Файл: Вульф Б.К. Авиационные неметаллические материалы (пластмассы и резина).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 67
Скачиваний: 0
Важнейшие свойства каучуков (вулканизатов)
|
|
|
<L> |
Относительное мовудлинение |
разрывамент менеенеes%, |
Остаточное относительное %,г0удлинение болеене |
Коэффициент морозостойкости Лз |
|
|
* |
О |
|
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
Наименование |
|
н |
«2 |
|
|
|
|
каучука |
|
|
|
|
|
||
4 |
g |
“ |
|
|
|
|
|
|
5 |
К |
S |
|
|
|
|
|
Ч |
з* |
^ |
|
|
|
|
|
Ф |
о |
*"> |
|
|
|
|
|
Q< |
^ |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 8
Набухание (привес) в разных средах в % , не более
зин |
| |
вода |
масло |
||
бен |
|
|
Натуральный |
НК |
250 |
800 |
2 0 |
0,40 |
— 0,85 |
120 |
40 |
5 |
|
|
|
|
|
при |
— 45° |
|
|
|
Натрий-бутадие- |
70 |
450 |
40 ’ |
0,02 — 0,60 |
180 |
60 |
8 |
||
новый СКВ |
|
|
|
|
при |
— 30° |
|
|
|
Хлоропреновый |
1 2 0 |
650 |
25 |
0,20 - 0,50 |
40 |
20 |
3 |
||
(найрнт) СК |
|
|
|
|
при |
— 30° |
|
|
|
Нитрил-бутадие- |
130 |
400 |
15 |
0,10 — 0,40 |
15 |
10 |
1 |
||
новый СКН |
|
|
|
|
при — 45° |
|
|
|
|
Полисилоксано- |
25 |
2 0 0 |
2 0 |
0,5 - 0,7 |
— |
— |
— |
||
вый СКТ |
|
|
|
|
при — 70° |
|
|
|
|
Бутадиености- |
' |
180 |
500 |
15 |
0,5 — 0,7 |
— |
- |
— |
|
рольный СКС |
|
|
|
|
при — 70° |
|
|
|
III ПОЛУЧЕНИЕ РЕЗИНЫ
1. Резиновые смеси
Для получения резины каучук смешивают с агентами вул канизации (серой, ускорителями), наполнителями, пластифика торами, противостарителями, красителями и некоторыми други ми веществами, после чего изделия, изготовленные из такой ре зиновой смеси подвергают в у л к а н и з а ц и и .
Резина отличается от каучука более высокими механическими'и физико-химическими свойствами, а также меньшей склон ностью к старению.
Аг е нт ы в у л к а н и з а ц и и необходимы для осуществле ния и ускорения процесса вулканизации. К ним относятся с е р а и органические ускорители (инициаторы), каптакс, тиурам, дифенилгуанидин. Действие инициаторов становится более эффек тивным в присутствии некоторых окисей металлов — окиси цин ка, окиси магния и других.
В качестве а к т и в н ы х н а п о л н и т е л е й применяют ве щества, улучшающие те или иные свойства резины, например, окись цинка, улучшающую прочность при сохранении высокой эластичности, ламповую или газовую сажу, улучшающую сопро-
* Значения физико-механических свойств объяснены ниже (стр. 65).
61
тивляемость истиранию, жженую магнезию, «белую |
сажу» |
||
(окись кремния), |
каолин и другие. |
или уде ше ви- |
|
Н е а к т и в н ы м и н а п о л н и т е л я м и |
|||
т е л я м и служат |
регенерат (измельченные |
обрезки |
старой |
резины, обработанные по методу девулканизации каучука), мел, тальк, сернокислый барий и другие вещества, удешевляющие резину, но мало влияющие на ее свойства.
Количество вводимых в резиновую смесь наполнителей мо жет доходить до 100% от веса каучука.
П л а с т и ф и к а т о р ы вводят для получения более мягкой и однородной смеси с целью облегчения ее дальнейшей об работки.
В качестве пластификаторов применяют парафин, стеарино вую кислоту, канифоль, вазелин, дибутилфталат, трикрезилфосфат, руберакс (оксиленный нефтяной битум) и другие.
Количество пластификаторов колеблется от 2 до 25% и более.
П р о т и в о с т а р й т е л и |
(антиоксиданты) уменьшают ско |
|||
рость окисления каучука и поэтому тормозят вредный |
процесс |
|||
старения. |
|
|
|
|
К числу противостарителей относятся некоторые |
сложные |
|||
органические вещества, |
например, производные |
нафтил-аминов |
||
(альдоль, неозон D), |
воск, |
парафин и другие. |
Они |
вводятся |
в резиновую смесь в количестве от 1 до 3,5%.
К р а с и т е л и сообщают резине желаемую окраску. Из ми неральных красителей чаще всего применяются охра, ультрама рин, пятисернистая сурьма. Некоторые наполнители, например сажа или окись цинка, также могут быть использованы в каче стве красителей. Из органических красителей применяются азо краски и некоторые сернистые красители.
2. Изготовление резиновых изделий
Приготовление резиновой смеси, из которой формуются из делия, требует тщательного смешения каучука с наполнителями, пластификаторами, серой и другими составными веществами.
Прежде всего производят п л а с т и к а ц и ю каучука на сме сительных вальцах, вращающихся навстречу с различными ско ростями. Пластикация сообщает каучуку необходимую пластич ность и улучшает его способность смешиваться с другими ве ществами.
Затем каучук смешивают с серой и другими составными частями, пользуясь также вальцовочными машинами.
Ф о р м о в к а изделий может производиться различными способами.
62
Л и с т о в у ю р е з ин у получают методом каландрования, т. е. путем пропускания смеси через вращающиеся гладкие ва лики-каландры, подогреваемые до 40—80°. -
М е л к и е р е з и н о в ы е |
д е т а л и изготовляют путем |
формовки в специальных пресс-формах. |
|
Тр у б ы можно получать, |
склеивая внахлестку листы рези |
ны, или путем шприцевания, т. е. пропускания резиновой смеси через шприц-машину, снабженную мундштуком требуемого се чения. ,
3. Вулканизация
Вулканизация является важнейшей технологической опера цией, обеспечивающей превращение каучука в резину. В резуль тате вулканизации увеличиваются прочность и упругость, а так же улучшаются физико-химические свойства: сопротивляемость старению и действию различных растворителей, электроизоля ционные характеристики и другие.
В большинстве случаев процесс вулканизации состоит в хи мическом взаимодействии каучука с серой. Количество вводи мой серы составляет для обычной резины 5—7%. В случае твердой резины — эбонита — добавляют около 30—35% серы.
Сера присоединяется к каучуку по месту двойных связей, образуя подобие мостиков, соединяющих между собой цепе
образные л и н е й н ы е |
молекулы каучука: |
|
|
|||
|
I |
|
|
I |
|
|
|
S |
|
|
S |
|
|
------СН2 - |
I |
СН - |
СН2 - СН2 - |
I |
СН - |
с н 2------- |
СН - |
СН - |
|||||
|
|
I |
|
|
I |
|
|
|
S |
|
|
S |
|
.. _ сн 2 - |
СН - |
I |
СН2 — СН2 - |
СН - |
! |
СН2------ |
СН - |
СН - |
В результате образуются еще большие т р е х м е р н ы е мо лекулы разветвленной формы, характерные для резины (фиг. 27).
.Вследствие уменьшения числа двойных связей, реакционная способность вулканизированного каучука уменьшается, чем можно объяснить большую инертность резины к действию раз личных реагентов.
Различают горячую и холодную вулканизацию.
Г о р я ч а я в у л к а н и з а ц и я осуществляется обычно в гид ропрессах при температуре 140—145° при давлении 25—75 кг/см2.
63
Время вулканизации для различных марок обычной авиационной резины колеблется в пределах, от 2 до 40 минут. Влияние време
ни вулканизации на предел прочности резины показано на фиг. 28.
Вулканизированный каучук
Фиг. 27. Схема соединения молекул каучука при вулканизации
Иногда вулканизацию производят в котлах острым паром под давлением 3 ат.
Полисилоксановые резины подвергаются двухстадийной вулканизации: 1 стадия: 10 минут при 150°; 2-я стадия: 6—24 ча са при 200—250°.
Для некоторых авиадеталей, например, камер и покрышек, применяют индивидуальные вулканизаторы (фиг. 29).
Время вулканизации,минут ы |
|
|
|
Фиг. 28. Изменение |
предела |
Фиг. 29. Вулканизатор для авиапнев- |
|
прочности при растяжении ре |
матиков |
(камер и покрышек). |
|
зины в зависимости от времени |
1 — нижняя |
половица формы; 2-— |
|
вулканизации. |
|
— верхняя половина формы; 3 — обод |
|
|
|
для удержания покрышки в необходи |
|
|
|
мом положении. |
64
Х о л о д н а я в у л к а н и з а ц и я применяется иногда для тонкостенных изделий и заключается в их обработке в течение нескольких минут 2—3 процентным раствором хлористой серы в сероуглероде или четыреххлористом углероде.
При холодной вулканизации в состав резиновой смеси сера не вводится.
Существуют также другие методы вулканизации, не связан ные с применением серы, например, кислородная. В некоторых случаях при химической вулканизации вместо серы в смесь вво дят различные окислители, например, перекись бензоила. В по следнее время разработаны также ф и з и ч е с к и е ме т о д ы вулканизации, основанные на применении ультрафиолетовых или гамма-лучей.
Резины на основе натрий-бутадиенового, полихлоропренового и кремнийорганического каучуков вулканизируются без добав ки серы в резиновую смесь путем простого нагревания.
IV. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И СВОЙСТВА РЕЗИНЫ
Механические свойства резины обычно характеризуются данными испытания на растяжение и определения твердости.
При испытании на растяжение определяют предел прочности az, относительное удлинение в момент разрыва ег и остаточ ное относительное удлинение' 0 г.
Величина
у_°г ez
~ 100
называется п р о и з в е д е н и е м у п р у г о с т и и является ха рактеристикой сочетания прочности и эластичной резины.
Для более полной оценки эластичности, значения которой являются особенно важными, если резина используется в каче стве амортизационной, проводят специальное испытание на пе ременное нагружение— разгрузку. В этом случае получают диа грамму типа, изображенного на фиг. 30, характеризующуюся не которой петлей гистерезиса (на фиг. 30,в заштрихована).
Величина этой петли представляет разность работ нагру жения и разгрузки (например, сжатия — расширения) и служит количественной характеристикой амортизационных свойств ре зины при данной температуре испытания.
Тв е р д о с т ь резины определяется |
на специальных прибо |
рах по методу вдавливания. В случае |
определения твердости |
твердомером ТШМ-2 (метод Джонса) применяют шарик диа метром 5 мм и измеряют глубину вдавливания под действием груза в 1 кг. При применении твердомера ТМ-2 (метод Шора) в резину вдавливают тупую иглу и отсчет твердости производят
5 . Изд. ,№.3509 |
65 |
|
непосредственно по шкале прибора. Значения твердости по Шо ру (ТИР) и Джонсу (ТШР) связаны между собой (кривая на фиг. 31).
а)
Фиг. 30. Гистерезис резины при цикле «сжатие-расширение»:
а — работа сжатия (Асж) ; б — работа расширения (Ар) ; в — петля гисте резиса (работа Аг = Асж — Ар) .
Для оценки сопротивляемости резины действию высоких или низких температур ее испытывают, соответственно, на старе
|
|
|
|
|
ние |
или |
морозостойкость. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
К о э ф ф и ц и е н т с т а |
|||||
|
|
|
|
|
ре ния |
Кс есть |
отношение |
||||
|
|
|
|
|
Z 1 |
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
, где Z — произведение |
|||||
|
|
|
|
|
упругости |
резины |
до старе |
||||
|
|
|
|
|
ния, |
a Z) — |
прйизведение |
||||
|
|
|
|
|
упругости резины после ста |
||||||
|
|
|
|
|
рения. |
Старение производят |
|||||
|
|
|
|
|
при |
температуре 70 + 2° |
в |
||||
|
|
|
|
|
течение 144 часов. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
К о э ф ф и ц и е н т мо |
|||||
|
Показдния твердомера ТМ-2(ТИР) |
р о з о с т о й к о с т и |
Кз пред- |
||||||||
Фиг. 31. Диаграмма перевода |
пока |
ставляет |
отношение |
|
|||||||
заний твердомера Шора (ТИР) в |
где |
|
|
|
|
М |
|
||||
|
твердость по Джонсу |
(ТШР). |
А/— определенное удли |
||||||||
под |
действием |
груза |
Р |
при |
нение (обычно равное 100%) |
||||||
д а н н о й |
температуре, |
а |
|||||||||
А/з — удлинение, |
вызываемое тем же грузом при |
заданной о т-. |
|||||||||
р и ц а т е л ь н о й |
температуре. При данном испытании определя |
||||||||||
ют |
также к о э ф ф и ц и е н т |
в о з р а с т а н и я |
ж е с т к о с т и |
||||||||
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А *вж = ~ , где Рз — груз, вызывающий удлинение А/ при отрица тельной температуре.
66