Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(Технический университет)»

Кафедра химии и технологии каучука и резины

Е.А. Рюткянен, Ю.М. Волин, С.Н. Корчемкин

ПЕРЕРАБОТКА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛАСТОМЕРОВ

Учебное пособие

для студентов заочного отделения

специальности «Химическая технология высокомолекулярных соединений»

специализации «Химическая технология синтетического каучука

и элементоорганических соединений»

Санкт-Петербург 2010

УДК 541.6.678

Рюткянен Е.А. Переработка и применение эластомеров. [Текст]: Учебное пособие для студентов заочного отделения / Е.А. Рюткянен, Ю.М. Волин, С.Н. Корчемкин. – СПб: СПбГТИ(ТУ), 2010. – 64 с.

В учебном пособии приведены сведения о технологии производства основных видов резиновых изделий, используемом оборудовании, рецептуре эластомерных композиций различного назначения. Особое вниание уделено изготовлению деталей из пористых и губчатых резин, издЭмЖ латексной технологии. Подробно описаны отдельные стадии резинового производства, начиная с подготовки каучуков и кончая вулканизацией изделий. Пособие содержит задачи и упражнения по данной дисциплине и соответствует программе дисциплины «Применение и^переработка эластомеров» для студентов заочной формы обучения по специальности 240501 «Химическая технология высокомолекулярных соединений» специализации «Химическая технология синтетического каучука и элементоорганических соединений».

Учебное пособие также полезно научным работникам и инженерам-практикам для выбора материалов в соответствии с условиями применения.

\

Рис. 13, табл. 1, библиогр. назв .2.

Рецензенты:

1. ЗАО «Хорс-Силикон», генеральный директор, к.т.н. Михайлов А.М.,

2ТД.т.н., профессор И.А. Толмачёв, профессор кафедры технологии органических покрытий.

Утверждено на заседании методической комиссии факультета технологии органического синтеза и полимерных материалов.

Рекомендовано к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ).

Содержание

1 Производство резиновых изделий 4

1. Резина как многокомпонентная система 4

2. Общая схема производства резиновых изделий 6

2 Стадии резинового производства 9

1. Декристаллизация каучуков 9

2. Пластикация каучуков 10

1. Механизм пластикации каучуков ....... .... 10

2. Механическая пластикация .^^.... 11

3. Термоокислительная пластикация .4.....\\/\2

2.3 Приготовление резиновых смесей (смешение) ....... 13

1. Механизм вальцевания .^Ж^ 14

2. Физические и химические процессы, протекающие при вальцевании.. 15

3. Технологические процессы, осуществляемые с помощью вальцевания 16

4. Смешение в закрытых резиносмесителях 19

4. Формование резиновых смесей ^ X...... 24

5. Каландрование .J.......... ........ 24

2.5.1 Каландрование в резиновой промышленности 25

6. Шприцевание 27

7. Прессование 27

8. Вулканизация резиновых смесей .................... 29

1. Выбор режима вулканизации 29

2. Вулканизационное оборудование... 31

1. Вулканизаторы периодического действия 31

2. Вулканизаторы непрерывного действия 37

3 Применение эластомеров 39

3.1 Губчатые резины 40

1. Губчатые резины из латекса 40

2. Губчатые резины из твердых каучуков 42

2. Герметизирующие составы 46

3. Латексы, их переработка и применение 51

3.3.1 Виды латексных изделий и их свойства 56

Литература 62

Варианты контрольных работ по курсу 60

Варианты заданий для контрольных работ 61

1 Производство резиновых изделий

Ассортимент резиновых изделий постоянно расширяется и в настоящее время превышает 60 тыс. наименований. Около половины объема производства резиновой промышленности составляют автомобильные шины, более трети — резиновые технические изделия, номенклатура которых особенно многообразна. Около одной десятой объема производства резиновой промышленности составляют резиновая обувь и другие изделия народного потребления (медицинские изделия, игрушки, спортивные принадлежности).

Основным потребителем резиновых изделий является современный транспорт, — автомобильный, воздушный, железнодорожный. Так, в современном автомобиле насчитывается около 600 деталей из резины общей массой 90 кг.

Из РТИ наибольший объем составляют транспортерные ленты, приводные ремни, рукава, сложные детали машин из резины или резины с металлами и текстильными материалами, прорезиненные технические ткани и изделия из них, тормозные колодки и др.

К резинам, применяемым для изготовления изделий, предъявляется определенный комплекс требований в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Диапазон требуемых свойств очень широк — механическая прочность, жесткость, эластичность, стойкость при высоких или низких температурах, стойкость к действию различных веществ (смазочных материалов, топлива, кислот, щелочей, кислорода, ацетилена и многих других), электроизолирующие свойства или электропроводность, цвет, нетоксичность и т. д. Это ставит перед специалистами весьма сложные и интересные задачи по созданию материалов с нужным комплексом свойств.

/

А:... wjjjjj. ■-■.;;.. .

1.1 Резина как многокомпонентная система

Резина представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из полимерной основы и различных химических добавок (ингредиентов). Для получения резины применяют высокомолекулярные полимеры с низкой (ниже комнатной) темпера турой перехода из стеклообразного или твердого кристаллического» состояния в высокоэластическое - эластомеры. Эластомеры, которые могут быть переработаны в резину, обычно называются каучуками. Большинство каучуков превращается в резину при возникновении между их макромолекулами прочных поперечных связей и образовании пространственной сетки. До 1932 г. практически единственным материалом, из которого получали резину, был натуральный каучук (НК). Успешное

решение проблемы промышленного синтеза каучуков относится к числу наиболее значительных достижений науки и техники XX столетия.

Синтез каучука из бутадиена, осуществленный в СССР в 1932 г. в крупном заводском масштабе, по способу, разработанному С. В. Лебедевым, послужил началом развития новой отрасли промышленности промышленности синтетического каучука (СК) - основного сырья резиновой промышленности. Предсказывая дальнейшее развитие производства каучуков, С. В. Лебедев говорил: «Синтез каучуков - источник бесконечного многообразия. Теория не кладет границ этому многообразию. А так как каждый новый каучук является носителем своей оригинальной шкалы свойств, то резиновая промышленность, пользуясь наряду с натуральными: также и синтетическими каучуками, получит недостающую ей сейчас широкую свободу в выборе нужных свойств. Для одного каучука характерна большая механическая прочность, для другого - сопротивление истиранию, для третьего - стойкость при повышенных температурах и т. д. Вот почему сейчас с полной уверенностью можно утверждать, что резиновая промышленность недалекого будущего будет базироваться на нескольких каучуках - натуральном и синтетических».

Действительно в настоящее время каучуки являются одним из наиболее широко распространенных видов полимерных материалов. Их мировое потребление уже в 1974 г. превысило 10 млн. т, а ассортимент весьма разнообразен и непрерывно расширяется.

Кроме каучуков при изготовлении резиновых изделий применяются различные компоненты (ингредиенты), которые необходимы как для осуществления химических превращений каучуков в процессах их переработки (повышение пластичности, поперечное сшивание и др.), так и для придания резиновым изделиям определенных свойств.

По своему действию ингредиенты разделяются на вулканизующие агенты, ускорители^ и активаторы вулканизаций, наполнители, пластификаторы, противостарители и др. Они относятся к различным классам химических соединений: от элементарной серы и оксидов металлов до органических веществ весьма сложного строения; их содержание колеблется от долей до десятков процентов от содержания каучука. Для улучшения физико-механических свойств резин: износостойкости, прочности, твёрдости и ряда других — применяют большие количества тонкодисперсного технического углерода (сажи).

Большинство резиновых изделий изготовлено не из одной резины; а содержит текстильные или металлические армирующие материалы. К ним относятся волокна, нити, проволока, металл. В качестве примера можно привести современную автомобильную шину, в которой текстильные материалы (корд) составляют 15 - 35 % массы.

В резиновой промышленности применяют как природные, так и химические волокна — искусственные и синтетические. Природные волокна

неуклонно вытесняются химическими, резко увеличивается производство и применение синтетических волокон, расширяется их ассортимент. Основную долю синтетических волокон составляют полиамидные и полиэфирные.

Сырье и материалы составляют главную часть всех затрат при производстве резиновых изделий, причем высокая материалоемкость производства приводит к большим затратам на транспортирование сырья и хранение его на складах.