Резина и ее применение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ИМЕНИ К.Г. РАЗУМОВСКОГО»

 

Филиал ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского» в г. Омске

 

Кафедра: Проектирования и автоматизации производств

 

 

 

Контрольная РАБОТА №1

 

по дисциплине: Системы автоматизированного контроля и управления в отрасли, часть 1

тема: Резина и ее применение

выполнил (а): Тютяшкин А.М.

факультет:  ФМА и ХТ

направление подготовки:     220301  группа:   523-08     шифр: О-208028

консультировал: д.т.н., профессор Ахтулов А.Л.

подпись преподавателя, принявшего работу:

 

 

 

 

Омск-2012 г. 

Содержание

 

 

Введение

Резиновая промышленность — один из важнейших поставщиков комплектующих деталей и изделий для многих отраслей народного хозяйства. Резина — незаменимый материал в производстве шин, различных амортизаторов и уплотнителей; её применяют также для изготовления конвейерных лент, приводных ремней, рукавов, разнообразных изделий бытового назначения, в частности обуви. Из резины изготовляют изоляцию кабелей, эластичные электропроводящие покрытия, протезы (например, искусственные клапаны сердца), детали наркозных аппаратов, катетеры, трубки для переливания крови и многое др. Объём мирового производства изделий из резины в 1974 превысил 20 млн. т. Наиболее крупные потребители резины — шинная промышленность (свыше 50%) и промышленность резинотехнических изделий (около 22%).

[http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/168962/%D0%A0%D0%B5%D0%B7%D0%B8%D0%BD%D0%B0]

Виды резин их применение

В машиностроении часто  используется резина — сложная смесь, в которой основным компонентом  является каучук. Резина обладает высокой  эластичностью, которая сочетается с рядом других важнейших технических свойств: высоким сопротивлением разрыву и истиранию, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, высокими электроизоляционными свойствами и малым удельным весом. К недостаткам резины относятся ее невысокая теплостойкость и малая стойкость к действию минеральных масел (за исключением специальной маслостойкой резины).

Применение резины. Резиновые изделия находят самое широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ассортимент резиновых изделий исчисляется в настоящее время десятками тысяч наименований. Основное применение резина находит в производстве шин.

Кроме шин, в автомобиле насчитывается  около 200 самых различных резиновых  деталей: шланги, ремни, прокладки, втулки, муфты, буфера, мембраны, манжеты и  т.д.

Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, поэтому ее широко применяют для изоляции кабелей, проводов, магнето, защитных средств — перчаток, галош, ковриков.

Основные виды резин:

Армированной называют резину, внутрь которой введены прокладки из металлической сетки или спирали с целью повышения прочности и гибкости, что особенно важно для таких изделий, как автомобильные шины, приводные ремни, ленты транспортеров, трубопроводы и т.д. При ее приготовлении в резиновую смесь закладывают металлическую сетку, покрытую слоем латуни и обмазанную клеем, и подвергают одновременному прессованию и вулканизации.

Пористые резины по характеру пор и способу получения разделяются на губчатые — с крупными открытыми порами, однородные ячеистые — с закрытыми порами и микропористые. Способ их получения основан на способности каучука абсорбировать газы и на диффузии тазов через каучук. Пористая резина применяется при изготовлении амортизаторов, сидений, оконных прокладок, протекторных слоев покрышек.

Твердая резина, или эбонит, имеет темно-коричневую или красную окраску, теплостойкость от 50 до 90°С, выдерживает высокое пробивное напряжение (25— 60 кВ/мин).

Эбонит применяется для изготовления конструкционных деталей, измерительных  приборов и различной электроаппаратуры  и поставляется для этих целей в виде пластин, прутков и трубок двух марок: А и Б. Кроме этого, выпускаются, эбонитовые аккумуляторные моноблоки, сепараторы (в виде гладких и ребристых пластин) и различные детали для щелочных аккумуляторов.

[http://mse-online.ru/nemetallicheskie-materialy/rezina-i-ee-primenenie.html]

Химический состав резины для изготовления шин

Технология изготовления резины для автомобильных шин  известна уже достаточно давно, но и  по сей день ведутся исследования и разработка новых видов резины, которая сможет стать самой лучшей для изготовления шин. Известные производители автошин держат состав своих смесей в секрете, но основные составляющие известны всем:

Каучук (ГОСТ Р 52367-2005 Каучук синтетический цис-изопреновый. Общие технические условия)

Этот компонент необходим для  изготовления любого вида шин. Ранее  в составе резины чаще всего использовали натуральный каучук, получаемый из высушенного сока бразильской гевеи. Сейчас больше применяется каучуковые смеси на основе нефти или синтетических заменителей.

Сажа (ГОСТ Р 50157-92: Ингредиенты резиновой смеси. Углерод технический (гранулированный). Определение насыпной плотности)

Основная часть любой шины – сажа. Сажа, конечно, не обычная, а промышленная, в составе которой в основном технический углерод. В процессе вулканизации сажа образует очень прочное молекулярное соединение, которое позволяет шинам быть прочными к износу.

Кремниевая  кислота (ГОСТ 2642.3-97 Огнеупоры и огнеупорно сырье. Методы определения оксида кремния)

Аналог техническому углероду, который не делает шины такими же прочными, но зато придает хорошую  «цепкость» резине, т.е улучшает степень сцепления шины и дорожного покрытия. Кроме того, кремниевая кислота гораздо надежнее внедряется в структуру каучука и практически не вытирается из нее как технический углерод, что позволяет считать покрышки на её основе более экологичными.

Сера (ГОСТ 127.1-93. Сера техническая. Технические условия)

Сера используется для  процесса вулканизации каучука и  технического углерода или кремниевой кислоты.

Масла и смолы (ГОСТ 15886-70 - Масла нефтяные. Метод определения смол)

Эти элементы используются для смягчения твердой резины. Если резина слишком жесткая, то она очень быстро износится и не будет должным образом сцепляться с дорожной поверхностью.

При изготовлении шин  используются и другие химические элементы, состав которых держится каждым из производителей в секрете. Но для того, чтобы уверенно чувствовать себя

[http://www.greenrussia.ru/stroim_dachu.php?url=m_kupikolesa]

Резины общего назначения

К группе резин общего назначения относят вулканизаты  неполярных каучуков — НК, СКБ, СКС, СКИ.

НК — натуральный каучук является полимером изопрена (С5Н8)n. Он растворяется в жирных и ароматических растворителях (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и др.), образуя вязкие растворы, применяемые в качестве клеев. При нагреве выше 80—100°С каучук становится пластичным и при 200°С начинает разлагаться. При температуре -70°С НК становится хрупким. Обычно НК аморфен. Однако при длительном хранении возможна его кристаллизация. Кристаллическая фаза возникает также при растяжении каучука, что значительно увеличивает его прочность. Для получения резины НК вулканизуют серой. Резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами: rv = 3.1014 4 23.1018 Ом.см; j = 2,5.

СКБ — синтетический каучук бутадиеновый (дивинильный) получают по методу С.В. Лебедева. Формула полибутадиена (С4Н6)n. Он является некристаллизующимся каучуком и имеет низкий предел прочности при растяжении, поэтому в резину на его основе необходимо вводить усиливающие наполнители. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая (от -40 до -45°С). Он набухает в тех же растворителях, что и НК. Стереорегулярный дивинильный каучук СКД по основным техническим свойствам приближается к НК. Дивинильные каучуки вулканизуются серой аналогично натуральному каучуку.

СКС — бутадиенстирольный каучук получается при совместной полимеризацией бутадиена (С4Н6) и стирола (СН2=СН—С6Н5). Это самый распространенный каучук общего назначения.

В зависимости от процентного  содержания стирола каучук выпускают нескольких марок: СКС-10, СКС-30, СКС-50. Свойства каучука зависят от содержания стирольных звеньев. Так, например, чем больше стирола, тем выше прочность, но ниже морозостойкость. Из наиболее распространенного каучука СКС-30 получают резины с хорошим cопротивлением старению и хорошо работающие при многократных деформациях. По газонепроницаемости и диэлектрическим свойствам они равноценны резинам на основе НК. Каучук СКС-10 можно применять при низких температурах (от —74 до —77°С). При подборе соответствующих наполнителей можно получить резины с высокой механической прочностью.

СКИ — синтетический каучук изопреновый — продукт полимеризации изопрена (С5Н8). Получение СКИ стало возможным в связи с применением новых видов катализаторов. По строению, химическим и физико-механическим свойствам СКИ близок к натуральному каучуку. Промышленностью выпускаются каучуки СКИ-3 и СКИ-ЗП, наиболее близкие по свойствам к НК; каучук СКИ-ЗД, предназначенный для получения электроизоляционных резин, СКИ-ЗВ — для вакуумной техники.

Резины общего назначения могут работать в среде воды, воздуха, слабых растворов кислот и щелочей. Интервал рабочих температур составляет от —35 до 130°С. Из этих резин изготовляют  шины, ремни, рукава, конвейерные ленты, изоляцию кабелей, различные резинотехнические изделия.

Резины специального назначения

Специальные резины подразделяют на несколько видов: маслобензостойкие, теплостойкие, светоозоностойкие, износостойкие, электротехнические, стойкие к гидравлическим жидкостям.

Маслобензостойкие резины получают на основе каучуков хлоропренового (наирит), СКН и тиокола.

Наирит является отечественным  хлоропреновым каучуком. Хлоропрену соответствует формула СН2==ССI—СН=СН2.

Вулканизация может  проводиться термообработкой даже без серы, так как под действием температуры каучук переходит в термостабильное состояние. Резины на основе наирита обладают высокой эластичностью, вибростойкостью, озоностойкостью, устойчивы к действию топлива и масел, хорошо сопротивляются тепловому старению. (Окисление каучука замедляется экранирующим действием хлора на двойные связи.)

По температуроустойчивости  и морозостойкости (от —35 до —40°С) они  уступают как НК, так и другим СК. Электроизоляционные свойства резины на основе полярного наирита ниже, чем у резины на основе неполярных каучуков. (За рубежом полихлоропреновый каучук выпускается под названием неопрен, пербунан-С и др.).

СКН — бутадиеннитрильный каучук — продукт совместной полимеризации  бутадиена с нитрилом акриловой  кислоты;

—СН2—СН =СН—СН2—СН2—СНСN—

В зависимости от состава каучук выпускают следующих марок: СКН-18, СКН-26, СКН-40. (Зарубежные марки: хайкар, пербунан, буна-N и др.). Присутствие в молекулах каучука группы СN сообщает ему полярные свойства. Чем выше полярность каучука, тем выше его механические и химические свойства и тем ниже морозостойкость (например, для СКН-18 от —50 до —60°С, для , СКН-40 от —26 до —28°С). Вулканизируют СКН с помощью серы. Резины на основе СКН обладают высокой прочностью (sв = 35 МПа), хорошо сопротивляются истиранию, но по эластичности уступают резинам на основе НК, превосходят их по стойкости к старению и действию разбавленных кислот и щелочей. Резины могут работать в среде бензина, топлива, масел в интервале температур от -30 до 130°С. Резины на основе СКН применяют для производства ремней, конвейерных лент, рукавов, маслобензостойких резиновых деталей (уплотнительные прокладки, манжеты и т.п.).

Полисульфидный каучук, или тиокол, образуется при взаимодействии галоидопроизводных углеводородов  с многосернистыми соединениями щелочных металлов:

...—СН2—СН2—S2—S2— ...

Тиокол вулканизуется  перекисями. Присутствие в основной цепи макромолекулы серы придает  каучуку полярность, вследствие чего он становится устойчивым к топливу  и маслам, к действию кислорода, озона, солнечного света. Сера также сообщает тиоколу высокую газонепроницаемость (выше, чем у НК), поэтому тиокол — хороший герметизирующий материал. Механические свойства резины на основе тиокола невысокие. Эластичность резин сохраняется при температуре от —40 до —60°С. Теплостойкость не превышает 60—70°С. Тиоколы новых марок работают при температуре до 130°С.

Акрилатные каучуки  — сополимеры эфиров акриловой (или  метакриловой) кислоты с акрилонитрилом и другими полярными мономерами — можно отнести к маслобензостойким каучукам. Каучуки выпускают марок БАК-12, БАКХ-7, ЭАХ. Для получения высокопрочных резин вводят усиливающие наполнители. Достоинством акрилатных резин является стойкость к действию серосодержащих масел при высоких температурах; их широко применяют в автомобилестроении. Они стойки к действию кислорода, достаточно теплостойки, обладают адгезией к полимерам и металлам. Недостатками БАК являются малая эластичность, низкая морозостойкость, невысокая стойкость к воздействию горячей воды и пара.

Теплостойкие резины получают на основе каучука СКТ.

СКТ — синтетический  каучук теплостойкий, представляет собой  кремнийорганическое (полисилоксановое) соединение с химической формулой