3. Резины и резино-технические изделия.

1. Свойства резин. Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку - основе всякой резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000%), которые почти полностью обратимы. Особенностью резины является ее малая сжимаемость. Другой ее особенностью является релаксационный характер деформации. При нормальной температуре

время релаксации может составлять 10 Л;. При работе резины в условиях многократных механических напряжений часть энергии, воспринимаемой изделием, теряется на внутреннее трение (в самом каучуке, между молекулами каучука и частицами добавок). Это трение преобразуется в теплоту, которая в толстостенных изделиях вследствие низкой теплопроводности приводит к нарастанию температуры в массе резины и снижает ее работоспособность. Кроме отмеченных способностей для резины характерны высокая стойкость к испарению, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.

2. Состав резиновых материалов. Техническая резина - композиционный материал, который может содержать до 15-20 ингредиентов. Основой служит каучук натуральный (НК) и синтетический (СК). Для улучшения физико- механических свойств вводят следующие добавки:

1. Вулканизирующие вещества, которые участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизатора. В качестве таких веществ чаще всего применяют серу или селен.

2. Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первых заключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих. Физические противостарители (парафин, воск) образуют поверхностные защитные пленки.

3. Мягчители (парафин, вазелин и др.) увеличивают эластические свойства, морозоустойчивость.

4. Наполнители подразделяются на активные и инертные. Активные наполнители (сажа углеродистая и сажа белая - кремнекислота) повышают механические свойства, сопротивление и стирание, твердость. Неактивные (мел, тальк) вводят для удешевления резины.

5. Красители минеральные или органические вводят для окраски резины.

Структура макромолекул линейная или слаборазветвленная и состоит из отдельных звеньев, которые имеют тенденцию свернуться в клубок, занять минимальный объем. Но этому препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия. Поэтому молекулы каучука извилистые. Такая форма молекул и является причиной исключительно высокой эластичности каучука (под небольшой нагрузкой происходит выпрямление молекул, изменяется их конфигурация). Сера образует в поперечном направлении как бы мостики между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине.

Процесс химического взаимодействия каучука с серой (селеном) в технике называют вулканизацией. В зависимости от количества вводимой серы получается различная частота сетки полимера. При введении 1-5% серы образуется редкая сетка, и резина получается эластичной, мягкой. С увеличением процентного содержания серы сетчатая структура становится более частой, резина получается более твердой, а при максимально возможном примерно 30%) насыщении каучука серой образуется твердый материал, называемый эбонитом.

По назначению резины подразделяются на резины общего назначения и резины специального назначения.

3. Классификация резин.

В зависимости от температуратурных и др. условий эксплуатации, в которых резины сохраняют высокоэластические свойства, различают резины общего назначения (температура эксплуатации от 50 до 150°С) и резины специального назначения:

1. Теплостойкие резины (температура эксплуатации от 150 до 200°С) -

кремнийорганические каучуки, фторосодержащие каучуки.

2. Морозостойкие резины (температура эксплуатации от -50°С, иногда до -150°С) - на основе каучуков, имеющих низкие температуры стеклования.

3. Масло- и бензостойкие резины - длительно эксплуатируемые в контакте с нефтепродуктами.

4- Электропроводящие резины - на основе каучуков, наполненных большим количеством электропроводящей сажи.

5. Диэлектрические резины.

6. Радиационные резины с наполнителями - окислами свинца или бора.

ЗА Технологические способы изготовления резиновых изделий. Технологический процесс изготовления изделий из технической резины состоит из следующих операций: приготовления резиновой смеси, формования и вулканизации.

Подготовка резиновой смеси. Процесс подготовки заключается в смешивании входящих в смесь компонентов. Перед смешиванием каучук переводят в пластическое состояние. Это достигается многократным пропусканием его через специальные вальцы, предварительно подогретые до 40-50°С. Находясь в пластическом состоянии каучук обладает способностью хорошо смешиваться с другими компонентами. Пластифицированный каучук и др. компоненты смешивают в червячных или волновых смесителях и получают однородную пластическую массу. Первым компонентом при приготовлении смесей вводят противостаритель, последним - вулканизатор.

Резиновую смесь перерабатывают в изделия с использованием давления: прессованием, литьем под давлением, непреравным выдавливанием. Технологические процессы переработки сырой резины в изделия подобно тем, которые были рассмотрены при формообразовании деталей из пластмасс. Вулканизация является завершающей операцией при изготовлении резиновых изделий. Процесс вулканизации происходит под температурным воздействием (горячая вулканизация) или без температурного воздействия (холодная вулканизация). Один из основных способов - горячее прессование. Резиновую смесь закладывают в горячую металлическую пресс-форму и прессуют на гидравлических .прессах с обогреваемыми плитами. Температура прессования 140-150 °С. При прессовании одновременно происходит формообразование и вулканизация изделий. Высокопрочные изделия подвергают дополнительной вулканизации в специальных приспособлениях - пакетах.

В процессе эксплуатации изделий из резины необходимо учитывать их склонность к старению. Старение резины заключается в необратимом изменении структуры, с появлением в ней „„золнительных межмолекулярных связей и увеличением частоты сетки. Это приводит к снижению эластичности, появлению хрупкости и уменьшению прочности и усталостной выносливости при циклическом нагружении. Процессы старения интенсифицируются под действием температуры, озона, кислорода, ионизирующего излучения. Особенно резко ухудшаются свойства резины при отрицательных температурах в условиях механического нагружения сдвига.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

МИНЕРАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

К основным минеральным конструкционным материалам, применяемым в судостроении, относятся судостроительные бетоны, основой которых является цемент, а также асбест и асбоматериалы, силикатные материалы, стекло и керамика.