3 Применение эластомеров

Эластомеры применяются при изготовлении различных резино­технических изделий (РТИ). По назначению РТИ могут быть разделены на следующие группы:

1) передаточные элементы устройств для перемещения различных материалов (конвейерные ленты, рукава, трубки); 2) гибкие тяговые связи передач (приводные ремни, гусеничные ленты и др.); 3) эластичные соединения узлов машин и аппаратов (муфты и др.); 4) уплотнители подвижных и неподвижных соединений (сальники, манжеты, кольца, мембраны, прокладки, шнуры и др.); 5) амортизирующие детали (амортизаторы, буферы, подвески, упоры, втулки, шарниры); 6) пыле- и грязезащитные детали (чехлы, колпачки, _k ковры и др.); 7) электроизоляционные детали и изделия (аккумуляторные баки, полутвердые изоляционные трубки, диэлектрические ковры, пластины и др.); 8) воздухо-и водоплавательные средства (аэростаты, надувные лодки, плоты, понтоны и др.); 9) пневматические строительные конструкции (сборно-разборные промышленные, сельскохозяйственные, общественные и жилые здания и сооружения и др.); 10) средства защиты человека (лицевые части противогазов, респираторов, перчатки, костюмы, фартуки).

К РТИ часто относят, кроме того, изделия бытового назначения (губки, коврики, матрацы, кресла, мячи, игрушки и др.), средства санитарии и гигиены и изделия медицинского назначения (грелки, спринцовки, соски, катетеры, зонды, трубки для переливания крови, жгуты и др.).

В производстве РТИ применяют практически все каучуки общего и специального назначения, текстильные материалы из химических и натуральных волокон (нити, кордшнуры, ткани), металлическую проволоку, корд, тросы, сетки.

РТИ изготовляют по единой технологической схеме, включающей: 1) приготовление резиновой смеси; 2) получение полуфабрикатов -каландрованных листов, экструдированных профилей, прорезиненных тканей, резиновых клеев; 3) изготовление или сборка заготовок; 4) вулканизация изделий и их отделка.

По технологии изготовления РТИ делят на следующие группы: конвейерные ленты и плоские приводные ремни, клиновые ремни, рукава, формовые изделия, неформовые изделия.

Кроме РТИ эластомеры применяются при разработке материалов, использующихся в различных областях техники. Ниже приводятся некоторые основные направления применения эластомеров для создания материалов со специальными свойствами.

3.1 Губчатые резины

Губчатые резины - пористые материалы, получаемые из латекса или твердого каучука. Губчатые резины, получаемые вспениванием латексной смеси, называемой пенорезиной, пенистой резиной, латексной губкой. Губчатые резины из твердого каучука, которые получают с применением парообразователей, называются пористыми, или ячеистыми, резинами. Поры в губчатых резинах могут быть открытыми (сообщающимися), замкнутыми пли одновременно того и другого типа.

3.1.1 Губчатые резины из латекса

Для изготовления губчатой резины общего назначения применяют: 1) натуральный центрифугированный латекс; 2) синтетический бутадиен-стирольный латекс, получаемый ;низкотемпературной эмульсионной полимеризацией при соотношениях (по массе) бутадиен : стирол, равных 75 : 25 или 70 : 30; 3) смеси натурального и бутадиен-стирольного латексов. Губчатые резины со специальными свойствами изготовляют на основе бутадиен-нитрильного (масло -г и бензостойкие) и хлоропренового (огнестойкие) латексов. Кроме упомянутых латексов, в производстве губчатые резиныиспользуют также карбоксилированные бутадиеновый и бутадиен-стирольный латексы и водные дисперсии синтетического изопренового каучука. Латексы для губчатых резин отличаются высоким содержанием сухого вещества (0 - 70 %), низким поверхностным натяжением (5 — 40 мн/м, или дин/см), хорошей текучестью.

Смеси для изготовления губчатых резин содержат вспенивающий агент, вулканизующую систему (серу, ультраускорители вулканизации — меркаптобензтиазолят и диэтилдитиокарбамат Zn), желатинирующие агенты. Кроме того, латексная смесь содержит обычно вторичные желатинирующие агенты (дифенилгуанидин, соли четвертичных пиридиниевых или аммониевых оснований, амины и др.), способствующие получению губчатых резин более равномерной структуры, наполнители (каолин, мел, тальк и др.), пластификаторы (например, вазелиновое масло) и антиоксиданты (например, N-фенил-β-нафтиламин - неозон Д, 2,2'-метилен-бис-4-метил-6-тpeт-бутилфенол — продукт 2246). Для повышения твердости губчатых резин в латексную смесь часто вводят латексы сополимеров с

высоким содержанием стирола, водорастворимые синтетические смолы, дисперсию крахмала и др.

Получение. Процесс изготовления губчатых резин из латекса состоит из следующих основных стадий: 1) приготовление дисперсий, эмульсий или растворов отдельных компонентов латексной смеси; 2) приготовление латексной смеси и ее выдерживание (вызревание) в течение 18 — 24 ч; 3) вспенивание латексной смеси; 4) желатинирование и вулканизация; 5) промывка и отжим губчатых резин на моечно-отжимных машинах; 6) сушка при 90°С (2 — 8 ч в конвекционных или тоннельных сушилках, 0,5 — 2 ч в вакуумных барабанных сушилках, 0,5 — 1,5 ч при сушка с помощью токов высокой частоты).

В современной практике применяют два способа изготовления формовых губчатых резин из латексов: 1) способ фирмы «Данлоп» (разработан и впервые применен в 1930); 2) способ Талалая (назван по имени автора процесса; современный вариант способа известен с 50-х гг.). Эти способы различаются в основном приемами получения латексной пены и методами ее фиксации.

Способ фирмы «Данлоп» предусматривает механическое вспенивание латексной смеси до соотношения объемов воздушной и жидкой фаз (так называемой кратности пены) в пределах 4 - 7, введение в пену желатинирующих агентов, заполнение формы пеной, ее желатинизацию (10 -15 мин, ~ 80° С) и вулканизацию в среде насыщенного пара (0 — 40 мин, ~ 100° С) или горячего воздуха 70 — 75 мин, 130 — 140°С).

В способе Талалая предусмотрено механическое вспенивание латексной смеси до кратности пены 2 — 3. Затем формы частично заполняют жидкой пеной, не содержащей агентов желатинизации. В формах создают вакуум, вследствие чего пена расширяется и заполняет весь объем. Затем пену замораживают (—20° С) и коагулируют с помощью СО₂. Образующийся^ пенистый гель нагревают и вулканизуют. Продолжительность всего цикла 45 мин.

Неформовые изделия из губчатых резин (пластины различных размеров и профиля) изготовляют в агрегатах непрерывного действия, в которых латексную пену, залитую на движущийся транспортер, пропускают через профилирующие устройства, а затем желатинируют и вулканизуют. В губчатые резины из латекса 90 - 95 % всех пор сообщающиеся (размеры пор 0,05 -"2 мм, средний диаметр 0,2 - 0,4 мм), и поэтому такие материалы газо- и водопроницаемы. Они обладают свойствами диэлектриков. Губчатые резины, изготовленные из латексов общего назначения, не стойки в агрессивных средах. Набухание губчатых резин из бутадиен-нитрильного латекса в маслах составляет 11 % (по увеличению высоты образца), в бензине и бензоле — соответственно 7 % и 59 % (по увеличению массы образца).

Применение. Благодаря способности гасить вибрации, малым остаточным деформациям, низкой объемной массе губчатых резин —

идеальный амортизирующий материал. Формовые изделия из губчатых резин. применяют для изготовления мягких сидений (в автомобилях, автобусах, тракторах), мебели, матрацев, подушек, уплотнительных прокладок и амортизаторов сложной конфигурации, стелек и прокладок для обуви, различных деталей одежды, игрушек, феноло-формальдегидные смолы. Пластификаторами медицинских изделий и т. д.

Маслобензостойкие детали из губчатых резин применяют для подачи смазки в буксы железнодорожных вагонов. Листовые (неформовые) губчатые резины с подложкой или без нее используют для тепло- и звукоизоляции, настилов для полов по бетонному основанию, а также в качестве упаковочного материала. Кроме того, с применением губчатых резин выпускают ковры на губчатой основе, трикотаж с губчатым подслоем для изготовления искусственной кожи и т. д.

JF "'■■■■ у