3.4 Резиновые материалы.

Резина (от лат. resina- смола) – вулканизат, т. е. продукт вулканизации (Vulcanus– бог огня) каучука с примесью агентов (сера и др.), ускорителей (ор-ганические сульфиды), активаторов (ZnO), наполнителей и пластификаторов (мягчителей) при повышеннойtº или радиации (γ излучение кобальта). Каучук натуральный (НК) получают из природного сока [(смола латекс) (на языке ин-дейцев тупи кау – дерево, учу - плакать)] бразильской гевеи путем коагуляции с помощью муравьиной или уксусной кислоты. НК – природный полимер (C5H8)n.

Каучук синтетический (СК) – искусственный полимер. Создан в СССР Лебе-девым С. В., 1934г., применяется для получения резины со свойствами, отлича-ющимися от свойств резин на основе НК. Метод получения – эмульсионная полимеризация искусственного латекса. Создается полимер с прочной основой – сеткой молекул, прошитых агенотом (серой). В качестве вулканизирующих веществ используются сера, металлический натрий, а для СК – диазоаминобен-зол. От количества вулканизирующего вещества зависит эластичность. Для иск-лючения скорчинга применяют ускорители – органические вещества каптаксти-урам.

Активаторы:окись свинца или цинка.

Наполнители– активные (сажа) ме-няют свойства, наполнители пассивные (мел) удешевляют резину (белая – дешевле! Шины – черные (от сажи)!).

Противостарители – ароматические ами-ны и др.

Мягчители– парафин, олеум (SO3вH2SO4) (пластификаторы).

Красители– охра и другие.

Физические свойства:

Резина - конструкционный материал с комплексомуникальных свойств: высокая эластичность (обратимая деформация до 90% от начального габарита), стойкость в агрессивных средах, широкий интервал рабочих температур, газонепроницаемость. Механические свойства зависят от наполнителя и армирующего материала.

Классификация:

Резина делится:

1. на 2 группы по назначению : общего назначения (ленты, шины),специального назначения;

2. по мягкости: мягкие(камеры, прокладки, мембраны и др.,антикоррозионные покрытия);твердые (эюонит, серы в нем более 25%) для изготовления изоляторов;

3. по происхождению:СК натрий бутадиеновый (на этиловом спирте) выдерживаетt˚ = 40˚ С

СК – С (стирольный) бутадиен-стирол, стоек к О2и свету

СК – Т (силиконовый) рабочие t˚от -60˚С до +250˚С

Резина пористая (обувь, ковры, аммортизаторы) получают вспениванием латекса.

Прочность, упругость, твердость резины оценивается чаще всего по методу Шора (американский промышленник) (1906 год). Способ определения твердости материалов по высотеотскакивания легкого ударника (бойка), падающего на поверхность испытываемого материала с определенной высоты.

Тв – в условных единицах, пропорциональных высоте отскакивания.

3.5 Неорганическое стекло, керамика, ситаллы.

Стекло – название группы аморфных термопластичных материалов, полученных путем переохлаждения расплавов исходных неорганических веществ или их смесей. Стекла как застывшие переохлажденные расплавы, обладают механическими свойствами твердых тел. Изобарическое охлаждение или изотермическое сжатие приводят к стеклованию. Основными составляющими материалами для производства являются:

• кремнезем, или окись бора, или глинозем

• красители, осветлители

• сода, окись натрия, окись калия, окись кальция и др.

Классификация стекол – по химическому составу:

Сликатное стекло – в основе кремнезем SiO2;

Боратное стекло – в основе окисел бора;

Фосфатное стекло – содержит фосфорный ангидрид.

В триплексные стекла автомобилей (безопасные) вводят слой целлюлоида. tºстеклования<0ºС – для эластомеров; для пластиков –tºстеклования>>0ºС.

Осветители – сульфат натрия, хлористый натрий – вводят для удаления пу-зырьков газа из стекломассы.

Красители – (фиол., корич.) MnO2, закись Со, солиCr(зелен.), хлорное золото (СаО – син.). Технологии стекол будет посвящена специальная тема (варка, литье, прокатка, прессование, вытягивание, выдувание).

Виды стекол (по физическим свойствам):

1. Оптическое стекло (ОС) – прозрачность, светостойкость, характер лучепреломления и рассеяния. Две группы ОС: кроны и флинты (есть окись свинца). Флинты имеют более высокие показатели преломления.

2. Трехслойное стекло (триплекс) – склеенное из двух листов силикатного стекла с промежуточным слоем из органического вещества (например, бутафальная пленка).

3. Сталинит – закаленное высокопрочное стекло.

4. Армированное стекло – имеет внутри металлическую сетку

Промышленное стекло – ходовое (оконное…) и техническое (оптическое, кварцевое…).

Физические свойства:

• предел прочности при растяжении (3÷9 кг/мм² для обычного стекла; 12÷15 кг/мм² для кварцевого стекла), при сжатии от 50 до 200 кг/мм² (хрупкое)

• пробивное напряжение 16 – 40 кV/мм

• теплопроводность 0,001÷0,0028 кал/см*с*град (изоляционное св - во)

• tº начала размягчения ≈300ºС (изоляционное св - во)

• удельное объемное сопротивление от 1Е8 до 1Е12 Ом/см (изоляцион-ное св - во)

• пластичностью не обладает.

Из стекла изготовляют волокнистые материалы: ткани, войлок и пеностекло (для печной и межстенковой теплоизоляции) – очень вредное, от него силикоз (мелкие пылинки разрушают легкие). Наибольшее применение имеют оптические стекла и оптоволоконные кабели.

{Переохлаждение – охлаждение вещества ниже tº егоравновесного перехода в другое фазовое состояние. В жидкости – приtниже точки кристаллизации или отверждения. Степень переохлаждения водяного пара в атмосфере влияет на форму осадков – дождь, снег, град.}

Толщина стеклянного волокна 3÷6 мк (хлопковая нить 20÷50 мк предел прочности при растяжении 30÷70 кг/мм²), предел прочности при растяжении 200 кг/мм² и мало меняется при нагревании до 250ºС.

Технические стекла классифицируются по назначению:

• электровакуумные (платиновые, молибденовые, вольфрамовые)

• изоляторные (стеклянные бусинки)

• цветные стекла для светофильтров

• лазерные стекла – рабочее тело в твердотельных лазерах (баритовый хром ВаО-К2О-SiО2)

• стекловолокно – для текстильных целей

• световоды – из отдельных волокон, покрытых светоизоляторами, создают жгуты – световые кабели для волоконной оптики /оптоэлектроника/ (лучше линзовых – компактнее и надежднее).