Основные физико-механические свойства каучука

Каучуки — это высокомолекулярные соединения, которые используются для получения резин, эбонитов и лаков, клеев, вяжущих веществ. Каучуки имеют линейное строение, обладают высокой эластичностью, широким диапазоном рабочих температур. При температуре 100° С они становятся хрупкими, а при температуре 200° С разжижаются. [6]

Натуральный каучук (НК) получают из млечного сока каучуконосных тропических растений. Сок обрабатывают кислотами и затем вальцуют образующийся продукт.

В натуральном каучуке содержится 91–96% углеводорода полиизопрена (C5H8)n, а также белки и аминокислоты, жирные кислоты, каротин, небольшие количества солей меди, марганца, железа и др. примеси. Полиизопрен натурального каучука является стереорегулярным полимером. Практически все

звенья изопрена 98–100% в макромолекуле присоединены в положении, показанном на рисунке 3. [18]

Рисунок 3 – Формула изопрена натурального каучука Эластичность – это способность к обратимой деформации, особое

свойство некоторых полимеров, характерное лишь при определенных значениях температур. При нагревании каучук из эластичного состояния переходит в вязко-текучее (Рисунок 4). Силы взаимодействия между молекулами ослабевают, полимер не сохраняет форму и напоминает очень вязкую жидкость.

Рисунок 4 – Расплавленный натуральный каучук

При охлаждении каучук из эластичного переходит в стеклообразное состояние, становится похож на твердое тело. Такой полимер легко и обратимо не растягивается при приложении нагрузки. Он сразу рвется, если нагрузка

слишком велика. Полимеры в стеклообразном состоянии могут быть хрупкими,

их можно сломать или даже разбить, например, морозной зимой может растрескаться сумка из кожзаменителя, т.к. при низких температурах он переходит в стеклообразное состояние. [16]

При проведении вулканизации каучук нагревают с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом серными мостиками. Из отдельных макромолекул каучука образуется единая трехмерная пространственная сетка. Изделие из такого материала (резины) прочнее, чем из каучука, и сохраняет свою эластичность в более широком интервале температур.[8]

Синтетические каучуки (СК) получают полимеризацией непредельных соединений. В зависимости от вида исходного материала и условий их обработки изготавливают каучуки с различными свойствами и стойкостью (Рисунок 5). [7]

Рисунок 5 – Характеристика синтетических каучуков

Резина и эбонит — продукты вулканизации каучука. Ее проводят в присутствии веществ-вулканизаторов (часто серы, оксидов металлов) при повышенной температуре. В зависимости от количества введенного вулканизатора получают мягкую резину (2-Л % 8), полужесткую (12-20% 8) и жесткую резину (30-50% 8). Последняя носит название эбонит. [2]

Резины обладают уникальной способностью к обратной деформации в сочетании с высокой эластичностью и прочностью, сопротивляемостью к истиранию, воздействию агрессивных сред, газо- и водонепроницаемостью.

Существует большое количество видов каучуков и все они отличаются составом: бутадиен-стирольный каучук (СКС) — сополимер бутадиена и стирола, бутадиен-нитрилъный каучук (СКН) — сополимер бутадиена и нитрила акриловой кислоты, хлорпреновый (наирит) – на основе ацетилена и хлористого водорода, а также наириты, эбониты, фторкаучуки.[1]

Если наирит выдержать несколько дней в растворе серной кислоты или хлористого натрия при 60—70° С, то покрытие вулканизируется и приобретает свойства резины.

Силиконовые каучуки обладают высокой теплостойкостью до 250— 300

°С и морозостойкостью до — 50 -1—60 °С. Их недостатком является сравнительно низкая коррозионная устойчивость. [21]