1 Литературный обзор
1.1 Вулканизация покрышек. Сущность процесса
Вулканизация – это комплекс физико-химических процессов, протекающих в резиновой смеси, основным из которых является соединение (сшивание) макромолекул каучука химическими связями различной энергии и природы в единую пространственную вулканизационную сетку. Под термином «вулканизация» в настоящее время понимают не только химическую реакцию образования сетчатой структуры, но и технологический процесс
Вулканизация является заключительным технологическим процессом при производстве резиновых изделий. До вулканизации в смеси преобладают пластические свойства, которые первоначально необходимы для осуществления таких технологических процессов как изготовление резиновых смесей, а также разнообразных процессов формования. После того, как пластичной резиновой смеси предана необходимая форма изделия, она подвергается вулканизации.
В результате вулканизации пластичность практически исчезает, а появляется эластичность. Происходит резкое повышение прочности [1].
Качественные и количественные изменения, происходящие в резиновой смеси при вулканизации, обусловлены протеканием ряда физико-химических процессов, приводящих к связыванию, как правило, с помощью прочных химических связей молекул каучука между собой, что в итоге формирует в массе резины пространственную сетку. Пространственная структура, образующаяся при вулканизации, зависит от большого числа факторов, однако определяющими являются состав резиновой смеси и условия проведения вулканизации (температура, внешнее давление и продолжительность) [2].
Вулканизация заключается в том, что резиновые смеси, содержащие вулканизующие агенты, подвергают нагреванию при температурах от 140°С до 170°С в течение определенного времени. При этом выбор времени и температуры вулканизации зависят от природы каучука и состава вулканизующей системы. Превращение каучука в резину может происходить под действием ионизирующих излучений при пониженных температурах или при нагревании в присутствии органических пероксидов, фенолформальдегидных смол и т. д
Все соединения, способные образовывать поперечные связи в каучуках, по принятой в технологии резины классификации относятся к классу вулканизующих агентов [1].
В процессе вулканизации протекает ряд параллельных и последовательных реакций, которые приводят к образованию поперечных связей (вулканизационных узлов).
Основными стадиями вулканизации являются:
взаимодействие серы, ускорителя и активатора с образованием
сульфидирующего комплекса, который и является действительным вулканизующим агентом;
реакция сульфидирующего комплекса с каучуком, в результате которой в молекулярных цепях полимера возникают боковые группировки (подвески), представляющие собой полисульфидные цепочки, заканчивающиеся радикалом ускорителя;
взаимодействие полисульфидных подвесок между собой или с активными группами в цепи каучука с образованием поперечных связей;
реакции уменьшения сульфидности поперечных связей [2].
Наименьшая продолжительность вулканизации, за которую достигаются оптимальные показатели основных физико-механических свойств вулканизатов, называется оптимумом вулканизации. Продолжительность периода вулканизации, в течение которого сохраняются оптимальные или близкие к ним показатели, носит название плато вулканизации.
Для получения резин с заданным комплексом свойств необходимо обеспечить определенную степень поперечного сшивания каучуков путем введения в резиновые смеси определенного количества вулканизующих веществ. При этом число образовавшихся поперечных связей будет зависеть от природы каучука, природы и содержания вулканизующего вещества, условий вулканизации. [1].