Резина и резиноподобные материалы

1.3 Свойства и основные виды резины 

Применение  резины в машиностроении обусловливается ее ценными свойствами. Резина обладает высокой упругостью и способностью поглощать вибрации, хорошо сопротивляться истиранию и многократному изгибу. Резина газо- и гидронепроницаема, стойка против воздействия масел, жидкого топлива и ряда других сред. Резина является диэлектриком. Резина в готовом изделии находится в термостабильном состоянии, она нерастворима (но обладает способностью набухать) в растворителях и не пластична. Исходная же невулканизированная резиновая смесь обладает хорошей пластичностью, обеспечивающей возможность формообразования разнообразных изделий;

    Свойства  вулканизированных резин в значительной степени определяются характеристикой  каучуков.

    Резины  из СКВ (синтетического бутадиенового  каучука) имеют удовлетворительную механическую прочность и морозостойкость, ограниченную теплостойкость, сравнительно малую эластичность, легкую окисляемость, ограниченную химическую стойкость и газонепроницаемость. Резина применяется для изготовления почти всех видов резиновых деталей, особенно для изготовления автомобильных шин.

    Нейритовые  резины обладают высокой прочностью, теплостойкостью до 110—120° С, малой набухаемостью в бензинах и маслах, достаточной атмосферостойкостью и химической устойчивостью. Они применяются преимущественно для изготовления маслоупорных и бензоупорных, а также термостойких изделий: спецодежды, обкладки для химической аппаратуры и валов, транспортных лент, оболочки аэростатов, противогазных шлемов, оболочки электрических кабелей, различных клеев и заменителей кожи.

    Полисульфидные  резины имеют невысокую прочность, морозостойкость и теплостойкость, повышенную бензо- и маслостойкость, высокую газонепроницаемость и применяются для изготовления шлангов, труб, рукавов, прокладок для бензина, масла и бензола.

    Изопреновые резины обладают высокой прочностью при растяжении и при истирании, эластичностью и морозостойкостью, ограниченной теплостойкостью (80—100° С), повышенной окисляемостью, набухаемостью в бензинах и маслах, ограниченной химической стойкостью и газонепроницаемостью, пригодны для изготовления изделий общего назначения.

    В резине не все линейные молекулы скреплены  в трехмерные, поэтому она не теряет эластичности каучука. Если содержание серы в резине довести до 30—35%, то атомы серы скрепляют все нитевидные молекулы каучука в трехмерные. При этом молекулы каучука становятся крупнее, эластичность уменьшается, твердость увеличивается, образуется материал — эбонит.

    Эбонит  хорошо обрабатывается на токарном, сверлильном  и других станках. Он инертен, водостоек и широко используется в автотракторной, химической, электрорадиотехнической промышленностях как диэлектрик.

    Если  соединения молекул каучука производить  не через атомы серы, а прямо  — углерод с углеродом (такая  реакция соединения молекул каучука  происходит при температуре выше 300° С), получается твердое вещество — эскапон, обладающее исключительными электроизоляционными свойствами. Эскапон — прозрачная, стеклообразная масса, хорошо обрабатывается и полируется. Он обладает высокой химической стойкостью, выдерживает нагревание до 400—500° С, нашел применение как высокочастотный диэлектрик в радиолокации и радиотехнике и для изготовления лаков.

    На  способности каучука абсорбировать  газы и на его газопроницаемости основано производство пористых резин. В качестве порообразователя применяется двууглекислый натрий, вводимый в резиновые смеси в количестве 10—15%. Как упругий материал, хорошо поглощающий удары, пористая резина применяется для амортизации в качестве теплоизоляции, звукоизоляции и как материал для фильтров. Она используется в автомобильной и химической промышленностях, в холодильных установках, в производстве изделий санитарии и гигиены, медицинских приборов, спортивных товаров. 

1.4 Силиконовая резина

    Силиконовая резина – это эластичный материал, получаемый на базе высокомолекулярных кремнийорганических соединений и по внешнему виду напоминающий синтетическую или обычную натуральную резину. Однако вследствие своей особой химической структуры она отличается целым рядом свойств, которые позволяют ей занять особое место среди резиновых эластичных материалов.

    Основная  структура силиконовой резины, в  отличие от обычных видов резины, – это цепи из атомов кремния  и кислорода с редкими поперечными  сшивками. Этим обстоятельством обуславливается  присущий ей в некоторой степени неорганический характер.

    Остальные связи кремния заняты органическими  радикалами (R), в первую очередь метильными, чем объясняется сходство с обычными сортами резины.

    Наряду  с метильными группами полимерная цепь содержит небольшой процент алкиленовых групп, в первую очередь – винильных, что повышает реакционную способность при перекисном образовании сетчатых структур. 

    Устойчивость  к экстремальным  температурам

    Силиконовая резина сохраняет свои свойства практически  неограниченное время при температурах от -50°C до +180°C.

    Её  можно использовать при температурах, близких к +250°C в течение нескольких сотен часов без появления  хрупкости.

    Особо термостойкие типы силиконовой резины имеют достаточно долгий срок службы при температуре выше +200°C.

    Точно также особые сорта применимы  при температурах до -100°C.

    Зависимость свойств от температуры

    Как и у всех силиконов, большинство  свойств силиконовой резины зависят  от температуры в меньшей степени, чем у органических материалов. Благодаря этому силиконовую резину можно с успехом использовать при более высоких и более низких температурах. К таким свойствам относятся, например, сохранение формы, эластичность, упругость, прочность, жёсткость и предельное удлинение. Среди электрических характеристик, которые также в меньшей степени зависят от температуры, следует назвать пробивную прочность, диэлектрические показатели, объёмное сопротивление. 

    Электрические свойства

    Силиконовая резина при комнатной температуре обладает отличными изоляционными свойствами. Как уже отмечалось, эти свойства зависят от температуры лишь в малой степени. Поэтому силиконовая резина при температурах выше +100°C превышает по своим изоляционным показателям все традиционные эластомеры.

    Следует также отметить, что при хранении в воде отмечаются лишь ничтожные  изменения электрических свойств.

    При сгорании изоляции из силиконовой резины остаётся непроводящий слой SiO₂, благодаря чему обеспечивается более высокая защита электрических приборов и установок при нежелательных перегрузках.

    Химическая  стойкость

    Силиконовая резина устойчива к растворам  солей, кипящей воде, спиртам, фенолам, различным минеральным маслам, слабым кислотам и щелочам, а также к  перекиси водорода. В определённых условиях при контакте с алифатическими углеводородами наблюдается сильное набухание силиконовой резины, но после их испарения к ней возвращаются первоначальные механические свойства, так как она не содержит экстрагируемых составных частей. 

    Физиологическое воздействие

    Силиконовая резина не токсична, если она обработана по всем правилам. Поэтому она является идеальным материалом для медицинской  техники и пищевой промышленности. Однако некоторые вулканизирующие  средства могут оказывать на неё неблагоприятное воздействие. Эти средства вулканизации и продукты их распада устраняются путём достаточно длительного воздействия высоких температур. 

    Свойства  силиконовой резины в отличие  от натурального каучука не меняются под воздействием света и воздуха в нормальных температурных диапазонах. Дождь, снег, морская вода также практически не оказывают воздействия на свойства силиконовой резины. Поэтому её можно считать устойчивой к атмосферным воздействиям.

    Она устойчива даже к озону, благодаря  чему приобретает особенно важное значение для электротехнической промышленности. Кроме того, силиконовая резина устойчива к таким явлениям, как электрическая корона и дуга. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава II: Назначение и применение резины 

2.1 В промышленном производстве

    В производстве используются следующие виды резиновых  изделий.

    Техническая листовая резина предназначается для изготовления прокладок,     клапанов,     уплотнителей,    амортизаторов    и    др.

    Резиновый шнур круглого, квадратного и прямоугольного сечения — используется для работы в качестве уплотнительных деталей. По свойствам резины шнуры подразделяются на пять типов: кислотощелочестойкие, теплостойкие, морозостойкие, маслобензиностойкие и пищевые.

    Резинотканевые ленты применяют на конвейерах; они подразделяются на два вида: для общего назначения и специального (теплостойкие, морозостойкие и маслостойкие и пищевые). Ленты состоят из тканевого сердечника послойной конструкции и резиновой обкладки рабочей и нерабочей поверхности. Для прокладок применяются прорезиненные ткани: бельтинг и уточная шнуровая ткань.

    Плоские ремни — приводные тканевые, прорезиновые в зависимости от назначения и конструкции подразделяются на три типа: нарезные, применяющиеся для малых шкивов и больших скоростей; послойно завернутые — для тяжелых работ с прерывной нагрузкой и средних скоростей; спирально завернутые ремни применяются для работ с небольшими нагрузками и при малой скорости (до 15 м/с). Ремни всех типов могут изготовляться как с резиновыми обкладками (одной или двумя), так и без них. Приводные клиновые ремни состоят из кордткани или кордшнура, оберточной ткани, свулканизированных в одно изделие. Вентиляторные клиновые ремни предназначены для автомобилей, тракторов и комбайнов.

    Рукава (шланги) и трубы. Рукава резинотканевые с металлическими спиралями подразделяются на две группы, всасывающие — для работы под разрежением и напорно-всасывающие — для работы под давлением и под разряжением. В каждой группе в зависимости от перекачиваемого вещества рукава подразделяются на следующие типы: бензомаслостойкие, для воды, для воздуха, кислорода и нейтральных газов, для слабых растворов неорганических кислот и щелочей концентрацией до 20%, для жидких пищевых продуктов.

    Резинотканевые  напорные рукава применяются в качестве гибких трубопроводов для перемещения  под давлением газов, жидкостей и сыпучих материалов; они состоят из внутреннего и наружного резиновых слоев и.одной или нескольких прокладок из прорезиненной ткани.

    Резинотканевые  паропроводные рукава состоят из внутреннего слоя резины, промежуточных  прокладок и наружного слоя резины. Они применяются в качестве гибких паропроводов для насыщенного пара при давлении до 0,8 МПа (8 кгс/см2) и температуре 175° С.

    Технические резиновые трубки кислотощелочестойкие предназначаются для перемещения растворов кислот и щелочей концентрацией до 20% (за исключением азотной и уксусной кислот); теплостойкие при температуре: в среде воздуха до -f-90° С, в среде водяного пара до +140° С; морозостойкие до —45° С; маслобензостойкие; пищевые.

    Резинотканевые  шевронные, многорядные  уплотнения — служат для обеспечения герметичности в гидравлических устройствах при возвратно-поступательном движении плунжеров, поршней и штоков, работающих в среде воды, эмульсии и минеральных масел.

    Резиновые уплотнения применяются для валов, для работы в среде минеральных  масел и воды при избыточном давлении.

    Резиновые уплотнительные кольца—для соединительных головок тормозных рукавов, изготовляемых формованием; для гаек пожарных рукавов формованные.

    Сальниковые набивки предназначаются для  заполнения сальниковых уплотнений с целью герметизации места выхода движущейся детали механизма от рабочего пространства одной среды и одних параметров в пространство другой среды и других параметров; пропитанные набивки обеспечивают смазку подвижной детали механизма.

          

        Возможности применения силиконовой резины чрезвычайно разнообразны и охватывают все отрасли промышленности.