Резины и резино-технические изделия

3.1. Свойства резин. Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку – основе всякой резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000%), которые почти полностью обратимы. Особенностью резины является ее малая сжимаемость. Другой ее особенностью является релаксационный характер деформации. При нормальной температуре время релаксации может составлять 10 ^-4с. При работе резины в условиях многократных механических напряжений часть энергии, воспринимаемой изделием, теряется на внутреннее трение (в самом каучуке, между молекулами каучука и частицами добавок). Это трение преобразуется в теплоту, которая в толстостенных изделиях вследствие низкой теплопроводности приводит к нарастанию температуры в массе резины и снижает ее работоспособность. Кроме отмеченных способностей для резины характерны высокая стойкость к испарению, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.

3.2. Состав резиновых материалов. Техническая резина – композиционный материал, который может содержать до 15-20 ингредиентов. Основой служит каучук натуральный (НК) и синтетический (СК). Для улучшения физико- механических свойств вводят следующие добавки:

1. Вулканизирующие вещества, которые участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизатора. В качестве таких веществ чаще всего применяют серу или селен.

2. Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первых заключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих. Физические противостарители (парафин, воск) образуют поверхностные защитные пленки.

3. Мягчители (парафин, вазелин и др.) увеличивают эластические свойства, морозоустойчивость.

4. Наполнители подразделяются на активные и инертные. Активные наполнители (сажа углеродистая и сажа белая – кремнекислота) повышают механические свойства, сопротивление и стирание, твердость. Неактивные (мел, тальк) вводят для удешевления резины.

5. Красители минеральные или органические вводят для окраски резины.

Структура макромолекул линейная или слаборазветвленная и состоит из отдельных звеньев, которые имеют тенденцию свернуться в клубок, занять минимальный объем. Но этому препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия. Поэтому молекулы каучука извилистые. Такая форма молекул и является причиной исключительно высокой эластичности каучука (под небольшой нагрузкой происходит выпрямление молекул, изменяется их конфигурация). Сера образует в поперечном направлении как бы мостики между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине.

Процесс химического взаимодействия каучука с серой (селеном) в технике называют вулканизацией. В зависимости от количества вводимой серы получается различная частота сетки полимера. При введении 1-5% серы образуется редкая сетка, и резина получается эластичной, мягкой. С увеличением процентного содержания серы сетчатая структура становится более частой, резина получается более твердой, а при максимально возможном примерно 30%) насыщении каучука серой образуется твердый материал, называемый эбонитом.