Вплив структури каучуку на властивості гум. 1 страница

Класифікація каучуків та їх основні фізико-хімічні властивості.

План лекції

Класифікація каучуків

(Таблиця 5)

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.
	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
	Резина. Метод определения упруго прочностных свойств при растяжении	ГОСТ 270-75	Умовне напруження при заданому подовжені, умовна міцність при розтягуванні, відносне подовження при розриві
	ЕСЗКС резины. Методы испытаний на стойкость к термическому старе нию	ГОСТ 9024-74	Стійкість до термічного старіння
	Резина. Метод определения усталостной выносливости при многократном растяжении	ГОСТ 261-79	Втомна витривалість
	Резина. Метод определения твердости по Шору А	ГОСТ 263-75	Твердість за Шором
	Резина. Метод определения твердости в международных единицах	ГОСТ 20403-75	Твердість у міжнародних одиницях
	Каучуки и резиновые смеси. Метод определения эластичности по отскоку на приборе типа Шоба	ГОСТ 27110-86	Еластичність
	Резина. Определение сопротивления раздиру (раздвоенные, угловые и серповидне образцы)	ГОСТ 262-93 ИСО 34-79	Опір гум роздиранню
	Определение адгезии резины к корду (Н-метод)	ГОСТ 14863-69	Міцність зв`язку гуми з кордом
	Резина. Метод определения сопротивления истиранию при качении с проскальзыванием	ГОСТ 12251-77	Опір стиранню
	Резина. Метод определения теплообразования, остаточной деформации и усталостной выносливости при многократном сжатии	ГОСТ 20418-75	Теплоутворення, залишкова деформація, опір багаторазовому стискуванню
	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
1. Низькомолекулярні (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
2. Каучуки загального та спеціального призначення (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.
3. Каучуки спеціального призначення (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

5. Натуральний каучук.

(Таблиці 6,7 та 8)

План лекції

1. Натуральний каучук, історія відкриття.

2. Методи одержання, будова, властивості НК.

3. Перспективи його використання

Таблиця 6 - Склад латексу натурального каучуку

№ п.п.	Найменування складової	Вміст у %
	Каучук	34-37
	Вода	52-60
	Білки	2,0-2,7
	Смоли	1,0-3,4
	Цукор	1,5-4,2
	мінеральні речовини	0,2-0,7

Таблиця 7 - Склад концентрованого латексу, одержаного методом центрифугування та випарювання

Вміст,%	Центрифугування	Випарювання
	Концентрат	серум	Концентрат
Каучук	60,0	7,5	68,0
Некаучукові складові в перерахунку на сухий залишок
Ацетоновий екстракт	3,5	11,0	6,0
Водний екстракт	1,5	30,5	11,5
З`язаний азот	0,3	2,05	0,6
Зола	0,4	3,0	5,0
КОН	-	-	1,5

Таблиця 8 - Склад різних типів та сортів каучуку

Вміст,%	Смокед-шит	Світлий креп
Каучук	91-96	91-96
Сполуки ацетонового екстракту	1,50-3,50	2,00-3,45
Азотвмісні сполуки	2,20-3,50	2,40-3,80
Водорозчинні сполуки	0,30-0,85	0,20-0,40
Зола	0,15-0,85	0,16-0,85
Волога	0,20-0,90	0,20-0,90

Основні типи натурального каучуку:

- рифлений смокед-шит (6 сортів);

- світлий та білий креп (10 сортів);

- плантаційний коричневий креп (6 сортів);

- компо-креп (3 сорти);

- тонкий коричневий креп (4 сорти);

- товстий бланкет-креп (3 сорти)

- флеш-барк креп (3 сорти);

- чистий копчений бланкет-креп (3 сорти);

6. Синтетичні Каучуки загального призначення

(таблиці 9 – 16)

План лекції

1. Ізопренові каучуки. Методи синтезу, марки, властивості і галузі використання.

2. Бутадієнові каучуки. Методи синтезу, марки, властивості і галузі використання.

3. Бутадієн-стирольні каучуки. Методи синтезу класифікація, марки властивості і галузі використання.

Таблиця 9 - Склад та основні фізичні характеристики каучуків СКІЛ та СКІ-3 в порівнянні з НК

Показники	НК	СКІЛ	СКІ-3
Вміст ланок,%
Цис-1,4	98 – 100	65 - 94	92 - 99
Транс-1,4	-	0 – 25	0 - 4
1,2	-	0 - 3	0 - 2
3,4	0 – 2	5 - 7	1 – 3
Ненасиченість,%	95 – 98	95 - 98	94 – 98
Середнє в`язкістна маса, тис.	1 400-2 600	800 – 3 000	350 – 1 300
Температура склування, С	-72	-67	-70
Щільність, г/см 3	0,91-0,92	0,91 – 0,92	0,91 – 0,92

Таблиця 10 - Фізичні властивості СКІ

Показники	НК	СКІ-3	СКІЛ
Температура кристалізації, С	-25	-25	-25
Півперіод кристалізації нерозтягнутого каучуку при –25 С, год.	2,3	більше 20	Більше 300
Максимальний вміст кристалічної фази, %	30-35
Подовження кристалізації для вулканізатів при температурі 20 С,%		300-400	600-800

Таблиця 11 - Марки СКІ

Марки СКІ	Основні відміни та характеристики
СКІ- 3, 1 групи*	Протистарювач забарвлюючий, в`язкість за Муні –75-85
СКІ- 3, 2 групи*	Протистарювач забарвлюючий, в`язкість за Муні –65-74
СКІ- 3, 3 групи*	Протистарювач забарвлюючий, в`язкість за Муні –55-64
СКІ-3 С *	Протистарювач незабарвлюючий
СКІ-3 НП*	Протистарювач незабарвлюючий та нетоксичний, каучук для виробів харчової та медицинської промисловості
СКІ-3 Д*	Діелектричний для кабельної промисловості
СКІ-3-01**	Модифікований п-нітрозодифеніламіном,
СКІ-3-011**	Модифікований п- нітрозодифеніламіном з спеціальними додатками. Гуми з підвищеною міцністю, опором роздиранню, тріщеноутворенню, термостійкістю.
СКІ-3-012*** (СКІ-3-01-КГШ - МА)	Модифікований п- нітрозодифеніламіном з спеціальними додатками та малеіновим ангідридом. Для обкладальних гум з підвищеною адгезією до тканин.
СКІ-3-02*** (СКІ-3-МА)	Модифікований малеіновим ангідридом. Для обкладальних гум з підвищеною адгезією до тканин.
СКІ-3-03*** (СКІ-ВМ)	Модифікований хлорсульфонілізоціанатом
СКІ-3-ПБ****	Сумішний з 15-20 % 1,2 полібутадієном

* - випускаються на заводах СК в м. Волжськ,Тальятті, Ніжнекамськ, Тобольск, Стерлітамак

** - випускаються на ВАТ “Синтезкаучук” м. Тальятті.

*** - планується випуск на ВАТ “Синтезкаучук” м. Тальятті.

**** - планується випуск на ВАТ “Нижнекамскнефтехим”, м Ніжнекамськ.

В США циглеровський поліізопрен випускаю під маркою Натсін і Амеріпол, літієві каучуки- під маркою Коралл. В Нідерландах виробляють літієві каучуки – Каріфлекс JR. Поліізопрени виробляються також в Японіі, Італіі, Франції, Мексиці.

Таблиця 12 – Структура та властивості полібутадієнових каучуків, синтезованих різними способами

Марка каучуку	Каталітична система	Вміст ланок,%	Темпе-ратура склуван-ня, С	Коефіцієнт полідис-персності	Середне-чисельна мол. маса, тис.	Технологічні властивості
1,4- цис	1.4-транс	1.2
Полімеризація в масі
СКБ	Na	10-15		65-70	-50	15-20	85-200	добрі
СКВ	K	15-20	25-35	50-55	-60
СКБМ	Li	30-35	45-55	15-20	-75
Полімеризація в розчині
СКД-1	TiI3 + Al(C3H9)3	87-93	1-7	1-7	-105	1,3-4,2	70-280	незадовільні
СКД-2	CoCl2 + Al(C3H9)2Cl	93-98	1-5	1-4	-107	3-5 розгалужений	70-230	Задовільні, нема хладотекучості
СКД-3	π-алільна система	95-98	3-1	2-1	-103	5-8	50-70	задовільні
СКД-4	нікелева система	94-98	1-5	1-2		2,4-7,3	80-135	задовільні
СКДЛ	Літій органічна система	32-52	42-58	8-15	-105	1,1-2,7, лінійний	80-270	Дуже погані
СКД-6	Неодимова
СКД-7
Полімеризація в емульсії
Synpol		10-20	58-75	0-2,5

Таблиця 13 Властивості гумових сумішей та гум на основі СКД різних груп

Показники	Група СКД
	П	Ш
В`язкість за Муні, ум.од.	30-50	40-50	51-60
Вальцюємість, мм	0,51-2,5	Менш 0,5	Не визначає-ться
Умовне напруження при 300 % подовжені, МПа	6,0	7,0	7,0
Умовна міцність при розриві, МПа	16,0	19,0	20,0
Еластичність,%

Дата добавления: 2015-05-23