Вопрос 6.3.2.3 Каучуки и резины

Полимеры, которые во всем диапазоне эксплуатационных температур обладают высокоэластичными свойствами, т. е. могут выдерживать большие обратимые деформации растяжения (до многих сотен процентов), называются эластомерами. Ими являются все каучуки и резины. Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: «кау» - дерево, «учу» - течь, плакать. «Каучу» - сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. На основе каучука получают твердые резины, которые имеют относительное удлинение на разрыв всего несколько процентов (2 - 6 %).

Каучуки бывают натуральные, искусственные и синтетические. Натуральный каучук добывают из млечного сока тропических растений гевеи, каучуконосных кустарников коксагыз. Он легко растворяется в эфире, бензине, минеральных маслах; не растворяется в воде; при нагревании до температуры 90 °С размягчается, а при температуре ниже нуля становится твердым и хрупким. Высокая эластичность полимера связана с зигзагообразной формой звеньев его молекул. При действии на каучук растягивающего усилия форма цепочки приближается к прямоугольной. После снятия растягивающего напряжения каучук снова становится аморфным. Натуральный каучук имеет следующие электроизоляционные свойства: удельное сопротивление составляет 10¹⁴ Ом·м, диэлектрическая проницаемость равна 2,4; tg составляет 2,0·10^-3.

Резины - продукты вулканизации каучуков, т. е. соединения макромолекул каучука поперечными связями в пространственную вулканизационную сеткую. Кроме каучука и вулканизаторов для производства резин используют ускорители полимеризации, наполнители (сажу, углекислый марганец, мел, тальк), пластификаторы (стеариновую и олеиновую кислоты, парафины), красители (охру, ультрамарин).

Сырая резина легко поддается обработке давлением, растворяется в органических растворителях, при нагревании становится клейкой. Одним из основных свойств резин является их высокая эластичность. Она определяется способностью резиновых материалов к значительным упругим деформациям в широком диапазоне температур. Упругие свойства резин нелинейны. Они имеют четко выраженный релаксационный характер: зависят от режима (условия) и величины нагрузки. Деформация обратимого растяжения резин может составлять от 500 до 1000 %.

Резины являются достаточно мягким, практически несжимаемым материалом. Основные свойства резин зависят от наличия модифицирующих добавок; а именно, природы и концентрации наполнителей, пластификаторов и стабилизаторов.

Срок службы резин в зависимости от свойств составляющих и условий эксплуатации составляет от нескольких дней до нескольких десятков лет.

Недостатками резин являются низкая нагревостойкость, плохая стойкость к действию нефтяных масел и других неполярных жидкостей (бензина, бензола и др.); неустойчивость к воздействию света, особенно ультрафиолетового; в присутствии озона быстро стареет и трескается.

Резины имеют широкие области применения. Они используются в технике, сельском хозяйстве, быту, медицине, строительстве, спорте. Преимуществом применения резины для изоляции и защитной оболочки кабелей является возможность получения требуемой гибкости, влагостойкости, маслостойкости, способности не распространять горение и высоких электрических и физико-механических характеристик.