Какой процесс называют вулканизацией каучука какие продукты

Вулканизация каучука: процесс вулканизации серой, резина

Каучук, добываемый в природе, не всегда подходит для изготовления деталей. Это вызвано тем, что его природная эластичность очень низка, и очень зависит от внешней температуры. При температурах близких к 0, каучук становится твердым или при дальнейшем понижении он становится хрупким. При температуре порядка + 30 градусов каучук начинает размягчаться и при дальнейшем нагреве переходит в состояние расплава. При обратном охлаждении своих изначальных свойств он не восстанавливает.

Кроме того природный каучук может быть с легкостью растворен органическими соединениями.

Для закрепления ряда достоинств каучука и устранения его недостатков применяют такой технический прием как вулканизация каучука.

 Вулканизация

Вулканизация, так называют один из технологических процессов, применяемых на производстве резины. Во время этого процесса сырой каучук, натурального или искусственного происхождения, становится резиной.

У каучука, прошедшего через вулканизацию, заметно улучшается прочность, химическая стойкость, эластичность, повышается устойчивость к воздействию высоких и низких температур и ряд других технических свойств. Суть этого процесса заключается в следующем – под воздействием высокой температуре и определенного давления происходит связывание линейных макромолекул в единую целое. Эта система носит название вулканизационной сетки.

По окончании процесса вулканизации между макромолекулами создаются поперечные связи. Их количество и структура определяется способом проведения этой операции. Во время этого процесса определенные свойства каучука изменяются не линейно, а с прохождением через определенные точки максимума и минимума. Точка, в которой проявляются оптимальные свойства резины, называется оптимумом вулканизации.

Для обеспечения необходимых эксплуатационных и технических свойств резины в каучук добавляют различные вещества и материалы – сажу, мел, размягчители и пр.

На практике применяют несколько методов вулканизации, но их объединяет одно – обработка сырья вулканизационной серой. В некоторых учебниках и нормативных документах говорится о том, что в качестве вулканизирующих агентов могут быть использованы сернистые соединения, но на самом деле они могут считаться таковыми, только потому, что они содержат в себе серу. Иначе, они могут оказывать влияние вулканизацию ровно, так же как и остальные вещества, которые не содержат соединений серы.

Некоторое время назад, проводились исследования в отношении проведения обработки каучука органическими соединениями и некоторыми веществами, например:

• фосфор;
• селен;
• тринитробензол и ряд других.

Но проведенные исследования показали, что никакого практической ценности эти вещества в части вулканизации не имеют.

Процесс вулканизации

Процесс вулканизации каучука можно разделить на холодный и горячий. Первый, может быть разделен на два типа. Первый подразумевает использование полухлористой серы. Механизм вулканизации  с применением этого вещества выглядит таким образом. Заготовку, выполненную из натурального каучука, размещают в парах этого вещества (S2Cl2) или в ее растворе, выполненный на основе какого-либо растворителя. Растворитель должен отвечать двум требованиям:

1. Он не должен вступать в реакцию с полухлористой серой.
2. Он должен растворять каучук.

Как правило, в качестве растворителя можно использовать сероуглерод, бензин и ряд других. Наличие полухлористой серы в жидкости не дает каучуку растворяться. Суть этого процесса заключается в насыщении каучука этим химикатом.

Чарльз Гудьир изобрел процесс вулканизации каучука

Длительность процесса вулканизации с участием  S2Cl2 в результате определяет технические характеристики готового изделия, в том числе эластичность и прочность.

Время вулканизации в 2% — м растворе может составлять несколько секунд или минут. Если процесс будет затянут по времени, то может произойти так называемая перевулканизация, то есть заготовки теряют пластичность и становятся очень хрупкими. Опыт говорит о том, что при толщине изделия порядка одного миллиметра операцию вулканизации можно проводить несколько секунд.

Эта технология вулканизации является оптимальным решением для обработки деталей с тонкой стенкой – трубки, перчатки и пр. Но, в этом случае необходимо строго соблюдать режимы обработки иначе, верхний слой деталей может быть вулканизирован больше, чем внутренние слои.

По окончании операции вулканизации, полученные детали необходимо промыть или водой, или щелочным раствором.

Существует и второй способ холодной вулканизации. Каучуковые заготовки с тонкой стенкой, помещают в атмосферу, насыщенную SO2. Через определенное время, заготовки перемещают в камеру, где закачан h3S (сероводород). Время выдержки заготовок в таких камерах составляет 15 – 25 минут. Этого времени достаточно для завершения вулканизации. Эту технологию с успехом применяют для обработки клееных швов, что придает им высокую прочность.

Специальные каучуки обрабатывают с применением синтетических смол, вулканизация с их использованием не отличается от той, что описана выше.

Горячая вулканизация

Технология такой вулканизации выглядит следующим образом. К отформованной из сырого каучука добавляют определенное количество серы и специальных добавок. Как правило, объем серы должен лежать в диапазоне 5 – 10% конечная цифра определяется исходя из предназначения и твердости будущей детали. Кроме серы, добавляют так называемый роговой каучук (эбонит), содержащий 20 – 50% серы. На следующем этапе происходит формование заготовок из полученного материала и их нагрев, т.е. вулканизация.

Нагрев проводят различными методами. Заготовки помещают в металлические формы или закатывают в ткань. Полученные конструкции укладывают в печь разогретую до 130 – 140 градусов Цельсия. В целях повышения эффективности вулканизации в печи может быть создано избыточное давление.

После вулканизации каучука

Сформированные заготовки могут быть уложены в автоклав, в котором находиться перегретый водяной пар. Либо их помещают в нагреваемый пресс. По сути, этот метод наиболее распространен на практике.

Свойства каучука прошедшего вулканизацию зависят от множества условий. Именно поэтому вулканизацию относят к самым сложным операциям, применяемым в производстве резины. Кроме того, немаловажную роль играет и качество сырья и метод его предварительной обработки. Нельзя забывать и об объеме добавляемой серы, температуры, продолжительность и метод вулканизации. В конце концов, на свойства готового продукта оказывает и наличие примесей разного происхождения. Действительно наличие многих примесей позволяет выполнить правильную вулканизацию.

В последние годы в резиновой промышленности стали использовать ускорители. Эти вещества добавленные в каучуковую смесь ускоряют протекающие процессы, снижают энергозатраты, другими словами эти добавки оптимизируют обработку заготовки.

При реализации горячей вулканизации на воздухе необходимо присутствие свинцовой окиси, кроме того может потребоваться присутствие свинцовых солей в купе с органическими кислотами или с соединениями которые содержат кислотные гидроокислы.

В качестве ускорителей применяют такие вещества как:

• тиурамидсульфид;
• ксантогенаты;
• меркаптобензотиазол.

Вулканизация, проводимая под воздействием водяного пара может существенно сократиться если использовать такие химические вещества, как щелочи: Са(ОН)2, MgO, NaOH, КОН, или соли Na2CО3, Na2CS3. Кроме того, ускорению процессов поспособствуют соли калия.

Существуют и органические ускорители, это амина, и целая группа соединений, которые не входят в какую-либо группу. Например, это производные от таких веществ как амины, аммиак и ряд других.

На производстве чаще всего применяют дифенилгуанидин, гексаметилентетрамин и многие другие. Не редки случаи, когда для усиления активности ускорителей используют окись цинка.

Кроме добавок и ускорителей не последнюю роль играет и окружающая среда. К примеру, наличие атмосферного воздуха создает неблагоприятные условия для проведения вулканизации при стандартном давлении. Кроме воздуха, отрицательное воздействие оказывают угольный ангидрид и азот. Между тем, аммиак или сероводород оказывают положительной воздействие на процесс вулканизации.

Процедура вулканизации придает каучуку новые свойства и модифицирует существующие. В частности, улучшается его эластичность и пр. контролировать процесс вулканизации можно контролировать, постоянно замеряя изменяемые свойства. Как правило, для этого используют определение усилия на разрыв и растяжение на разрыв. Но эти метод контроля не отличаются точностью и его не применяют.

Резина как продукт вулканизации каучука

Техническая резина – это композиционный материал, содержащий в своем составе до 20 компонентов, обеспечивающих различные свойства этого материала. Резину получают путем вулканизации каучука. Как отмечалось выше, в процессе вулканизации происходит образование макромолекул, обеспечивающие эксплуатационные свойства резины, так обеспечивается высокая прочность резины.

Главное отличие резины от множества других материалов тем, что она обладает способностью к эластичным деформациям, которые могут происходить при разных температурах, начиная от комнатной и заканчивая куда более низкими. Резина значительно превышает каучук по ряду характеристик, например, ее отличает эластичность и прочность, стойкость к температурным перепадам, воздействию агрессивных сред и многое другое.

Цемент для вулканизации

Цемент для вулканизации используют для операции самовулканизации, она может начинаться с 18 градусов и для горячей вулканизации до 150 градусов. Этот цемент не включает в свой состав углеводороды. Существует также цемент типа ОТР, используемый для нанесения на шероховатые поверхности внутри шин, а также на Тип Топ RAD- и PN-пластыри серии OTR с увеличенным временем высыхания.  Применение такого цемента позволяет достичь длительных сроков эксплуатации восстановленных шин, применяемых на специальной строительной технике с большим пробегом.

Технология горячей вулканизации шин своими руками

Для выполнения горячей вулканизации покрышки или камеры понадобится пресс. Реакция сварки каучука и детали происходит за определенный период времени. Это время зависит от размера ремонтируемого участка. Опыт показывает, что для устранения повреждения глубиной в 1 мм, при соблюдении заданной температуры, потребуется 4 минуты. То есть для ремонта дефекта глубиной в 3 мм, придется затратить 12 минут чистого времени. Подготовительное время в расчет не принимаем. А между тем выведение вулканизационного устройства в режим, в заисимости от модели может занять порядка 1 часа.

Температура, необходимая для проведения горячей вулканизации лежит в пределах от 140 до 150 градусов Цельсия. Для достижения такой температуры нет необходимости в использовании промышленного оборудования. Для самостоятельного ремонта шин вполне допустимо применение домашних электробытовых приборов, к примеру, утюга.

Устранение дефектов автомобильной покрышки или камеры при помощи устройства для вулканизации – это довольно трудоемкая операция. У него существует множество тонкостей и деталей, и поэтому рассмотрим основные этапы ремонта.

1. Для обеспечения доступа к месту повреждения необходимо покрышку снять с колеса.
2. Зачистить рядом с местом повреждения резину. Ее поверхность должна стать шероховатой.
3. С применением сжатого воздуха обдуть обработанное место. Корд, появившийся наружу необходимо удалить, его можно откусить кусачками. Резина должна быть обработана специальным составом для обезжиривания. Обработка должна быть проведена с двух сторон, снаружи и изнутри.
4. С внутренней стороны, на место повреждения должна быть уложена заранее подготовленная в размер заплатка. Укладку начинают со стороны борта покрышки в сторону центра.
5. С наружной стороны на место повреждения необходимо положить куски сырой резины, нарезанные на кусочки по 10 – 15 мм, предварительно их необходимо прогреть на плите.
6. Уложенный каучук надо прижать и разровнять по поверхности шины. При этом надо следить за тем, что бы слой сырой резины был выше рабочей поверхности камеры на 3 – 5 мм.
7. Через несколько минут, с использование УШМ (угловая шлифмашина), необходимо снять слой наложенной сырой резины. В том случае, если оголенная поверхность рыхлая, то есть в ней присутствует воздух, всю нанесенную резину требуется убрать и операцию нанесения каучука повторить. Если в ремонтном слое нет воздуха, то есть, поверхность ровная и не содержит пор, ремонтируемую деталь, можно отправлять под разогретый до указанной выше температуры.
8. Для точного расположения шины на прессе имеет смысл пометить центр дефектного места мелом. Для предотвращения прилипания нагретых пластин к резине, между ними надо проложить плотную бумагу.

Вулканизатор своими руками

Любое устройство для горячей вулканизации должно содержать два компонента:

• нагревательный элемент;
• пресс.

Для самостоятельного изготовления вулканизатора могут потребоваться:

• утюг;
• электрическая плитка;
• поршень от ДВС.

Вулканизатор, который изготовлен своими руками, необходимо оснастить его регулятором, который сможет его выключить по достижении рабочей температуры (140-150 градусов Цельсия). Для эффективного прижима можно использовать обыкновенную струбцину.

вулканизация | Определение, изобретатель, история, процесс и факты

Вулканизация , химический процесс, с помощью которого улучшаются физические свойства натурального или синтетического каучука; Готовая резина имеет более высокий предел прочности на разрыв, устойчивость к набуханию и истиранию, а также эластичность в более широком диапазоне температур. В простейшей форме вулканизация происходит путем нагревания резины с серой.

Подробнее по этой теме

эластомер: вулканизация

Молекулярного поведения, описанного выше, достаточно для придания полимерам свойств растяжимости и эластичности, но во многих случаях ...

Процесс был открыт в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудиером, который также отметил важную функцию некоторых дополнительных веществ в этом процессе.Такой материал, называемый ускорителем, заставляет вулканизацию протекать быстрее или при более низких температурах. Реакции между каучуком и серой полностью не изучены, но в продукте сера не просто растворяется или диспергируется в каучуке; он химически объединен, в основном в виде поперечных связей или мостиков между длинноцепочечными молекулами.

В современной практике используются температуры около 140–180 ° C, и в дополнение к сере и ускорителям обычно добавляют технический углерод или оксид цинка, не просто в качестве наполнителя, но для дальнейшего улучшения качества каучука. .Также обычно включают антиоксиданты, чтобы замедлить разрушение, вызванное кислородом и озоном. Некоторые синтетические каучуки не вулканизируются серой, но дают удовлетворительные продукты при аналогичной обработке оксидами металлов или органическими пероксидами.

Вулканизация резины | Статья о вулканизации резины по The Free Dictionary

технологический процесс в производстве резины, при котором из сырого каучука превращается в вулканизированный каучук. Вулканизация увеличивает долговечность, твердость, эластичность, термостойкость и хладостойкость необработанного каучука, а также снижает его степень набухания и растворимость в органических растворителях.

Суть вулканизации заключается в объединении линейных макромолекул сырого каучука в единую «сшитую» систему - так называемую вулканизационную сеть.В результате вулканизации между макромолекулами образуются поперечные связи; количество и структура поперечных связей зависят от метода вулканизации. Во время вулканизации некоторые свойства вулканизированной смеси меняются со временем, но они проходят через максимум или минимум, а не постоянно. Степень вулканизации, при которой резина достигает наилучшего сочетания различных физических и механических свойств, называется оптимальной вулканизацией.

Смеси необработанного каучука с различными веществами, обеспечивающими необходимые полезные свойства вулканизированного каучука (наполнители, такие как технический углерод, мел и каолин; мягчители и консерванты), обычно вулканизируются.

В большинстве случаев сырой каучук общего назначения (натуральный каучук, бутадиен или бутадиен-стирол) вулканизируют путем нагревания его с элементарной серой до 140–160 ° C (серная вулканизация). Образующиеся межмолекулярные поперечные связи состоят из одного или нескольких атомов серы. Если к необработанному каучуку добавить от 0,5 до 5 процентов серы, образуется мягкий вулканизат (для автомобильных камер и каркасов шин, шариков, камер и т. Д.). Добавление от 30 до 50 процентов серы приводит к образованию твердого неупругого вещества - эбонита.Вулканизация серы может быть ускорена добавлением небольших количеств органических соединений - так называемых ускорителей вулканизации, таких как каптакс или тиурам. Эти вещества полностью активны только в присутствии оксидов металлов (чаще всего оксида цинка), которые являются активаторами. В промышленности вулканизация серы осуществляется путем нагрева вулканизируемых изделий в формах под высоким давлением или в виде несформованных изделий (в «свободной» форме) в котлах, автоклавах, индивидуальных вулканизаторах или аппаратах для непрерывной вулканизации.В этих устройствах нагрев осуществляется паром, воздухом, перегретой водой, электричеством или током высокой частоты. Формы обычно кладут между нагретыми плитами гидравлического пресса. Вулканизация серой была открыта К. Гудиером (США, 1839 г.) и Т. Хэнкоком (Великобритания, 1843 г.). Для вулканизации сырого каучука для специальных целей используются органические пероксиды (например, пероксид бензоила), синтетические смолы (например, фенолформальдегид) и нитро- и диазосоединения. Условия вулканизации такие же, как и при вулканизации серой.

Вулканизация возможна также под действием ионизирующего излучения (гамма-излучение радиоактивного кобальта) и потоков быстрых электронов (радиационная вулканизация). Методы бессернистой и радиационной вулканизации позволяют производить каучуки с высокой термической и химической стойкостью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Большая советская энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

В чем разница между вулканизацией и вулканизацией резины?

2 июня 2015

На практике нет разницы между отверждением и вулканизацией. Название процесса, при котором любой эластомерный материал становится сшитым, - отверждение. Вулканизация - это название, используемое для отверждения, когда в системе используется сера.

Что означает HTV?

Высокотемпературная вулканизация

Почему некоторые силиконовые каучуки указаны как «аддитивное отверждение»?

Силикон аддитивного отверждения мы называем отвержденным платиной.Аддитивное отверждение относится к методу образования поперечных связей в резине. В традиционном силиконовом каучуке, отверждаемом пероксидом, термическое разрушение пероксида создает химическое вещество, которое образует поперечные связи между полимерной цепью. В системе дополнительного отверждения определенные боковые ответвления на самих цепях соединяются вместе, образуя поперечные связи. Во многих распространенных соединениях для этой реакции требуется, чтобы платина присутствовала в составе, чтобы действовать как катализатор.

Что означает термореактивный (сшитый)?

Силиконовый каучук, используемый в Silicone Engineering, в основном относится к категории HCR.В этом мире сокращений люди по понятным причинам иногда путаются. HCR часто называют термоотвержденной резиной, однако правильное сокращение - это резина высокой консистенции.

HCR использует активируемую нагреванием каталитическую систему отверждения пероксидом для химического отверждения резины. Это превращает материал из смеси в форму резины.

Поперечная связь - это химическая связь, которая связывает одну полимерную цепь с другой. Thermoset просто означает, что силиконовый компаунд был «отвержден» посредством «температуры» (Thermo).

Самый простой ответ состоит в том, что Thermoset - это материал, который необратимо отвержден, обычно под воздействием температуры. Поперечные связи - это химические связи, которые образуются между отдельными нитями полимера в процессе отверждения. Когда что-то было перекрестно связано, это означает, что оно было вылечено.

Введение, типы, структура, подготовка и вулканизация

Вы, должно быть, использовали ластик, когда писали, или резинку для волос, чтобы завязать волосы. Вы знаете, из чего они сделаны? Ну все это из резины. Каучук - один из важнейших продуктов тропических лесов, который мы используем уже более 1000 лет в различных областях. Изначально мы получали каучук только из натуральных источников, но из-за разнообразия применения натуральный каучук не мог удовлетворить все наши потребности.Вскоре возникла потребность в производстве синтетического каучука.

Что такое резина?

Каучук - это полимер, который может растягиваться и сжиматься. Это происходит в естественных условиях и также может быть синтезировано. Мы используем резиновые изделия с давних времен. Но в 19 веке он стал очень полезным промышленным сырьем для различных целей.

Типы каучука

Каучук можно разделить на следующие два типа в зависимости от его происхождения -

• Натуральный каучук

• Синтетический каучук

Существует большое разнообразие синтетических каучуков, таких как EPDM (этилен Пропилендиеновый мономер), технический черный каучук, SBR (бутадиен-стирольный каучук), NBR (нитрил-бутадиеновый каучук), IIR (изобутилен-изопрен) и т. Д.

Что такое натуральный каучук?

Натуральный каучук - это натуральный полимер органического соединения изопрена, получаемый из коры тропических и субтропических деревьев. Молочно-белая жидкость, которую получают из деревьев, называется латексом. По этой причине натуральный каучук также называют латексом. Натуральный каучук также называют индийским каучуком, амазонским каучуком и каучо. Ведущими производителями натурального каучука являются Таиланд и Индонезия.

Мономерное звено натурального каучука - 2-метил 1,3-бутадиен (его также называют изопреном)

Структура натурального каучука - его называют полиизопреном или цис-1,4-полиизопреном.Его структура приведена ниже -

Получение натурального каучука

Натуральный каучук или латекс каучука собирают непосредственно с растений. Затем он обрабатывается для общего пользования различными методами. Это полимер 2-метил-1,3-бутадиена (или изопрена). Процесс полимеризации можно записать следующим образом:

Вулканизация резины

Реакция натурального каучука с молекулой серы (S8) в присутствии тепла для улучшения его свойств называется вулканизацией резины.В целом, натуральный каучук очень липкий по своей природе, но вулканизация устраняет его липкость и улучшает его качества. Вулканизация каучука была открыта Чарльзом Гудиером в 1839 году. Реакция может быть записана следующим образом -

Вышеупомянутая реакция также может быть представлена ​​более простым способом следующим образом -

Сравнение натурального каучука и вулканизированного каучука

Разница между натуральным и вулканизированным каучуком каучук представлен ниже -

Синтетический каучук

Синтетический каучук - это искусственный полимер. Он синтезируется в контролируемых условиях в нефтехимии. Синтезировано много видов синтетического каучука. Таким образом, все полимеры или синтетические каучуки также имеют разные мономерные звенья.Хотя основным мономером для синтетического каучука может быть 2-хлор-1,3-бутадиен или 1,3-бутадиен. Неопрен - это синтетический каучук, состоящий из мономерного звена хлоропрена.

Получение синтетического каучука

Сегодня доступно более 20 видов синтетических каучуков. Из них мы описываем приготовление двух синтетических каучуков, которые также являются частью вашей учебной программы -

Неопрен

Неопрен - это синтетический каучук, образованный путем свободнорадикальной аддитивной полимеризации хлоропрена.Таким образом, его мономерное звено - 2-хлор-1,3-бутадиен. Реакция полимеризации представлена ​​ниже -

Buna S (SBR)

Buna S также является синтетическим каучуком. В Buna S Bu означает бутадиен, Na - натрий или натрий (латинское название), а S - стирол. Его еще называют стирол-бутадиеном. Он также известен под аббревиатурой SBR (бутадиен-стирольный каучук). Это сополимер добавки. Его мономерные звенья - бутадиен и стирол. Реакция полимеризации приведена ниже -

Разница между натуральным каучуком и синтетическим каучуком

Использование каучука

Как натуральный, так и синтетический каучук используются в различных областях. Даже если вы посмотрите вокруг, вы найдете много вещей, в которых использовалась резина.Ниже указано несколько вариантов использования резины -

• SBR используется в пневматических шинах.

• SBR используется в жевательной резинке.

• SBR используется в прокладках.

• SBR также используется для изготовления каблуков и подошв.

• SBR - одна из самых дешевых смол для связывания пигментированных покрытий.

• SBR используется в строительстве вместо ПВС в качестве связующего.

• SBR используется в системах гидроизоляции.

• SBR -

Смотрите также

• 
  Какие продукты нужно есть чтобы понизить холестерин
• 
  Какие продукты состоят из углеводов
• 
  Какой стороной фольга должна быть к продукту
• 
  Какими продуктами повысить гемоглобин в крови
• 
  Продукты с минимальным содержанием углеводов и калорий
• 
  Какие продукты относятся к углеводам список
• 
  Какими продуктами быстро поднять гемоглобин
• 
  В каких продуктах инулин
• 
  Какие продукты кушать чтобы волосы не выпадали
• 
  Продукты с богатым содержанием железа
• 
  В каких продуктах содержится магний и марганец