Файл: Восстановительный ремонт шин..pdf

Непредельность каучуков определяется наличием в молекулах ненасыщенных (двойных) связей между соседними атомами углерода. От степени непредельности зависит способность каучука к вулкани­

зации, устойчивость к старению под действием кислорода и других агрессивных сред.

Регулярность построения макромолекул каучука из отдельных звеньев определяет в первую очередь его прочность и эластичность. Каучуки с регулярной структурой обладают способностью кристал­ лизоваться при растяжении, в результате чего значительно повы­ шается их прочность. Нарушение регулярности строения затрудняет ориентацию макромолекул при растяжении, что снижает прочность каучуков и не позволяет получать на их основе достаточно прочные резины без использования при этом специальных добавок — усили­ телей.

В зависимости от способа получения каучуки имеют различный молекулярный вес. От молекулярного веса зависят прочность, пла­ стичность и ряд других свойств каучука. С понижением молекуляр­ ного веса повышается пластичность и остаточные деформации и уменьшается прочность и эластичность. Высокомолекулярные ка­ учуки представляют собой жесткий, труднообрабатываемый мате­ риал.

Натуральный каучук (НК) добывается из млечного сока (латекса)

Натуральный каучук представляет собой линейный полимер регулярного строения, макромолекулы которого построены из боль­ шого числа изопреновых звеньев. Резины на основе НК имеют высо­ кий предел прочности при растяжении (200—300 кгс/см2). Они ха­ рактеризуются высокими эластичностью, усталостной прочностью, износостойкостью и хорошей температуростойкостью. Вследствие низкого внутреннего трения в резинах из НК теплообразование при многократных деформациях ниже, чем в резинах из других каучуков. К недостаткам НК следует в первую очередь отнести плохое сопро­ тивление старению, что обусловливается его высокой непредельностью.

Основным промышленным сортом НК является смокѳд-шитс, поступающий на предприятия резиновой промышленности в заморо­ женном виде в кипах по 100 кг. Смокед-шитс имеет очень низкую пластичность, поэтому после прогрева (распарки) в специальных ка­ мерах в течение 12—24 ч при 60—80 °С его подвергают пластикации.

Пластикацию НК проводят путем механической обработки в за­ крытых резиносмесителях, на вальцах или в специальных пластикаторах червячного типа.

В процессе пластикации при одновременном воздействии значи­ тельных механических напряжений сдвига и кислорода воздуха в каучуке протекают механохимические превращения, вызывающие существенное изменение его свойств. Предел прочности при растя­ жении резин и вязкость клеевых растворов из пластицированного

63

НК несколько ниже, чем из непластицированного. При одинаковой вязкости клеи из пластицированного НК обладают повышенной клея­ щей способностью. Смеси из пластицированного НК характеризуются более высокой клейкостью и лучшими технологическими свойствами по сравнению со смесями из непластицированного каучука.

Путем подбора соответствующих режимов пластикации (продол­ жительности, температуры, зазора между валками вальцев) натураль­ ному каучуку можно придать различную пластичность.

Изменение свойств в процессе пластикации частично обратимо, и после определенной «вылежки» эластические свойства НК в из­ вестной мере восстанавливаются. Поэтому пластичность контроли­ руют только после такой «вылежки».

Бутадиен-стиролъные каучуки (СКС и CKMG) представляют собой полимеры, построенные из чередующихся звеньев бутадиена и сти­ рола (или а-метилстирола). Полимеры, в состав которых входят два (или более) различных соединения, обычно называют сополимерами. Сополимеры бутадиена и стирола (СКС) или а-метилстирола (СКМС) в настоящее время являются наиболее массовыми каучуками шин­ ного производства. Резины, изготовленные из бутадиен-стирольного каучука (с усилителями), имеют высокую износостойкость, высокий предел прочности при растяжении и хорошее сопротивление тепло­ вому старению.

Цепи СКС построены нерегулярно, последовательность сочетания бутадиеновых и стирольных звеньев в них самая разнообразная: бутадиен-стирол, бутадиен-стирол-стирол, бутадиен-бутадиен-сти- рол и т. д. ^следствие нерегулярности строения СКС не кристалли­ зуется при растяжении, и резины на его основе без усилителя имеют низкий предел прочности при растяжении.

Бутадиен-стирольные каучуки выпускают с различным содержа­ нием стирола. В Советском Союзе производят каучуки, содержащие 10, 30 или 50% стирола (или а-метилстирола). Цифра в обозначении торговой марки каучука показывает, какое количество стирола или а-метилстирола содержится в сополимере. Например, марка СКС-10 означает, что в ее состав входит бутадиен-стирольный каучук, со­ держащий 10% стирола и 90% бутадиена; в каучке СКМС-30 содер­ жится 30% а-метилстирола.

С увеличением содержания стирола в сополимере повышается его прочность и жесткость, возрастает сопротивление старению (под действием тепла, кислорода и озона), но снижается эластичность и морозостойкость получаемых на его основе резин.

Бутадиен-стирольные каучуки холодной полимеризации (при 5 °С) отличаются более регулярным чередованием бутадиена и сти­ рола в молекулярной цепи, повышенным пределом прочности при растяжении и повышенной износостойкостью по сравнению с каучу­ ками, получаемыми при 50 °С. В обозначение марки каучуков низко­ температурной полимеризации вводят букву А. Например, бутадиенстирольный каучук, содержащий 30% стирола и полученный при низкотемпературной полимеризации, обозначается СКС-ЗОА.

Введение нефтяных масел в бутадиен-стирольные каучуки при­

64

вело к созданию новых маслонаполненных каучуков. Обычно в бута- диен-стирольные каучуки добавляют 14—17% минерального (неф­ тяного) масла. Например, маслонаполненный бутадиен-стирольный каучук холодной полимеризации СКС-ЗОАМ-15 содержит около 15% масла. Добавление дешевых нефтяных масел в бутадиен-стирольные каучуки позволяет существенно снизить их себестоимость и несколько уменьшить теплообразование, практически без изменения основных свойств резин. Все перечисленные виды СКС, однако, очень жестки и при использовании требуют предварительной термоокислителыюй пластикации при 130—140 °С.

В последние годы промышленностью СК освоен выпуск «мягких» регулированных каучуков, не требующих предварительной пласти­ кации. Таким является, например, каучук СКСЗОАРМ-15. Еще более совершенными являются каучуки типа СКС (СКМС)30АРКМ-15, при изготовлении которых используются канифолевые мыла. Эти каучуки превосходят другие бутадиен-стирольные каучуки по эла­ стичности, прочности связи с кордом и ряду других свойств.

Синтетические изопреновые (СКИ-3) и бутадиеновые (дивинилъ-

ные) каучуки (СКД) в настоящее время широко используются в шин­ ной промышленности. Изопреновый каучук СКИ-3 по своей струк­ туре и свойствам аналогичен натуральному каучуку. По эластиче­ ским свойствам он превосходит все другие синтетические каучуки. Высокая эластичность и усталостная выносливость резин на основе СКИ делает их особенно пригодными для использования в брекере и каркасе грузовых шин. Бутадиеновый каучук СКД также имеет регулярное строение, и резины на его основе по эластичности иногда даже превосходят резины из НК. Резины на основе СКД, содержащие усилители, имеют высокий предел прочности при растяжении и обла­ дают хорошим сопротивлением тепловому старению. Однако наиболее важной особенностью резин на основе каучука СКД является их очень высокая износоустойчивость, превосходящая износоустой­ чивость резин на основе любого другого каучука. Поэтому этот кау­ чук предназначен в первую очередь для изготовления протекторных резин. Основным недостатком каучука СКД следует считать плохие технологические свойства смесей на его основе, особенно при обра­ ботке на вальцах, а также пониженный коэффициент трения (опреде­ ляющий сцепление с дорогой), сопротивление раздиру и разрастанию трещин резин. В связи с этим большое распространение получили резины на основе комбинации СКД с другими каучуками (НК, СКС, СКИ). Протекторные резины на основе комбинации каучуков СКД и СКИ по износостойкости на 10—15% превосходят протекторные

резины из НК.

Бутилкаучук представляет собой сополимер изобутилена с не­ большим количеством изопрена (несколько процентов). Он отли­ чается очень низкой непредельностью (0,8—2,5%), что обуславли­ вает его чрезвычайно высокую устойчивость к действию кислорода, озона и других агрессивных сред. Кроме того, по сравнению с нату­ ральными и другими синтетическими каучуками бутилкаучук имеет значительно меньшую газопроницаемость. Благодаря этим

преимуществам бутилкаучук используют для изготовления ездовых камер, герметизирующего слоя бескамерных шин, варочных камер

и диафрагм.

Из числа других каучуков следует упомянуть хлоропреновый каучук (наирит) и бутадиен-нитрилъный (СКН). Основной особен­ ностью этих каучуков является повышенная маслобензостойкость. Они применяются для изготовления различных резино-технических изделий, в том числе некоторых деталей шиноремонтного оборудова­ ния, работающих в контакте со смазочными маслами, бензином и дру­ гими видами горючего и растворителей.

Регенерат, применяемый в качестве заменителя каучука, пред­ ставляет собой полимерный материал, получаемый путем специальной обработки (регенерации) старой резины, в частности изношенных, не подлежащих восстановлению шин. Применение регенерата в не­ больших количествах позволяет существенно снизить стоимость резиновых смесей и получаемых из них резин, без заметного измене­ ния их свойств.

Рис. III.1. Схема вулканизации каучука:

п — невулканизированный каучук; б — вулканизованный каучук.

Вулканизующие вещества. Основным агентом вулканизации при изготовлении резиновых изделий, в том числе шин, является сера.

пластичность и способность растворяться в растворителях; резиновая смесь становится прочной, эластичной и приобретает ряд специфиче­ ских свойств. Физико-химическая сущность процесса вулканизации состоит в образовании под действием серы поперечных связей между макромолекулами каучука, приводящих к возникновению единой пространственной сетки (рис. III.1). Образование такой сетки при­ водит к потере резиновой смесью пластичности и растворимости в процессе вулканизации, поскольку наличие поперечных связей препятствует свободному перемещению молекул каучука относи­ тельно друг друга.

Способность каучуков к вулканизация серой обуславливается их непредельностыо. Бутилкаучук, имеющий низкую непредельность, плохо вулканизуется серой. В последнее время в качестве агента вулканизации для этого каучука, особенно при изготовлении тепло­ стойких изделий, широко применяют некоторые виды фенолоформальдегидных смол. Такие смолы могут применяться в качестве аген­ тов вулканизации и для других непредельных каучуков.

Некоторые из синтетических каучуков не вулканизуются серой Так, хлоропреновые каучуки вулканизуются окислами металлов

6 6