Резина и резиноподобные материалы

Саратовский государственный технический университет 
 
 
 

Кафедра «ФМТМ» 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине

«Материаловедение, технология конструкционных  металлов»

на тему:

Резина  и резиноподобные материалы 
 
 
 
 
 
 

                                                                          Выполнила:

                                                  Студентка группы БМС-31

                                                                        Герасина Т.П. 

                                                                            Проверила:

                                                                    Протасова Н. В. 
 
 
 

Саратов 2010 

Содержание 

Введение……………………………………………….………………………….3 

Глава I: Общие сведения и технология изготовления резины………...….4

1.1 Компоненты, входящие в резиновую смесь……..……………..………..….4

1.2 Технология изготовления резины. Вулканизация……………………...…..6

1.3 Свойства и основные виды резины………………………………………….7

1.4 Силиконовая резина……………………………………………………….….8 

Глава II: Назначение и применение резины ……………………..………..11

2.1 В промышленном производстве………………………………………...….11

2.2 Применение в медицине…………………………………………………….13 

Заключение………………………………………………………………… 

Приложение……………………………………………………………. 

Список  используемой литературы……………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

    Современная техника не может обойтись без  резины. Из резины делают шины автомобилей, самолетов и велосипедов, изоляцию проводов, водолазные костюмы, баллоны  аэростатов, галоши, шланги, надувные лодки, противогазы и многое другое.

    Резина  является продуктом переработки  каучуков. Природный полимер –  каучук свое название получил от индийского слова «каочу», что означает –  «слезы дерева», которые появляются на каучуконосном дереве при его  порезе. Много сотен лет назад  индийцы научились использовать белую древесную смолу – каучук.

    Натуральный каучук (НК) получают из растений –  так называемых каучуконосов. Натуральный каучук легко растворяется в воде. При нагреве до температуры 90°С каучук размягчается, становится липким, при температуре ниже нуля приобретает твердость и хрупкость.

    Бурное  развитие техники не могло ограничиться использованием только натурального каучука и привело к созданию синтетических (искусственных) каучуков (СК). Промышленность различных стран производит чрезвычайно разнообразные синтетические каучуко-подобные материалы. Исходным сырьем для получения каучука являются: этиловый спирт, ацетилен, бутан, этилен, бензол, изобутилен, некоторые галогенпроизводные углеродов и др. При полимеризации мономеров ( дивинил, стирол, хлоропрен, хлористый винил и т.п.) получаются синтетические каучуки.

    При сравнительно большой прочности  натуральный каучук значительно  уступает синтетическом по морозостойкости  и стойкости против воздействия  растворителей. Свойства резины в основном зависят от каучуков, входящих в ее состав. Качество синтетического каучука определяет стойкость резины к растворителям, к атмосферному воздействию, кислороду, агрессивным средам, теплостойкость, морозостойкость, упругость и эластичность, клейкость растворов резиновых смесей и другие свойства металла. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава I: Общие сведения и технология изготовления резины 

1.1 Компоненты, входящие в резиновую смесь

    Для получения резины основным компонентом  является каучук, который, соединяясь в процессе вулканизации с вулканизирующим веществом, образует резину. В качестве вулканизирующего вещества обычно применяют серу; тиоколовые каучуки вулканизируют перекисями металлов (перекись марганца, перекись свинца); полйсйлоксаиы вулканизируют с помощью органических перекисей (перекись бензола); фтор-каучуки вулканизируют органическими перекисями или диаминами.

    Для повышения механической прочности  и износоустойчивости в состав резиновой  смеси обычно вводят упрочняющий  наполнитель. К числу таких наполнителей принадлежат вещества с предельно малой величиной частиц и высокоразвитой поверхностью. Наиболее распространенными упрочняющими наполнителями являются сажи.

    В производстве светлоокрашенных резин  и резин, предназначенных для  работы при повышенных температурах, в качестве упрочняющего наполнителя применяют окись кремния, окись титана, которые находятся в столь же мелкодисперсном состоянии.

    В резиновую смесь вводят ускорители вулканизации, применяя для этого  дифенилгуанидии и др. Иногда для  повышения пластичности резиновой смеси и морозостойкости готовых изделий в резиновую смесь добавляют пластификаторы (стеариновая и олеиновая кислоты, парафины и др.).

    Против  старения (процесса соединения резины с кислородом воздуха) в резиновую  смесь вводят противоокислители (противо-старители), а для придания цвета добавляют красители (охра, ультрамарин). 

1.2 Технология изготовления резины. Вулканизация

    Процесс изготовления резины и резиновых  деталей состоит из приготовления  сырой резиновой смеси, получения  из нее полуфабрикатов или деталей и их вулканизации.

    Технологический процесс включает в себя следующие  операции: вальцевание, каландрирование, получение заготовок, формование и  вулканизацию,   обработку  готовых  деталей.

    Для приготовления сырой резины каучук разрезают на куски и пропускают через вальцы для придания пластичности (рис. 180). Затем, в специальных смесителях каучук смешивают с порошкообразными компонентами, входящими в состав ре3ины (вулканизирующие вещества, наполнители,   ускорители   вулканизации  и т.д.), вводя их в резиновую смесь точно по весовой дозировке. Перемешивание можно производить и на вальцах. Таким образом получают однородную, пластичную и малоупругую массу — сырую резину. Она легко формуется, растворяется в органических растворителях и при нагревании становится клейкой.

    Провальцованная резиновая смесь поступает на каландр для получения листов заданной толщины—процесс получения  листовой резины. Из каландрованных листов заготовки деталей получают вырезкой по шаблонам, вырубкой штанцевыми ножами, формированием на шприцмашине.

    Для изготовления резиновых деталей  формовым способом используются гидравлические вулканизационные прессы с электрообогревом. Прессование производят в пресс-формах методами прямого и литьевого прессования. Литье под давлением применяют для изготовления деталей сложной конфигурации. Детали, изготовленные литьем под давлением, имеют повышенную вибростойкость и хорошо воспринимают знакопеременные нагрузки.

    Формование  резин имеет много общего с формованием отвердевающих пластических масс, однако есть и некоторые отличия. Вследствие высокой пластичности резиновых смесей для заполнения форм, даже сложной конфигурации, не требуется давление выше 5 МПа (50 кгс/см2). В большинстве случаев изделия формуют под давлением 1—2 МПа (10—20 кгс/см2).

    Для получения высокоэластичных прочных  изделий (покрышек, трансмиссионных  лент, ремней, рукавов) резиновую смесь  наносят на высокопрочные ткани (корд, белтинг) из хлопчатобумажного  волокна, полиамидного или полиэфирного волокна. Для сцепления резины с тканью применяют способы напрессовывания или пропитывания. В первом случае тонкие листы каландрованной сырой резины на специальных дополнительных дублировочных каландрах напрессовывают на ткань. Во втором случае ткань пропитывают раствором резиновой смеси (резиновым клеем) и сушат для удаления растворителя. Прорезиненную ткань раскраивают, собирают в пакеты и прессуют в изделия.

    Многие  резиновые изделия армируют металлическими деталями. Металлы или сплавы (за исключением латуни) не обладают адгезией (прилипаемостью) к резине, поэтому легко вырываются из изделия. Для придания адгезии металлической арматуры к резине на металл наносят клеевую пленку или осуществляют латунирование. Наиболее высокая прочность сцепления металла с резиной достигается путем нанесения на металлическую поверхность пленки изоционатного клея «лейконат» или ее латунирования.

            Любой процесс формования заканчивается  процессом вулканизации. Каучук состоит из линейных молекул. При нагревании с серой (вулканизации) происходит укрупнение молекул и образование сетчатой структуры молекул, при этом каучук превращается в резину. В резине кроме линейных есть и трехмерные молекулы.

    Усложнение  и укрупнение молекул приводит к  тому, что вещество приобретает упругость, не снижая эластичности, а кроме того, и стойкость к температурным и химическим воздействиям. Резина примерно на одну треть состоит из сажи, которая создает кристалличность строения вещества, увеличивает его прочность.

    Вулканизацию  осуществляют с нагревом и без нагрева. Длительность и температура вулканизации определяются рецептурой резиновой смеси (типом каучука и эффективностью введенного ускорителя); но обычно вулканизацию проводят при температуре 120—150

    При формировании деталей вулканизация их производится в пресс-формах на вулканизационных гидравлических прессах с паровым или электрическим обогревом. Формовой метод вулканизации дает более плотную, однородную структуру, более точные размеры и более чистую поверхность резинового изделия. При невозможности вулканизации в пресс-форме особенно изделий, полученных на шприцмашине накатыванием и дублированием, вулканизацию проводят в вулканизационном котле.

    Почти все синтетические каучуки получают методом эмульсионной полимеризации в водных средах. Образующийся в этих условиях полимер получается с частицами, близкими к размерам коллоидных частиц. В присутствии специально вводимых веществ (эмульгаторов) частицы полимеров образуют устойчивую эмульсию полимера в воде, которая называется латексом.

    В настоящее время выпускается большое количество латексов, из которых непосредственно можно изготовлять резиновые изделия. Они применяются для получения фрикционных изделий, для пропитки корда, для изготовления абразивных шлифовальных камней, резиновых нитей, волосяных эластичных подушек, маканых изделий (перчатки, шары-пилоты), толстостенных изделий, для замены клеев латексными пастами, для получения резиновых пеноматериалов.

    Для получения резиновых изделий  толщиной не более 0,2 мм форму (обычно стеклянную) несколько раз погружают в латекс. После каждого погружения на форме остается слой латекса, из которого удаляют воду высушиванием.

    Процесс изготовления изделий из латексов состоит  из следующих операций: смешения латекса с вулканизирующими агентами и другими компонентами резиновой смеси: высаживания резины на форму в виде пленки по мере испарения воды; вулканизации.

    Вулканизированные резиновые детали, в зависимости  от предъявляемых к ним требований, подвергают дополнительной обработке. В большинстве случаев достаточно удаления облоя (заусенцев), что может выполняться и небольшими ножницами с загнутыми концами. При наличии в деталях сквозных отверстий применяют вырубные ножи. Для окончательного удаления следов облоя проводят дополнительную зашлифовку. В некоторых случаях для получения точных размеров требуется обточка и шлифовка всей поверхности детали. Эти операции проводятся в токарном патроне с помощью абразивных или фетровых кругов.