сравнительно низкая коррозионная устойчивость.

Фторкаучуки являются непревзойденным материалом по химической стойкости и теплостойкости. Изделия на их основе можно эксплуатировать в сильно агрессивных средах и окислителях до температуры 200 °С. Недостатком этого вида каучука является его высокая усадка, что затрудняет его применение для защиты химической аппаратуры.

Каучуки и резины

В рецептуре покрытий применяются каучуки различной природы. Выбор того или иного каучука зависит от требований, предъявляемых к тканям с покрытиями.

Сравнительные свойства основных каучуков приведены в таблице2.11. В связи с тем что информация о свойствах изложена в многочисленных публикациях, книгах, на сайтах производителей и потребителей каучуков и вполне доступна, основное внимание при обсуждении свойств каучуков будет уделено некоторым их особенностям, определяющим их применение в рецептуре покрытий, а также недостаткам, которые необходимо учитывать.

Натуральный каучук.

Натуральный каучук, состоящий на 90 % из цис-полиизопрена, был первым каучуком, применяемым для нанесения покрытий на ткани и изготовления конфекционных клеев. Основные достоинства натурального каучука, обеспечившие широкое его применение по сегодняшний день – хорошие прочностные свойства наполненных и ненаполненных резин на его основе, стойкость к истиранию, многократному изгибу, высокая эластичность, хорошая морозостойкость. Высоким прочностным показателям каучук обязан кристаллизации, она же создает некоторые проблемы при его переработке. Перед пуском в производство каучук подвергают декристаллизации при 50-80 о С в течение 24-70 ч, пластицируют в резиносмесителях, червячных машинах или на вальцах. После такой обработки процесс смешения натурального каучука с наполнителями, мягчителями и другими ингредиентами не представляет трудности. Вулканизация проводится серой в присутствии ускорителей вулканизации при температурах 143-151 о С (при избыточном давлении пара 3-4 кгс/см 2 ). Прорезиненные ткани – мягкие, легко склеиваются клеем на основе натурального каучука. Натуральный каучук (светлый креп) разрешен к использованию в рецептурах пищевых и медицинских резин, поэтому применяется при изготовлении, например, прорезиненных тканей для резервуаров питьевой воды, тканей или изделий из них, контактирующих с кожей человека.

Благодаря высокой когезионной прочности натурального каучука клеи на его основе очень технологичны. Швы имеют высокую начальную прочность в невулканизованном состоянии, а если учесть высокую прочность швов после вулканизации (самовулканизации), то придется признать, что ни один из неполярных каучуков не может составить ему конкуренции.

Недостатки натурального каучука связаны с его непредельностью и неполярностью: малая устойчивость к старению, плохая атмосферостойкость, низкая маслобензостойкость. Сопротивление старению и атмосферостойкость можно улучшить правильным рецептуростроением.

Изопреновый каучук.

Синтетический цис-полиизопрен (СКИ-3) – аналог натурального каучука, но во многом ему уступает. Содержание 1,4-цис-звеньев у СКИ-3 составляет 93-98 % против 98-100 % у НК, доля 1,4-звеньев, присоединенных нерегулярно («голова-голова», «хвост-хвост») составляет 2-4 и 0 % соответственно. НК содержит природные добавки, защищающие его в определенной мере от старения и отсутствующие в СКИ-3. СКИ-3 существенно уступает НК по степени кристаллизации и, следовательно, по когезионной прочности резиновых смесей. Тем не менее СКИ-3 нашел свое применение в тканях с покрытиями, но чаще в комбинации с другими каучуками, особенно, СКД.

Бутадиеновые каучуки .

В России изготавливаются бутадиеновые каучуки двух основных типов – с преимущественным содержанием 1,2- и 1,4-звеньев. Внутри каждого из этих типов существуют различные марки каучуков.

Каучуки СКБ с 1,2-звеньями изготавливаются полимеризацией бутадиена в присутствии натриевого катализатора, поэтому называются натрий-бутадиеновыми. Благодаря отсутствию двойных связей в основной цепи они имеют хорошую стойкость к тепловому старению. Кроме того, они очень технологичны, хорошо смешиваются с ингредиентами, допускают получение высоконаполненных смесей без существенного ухудшения эластичности. Ткани с покрытиями на основе СКБ обладают мягкостью, высокой морозостойкостью, хорошей стойкостью к многократному изгибу. Основные недостатки каучука (низкая прочность, плохая стойкость к истиранию) связаны с низкой кристаллизацией, плохая маслобензостойкость – с химическим строением. С использованием СКБ-55, 60 выпускался большой ассортимент прорезиненных тканей и не для всех удалось найти альтернатив­ную замену. Поэтому и сейчас Казанским заводом СК выпускаются каучуки марок СКБ-30, СКБ-40 и СКБ-50.

Читайте также  Действие населения при наводнении

В 70-х годах была поставлена задача замены «морально устаревшего» каучука СКБ. Был синтезирован и запущен в серийное производство на Ефремовском заводе РТИ каучук СКД-СР различных марок с содержанием 1,2-звеньев от 40 до 70 %, в том числе маслонаполненный. Для прорезиненных тканей начал с успехом применяться каучук СКД-СР-М-10. В настоящее время его выпуск практически прекращен из-за малого спроса. При большом спросе на другие типы каучуков, в том числе поставляемых на экспорт, малотоннажное производство СКД-СР оказалось попросту экономически невыгодным.

Цис-1,4-полибутадиеновые каучуки (СКД) в рецептуре покрытий используется в комбинации с другими каучуками – полиизопреновым, бутадиенстирольным и др. Связано это, в первую очередь, с его неудовлетворительными технологическими свойствами – плохой перерабатываемостью, низкой когезионной прочностью и клейкостью. В смесях же с другими каучуками эти проблемы благополучно решаются и реализуются уникальные свойства СКД – высокая морозостойкость и износоустойчивость.

Бутадиенстирольные каучуки .

Бутадиенстирольные каучуки получают сополимеризацией бутадиена со стиролом (СКС) или α-метилстиролом (СКМС). Каучуки выпускают с различным содержанием стирола. В производстве прорезиненных тканей используется преимущественно СКС-30АРКМ-15 и СКМС-30АРКМ-15 с содержанием стирола 30 % масс. и масла 15 % масс. Остальные буквенные обозначения расшифровываются так: А- «холодный (получение при 5 о С), Р- каучук содержит регулятор степени полимеризации, обеспечивающий заданную вязкость по Муни, К – в качестве эмульгатора использовались соли кислот диспропорционированной (гидрированной) канифоли. Маслонаполненные каучуки достаточно технологичны, доступны, недороги, поэтому широко применяются в производстве прорезиненных тканей. Стойкость к тепловому старению выше, чем у натураль­ного каучука. Из-за некристаллизуемости каучуки обладают низкой когезионной прочностью, низкой прочностью вулканизатов (особенно ненаполненных). Как и другие неполярные каучуки они имеют плохую стойкость к маслам и углеводородным растворителям.

Этиленпропиленовые каучуки.

Этиленпропиленовые каучуки получают сополимеризацией этилена и пропилена (СКЭП) или этилена, пропилена и диена (СКЭПТ). В качестве третьего мономера обычно используется дициклопентадиен, реже – 2-этилиден-5-нонборнен и гексадиен-1,4-метилтетраинден. Чаще в рецептурах покрытий тканей используются тройные сополимеры, для которых возможна серная вулканизация, с содержанием пропилена 30 (СКЭПТ-30) или 40 % (СКЭПТ-40).

Из-за очень малого содержания двойных связей этиленпропилендиеновые каучуки обладают исключительно высокой стойкостью к тепловому и атмосферному старению, воздействию окислителей, озона, растворов кислот, щелочей и других агрессивных сред. Они имеют низкую удельную плотность и высокую морозостойкость. Как и другим неполярным каучукам, СКЭПТ свойственна низкая стойкость к углеводородным растворителям. При оценке свойств каучука в качестве основного компонента покрытия тканей следует особо отметить низкую адгезию и низкую скорость вулканизации. Этим свойствам, как и основным своим преимуществам, каучук обязан малому содержанию двойных связей. Для повышения адгезии используются смолы и различные модификаторы адгезии. Отрицательное влияние низкой скорости вулканизации проявляется при использовании полиэфирных тканей в качестве подложки. Для увеличения скорости вулканизации СКЭПТ в резиновую смесь вводят ускорители, содержащие аминные группы или образующие их в процессе вулканизации. Именно они в результате конкурентной реакции аминолиза эфирных связей вызывают разрыв макромолекул полиэтилентерефталата и существенное падение прочности тканей. На практике нами отмечалось снижение прочности прорезиненных тканей после вулканизации до 50 %, в литературе же сообщается о ее снижении на 80 % [ 58 ]. Степень такого вредного воздействия напрямую зависит от аминного числа ускорителя (доля азота аминного типа) и его содержания. Следует отметить, что падение прочности может происходить не только при вулканизации, но и в процессе теплового старения материала. В таблице 2.12 приводятся расчетные амино-азотные индексы некоторых ускорителей, показывающие количество азота, который реально может быть переведен в амины в ходе вулканизации, в расчете на грамм ускорителя:

Общий индекс вулканизующей системы равен сумме индексов компонентов, помноженных на из массовую долю. Исследования показали, что при температуре 160 о С в течение 2 часов прочность полиэфирного корда уменьшается на 60 % при использовании ускорителей с общим индексом 10-15, на 80 % — при индексах от 25 и выше.

Подробное изучение поведения полиэфирного корда в контакте с резинами на основе этиленпропилендиенового каучука привело авторов к выводу, что на потерю прочности влияют три основных фактора – наличие влаги, природы вулканизующей системы и условий вулканизации и теплового старения. Разрушение полиэфирного корда вызвано гидролизом, катализируемым аминами. С повышением температуры разрушение ускоряется. Наиболее эффективный метод устранения падения прочности – отказ от ускорителей вулканизации аминного типа. Это всегда необходимо учитывать при разработке полиэфирных тканей с резиновыми покрытиями на основе СКЭПТ.

При применении полиамидных, вискозных и т.д. тканей таких проблем не замечено.

«Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций»

Авторский коллектив; Л.Е. Ветрова, к.х.н В.Ф. Ионова, П.В. Таскаева, к.т.н. А.Т. Титаренко, к.т.н. В.П. Шпаков

Программа

ЦВК Экспоцентр, Павильон Форум, Западный зал

И.П. Левенберг (Makrochem SA, Польша)

Особенности использования технологических добавок Polyplastol в шинной промышленности и промышленности РТИ

Б.Р. Кулуев; А.В. Князев; Г.Р. Гумерова; Я.М. Голованов; А.В. Чемерис

Ю.А. Гамлицкий
(ФГБОУ ВО МИРЭА – Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова), Москва);

В.Ф. Каблов (Волжский политехнический институт (филиал)

ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет);

В.И. Мудрук (Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана);

С.Л. Соколов (Проектный центр «Спектр»);

А.C. Лынова; Н.А. Михалева
(ООО ПСК «БИОСИНТЕЗ»);

Передовые методы динамических онлайн-испытаний для обеспечения качества в резиновой промышленности

28 апреля 2021 г.
ПЛЕНАРНОЕ ЗАСЕДАНИЕ

ЦВК Экспоцентр, Павильон Форум, Западный зал

Ferroflex – новый модификатор для широкого круга полимеров

А.В. Чичварин; В.П. Смирнов; А.А. Москвитин
(ООО «ФерроПолимер», Старый Оскол, Белгородская обл.);

А.А. Хасин (ООО «Тюбол Центр НСК», ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет»); Р.В. Карпунин; А.Ю. Скуратов (ООО «Тюбол Центр НСК», Новосибирск);

М.А. Коротич; Е.О. Иванов

Природный высокоактивный оксид магния МагПро®150 — альтернатива синтетическим маркам в производстве резин на основе галогенсодержащих каучуков

Проект восстановления российского производства алкилированных антиоксидантов аминного типа для резино-технических изделий (шины, приводные ремни, износостойкие эластомеры, синтетические пороха) по безотходной дву-стадийной технологии патента № 2553984, 28.02.2013 автор Годзоев О.А.

Секционные заседания

СЕКЦИЯ I. СИНТЕТИЧЕСКИЕ КАУЧУКИ
ЦВК Экспоцентр, Павильон Форум, Западный зал

А.В. Будеева; Е.В. Богоявленская (ООО «НИОСТ», Томск);

П.С. Лемпорт (ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова»);

П.А. Челноков; С.И. Густякова
(Центр «Эластомеры» АО «Воронежсинтезкаучук», Сибур);

Круглый стол
Натуральный каучук

ЦВК Экпоцентр, Павильон Форум, Западный зал

Альтернативные гевее каучуконосы:

«Синтезировать не можем, выращивать!
Синтезировать, не хотим выращивать!»

Выступления:

1. Учесть сейчас опыт выращивания корневых каучуконосов в СССР

А.В. Чемерис, главный научный сотрудник, д.биол.н., профессор
(ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр РАН»);

2. Генная модификация кок-сагыза с целью улучшения агротехнических качеств

А.С. Иванова, младший научный сотрудник
(Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Москва)

3. Ключевые научно-технические проблемы организации производства натурального каучука (НК) из растительных каучуконосов

В.С. Альтзицер, начальник управления по производству, д.т.н. (АО «НИИР»)

СВОБОДНАЯ ДИСКУССИЯ

К дискуссии приглашаются все участники Конференции

СЕКЦИЯ II. НАНОУГЛЕРОДНЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ
ЦВК Экпоцентр, Павильон Форум, Мраморный зал

С.И. Вольфсон; Ю.М. Казаков; А.Д. Хасанова
(ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»);

СЕКЦИЯ III. Рецептуростроение резин
для улучшения эксплуатационных характеристик

ЦВК Экпоцентр, Павильон Форум, Мраморный зал

В.В. Коврига; Т.Ф. Орешенкова; А.С. Васильева
(ООО «Группа Полимертепло», Москва);

А.О. Зорин; Е.Е. Поповцев; А.В. Будеева (ООО «НИОСТ», Томск);

М.Д. Соколова; А.Р. Халдеева; В.В. Павлова

С.В. Котова; Ю.А. Наумова; Л.Р. Люсова
(ФГБОУ ВО «МИРЭА — Российский технологический университет (Институт тонких химических технологий им. М.В.Ломоносова)», Москва);

О.В. Карманова; С.Г. Тихомиров; А.А. Голякевич
(ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»);

Ж.С. Шашок
(УО «Белорусский государственный технологический университет», Минск);

СТЕНДОВАЯ СЕССИЯ

В.С. Глуховской; А.Г. Харитонов; В.В. Бердников; Е.В. Комаров; А.В. Фирсова (Воронежский филиал ФГУП «НИИСК»);

Д.Н. Земский
(Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «КНИТУ»);

С.В. Мишунин; И.В. Баранец; Т.Е. Суханова
(ФГУП «НИИСК», Санкт-Петербург);

СЕКЦИЯ II.

Рецептуростроение резин
для улучшения эксплуатационных характеристик

И.А. Литвинова, Ю.А. Гамлицкий
(ФГБОУ ВО МИРЭА — Российский технологический университет
(Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова), Москва);

Читайте также  Вступительный в аспирантуру

М.Е. Цыганова; А.П. Рахматуллина
(ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»);

А.М. Шульга
(Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал)
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»);

А.А. Соколовский (ООО «Маяк», Москва);

С.И. Вольфсон; Ю.М. Казаков; А.Д. Хасанова; А.Д. Хусаинов
(ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»);

В.Ф. Каблов (Волжский политехнический институт (филиал ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет);

А.Н. Гайдадин; Ву Мань Хунг
(ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»);

Т.Т. Рахматулин; С.Т. Михайлова
(ООО «Научно-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий»

О.О. Петрова, До Тхи Кьеу Лоан; Ю.С. Карасева; Е.Н. Черезова
(ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»);

А.Ф. Пучков; М.П. Спиридонова
(Волжский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»);

Е.В. Мартынова (АО «Волтайр-Пром», Волжский);

СЕКЦИЯ V.

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОМЕРОВ, ЭЛАСТОМЕРОВ, ИЗДЕЛИЙ

Э.Н. Мифтахов; С.А. Мустафина; Т.А. Михайлова
(ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», Уфа);

Из чего и как делают резину для колес вашего автомобиля

Сегодня я же хочу поговорить об резине или шинах. Из чего их делают и какой они проходят путь до наших прилавков. Многие ошибочно думают – что в основе всего лежит нефть, многие даже уверенны – что ее там под 90%, однако это не совсем так. НА заре своего появления шины были продуктом природы практически на 100% …

Прежде чем рассказать вам о современных шинах, позвольте копнуть в историю и рассказать про резину на заре ее производства.

Что такое каучук?

ДА будет вам известно – что основной компонент резины делается из каучука, а это очень даже природный материал который добывают из каучуковых деревьев. В южной Африке такие деревья существуют очень давно, даже сложно подсчитать их возраст. Однако Европейцы познакомились с ними в 16 веке, когда вернулся на родину Христофор Колумб.

Если разложить слово «КАУЧУК» на составляющие, то получается «КАУ» – растение, дерево, «УЧУ» – плакать, течь. ТО есть если дословно перевести то это «плачущее дерево», с языка индейцев племени реки Амазонки. Однако есть и научное название – «КАСТИЛЬЯ», произрастает оно на берегах реки Амазонки в непроходимых джунглях.

«КАСТИЛЬЯ» очень высокое дерево вырастет оно 50 метров в высоту и цветение продолжается круглый год.

Второй по содержанию этого сока является дерево – «ГЕВЕЯ», которое также вырастает до 40-50 метров. Когда растение набирает силу, и доходит до возраста в 9-10 лет, у него на стволе делают насечки в форме буквы «V» из которой и начинает сочиться натуральный каучук. При воздействии воздуха он становится тягучим.

Это два основных растения, которые дают натуральные каучуки. В средней Азии, а также на берегах южной Америки, Бразилии, Перу, острове Шри-Ланка есть целые плантации таких деревьев, которые существуют только с одной целью – добывание этого сока! Это уже давно налаженный бизнес.

В пятерку «популярных» также входят растения: «МАНИОКА», «САЛЬНОЕ ДЕРЕВО» и кустарник «ИН-ТИЗИ». Все они являются источниками для последующего производства резины.

Как я писал, выше каучук был привезен в Европу очень давно, но вот на первое его использование решился – К.МАКИНТОШ, не путать с компьютерами от «APPLE», он впервые пропитал плащ от дождя этим составом, благодаря чему тот получился практически не промокаемым. В холодную погоду он становился плотным и не промокаемым, а вот в жару становился немного «липковатым». Нужно отметить, что МАКИНТОШ подсмотрел этот метод у индейцев с Амазонки, те уже несколько веков пропитывали свою одежду, а также растения нужные для производства крыш домов именно каучуком – характеристики водонепроницаемости намного увеличивались.

Так что появлению резины мы косвенно обязаны – индейцам Амазонки! Посмотрите короткий ролик.

Производство резины

Ну вот мы и подошли до самого интересного до производства самой резины, и это не обязательно колеса автомобиля, резина сейчас применяется везде, даже в резинках для волос.

После того как соберут сок каучука, он еще очень далек от производства резины. Изначально из него производят латекс, это промежуточное звено. Однако чистый латекс сейчас применяется везде, начиная от медицины, заканчивая промышленностью.

Сок наливают в большие чаны и перемешивают в больших чанах с кислотой, обычно в течение 10 часов. После чего он затвердевает. Это уже и есть латекс.

После его пропускают через специальные валы, таким образом, убирая лишнюю влагу. Получается длинная и достаточно широкая лента.

Эту ленту запускают под специальные ножи и измельчают ее. Если посмотреть на этот состав, то это похоже на пережаренный омлет.

Эту воздушную массу, обжигаю в больших печах под воздействием достаточно высоких температур – 13 минут. Теперь он получается эластичным и похожим на бисквит, его прессуют блоками и отправляют на производство.

Конечно в сетях вы не найдете точной формулы производство резины и тем более шин, все это держится в строгом секрете. Однако суть процесса не изменилась за последние 100 лет и всем давно известна.

Чтобы сделать резину, нужно взять эти брикеты латекса и подвергнуть их вулканизации. Также добавляется в этот состав сера и другие «скрытые» ингредиенты. Все это добавляют в специальный котел, нагревают, перемешивают и после таких манипуляций уже и появляется резина.

Как только она разогрета до 120 градусов, ее раскатывают специальными валами, до тонких полос. Там же она и охлаждается.

После эти полоски резины идут на производство колес, читайте статью.

Современная резина для шин

В современном мире шины для колес, делаются в основном из резины. Но она может быть не только натуральной, но и синтетической. Да сейчас научились производить синтетические каучуки. Каучук имеет в составе самую большую долю, обычно это – 40-50% от общей массы.

Далее в резину добавляют сажу (или технический углерод). В массовой доле колеса его примерно 25-30% от общей массы. Его добавляют для большей прочности конструкции, а также для выдерживания высоких температур. Сажа как бы скрепляет молекулы каучука делая их намного прочнее, они легко выдерживают трение и температуры при экстренных торможениях. Без этого углерода (сажи) шины ходили бы раз в 10-15 меньше.

Следующая добавка – это кремниевая кислота. Некоторые производители заменяют ей углерод, так как она дешевле и обладает высокими свойствами для сцепления молекул. Однако другие от нее напрочь отказываются, констатируя что она дает недостаточную износостойкость! Однако если все же проанализировать состав многих ведущих компаний, то она присутствует в составе, она улучшает сцепление на мокрой дороге. Информация разнится, сколько ее добавляют, но если вывести среднюю составляющую примерно 10%.

Еще одни добавки это смолы или масла. Их больше в зимней резине и меньше в летней, они придают «смягчающую роль» резине, не дают ей быть такой «дубовой». Особенно это важно для зимних вариантов. Добавление около 10-15%.

НУ и последнее и очень важное это специфические секретные составы производителя, их также около 10%, но они могут очень сильно изменить параметры готовой шины. Держатся они понятно в строгом секрете.

Справедливости ради стоит отметить что есть еще и металлически-нитевидный каркас, но я его здесь не буду упоминать, все же это немного другая история.

Именно так делают резину (шины) для колес наших автомобилей. Синтетические каучуки хоть и применяются, но они пока не могут потягаться с природными, так что глобальные изменения в строении шин еще долго не предвидятся.

Сейчас полный ролик, в нем найдете ответ – что лучше синтетический или природный материал.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: