Особые свойства полимеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Полимеры

Полимемры (греч. рплэ- --много; мЭспт --часть).

Полимерами называются высокомолекулярные химические соединения, состоящие из многочисленных элементарных звеньев (мономеров), представляющих собой одинаковую группу атомов и связанных между собой химическими связями.

Макромолекулы представляют собой длинные цепи из мономеров, что определяет их большую гибкость. Отдельные атомы в мономерах соединены между собой довольно прочными ковалентными химическими связями. Между макромолекулами полимеров действуют значительно более слабые физические связи. Молекулярная масса их составляет от 5000 до 1000000. При таких больших размерах макромолекул свойства веществ определяются не только химическим составом этих молекул, но и их взаимным расположением и строением.

Полимер -- это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться олигомером). Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются. Как правило, полимеры -- вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

Если связь между макромолекулами осуществляется с помощью слабых сил Ван-Дер-Ваальса, они называются термопласты, если с помощью химических связей -- реактопласты. К линейным полимерам относится, например, целлюлоза, к разветвлённым, например, амилопектин, есть полимеры со сложными пространственными трёхмерными структурами.

В строении полимера можно выделить мономерное звено -- повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов. Полимеры состоят из большого числа повторяющихся группировок (звеньев) одинакового строения, например поливинилхлорид (--СН2--CHCl--)n, каучук натуральный и др. Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.

Полимер образуется из мономеров в результате реакций полимеризации или поликонденсации. К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров. Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений. Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат и т. п.

Особые механические свойства

· эластичность -- способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки);

· малая хрупкость стеклообразных и кристаллических полимеров (пластмассы, органическое стекло);

· способность макромолекул к ориентации под действием направленного механического поля (используется при изготовлении волокон и плёнок).

Особенности растворов полимеров:

· высокая вязкость раствора при малой концентрации полимера;

· растворение полимера происходит через стадию набухания.

Особые химические свойства:

· способность резко изменять свои физико-механические свойства под действием малых количеств реагента (вулканизация каучука, дубление кож и т. п.).

Особые свойства полимеров объясняются не только большой молекулярной массой, но и тем, что макромолекулы имеют цепное строение и обладают гибкостью.

По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.

· Органические полимеры.

· Элементоорганические полимеры. Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель -- кремнийорганические соединения.

Следует отметить, что в технике полимеры часто используются как компоненты композиционных материалов, например, стеклопластиков. Возможны композиционные материалы, все компоненты которых - полимеры (с разным составом и свойствами).

По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвлённые (частный случай -- звездообразные), ленточные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее.

Полимеры подразделяют по полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях). Полярность звеньев полимера определяется наличием в их составе диполей -- молекул с разобщённым распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями -- неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть амфифильными гомополимерами.

По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим. Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.

Полярные термопласты имеют повышенные значения диэлектрической проницаемости и высокие диэлектрические потери, которые существенно зависят от температуры и частоты напряжения. Значения электрической прочности и удельного объемного сопротивления и них ниже, чем у неполярных материалов.

Эти полимеры являются низкочастотными диэлектриками и применяются в электроустановках, работающих при постоянном напряжении или в области низких частот. Для них характерны следующие электрические характеристики: =1011-1014 Ом*м; = 3 - 3.6; tg = 10-2 ; Епр до 40 кВ/мм при толщине до 1 мм; у пленок толщиной 0.02 - 0.1 мм Епр имеет значения до 180 кВ/мм и выше. У слабополярных термопластов удельное сопротивление выше, а диэлектрические потери ниже.

К полярным термопластам относятся поливинилхлорид, полиэтилентерефталат, полиметилметакрилат, полиамидные смолы. Для них характерна дипольно-релаксационная поляризация, поэтому они обладают пониженными электроизоляционными свойствами и применяются на низких частотах:

* е = 4…7;

* с = 1010…1013 Ом·м;

* tgд = 0,01…0,1 (при f = 106 Гц);

* Епр = 15…50 МВ/м.

К неполярным полимерам с малыми диэлектрическими потерями относятся полистирол, полиизобутилен, полипропилен, политетрафторэтилен , полиэтилен. Эти полимеры имеют наибольшее техническое значение из материалов, получаемых полимеризацией.

Пластмассы это композиционные материалы на основе полимеров, изделия из которых получают пластическим деформированием или литьем под давлением.

Основные компоненты пластмасс: наполнитель и связующее.

Наполнители:

* порошковые: каолин, слюда, кварцевый песок, асбестовая мука,

древесная мука, тальк и др.;

* волокнистые: хлопковое волокно, стекловолокно, углеволокно,

асбоволокно;

* слоистые: бумага, хлопчатобумажная ткань, стеклоткань, асботкань.

В качестве связующего используются линейные или пространственные полимеры смолы.

Кроме того, в пластмассы добавляют вспомогательные вещества: отвердители, пластификаторы, стабилизаторы, красители др.

Пластмассы с порошковым наполнителем называют пресспорошками, с волокнистым волокнитами, а со слоистым слоистыми пластиками.

Термопластичные пластмассы изготовляют на основе линейных смол (полиамидных, полиуретановых, полиэфирных и др.). Они пластичны, обладают высокой технологичностью. Изделия получают литьем под давлением.

Термореактивные пластмассы производят на основе смол с пространственной сетчатой структурой (эпоксидных, фенолформальдегидных (бакелит С), анилинформальдегидных, кремнийорганических и др.). Термореактивные пластмассы отличаются повышенной твердостью и прочностью. Чаще всего изделия изготовляют путем горячего прессования на гидравлических прессах при давлении 10…12 МПа. Исходное сырье тщательно измельчают и перемешивают. Пресс-форма подогревается, так как процесс полимеризации и отвердения пластмассы обычно требует повышенной температуры (более 60°С).

Свойства пластмасс зависят от свойств связующего и наполнителя.

Связующее должно обеспечить хорошие адгезионную и когезионную прочность, влагостойкость, теплостойкость и высокие электрические свойства. Теплостойкость связующего определяет допустимую рабочую температуру пластмасс:

* на эпоксидной смоле до 200°С;

* на фенолформальдегидной смоле до 250°С;

* на кремнийорганической смоле до 370°С.

Кремнийорганическая смола, обладая высокой теплостойкостью, имеет слабую адгезию к наполнителю, поэтому пластмассы на её основе обладают невысокой прочностью.

Гетинамкс --электроизоляционный слоистый прессованный материал, имющий бумажную основу,пропитанную фенольной и эпоксидной смолой.

В основном используется как основа заготовок печатных плат. Материал обладает низкой механической прочностью, легко обрабатывается и имеет относительно низкую стоимость. Широко используется для дешёвого изготовления плат в низковольтной бытовой аппаратуре, т.к. в разогретом состоянии допускает штамповку, благодаря чему получается плата любой формы вместе со всеми отверстиями.

Из-за низкой огнеупорности в настоящее время гетинакс не используется в ответственных электронных устройствах. Вместо него применяются текстолиты (чаще всего -- стеклотекстолит), которые превосходят гетинакс по огнеупорности, прочности, сцеплению с фольгой и ряду других параметров, важных для электроники.

Тормозная колодка представляет из себя металлическую пластинку, являющуюся основой, на которой закреплена фрикционная накладка. Колодка с накладкой повторяют форму поверхности, к которой они прижимаются -- диска (плоскость трения прямая) или барабана (плоскость трения дугообразная). Закреплена накладка на основе заклепками или специальным клеем. Кроме того, на некоторых автомобилях предусмотрена установка в колодке датчика её износа.

В состав современной фрикционной накладки входят керамика, специальные смолы, синтетический каучук, органические и минеральные волокна, наполнители и модификаторы. Состав фрикционных материалов довольно сложен, и у каждой фирмы-изготовителя тормозных колодок он свой. Дело в том, что при торможении колодки очень сильно нагреваются, порой до тысячи градусов. При этом они должны уверенно переносить такие экстремальные температуры, не разрушаться и не терять при этом своих фрикционных свойств.

Фторопласт 4 (фторопласт ф-4) - материал, полученный химическим путем. Фторопласт представляет собой высокомолекулярный кристаллизованный полимер. Этот материал обладает почти абсолютной химической стойкостью. Сочетание уникальных физических, химических, электроизоляционных, антифрикционных и многих других свойств, которыми обладает фторопласт 4, делает его уникальным материалом.

Особенности фторопласта 4:

· Фторопласт 4 обладает чрезвычайно высокой химической стойкостью (это объясняется высоким экранирующим эффектом электроотрицательных атомов фтора), а также стойкостью ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям, газам и другим агрессивным средам;

· Разрушить полимер в состоянии лишь расплав щелочных металлов, элементарный фтор и трехфтористый хлор при высоких температурах;

· Фторопласт 4 обладает способностью не смачиваться водой и не подвергаться воздействию воды при самом длительном испытании;

· Этот материал демонстрирует исключительно высокие диэлектрические показатели, обусловленные неполярностью полимера;

· Полимер имеет низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости;

· У фторопласта 4 исключительно высокая стойкость к вольтовой дуге;

· Электрическая прочность полимера на образцах толщиной 1 мм - не менее 55 кВ/мм;

· Абсолютная стойкость в тропических условиях, фторопласт не повреждается грибками;

· Полимер обладает способностью оставаться прочным, стабильным и абсолютно работоспособным в интервале температур от -269 до +260 °С;

· Температура плавления фторопласта 4 - около +327 °С, выше которой исчезает кристаллическая структура и он превращается в аморфный прозрачный материал, не переходящий из высокоэластичного в вязкотекучее состояние даже при температуре разложения (+415 °С);

· Фторопласт используется как антиадгезионный материал благодаря крайне низкой поверхностной энергии;

· Фторопласт устойчив к сорбции веществ и нарастанию на его поверхности различных отложений;

· Полимер способен пропускать УФ-лучи и обладает высокой стойкостью к окислению;

· Исключительная стойкость ф-4 к гидролизу;

· Материал устойчив к старению в обычных условиях, гарантийный срок сохранения показателей качества более 20 лет. Фторопласт 4 обладает высокими антифрикционными свойствами, исключительно низким коэффициентом трения (в определенных условиях и парах коэффициент трения до 0,02).

Для изделий, работающих под нагрузкой (например, подшипниках), создаются наполненные композиции, содержащие графитированный уголь, кокс, стекловолокно, дисульфид молибдена.

2. Стекло

Стеклом -- вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, -- универсальный в практике человека. Структурно -- аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются вагрегатном состоянии -- от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного -- в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты) . Температура варки стёкол, от 300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.). Прозрачность (для видимого человеком излучения) не является общим свойством для всех видов, существующих как в природе, так и в практике стёкол. Предел прочности обычных отожженных стекол при сжатии составляет 500...2000 МПа (оконного стекла 900... 1000 МПа). полимер пластмасса фторопласт оргстекло

Предел прочности при растяжении и изгибе. При поперечном изгибе в стекле со стороны действия силы возникают напряжения сжатия, а с противоположной -- напряжения растяжения. Поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении. Стекло работает на растяжение значительно хуже, чем на сжатие. Теоретическая прочность стекла, т.е. прочность связей в его структурной сетке, является высокой и составляет примерно 10 000 МПа. Однако фактическая прочность стекла при растяжении гораздо ниже и колеблется в пределах 35... 100 МПа. Таким образом, предел прочности при растяжении в 15...20 раз меньше, чем при сжатии.

Прочность закаленного стекла при прочих равных условиях в 3...4 раза больше прочности отожженного. Значительно повышает прочность стекол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т.д.).

Полиметилметакрилат-основной технический продукт известен как (Стекло органическое)синтетический полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, продаваемый под торговыми марками плексиглас, ОСТКарбогласс, новаттро, плексима, лимакрил, перспекс, плазкрил, акрилекс, акрилайт,акрипласт и др., также известный под названием акриловое стекло, акрил, плекс. Органическое стекло полностью состоит из термопластичной смолы. Химический состав стандартного оргстекла у всех производителей одинаков. Другое дело, когда необходимо получить материал с разными специфическими свойствами: ударопрочными (антивандальными), светорассеивающими, светопропускающими, шумозащитными, УФ-защитными, теплостойкими и др. Тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик. Изделия из оргстекла получают вакуумным формованием, пневмоформованием и штамповкой. Используется также метод холодного формования. Многие области применения этих полимеров пересекаются со стеклом, но оргстекло значительно проще обрабатывается и формуется, а также обладает меньшим весом. Это определяет его преимущество для изготовления различных деталей интерьера, указателей, рекламной продукции и аквариумов. Обычно для связи используется трудоёмкое оптическое стекло. В этом волокне сердцевина делается из кварцево-германатного стекла. Хотя материал стеклянных волокон дешевле пластиковых, их себестоимость выше из-за специальной обработки и технологии изделий. В отдельных, менее ответственных случаях широкое применение для связи имеет пластиковое волокно.

Из необычных областей применения оргстекла следует отметить:

· Изготовление клея-растворителя для самого себя путём получения мономера (метилметакрилата) перегонкой;

· В сантехнике (акриловые ванны), в торговом оборудовании.

ПММА нашёл широкое применение в офтальмологии: из него уже несколько десятилетий изготавливаются жёсткие газонепроницаемые контактные линзы и жёсткие интраокулярные линзы (ИОЛ), которых в настоящее время имплантируется в мире до нескольких миллионов штук в год. Интраокулярные (то есть внутриглазные) линзы известны под названием искусственного хрусталика, и ими заменяют капсулу, помутневшую в результате возрастных изменений и других причин, приводящих к катаракте.

Органические стёкла как биоматериалы именно из-за таких качеств, как пластичность, позволили заменить стёкла неорганические. (Например,контактные линзы). Работа учёных в течение более чем 20 лет привела к созданию в конце 1990-х годов силикон-гидрогелевых линз, которые благодаря сочетанию гидрофильных свойств и высокой кислородопроницаемости могут непрерывно использоваться в течение 30 дней круглосуточно.[3] Тем не менее это не стёкла, но оптический материал со своими характеристиками.

Области применения: осветительная техника (плафоны, перегородки, лицевые экраны, рассеиватели), наружная реклама (лицевые стёкла для коробов, световых букв, формованные объёмные изделия), торговое оборудование (подставки, витрины, ценники), сантехника (оборудование ванных комнат), строительство и архитектура (остекление проёмов, перегородки, купола, танц-пол, объёмные формованные изделия, аквариумы), транспорт (остекление самолётов, катеров, обтекатели), приборостроение (циферблаты, смотровые окна, корпуса, диэлектрические детали, ёмкости).

ПММА широко используется в микро- и наноэлектронике. В частности, ПММА нашёл применение в качестве позитивного электронного резиста вэлектронно-лучевой литографии. Раствор ПММА наносят на кремниевую пластину или другую подложку с помощью центрифуги, в результате чего образуется тонкая плёнка, после чего сфокусированным электронным лучом, например, в растровом электронном микроскопе (РЭМ) создаётся требуемый рисунок. В тех местах плёнки ПММА, куда попали электроны, происходит разрыв межмолекулярных связей, в результате чего в плёнке образуется скрытое изображение. С помощью проявляющего растворителя засвеченные участки удаляются. Помимо электронного пучка рисунок можно сформировать путём облучения ПММА ультрафиолетом и рентгеновским излучением. Преимущество ПММА в сравнении с другими резистами состоит в том, что с его помощью удаётся получать рисунки с линиями нанометровой ширины. Гладкая поверхность ПММА может быть легко наноструктурирована путём обработки в кислородной высокочастотной плазме, а наноструктурированная поверхность ПММА может быть легко сглажена путём облучения вакуумным ультрафиолетом (ВУФ).

На сегодняшний день помимо стекла на высокотехнологических производствах используется техническая керамика , так как керамические тигли и трубки, лабораторная посуда и пластины по многим параметрам превосходят изделия из других прочных материалов, обладая уникальными физико-химическими свойствами.

Если говорить о применение технической керамики на производстве, то стоит отметить те возможности, которые пришли вместе с керамическими трубами и емкостястями в металлургию. Данная отрасль -- это всегда работа со сверхвысокими температурами, поэтому легкая и прочная высокотемпературная керамика стала прекрасным решением для изготовления плавильных тиглей.

В зависимомти от того, какой состав материала был использован, керамический тигель получает определенный набор свойств. Разнообразие керамических сплавов дает возможность выбирать свой материал под каждый технологический процес. Это может быть оксид алюминия или иттрия, бериллия или циркония, а также двуокись титана.

3. Оксиды алюминия и иттрия

Оксид алюминия придает изготовленной на его основе керамике стойкость к растворам расплавам металлов температурой до 1600-1900°С, а также кислот и щелочей. Уровень стойкости зависит от чистоты алюминия. Такая керамика отличается практически нулевой пористостью. Изготовленные из данного материала керамические тигли могут применяться в процессе плавки алюминиевых и дюралюминиевых сплавов. Данный вид технической керамики подходит и для работы со сплавами железа (стали и чугуна) и меди (латуни и бронзы). Керамические тигли, выполненные на основе оксида иттрия, восприимчивы к кислотам и сложны в иготовлении. Но темпреатурный придел таких емкостей находится на уровне 2200-2300°С.

4. Двуокись титана

Термостойкость титановой керамики составляет 2400°С, поэтому она может использоваться не только для плавления металлов (железа, алюминия, серебра, меди, золота), но и для обработки стекла. Именно такие керамические тигли используют для плавления таких редкоземельных металлов, как кремний, германий, инвар.

5. Оксиды бериллия и циркония

Свойства керамики на основе оксид бериллия во многом схожи с материалом на основе оксида алюминия, основное их различие - более высокий температурный порог -- 2100-2200°С. Если тигли изготовлены из керамики на основе оксида циркония, то они являются наиболее износостойкими. У них отмечается нулевая степень магнитности и отличные электроизоляционные показатели. Эти емкости применяют для плавки стекла и драгоценных металлов, поскольку их температурный предел находится на уровне 2500-2600°С.

Техническая керамика постепенно приобретает все больше популярности, поскольку воплощает в себе лучшие качества традиционных материалов, используемых для плавок, и дополяет их теми, которых нет.

Квамрцевое стеклом, пламвленый кварц -- однокомпонентное стекло из чистого оксида кремния, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма -- горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния.

Свойства

· Обладает наименьшим среди стёкол на основе SiO2 показателем преломления (ne = 1,46008) и наибольшим светопропусканием, особенно для ультрафиолетовых лучей.

· Для кварцевого стекла характерна высокая термическая стойкость, коэффициент линейного термического расширения менее 1·10?6 К?1 (в диапазоне температур от 20 до 1400 °C).

· Кварцевое стекло -- хороший диэлектрик, удельная электрическая проводимость при 20 °C -- 10?14 -- 10?16Ом?1·м?1, тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 °C и частоте 1016 Гц -- 0,0025--0,0006.

6. Резина

Резина-продукт вулканизации каучука.

Применяется для изготовления шин для различного транспорта, уплотнителей, шлангов, транспортёрных лент, медицинских, бытовых и гигиенических изделий и др.

Получают из натурального или синтетического каучука методом вулканизации - смешиванием с вулканизирующим веществом (обычно с серой) с последующим нагревом.

По степени вулканизации резина разделяется на мягкую (1--3 % серы), полутвёрдую и твёрдую (более 30 % серы) (эбонит). Плотность около 1200 кг/м3.

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные(ингредиенты).

Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже.

§ Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата.

Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические(сернистые)соединения.
Ускорители процесса вулканизации; полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов, называемых поэтому в составе резиновой смеси активаторами.

§ Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины,который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств.

§ Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси,увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины.

В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат,растительные масла.

§ Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные).

Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость.

Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости.Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат -- продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового Производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.

§ Красители минеральные или органические вводят для окраски резин.

Некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.

По свойствам каучуки напоминают термопластичные полимеры. Наличие в молекулах каучука непредельных связей позволяет при определенных условиях переводить его в термостабильное состояние. Для этого по месту двойной связи присоединяется двухвалентная сера (или другое вещество), которая образует в поперечном направлении как бы «мостики» между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине (вулканизату). Процесс химического взаимодействия каучуков с серой в технике называется вулканизацией. Многие каучуки растворимы в растворителях, резины только набухают в них и более стойки к химикатам.

Резины имеют более высокую теплостойкость (НК размягчается при температуре 90 °С, резина работает при температуре свыше 100°С).

На изменение свойств резины влияет взаимодействие каучука с кислородом, поэтому при вулканизации одновременно происходят два процесса: структурирование под действием вулканизующего агента и деструкция.

Преобладание того или иного процесса сказывается на свойствах вулканизата. Это особенно характерно для резин из НК.

Для синтетических каучуков (СК) процесс вулканизации дополняется полимеризацией: под действием кислорода и температуры образуются межмолекулярные углеродистые связи, упрочняющие термостабильную структуру, что дает повышение прочности.

Термическая устойчивость вулканизата зависит от характера образующихся в процессе вулканизации связей. Наиболее прочные, а следовательно, термоустойчивые связи --С--С--, наименьшая прочность у полисульфиднойсвязи--С--C--С.

Современная физическая теория упрочнения каучука объясняет повышение его прочности наличием сил связи (адсорбции и адгезии), возникающих между каучуком и наполнителем, а также образованием непрерывной цепочно-сетчатой структуры наполнителя вследствие взаимодействия между частицами.

Возможно и химическое взаимодействие каучука с наполнителем.

Износостойкие резины получают на основе полиуретановых каучуков СКУ.

Полиуретановые каучуки обладают высокой прочностью, эластичностью, сопротивлением истиранию, маслобензостойкостью. В структуре каучука нет ненасыщенных связей, поэтому он стоек к кислороду и озону, его газонепроницаемость в 10--20 раз выше, чем газопроницаемость НК.

Рабочие температуры резин на его основе составляют от --30 до 130°С.

Уретановые резины стойки к воздействию радиации. Зарубежные названия уретановых каучуков -- , вулколлан, адипрен, джентан, урепан.

Резины на основе СКУ применяют для автомобильных шин, конвейерных лент, обкладки труб и желобов для транспортирования абразивных материалов, обуви и др.

Список литературы

1. Русаков П.В. Производство полимеров: Учеб. Пособие для СПТУ.-М-Высш. Шк.,1998.-280с.:ил.

2. Брацыхин Е.А., Шульгина Э.С. Технология пластических масс Химия, 3-е издание , 1982

3. Пик И.Ш. Технология пластических масс, 1975

4. Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А. Технические и технологические свойства резин М.: Химия

5. Коршак В.В. (ред.) Технология пластических масс Учебник для ВУЗов. - 2-е изд

6. Белозеров Н.В. Технология резины

7. Болтон У. Конструкционные материалы, металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты Карманный справочник

Размещено на Allbest.ru

...