Аналогами натурального каучука являются синтетические каучуки. В промышленности выпускаются различные типы этих каучуков, несколько отличающиеся по свойствам и по виду применяемых катализаторов (комплексные, литиевые и др.). Одним из наиболее многотоннажных каучуков является изопреновый каучук «СКИ-З».
Изопреновый каучук, который является синтетическим каучуком — стереорегулярен, СКИ-З получается полимеризацией изопрена в среде инертного растворителя c присутствии комплексного катализатора.
Растворная полимеризация изопрена производится непрерывным способом в батарее из 4—6 полимеризаторов, охлаждаемых рассолом. Концентрация мономера в шихте 12 -15%, степень превращения изопрена 90—95%, продолжительность полимеризации при температурах от 0 до 10 °С составляет 2—3 ч. Для получения высокомолекулярного полимера необходима высокая степень чистоты применяемых реагентов.
Стабилизация полимера с целью предохранения от окисления производится смесью неозона и фенилендиамина, которые вводят в продукт полимеризации (полимеризат) в виде раствора или водной суспензии. Для выделения каучука из полимеризата в виде крошки, полимеризат смешивают с водой и паром, вводят вещества, предотвращающие агломерирование крошки (образование крупных агломератов, комков), и отгоняют растворитель.
Отделение крошки от воды и сушка изопренового каучука после дегазации производятся в ленточных сушилках и червячных машинах. После сушки производится брикетирование каучука на прессах и автоматических установках.
Синтетический каучук марки СКИ-З выпускают брикетированным массой 30 кг, обернутым в полиэтиленовую пленку, а затем помещенным в четырехслойные бумажные мешки. Упаковочная пленка может перерабатываться вместе с каучуком, так как при температуре смешения полиэтилен размягчается и хорошо смешивается с каучуком в резиносме-сителе.
В настоящее время изопреновый каучук СКИ-З (ГОСТ 14925—73) выпускают двух групп: СКИ-З 1-й группы — с пластичностью 0,30—0,40, СКИ-З 11-й группы — с более высокой пластичностью 0,41—0,48.
Цис-Изопреновый каучук СКИ-З очень близок по строению к натуральному каучуку (НК).
Молекулярная цепь этого каучука содержит до 94—97% звеньев изопрена, соединенных в цис1,4-положении; остальные изопреновые звенья присоединены в транс- 1,4-положении (2—4%) и в положении 1,2 и 3,4 (1—2%).
Степень стереорегулярности микроструктуры зависит от типа катализатора и условий полимеризации. Микроструктура полиизопрена оказывает первостепенное влияние на определяющие физико-механические свойства резины.
С увеличением содержания транс-1,4, 1,2 и 3,4-звеньев в полимере снижаются прочностные свойства при растяжении, эластичность по отскоку и, как правило, относительное удлинение при разрыве, повышается температура стеклования и ухудшается морозостойкость.
Кроме микроструктуры важнейшими молекулярными параметрами каучука СКИ-З является средняя молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, разветвленность золь-фракции (растворимая часть), содержание и строение гель-фракции (нерастворимая часть).
Технологические и пластоэластические свойства изопренового каучука зависят от содержания и строения золь- и гель-фракций.
Средневязкостная молекулярная масса золь-фракции каучука СКИ-З составляет (0,55—1,0) – 10n, показатель полидисперсности — 3.
С понижением молекулярной массы золь-фракции ухудшаются физико-механические свойства резин, а с ее увеличением уменьшается пластичность каучука (ниже 0,35), что вызывает затруднения при изготовлении резиновых смесей на шинных заводах. Считается, что СКИ-З для шин должен содержать 80—85% золь-фракции и 15—20% геля с плотностью (индексом набухания ) более 25.
При увеличении содержания геля и его плотности понижается пластичность и повышается вязкость каучука по Муни, ухудшаются технологические свойства. Присутствие сильнонабухающего (рыхлого) геля приводит к возрастанию скорости пластикации каучука и улучшению физико-механических свойств резины, но при значительном его содержании (25—30%) увеличивается жесткость каучука и снижается его пластичность (до 0,35), что затрудняет использование каучука в шинном производстве.
Наличие структур 1,2 и 3,4 в СКИ-3 затрудняет кристаллизацию. СКИ-3 кристаллизуется при растяжении или при понижении температуры, но в 3—4 раза медленнее кристаллизации натурального каучука и имеет несколько меньшую степень кристалличности. Это связывают с большей регулярностью микроструктуры натурального каучука и ориентирующим влиянием содержащихся в нем примесей и полярных групп, являющихся зародышами кристаллизации. Установлено, что при удалении примесей из натурального каучука путем экстрагирования ацетоном скорость его кристаллизации уменьшается и становится близкой к скорости кристаллизации СКИ-3. Эти особенности кристаллизации СКИ-3 по сравнению с кристаллизацией НК заметно не влияют на прочность при растяжении резин при 20 и 100 °С.
Читайте также: Шины toyo 235 70 r16
Плотность каучука СКИ-3 равна 910—920 кг/м3 (0,91 — 0,92 г/см3), температура стеклования минус 70°С. Изопреновые каучуки достаточно хорошо растворимы в ароматических и хлорсодержащих углеводородах, бензине и не растворимы в спиртах и кетонах. Изопреновые каучуки и резины на их основе обладают высокой газонепроницаемостью. Диэлектрические свойства резины на основе СКИ-3 равноценны резинам на основе НК. Удельное объемное сопротивление составляет 3,4-1012 Ом-м, диэлектрическая проницаемость 3,8, тангенс угла диэлектрических потерь 0,011, электрическая прочность 36 МВ/м (36 кВ/мм).
Резиновые композиции на основе изопренового каучука СКИ-3 стойки к действию воды, ацетона, этилового спирта и не стойки к действию бензина, минеральных, растительных и животных масел, ароматических и хлорсодержащих углеводородов, щелочей, аммиака и некоторых кислот (азотной, соляной, олеиновой, муравьиной и др.).
Цис-Изопреновый каучук претерпевает под действием различных факторов превращения, аналогичные превращениям натурального каучука.
В отличие от натурального каучука, синтетический каучук СКИ-3 не нуждается в предварительной пластикации, так как он выпускается с достаточно высокой пластичностью. Он легко смешивается с ингредиентами и другими каучуками. Смеси, изготовленные на его основе, легко каландруются и шприцуются, имеют гладкую глянцевую поверхность и обладают высокой клейкостью, меньшей, однако, чем смеси на основе натурального каучука. СКИ-3 более, чем НК, склонен к механической и термоокислительной деструкции, поэтому изготовление смесей рекомендуется производить при температурах 70—115°С в возможно более короткие сроки.
При обработке на вальцах и другом технологическом оборудовании деструкции подвергаются прежде всего высокомолекулярные фракции изопренового каучука СКИ-3, происходит разрушение геля, уменьшаются среднемассовая молекулярная масса Мm и индекс полидисперсности каучука, сужается ММР, увеличивается растворимость полимера.
Существенным недостатком синтетического каучука СКИ-3 по сравнению с НК является низкая прочность резиновых композиций на его основе (низкая когезионная прочность), затрудняющая их переработку и хранение. Этот недостаток объясняют отсутствием функциональных групп в молекулах СКИ-3. Он может быть устранен модификацией молекулярной структуры СКИ-З путем введения в молекулы каучука карбоксильных, сложноэфирных, гидроксильных, уретановых групп или атомов галогенов. Повышению когезионной прочности способствует также частичное структурирование каучука нитрозо- и ди-нитрозосоединениями в процессе высокотемпературной обработки его с активными сажами при 120— 160 °С на первой стадии смешения. Применение этих структурирующих напряжений, эластичности, усталостной выносливости и к понижению теплообразования при многократном сжатии резин.
Способность изопренового каучука СКИ-3 кристаллизоваться при растяжении и гибкость его молекулярных цепей определяют высокую эластичность и прочность ненаполненных и наполненных резин на его основе, сохраняющиеся при температурах от 20 до 100 °С, а также хорошие динамические свойства. Однако температурный коэффициент падения прочности резин на основе СКИ-3 несколько выше, чем у резин на основе НК.
Не наполненные вулканизаты изопреновый каучук СКИ-3, как и вулканизаты других кристаллизующихся каучуков, обладают достаточно высокой прочностью при растяжении. Наполненные техническим углеродом (саженаполненные) резины на основе СКИ-3 имеют большее теплообразование при многократном растяжении и более низкие условные напряжения по сравнению с резинами на основе НК. Износостойкость резин на основе СКИ-3 вследствие его меньшей устойчивости к термоокислительному воздействию несколько ниже, чем у резин из НК.
В промышленности для оценки свойств синтетический каучук используют такие показатели, как жесткость по Дефо, пластичность, вязкость по Муни. Однако эти показатели характеризуют стандартность каучука и недостаточно характеризуют особенности молекулярной структуры и технологические свойства, так как одинаковые по пластичности и вязкости (по Муни) каучуки могут значительно различаться по содержанию и плотности геля, характеристической вязкости, содержанию золь-фракции, а также по востанавливаемости. Это объясняется сложностью и неоднозначностью влияния параметров молекулярной структуры на пласто-эластические свойства каучука.
Читайте также: Настройка датчиков давления шин tpms
Изопреновый каучук СКИ-3 может применяться при изготовлении резиновых изделий в сочетании с натуральным и другими синтетическими каучуками.
При добавлении СКД к СКИ-3 повышается морозостойкость и износостойкость резин по сравнению с резинами на основе одного каучука СКИ-3.
Бутадиен-метилстирольные каучуки при добавлении к СКИ-3 понижают липкость резиновых смесей и повышают усталостную выносливость при многократных деформациях. Нитрит повышает озоностойкость и сопротивление резин из СКИ-3 тепловому старению.
В соответствии с комплексом технических свойств синтетический каучук СКИ-3 находит широкое применение в производстве шин, транспортерных лент, напорных и всасывающих рукавов, формовых и неформовых резиновых изделий, для обкладки валов бумажных машин, в производстве резиновой обуви, эбонита, кабельных, губчатых, медицинских и других изделий.
Видео:Каучуки: бутадиеновый, изопреновый, хлоропреновый. ЕГЭ по химииСкачать
Изопреновый каучук
Изопреновый каучук – это форма природного каучука, но в модифицированной и адаптированной химическим образом вещество. Другими словами, данное вещество является разновидностью резины и его промышленный сбыт в мировой торговле представляет собой десятки тонн в месяц, потому что сфера применения огромна.
Видео:Натуральный каучук - Из чего это сделано .Discovery channelСкачать
Формула изопренового каучука
Данный вид каучука очень похож на природный и представляет собой серую массу синтетического вещества без запаха. Его производят путем всевозможных химических процессов. Натуральный каучук – это и есть изопреновый каучук. Поэтому ученым нужно было придумать как разработать эту сложную, но при этом простую формулу.
Синтез изопренового каучука удался, но не в полной мере как у натурального. У него строение групп СН расположены не беспорядочно, как в искусственном, а находятся по одну сторону двойной связи в каждом звене. Иными словами, получить эту связь искусственным путем просто невозможно. Этот факт еще раз доказывает уникальность природы и всех веществ, которые она производит.
Для справки – природный каучук получают из дерева, именуемым Гевея. Нашли его на берегах Южной Америке. В других растениях есть подобные составы, но они менее качественные, нежели чем в дереве. Натуральный каучук белого цвета, которое после добычи меняет цвет до коричневого или черного. Молочко добывают из дерева, путем надрезания его коры. Подробнее
Природный каучук при нагревании и замерзании резко меняют свои свойства, поэтому ученые придумали методы, которые делали вещество твердым и при этом пластичным, и эластичным, т.е. с сохранением всех необходимых свойств. Один из таких процессов называется вулканизацией. Речь о нем будет ниже.
Видео:Синтетический каучук (Как это работает)Скачать
Получение изопренового каучука
В основе данного соединения лежит особое вещество, именуемое изопреном. Оно представляет собой бесцветный газ, который практически не растворяется в воде, но хорошо взаимодействует со спиртом, бензолом, этанолом. Данное вещество имеет принципиально важное значение в формировании важного соединения как изопреновый каучук. Для его получения изопрен проходит процедуру полимеризации в определенном растворе. При чем этот процесс должен происходить непрерывно и продолжительное время. Примерно 2-3 часа при температуре от 2 до 10 С по Цельсию. В процессе соединения веществ происходит возникновение особого вещества – изопренового каучука.
После того как была выполнена процедура полимеризации для предотвращения окисления его стабилизируют при помощи фенил диамина. Вводят его в жидком виде, чаще всего в формате жидкости. Для того чтобы получить изопреновый каучук, как осадок в виде специфических мелких частичек, полученное вещество смешивают с паром, потом вводят специальные добавки, которые предотвращают создание комочков. После данных манипуляций производят отделение крошки от воды и специальную сушку. После сушки процедуру по созданию изопренового каучука можно считать завершенным.
Видео:Как получить каучук из одуванчиковСкачать
Применение бутадиен-стирольного каучука
Так как у природного каучука высокие свойства прочности и при этом эластичности, учёные стремились повторить эту формулу. Им почти удалось это сделать, разработав состав изопренового каучука. Как и всех остальных каучуков данный имеет следующие сферы применения:
Читайте также: Низкий профиль шины диски
· Производство шин для автомобилей, мотоциклов и самолётов.
· Различные детали для разного рода промышленных изделий, машин и профессионального и бытового оборудования.
· Транспортерные ленты больших размеров и образцов для крупных производств.
· В медицинских целях для создания деталей или изделий потиру одноразовых и многоразовых перчаток.
· Производство изделий резиновых для мебельных фурнитур.
· Заводы по изготовлению резиновых изделий: игрушки, посуда, кухонная утварь, в том числе.
· Производство кабелей и разного рода проводов активно использует изопреновый каучук, потому что он обладает высокой степенью изолирования от электричества.
· В производстве прорезиненных поверхностей, ковриков и иных изделий, имеющие резиновые детали.
Видео:Производство Каучука как бизнес идеяСкачать
Вулканизация изопренового каучука
Вулканизация – это технологический процесс, на основании которого происходит соединение некоторых исходных веществ, с целью получения единого соединения, обладающего необходимыми качествами. В частности, речь идет про изопреновый каучук. Данная процедура происходит с участием серы в основе своей и других соединений и нагревании их до определенной температуры.
Вулканизация позволяет насыщаться резине серой и становиться более упругой и прочной. Изготовленная резина из каучука, прошедшего вулканизацию способна сохранять свои свойства под влиянием высоких температур и быть более стойкими к воздействиям различного рода воздействиям окружающей среды. Однако, если серы будет больше положенного, то такой каучук напротив становится боле хрупким и теряет свои эластичные свойства. В этой связи получают новое вещество, именуемое эбонитом. До возникновения пластмасс эбонит считался самым лучшим изолирующим веществом.
Современные технологии не стоят на месте и вулканизацию производят не только с добавлением серы, хоть она приоритетней. Существуют способы добавлять в каучук мел или сажу, что значительно снижает стоимость получаемого вещества, потому что сфера применения и использования высокая. Чаще всего подобные составы используются для производства недорогих резиновых изделий или расходников.
Стоит заметить, что природный каучук тоже используется производствами. Чаще всего для создания покрышек для автомобилей. Но данное использование приходится лишь частично. Происходит смешивание натурального с синтетическим, потому что спрос очень высок на подобные прочные и качественные резиновые соединения.
Таким образом, изопреновый каучук – это приближенный вид каучука к природному. Обладает отличными свойствами по прочности, эластичности и высокой электроизоляции, что позволяет применять данный состав в широкой сфере промышленного и бытового назначения, в том числе пищевой, медицинской и автомобилестроительной. Практически ни один вид производства не обходится без участия изопренового каучука в той или иной мере.
Видео:Производство изопренового каучукаСкачать
Свойства бутадиен-стирольного каучука
Данный каучук имеет следующие свойства:
· Замерзает при охлаждении и кристаллизуется.
· Прочность и истирание на высоком уровне, собственно, как и у всех каучуков
· Вязкий, что и придает ему тягучесть и прочность.
· Плохая стойкость к солнечному свету и высоким температурам.
· Обладает плохой клейкостью с другими веществами.
Каучук обладает хорошей пластичностью. Это значит, что ему можно придать любую форму при необходимости. Помимо этого, он не растворяется в воде и спирту. Возможно набухание с себе подобными веществами — бензин, керосин. При охлаждении каучука до -70 он приобретает некоторые свойства стекла: является хрупким, твердым и гладким, его с легкостью можно расколоть на мелке осколки. Как и все каучуки изопренов преобладает в трёх основных состояниях — вязком, тяжело тягучем и твёрдо-хрупком.
Стоить заметить, что химическая промышленность потому и синтезирует каучуки разного вида, чтобы он имел каждый раз свойства, подходящие под определенные задачи. Изопреновый каучук прочен и позволяет изготавливать из него резиновые детали, в том числе шины для авиационных и автомобильных производств.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
🎬 Видео
Шины из одуванчиков: Германия возвращается к производству каучука из сорняка (новости)Скачать
Получение синтетического каучукаСкачать
«Как это работает СИНТЕТИЧЕСКАЯ РЕЗИНА»Скачать
Китайские шины без резиныСкачать
Какого каучука в шинах Пирелли больше: натурального или синтетического?Скачать
Натуральный каучук из корней одуванчика. Шина будущего Continental на 4 точки. Шины и диски 4точкиСкачать
Натуральный каучук. Синтетические каучукиСкачать
Как это устроено. Красноярский завод синтетического каучукаСкачать
История каучукаСкачать
Адгезия и диффузия при вулканизации шины. Углерод и каучук. Состав резиновой смеси. Почему это важноСкачать
Химия 10 класс (Урок№16 - Натуральный каучук. Синтетические каучуки.)Скачать
Что внутри китайской и европейской шины? Пилим - и сравниваем!Скачать
Синтетическая резина и ее негативное воздействие на экологиюСкачать
Из чего сделана резина и при чём здесь двойные связи?Скачать
