Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Vulcanized )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Рабочий помещает шину в форму перед вулканизацией.

Вулканизация (англ .: Vulcanisation ) относится к ряду процессов упрочнения каучуков . [1] Термин первоначально относилось исключительно к обработке натурального каучука с серой , которая остается наиболее распространенной практикой. Он также расширился и включает упрочнение других (синтетических) каучуков различными способами. Примеры включают силиконовый каучук путем вулканизации при комнатной температуре и хлоропреновый каучук (неопрен) с использованием оксидов металлов.

Вулканизация может быть определена как отверждение из эластомеров , с терминами «вулканизацией» и «отверждения» иногда используется взаимозаменяемо в данном контексте. Он работает, образуя поперечные связи между участками полимерной цепи, что приводит к увеличению жесткости и долговечности, а также к другим изменениям механических и электрических свойств материала. [2] Вулканизация, как и отверждение других термореактивных полимеров , обычно необратима.

Слово вулканизация происходит от слова Вулкан , римского бога огня и кузницы.

История [ править ]

В то время как каучук - латекс - был известен мезоамериканским культурам в течение многих лет , использовался для изготовления мячей и создания водонепроницаемых контейнеров, но с ним было сделано немногое. Отчасти это связано с тем, что в естественном состоянии он несколько нестабилен, становясь слишком твердым или слишком мягким в различных условиях. Например, первые резиновые камерные шины в 19 веке могли липнуть на горячей дороге до тех пор, пока в них не застрял мусор, и в конечном итоге шины не лопнули.

Чарльз Гудиерв 1830-х годах работал над улучшением этих камер. Он попытался нагреть резину, чтобы смешать с ней другие химические вещества. Казалось, что резина затвердеет и улучшится, хотя это произошло из-за самого нагрева, а не из-за использованных химикатов. Не осознавая этого, он неоднократно сталкивался с неудачами, когда его объявленные формулы упрочнения не работали стабильно. Однажды в 1839 году, пытаясь смешать каучук с серой, Гудиер случайно уронил смесь на горячую сковороду. К его удивлению, резина не плавилась и не испарялась, а оставалась твердой и, когда он увеличивал нагрев, фактически становилась тверже. Goodyear быстро разработал последовательную систему для этого упрочнения, которую он назвал вулканизацией из-за присутствия тепла. В том же году он получил патент и к 1844 году уже производил каучук в промышленных масштабах.

Обзор [ править ]

В отличие от термопластических процессов (процесс замораживания расплава, который характеризует поведение большинства современных полимеров), вулканизация, как и отверждение других термореактивных полимеров , обычно необратима. Обычно используются пять типов систем отверждения:

  1. Серные системы
  2. Перекиси
  3. Оксиды металлов
  4. Ацетоксисилан
  5. Сшивающие агенты уретановые

Вулканизация с серой [ править ]

Основная статья: Сера вулканизация

Наиболее распространенные методы вулканизации зависят от серы. Сера сама по себе является медленным вулканизирующимся агентом и не вулканизирует синтетические полиолефины. Ускоренная вулканизация осуществляется с использованием различных соединений, которые изменяют кинетику сшивания; [3] эту смесь часто называют лечебной упаковкой. Основными полимерами, подвергающимися серной вулканизации, являются полиизопрен (натуральный каучук) и стирол-бутадиеновый каучук (SBR), которые используются в большинстве шин для уличных транспортных средств. Упаковка для отверждения подбирается специально для основы и области применения. Реактивные сайты - сайты лечения - являются аллильными.атомы водорода. Эти связи CH примыкают к двойным связям углерод-углерод. Во время вулканизации некоторые из этих связей CH заменяются цепочками атомов серы, которые связываются с участком отверждения другой полимерной цепи. Эти мостики содержат от одного до нескольких атомов. Количество атомов серы в сшивке сильно влияет на физические свойства конечного резинового изделия. Короткие поперечные связи придают резине лучшую термостойкость. Сшивки с большим количеством атомов серы придают каучуку хорошие динамические свойства, но меньшую термостойкость. Динамические свойства важны для изгибных движений резинового изделия, например движения боковой стенки ходовой шины. Без хороших свойств изгиба эти движения быстро образуют трещины, что в конечном итоге приведет к разрушению резинового изделия.

Вулканизация полихлоропрена [ править ]

Вулканизация неопрена или полихлоропренового каучука (каучук CR) осуществляется с использованием оксидов металлов (в частности, MgO и ZnO, иногда Pb 3 O 4 ), а не соединений серы, которые в настоящее время используются со многими натуральными и синтетическими каучуками . Кроме того, из-за различных факторов обработки (главным образом, обугливания, которое является преждевременным сшиванием каучуков из-за воздействия тепла), выбор ускорителя регулируется другими правилами по сравнению с другими диеновыми каучуками. Большинство обычно используемых ускорителей создают проблемы при отверждении каучуков CR, и было обнаружено, что наиболее важным ускорителем является тиомочевина этилена.(ETU), который, хотя и является отличным и проверенным ускорителем для полихлоропрена, был классифицирован как репротоксичный . Европейская резиновая промышленность приступила к исследовательскому проекту SafeRubber [4], чтобы разработать более безопасную альтернативу использованию ETU.

Вулканизация силиконов[ редактировать ]

Пример клавиатуры из силиконовой резины, типичной для формования LSR (жидкая силиконовая резина)
Основная статья: силикон RTV

Вулканизационных номер температуры (РТВ) силикон изготовлен из химически активных на углеводородной основе полимеров в сочетании с усилением минеральных наполнителей. Существует два типа силикона, вулканизирующегося при комнатной температуре:

  1. РТВ-1 (однокомпонентные системы); затвердевает под действием атмосферной влажности, катализатора и ацетоксисилана. Ацетоксисилан во влажных условиях образует уксусную кислоту . [5] Процесс отверждения начинается на внешней поверхности и продолжается до ее сердцевины. Продукт упакован в герметичные картриджи и находится в жидкой или пастообразной форме. Силикон RTV-1 обладает хорошими характеристиками адгезии, эластичности и прочности. Твердость по Шору может изменяться от 18 до 60. Относительное удлинение при разрыве может находиться в диапазоне от 150% до 700%. Они обладают отличной стойкостью к старению благодаря превосходной стойкости к УФ-излучению и атмосферным воздействиям.
  2. РТВ-2 (Двухкомпонентные системы); двухкомпонентные продукты, которые при смешивании отверждаются при комнатной температуре до твердого эластомера, геля или гибкой пены. RTV-2 сохраняет гибкость при температуре от −80 до 250 ° C (от −112 до 482 ° F). Разрушение происходит при температурах выше 350 ° C (662 ° F), оставляя негорючий и негорючий инертный осадок кремнезема. Их можно использовать для электроизоляции благодаря своим диэлектрическим свойствам. Механические свойства удовлетворительные. RTV-2 используется для изготовления гибких форм, а также многих технических деталей для промышленного и парамедицинского применения.

См. Также [ править ]

  • Полимерные стабилизаторы
  • Вулканизированное волокно

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Akiba, M (1997). «Вулканизация и сшивание эластомеров». Прогресс в науке о полимерах . 22 (3): 475–521. DOI : 10.1016 / S0079-6700 (96) 00015-9 .
  2. ^ Джеймс Э. Марк, Бурак Эрман (ред.) (2005). Наука и технология резины . п. 768. ISBN 0-12-464786-3.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  3. ↑ Ханс-Вильгельм Энгельс, Херрман-Йозеф Вайденгаупт, Манфред Пьерот, Вернер Хофманн, Карл-Ганс Ментинг, Томас Мергенхаген, Ральф Шмоль, Стефан Урландт «Резина, 4. Химические вещества и добавки» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , 2004, Wiley VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a23_365.pub2
  4. ^ SafeRubber, альтернативный ускоритель развития резины
  5. ^ "Паспорт безопасности материала для красного силикона RTV" (PDF) . Проверено 24 июня 2011 года .