hjem › Elektrisk utstyr › "Michelin" fra løvetann. Amerikanere trekker seriedekk fra russiske løvetann Eksperimentell metodikk

"Michelin" fra løvetann. Amerikanere trekker seriedekk fra russiske løvetann Eksperimentell metodikk

Gummi er høymolekylære forbindelser som brukes til å produsere gummi, hard gummi og lakk, lim og bindemidler. Gummi har en lineær struktur, høy elastisitet og et bredt spekter av driftstemperaturer. Ved en temperatur på 100°C blir de sprø, og ved en temperatur på 200°C blir de flytende (tabell 8.6).

Naturgummi (NR) er hentet fra melkesaften fra tropiske gummiplanter. Saften behandles med syrer og deretter rulles det resulterende produktet.

Syntetisk gummi (SR) oppnås ved polymerisering av umettede forbindelser. Avhengig av type kildemateriale og betingelsene for deres behandling, produseres gummier med forskjellige egenskaper og holdbarhet (tabell 8.7).

Gummi og ebonitt er produkter av gummivulkanisering. Det utføres i nærvær av vulkaniserende stoffer (ofte svovel, metalloksider)

ved høye temperaturer. Avhengig av mengden vulkanisator som introduseres, oppnås myk gummi (2-L% 8), halvhard (12-20% 8) og hard gummi (30-50% 8). Sistnevnte kalles ebonitt.

Gummi har en unik evne til å reversere deformasjon kombinert med høy elastisitet og styrke,

motstand mot slitasje, eksponering for aggressive miljøer, gass- og vannmotstand.

Styren-butadien-gummi (SBR) er en kopolymer av butadien og styren. Ebonitter basert på det er preget av høy kjemisk motstand. De er motstandsdyktige i tørt og vått klor, i konsentrert eddiksyre opp til 65 °C, og kan brukes lenge i 36 % saltsyre opp til 80 °C.

Butadien-nitril gummi (SKN) er en kopolymer av butadien og akrylsyrenitril. Gummi basert på det har bensin- og oljebestandighet, høy motstand mot slitasje og høy varmebestandighet (opptil 100 ° C).

Kloroprengummi kalles nairitt. De viktigste råvarene for produksjonen er billige og tilgjengelige gasser - acetylen og hydrogenklorid.

Nairitter løses opp i organiske løsemidler og produserer lavviskøse og konsentrerte løsninger som lett kan påføres overflaten som skal beskyttes. Uvulkaniserte Nairite-belegg er termoplastiske. De mykner ved temperaturer over 40°C. Hvis de holdes i flere dager i en løsning av svovelsyre eller natriumklorid ved 60-70 ° C, vulkaniserer belegget og får egenskapene til gummi. Slike belegg har god aldringsbestandighet og kan fungere i syrer, alkalier og saltløsninger opp til 70 °C. Tåler kortvarig oppvarming opp til 90-95 °C.

Gumming er belegg av kjemisk utstyr med gummi eller ebonitt. Den indre overflaten av apparatet er dekket med ett, to eller flere lag med rå plategummi, etterfulgt av vulkanisering. Vulkanisering utføres i spesielle kjeler oppvarmet med levende damp. Det kan gjøres ved å fylle apparatet med kokende vann, vandige løsninger av salter med et kokepunkt over 100°C. Ved oppvarming blir rågummiblandingen til sterk, elastisk gummi. Belegg laget av kloroprengummi beskytter rørledninger, elektrolysatorer og tanker.

Rågummi i jernbanetanker gjennomgår selvvulkanisering uten oppvarming, som fullføres innen en måned om sommeren.

Ebonitter har god vedheft til metall. Denne egenskapen brukes til å lage et tolagsbelegg, som ofte brukes i kjemiske anlegg. Det nederste laget er laget av ebonitt, og det øverste laget er laget av myk gummi. Slike belegg er motstandsdyktige mot saltsyre, flussyre, eddiksyre, sitronsyre, alkalier og saltløsninger opp til 65 °C. De blir ødelagt bare i sterk

oksiderende miljøer - i konsentrert svovelsyre og salpetersyre.

Som et eksempel, vurder beskyttelsen av varmevekslingsutstyr med gummibelegg. Tynne og bakelittbelegg på stålrør av varmevekslere beskytter stål ganske godt mot korrosjon. Men de beskytter den ikke mot erosjon og intens vannslipende slitasje. I mellomtiden er noe av varmevekslingsutstyret utsatt for alvorlig slitasje under påvirkning av vann med suspenderte mekaniske faste partikler. I dette tilfellet kan pålitelig beskyttelse mot korrosiv og slitende slitasje bare oppnås ved hjelp av gummibelegg. Nairittbelegg har vist gode beskyttende egenskaper. Noen fabrikker i Russland og USA har erfaring med drift av slike varmevekslere (fig. 8.6).

Det skal kun tas i betraktning at en gummiert varmeveksler vil ha en redusert varmeoverføringskoeffisient sammenlignet med en varmeveksler uten beskyttende belegg.

Butzhkauchuk er et produkt av kopolymerisering av iso-butylen og isopren. Den er preget av treghet overfor aggressive medier, høy gass-ugjennomtrengelighet og lav vannsvelling. Gummi basert på det motstår virkningen av noen organiske løsemidler.

Silikongummi har høy varmebestandighet opp til 250-300 °C og frostbestandighet opp til -50-1-60 °C. Deres ulempe er deres relativt lave korrosjonsmotstand.

Fluorgummi er uovertruffen materialer når det gjelder kjemisk motstand og varmebestandighet. Produkter basert på dem kan brukes i svært aggressive miljøer og oksidasjonsmidler opp til en temperatur på 200 °C. Ulempen med denne typen gummi er dens høye krymping, som gjør den vanskelig å bruke for å beskytte kjemisk utstyr.

Alcadienes

HEVEA BRASILIAN

(Hevea brasiliensis)

Gummiplanter

En gummiavtrekker som koagulerer den oppsamlede lateksen ved først å samle den på en pinne og deretter holde den over et kar med røyk

Gummibehandling på en plantasje i Øst-Kamerun

Gummi- naturlige eller syntetiske materialer preget av elastisitet, vannmotstand og elektriske isolasjonsegenskaper, hvorfra gummi er oppnådd gjennom spesiell behandling. Naturgummi er hentet fra en melkehvit væske kalt lateks, - melkeaktig saft av gummiplanter.

I teknologien brukes gummi til å lage dekk til kjøretøy, fly og sykler; Gummi brukes til elektrisk isolasjon, samt til produksjon av industrivarer, medisinsk utstyr og lateksmadrasser.

Kjemiske egenskaper

1928

Diensynteser (Diels-Alder-reaksjon)

Gummi

Vulkanisering av gummi

Naturlig og syntetisk gummi brukes hovedsakelig i form av gummi, da den har betydelig høyere styrke, elastisitet og en rekke andre verdifulle egenskaper. For å få gummi vulkaniseres gummi. Mange forskere har jobbet med vulkanisering av gummi.

I 1834 oppdaget den tyske kjemikeren Ludersdorff først at gummi kunne gjøres fast ved å behandle den med en løsning av svovel i terpentin.

Den amerikanske kjøpmannen Charles Goodyear var en av de mislykkede gründerne som brukte hele livet på å jage rikdom. Han ble interessert i gummibransjen og, noen ganger forble han pengeløs, søkte han konstant etter en måte å forbedre kvaliteten på gummiprodukter. Goodyear oppdaget en metode for å produsere ikke-klebrig, slitesterk og elastisk gummi ved å blande gummi med svovel og varme.

I 1843 fant Hancock, uavhengig av Goodyear, en måte å vulkanisere gummi ved å dyppe den ned i smeltet svovel, og litt senere oppdaget Parkes muligheten for å produsere gummi ved å behandle gummi med en løsning av semikloridsvovel ( kald vulkanisering).

Engelskmannen Robert William Thomson, som oppfant "patentlufthjulene" i 1846, og den irske veterinæren John Boyd Denlob, som strakte et gummirør på hjulet på sin unge sønns sykkel, hadde ingen anelse om at de dermed markerte begynnelsen på bruk av gummi i dekkindustrien.

Moderne gummiproduksjonsteknologi utføres i følgende stadier:

Fra en blanding av gummi med svovel, fyllstoffer (kullsvart er et spesielt viktig fyllstoff) og andre stoffer, dannes de ønskede produktene og utsettes for oppvarming. Under disse forholdene fester svovelatomer seg til dobbeltbindingene til gummimakromolekyler og "tverrbinder" dem, og danner disulfid-"broer". Som et resultat dannes et gigantisk molekyl som har tre dimensjoner i rommet - som lengde, bredde og tykkelse. Polymeren får en romlig struktur:

Slik gummi vil selvsagt være sterkere enn uvulkanisert gummi. Løseligheten til polymeren endres også: gummi, selv om den sakte oppløses i bensin, sveller gummi bare i den. Hvis du tilsetter mer svovel til gummi enn det som er nødvendig for å danne gummi, vil de lineære molekylene under vulkanisering bli "tverrbundet" på veldig mange steder, og materialet vil miste sin elastisitet og bli hardt - resultatet vil være ebonitt. Før bruken av moderne plast ble ebonitt ansett som en av de beste isolatorene.

Vulkanisert gummi har større styrke og elastisitet, samt større motstand mot temperaturendringer enn uvulkanisert gummi; gummi er ugjennomtrengelig for gasser, motstandsdyktig mot riper, kjemisk angrep, varme og elektrisitet, og viser også en høy glidefriksjonskoeffisient med tørre overflater og en lav koeffisient med våte.

Vulkaniseringsakseleratorer forbedre egenskapene til vulkanisatorer, redusere vulkaniseringstid og forbruk av grunnleggende råvarer, og forhindre overvulkanisering. Uorganiske forbindelser (magnesiumoksid MgO, blyoksid PbO og andre) og organiske forbindelser brukes som akseleratorer: ditiokarbamater (ditiokarbaminsyrederivater), tiuramer (dimetylaminderivater), xanthater (xantogensyresalter) og andre.

Akselerator aktivatorer vulkanisering letter interaksjonsreaksjonene til alle komponenter i gummiblandingen. I utgangspunktet brukes sinkoksid ZnO som aktivatorer.

Antioksidanter(stabilisatorer, antioksidanter) introduseres i gummiblandingen for å forhindre "aldring" av gummien.

Fyllstoffer- øke de fysiske og mekaniske egenskapene til gummi: styrke, slitestyrke, slitestyrke. De bidrar også til å øke volumet av råvarer, og følgelig redusere gummiforbruket og redusere kostnadene for gummi. Fyllstoffer inkluderer ulike typer sot (kønrøk), mineralske stoffer (kritt CaCO 3, BaSO 4, gips CaO 2H 2O, talkum 3MgO 4SiO 2 2H 2O, kvartssand SiO 2).

Myknere(myknere) - stoffer som forbedrer de teknologiske egenskapene til gummi, letter behandlingen (reduserer systemets viskositet), og gir muligheten til å øke innholdet av fyllstoffer. Innføringen av myknere øker den dynamiske utholdenheten til gummi og "slitestyrke". Oljeraffineringsprodukter (fyringsolje, tjære, parafiner), stoffer av vegetabilsk opprinnelse (kolofonium), fettsyrer (stearinsyre, oljesyre) og andre brukes som myknere.

Styrken og uløseligheten til gummi i organiske løsemidler er relatert til strukturen. Egenskapene til gummi bestemmes også av typen råmateriale. For eksempel er gummi laget av naturgummi preget av god elastisitet, oljebestandighet, slitestyrke, men er samtidig lite motstandsdyktig mot aggressive miljøer; gummi laget av SKD gummi har enda høyere slitestyrke enn fra NK. SKS styrenbutadiengummi forbedrer slitestyrken. Isoprengummi SKI bestemmer gummiens elastisitet og strekkfasthet, og kloroprengummi bestemmer dens motstand mot oksygen.

I Russland ble den første store bedriften i gummiindustrien grunnlagt i St. Petersburg i 1860, senere kalt "Triangle" (siden 1922 - "Red Triangle"). Andre russiske fabrikker av gummiprodukter ble grunnlagt etter ham: "Kauchuk" og "Bogatyr" i Moskva, "Provodnik" i Riga og andre.

Påføring av gummi i industrielle produkter

Gummi er av stor økonomisk betydning. Oftest brukes det ikke i sin rene form, men i form av gummi. Gummiprodukter brukes i teknologi for isolering av ledninger, fremstilling av forskjellige dekk, i militærindustrien, i produksjon av industrivarer: sko, kunstskinn, gummierte klær, medisinske produkter...

Gummi er en svært elastisk, slitesterk blanding, men mindre duktil enn gummi. Det er et komplekst flerkomponentsystem som består av en polymerbase (gummi) og forskjellige tilsetningsstoffer.

De største forbrukerne av gummitekniske produkter er bilindustrien og landbruksteknikk. Graden av metning med gummiprodukter er et av hovedtegnene på perfeksjon, pålitelighet og komfort til massetyper av ingeniørprodukter. Mekanismene og sammenstillingene til moderne biler og traktorer inneholder hundrevis av gjenstander og opptil tusen deler av gummideler, og samtidig med økningen i produksjonen av maskiner øker gummikapasiteten deres.

Typer gummi og deres anvendelse

Avhengig av strukturen er gummi delt inn i ikke-porøs (monolittisk) og porøs.

Ikke-porøs gummi laget på basis av butadiengummi. Den har høy slitestyrke. Slitetiden til sålegummi er 2-3 ganger lengre enn slitetiden til såleskinn. Strekkfastheten til gummi er mindre enn for naturlig skinn, men forlengelsen ved brudd er mange ganger høyere enn for naturlig såleskinn. Gummi tillater ikke vann å passere gjennom og sveller praktisk talt ikke i det.

Konvensjonell ikke-porøs gummi brukes til å lage støpte såler, overlegg, hæler, halve hæler, hæler og andre deler av bunnen av sko.

Porøse gummier brukes som såler og plattformer for vår-, høst- og vintersko.

Skinnlignende gummi- dette er gummi for bunnen av sko, laget på basis av gummi med høyt styreninnhold (opptil 85%). Det økte styreninnholdet gir gummiene hardhet, som et resultat av at det er mulig å redusere tykkelsen til 2,5-4,0 mm samtidig som de opprettholder gode beskyttelsesfunksjoner.

Ytelsesegenskapene til skinnlignende gummi ligner på naturlig skinn. Den har høy hardhet og duktilitet, noe som lar deg lage et skofotavtrykk av enhver form. Skinnlignende gummi flekker godt ved ferdigbehandling av sko. Den har høy slitestyrke på grunn av god slitestyrke og motstand mot gjentatt bøyning. Levetiden til sko med såler laget av skinnlignende gummi er 179-252 dager i fravær av smuldring i tåen.

Ulempen med denne gummien er dens lave hygieniske egenskaper: høy varmeledningsevne og mangel på hygroskopisitet og lufttetthet.

Lærlignende gummi produseres i tre varianter: ikke-porøs struktur med en tetthet på 1,28 g/cm3, porøs struktur med en tetthet på 0,8-0,95 g/cm3, og porøs struktur med et fibrøst fyllstoff, hvis tetthet ikke er høyere enn 1,15 g /cm 3. Porøse gummier med fibrøse fyllstoffer kalles " skinnfiber" Disse gummiene ligner i utseende på ekte skinn. Takket være fiberfyllstoffet øker deres varmeskjermende egenskaper, de er lette, elastiske og har et godt utseende. Skinnlignende gummier brukes som såler og hæler ved fremstilling av sommer- og vår-høstsko ved bruk av selvklebende festemetode.

Gjennomsiktig gummi er et gjennomskinnelig materiale med høyt innhold av naturgummi. Den utmerker seg ved høy slitestyrke og hardhet, og er overlegen i slitestyrke til alle typer gummi. Gjennomsiktige gummier produseres i form av formstøpte såler (sammen med hæler), med dyp korrugering på løpesiden.

En type gjennomsiktig gummi er Styronip inneholder mer gummi. Styronips motstand mot gjentatt bøyning er mer enn tre ganger høyere enn for konvensjonell ikke-porøs gummi. Styronip brukes til fremstilling av sko ved hjelp av limfestemetoden.

Ulempen med porøs gummi er evnen til å krympe og også smuldre i tådelen ved støt. For å øke hardheten til porøse gummier, introduseres polystyrenharpikser i deres sammensetning.

For tiden har produksjonen av nye typer porøse gummier blitt mestret: porocrepa Og vulkanitt. Porokrep har en vakker farge, elastisitet og økt styrke. Vulcanite er en porøs gummi med fibrøse fyllstoffer, som har høy slitestyrke og god varmebeskyttelse. Porøse gummier brukes som såler til vår-, høst- og vintersko. En metode for å produsere rågummiemner i form av en kontinuerlig stripe med ønsket tykkelse og bredde. Kalandrering forbedrer de fysiske og kjemiske egenskapene til gummiblandingen, og kvaliteten på produktene avhenger av det.

Gummi er naturlige eller syntetiske materialer preget av elastisitet, vannmotstand og elektriske isolasjonsegenskaper, hvorfra gummi oppnås gjennom spesiell bearbeiding. Naturgummi er hentet fra en melkehvit væske kalt lateks, melkesaften fra gummiplanter.

Naturgummi oppnås ved å koagulere melkesaften (latexen) fra gummiplanter. Hovedkomponenten i gummi er polyisopren hydrokarbon (91-96%). Naturgummi finnes i mange planter som ikke danner en spesifikk botanisk familie. Avhengig av vevet som gummi samler seg i, er gummiplanter delt inn i:

Parenchymal - gummi i røtter og stilker;

Chlorenchyma - gummi i bladene og grønne vev av unge skudd.

Latex - gummi i melkeaktig juice.

Urteaktige lateksgummiholdige planter fra Asteraceae-familien (Kok-sagyz, Crimea-sagyz og andre), som vokser i den tempererte sonen, inkludert de sørlige republikkene, som inneholder gummi i små mengder i røttene, har ingen industriell betydning.

Hva er syntetisk gummi? Dette er syntetiske polymerer som kan bearbeides til gummi ved vulkanisering og utgjør hoveddelen av elastomerer. Hvilken by produserer gummi i Russland? For eksempel i Togliatti, Krasnoyarsk.

Syntetisk gummi er et høypolymert, gummilignende materiale. Det oppnås ved polymerisasjon eller kopolymerisering av butadien, styren, isopren, neopren, klorpren, isobutylen, akrylsyrenitril. Som naturgummi har syntetiske lange makromolekylære kjeder, noen ganger forgrenede, med en gjennomsnittlig molekylvekt på hundretusener og til og med millioner. Polymerkjeder i syntetisk gummi har i de fleste tilfeller dobbeltbindinger, på grunn av at det under vulkanisering dannes et romlig nettverk, og den resulterende gummien får karakteristiske fysiske og mekaniske egenskaper.

Vanligvis er klassifiseringen og navngivningen av gummier i henhold til monomerene som brukes for å oppnå dem (isopren, butadien, etc.) eller i henhold til den karakteristiske gruppen (atomer) i hovedkjeden eller sidegruppene (uretan, polysulfid, etc.) Syntetiske gummier er også delt inn etter egenskaper, for eksempel etter innhold av fyllstoffer (fylte og ufylte), etter molekylvekt (konsistens) og frigjøringsform (fast, flytende, pulver). Noen syntetiske gummier produseres i form av vandige dispersjoner - syntetiske latekser. En spesiell gruppe gummi består av termoplastiske elastomerer.

Noen typer syntetiske gummier (for eksempel polyisobutylen, silikongummi) er fullstendig mettede forbindelser, derfor brukes organiske peroksider, aminer og andre stoffer til vulkanisering. Visse typer syntetisk gummi er overlegen naturgummi i en rekke tekniske egenskaper.

Basert på deres bruksområde, er syntetisk gummi delt inn i generelle og spesielle formål gummier. Generelle gummier inkluderer gummier med et sett med ganske høye tekniske egenskaper (styrke, elastisitet, etc.) egnet for masseproduksjon av et bredt spekter av produkter. Spesialgummi omfatter gummier med en eller flere egenskaper som sikrer oppfyllelse av spesielle krav til produktet og ytelse under ofte ekstreme driftsforhold.

Generelle gummier: isopren, butadien, styren butadien, etc.

Gummi til spesielle formål: butylgummi, etylenpropylengummi, kloroprengummi, fluorgummi, uretangummi, etc. Mange vet ikke at kloroprengummi ble produsert i USSR og stiller spørsmålet - i hvilken by produseres gummi nå? Dessverre ble kloroprengummi produsert i Armenia ved Nairit-anlegget, som har vært nedlagt i flere år.

I teknologien brukes gummi til å lage dekk til kjøretøy, fly og sykler; Gummi brukes til elektrisk isolasjon, samt til produksjon av industrivarer og medisinsk utstyr.

1. Naturgummi

Gummi har eksistert like lenge som naturen selv. De fossiliserte restene av gummitrær som er funnet er omtrent tre millioner år gamle. Europeere møtte naturgummi først for fem århundrer siden, og i USA ble gummivarer populært på 1830-tallet, med gummiflasker og sko laget av søramerikanske indianere som ble solgt i store mengder. I 1839 oppdaget den amerikanske oppfinneren Charles Goodyear at oppvarming av gummi med svovel eliminerte dens ugunstige egenskaper. Han la et stykke gummibelagt tøy på komfyren, som det ble lagt et lag med svovel på. Etter en tid oppdaget han et lærlignende materiale - gummi. Denne prosessen ble kalt vulkanisering. Oppdagelsen av gummi førte til utstrakt bruk: I 1919 ble mer enn 40 000 forskjellige gummiprodukter satt på markedet.

Naturgummiplanter

Ordet "gummi" kommer fra to ord på Tupi-Guarani-språket: "kau" - tre, "uchu" - å flyte, gråte. "Caucho" er saften fra Hevea-planten, den første og viktigste gummiplanten. Europeere la bare én bokstav til dette ordet. Blant de urteaktige plantene i Russland er det den kjente løvetann, malurt og euphorbia, som også inneholder melkesaft.

Latekstrær er av industriell betydning fordi de ikke bare samler opp gummi i store mengder, men også lett gir det bort; av disse er den viktigste den brasilianske Hevea (Hevea brasiliensis), som ifølge ulike estimater produserer fra 90 til 96 % av verdens naturgummiproduksjon.

Rågummi fra andre plantekilder er vanligvis forurenset med harpiksurenheter som må fjernes. Disse rågummiene inneholder guttaperka, et produkt av visse tropiske trær fra sapotaceae-familien.

Gummiplanter vokser best ikke lenger enn 10° fra ekvator mot nord og sør. Derfor er denne 1300 kilometer brede stripen på hver side av ekvator kjent som "gummibeltet." Her utvinnes gummi og selges til alle land i verden.

Fysiske og kjemiske egenskaper til naturgummi

Naturgummi er et amorft stoff som er i stand til å krystallisere.

Naturlig ubehandlet (rå) gummi er et hvitt eller fargeløst hydrokarbon.

Den sveller ikke og løses ikke opp i vann, alkohol, aceton og en rekke andre væsker. Hevelse og deretter oppløsning i fete og aromatiske hydrokarboner (bensin, benzen, eter og andre) og deres derivater, danner gummi kolloidale løsninger som er mye brukt i teknologi.

Naturgummi er homogen i sin molekylære struktur, preget av høye fysiske egenskaper, så vel som teknologiske, det vil si evnen til å bli behandlet på utstyret til gummiindustrifabrikker.

En spesielt viktig og spesifikk egenskap ved gummi er dens elastisitet (elastisitet) - gummiens evne til å gjenopprette sin opprinnelige form etter opphør av kreftene som forårsaket deformasjonen. Gummi er et svært elastisk produkt under påvirkning av selv små krefter, det har en reversibel strekkdeformasjon på opptil 1000%, og for vanlige faste stoffer overstiger denne verdien ikke 1%. Elastisiteten til gummi opprettholdes over et bredt temperaturområde, og dette er dens karakteristiske egenskap. Men når den lagres i lang tid, stivner gummi.

Ved en flytende lufttemperatur på -195°C er den hard og gjennomsiktig; fra 0° til 10°C er den sprø og allerede ugjennomsiktig, og ved 20°C er den myk, elastisk og gjennomskinnelig. Ved oppvarming over 50 °C blir den plastisk og klebrig; ved en temperatur på 80 °C mister naturgummi sin elastisitet; ved 120 °C - blir til en harpikslignende væske, hvoretter den stivner er det ikke lenger mulig å få det originale produktet. Hvis temperaturen heves til 200–250 °C, brytes gummien ned og danner en rekke gassformige og flytende produkter.

Gummi er et godt dielektrikum; det har lav vann- og gasspermeabilitet. Gummi er uløselig i vann, alkali og svake syrer; i etylalkohol er løseligheten lav, men i karbondisulfid, kloroform og bensin sveller den først og løses deretter opp. Lett oksidert av kjemiske oksidasjonsmidler, sakte av atmosfærisk oksygen. Den termiske ledningsevnen til gummi er 100 ganger mindre enn den termiske ledningsevnen til stål.

Sammen med elastisitet er gummi også plastisk - den beholder sin form ervervet under påvirkning av ytre krefter. Plassiteten til gummi, som manifesterer seg under oppvarming og mekanisk bearbeiding, er en av de karakteristiske egenskapene til gummi. Siden gummi har elastiske og plastiske egenskaper, kalles det ofte et plasto-elastisk materiale.

Når naturgummi avkjøles eller strekkes, gjennomgår den en overgang fra en amorf til en krystallinsk tilstand (krystallisering). Prosessen skjer ikke umiddelbart, men over tid. I dette tilfellet, i tilfelle av strekking, oppvarmes gummien på grunn av den frigjorte krystalliseringsvarmen. Gummikrystaller er veldig små, de mangler klare kanter og en spesifikk geometrisk form.

Ved en temperatur på ca -70 °C mister gummi fullstendig sin elastisitet og blir til en glassaktig masse.

Generelt kan alle gummier, som mange polymermaterialer, være i tre fysiske tilstander: glassaktig, svært elastisk og viskøs. Den svært elastiske tilstanden for gummi er mest typisk.

Gummi går lett inn i kjemiske reaksjoner med en rekke stoffer: oksygen (O2), hydrogen (H2), halogener (Cl2, Br2), svovel (S) og andre. Denne høye reaktiviteten til gummi skyldes dens umettede kjemiske natur. Reaksjonene foregår spesielt godt i gummiløsninger, hvor gummien er i form av molekyler av relativt store kolloidale partikler.

Nesten alle kjemiske reaksjoner fører til endringer i de fysiske og kjemiske egenskapene til gummi: løselighet, styrke, elastisitet og andre. Oksygen og spesielt ozon oksiderer gummi allerede ved romtemperatur. Ved å introdusere seg selv i komplekse og store gummimolekyler, bryter oksygenmolekyler dem i mindre, og gummien, som destruktureres, blir sprø og mister sine verdifulle tekniske egenskaper. Oksydasjonsprosessen ligger også til grunn for en av transformasjonene til gummi - overgangen fra en fast til en plastisk tilstand.

Sammensetning og struktur av naturgummi

Naturgummi (NR) er et høymolekylært umettet hydrokarbon, hvis molekyler inneholder et stort antall dobbeltbindinger; dens sammensetning kan uttrykkes med formelen (C5H8)n (hvor verdien av n varierer fra 1000 til 3000); det er en polymer av isopren.

Naturgummi finnes i melkesaften til gummiholdige planter, hovedsakelig tropiske (for eksempel det brasilianske Hevea-treet). Et annet naturprodukt, guttaperka, er også en polymer av isopren, men med en annen molekylær konfigurasjon.

Et langt gummimolekyl kan observeres direkte ved hjelp av moderne mikroskoper, men dette er ikke mulig fordi kjeden er for tynn: diameteren tilsvarer diameteren til ett molekyl. Hvis et gummimakromolekyl strekkes til det ytterste, vil det se ut som en sikksakk, noe som forklares av naturen til de kjemiske bindingene mellom karbonatomene som utgjør skjelettet til molekylet.

Linkene til et gummimolekyl kan ikke rotere fritt i noen retning, men bare i begrenset grad - bare rundt enkeltbindinger. Termiske vibrasjoner av leddene får molekylet til å bøye seg, mens endene bringes nærmere hverandre i en rolig tilstand.

Når gummi strekkes, beveger endene av molekylene seg fra hverandre og molekylene er orientert i retning av strekkkraften. Hvis kraften som forårsaket strekkingen av gummien fjernes, kommer endene av molekylene nærmere hverandre igjen og prøven får sin opprinnelige form og størrelse.

Et gummimolekyl kan betraktes som en rund, åpen fjær som kan strekkes kraftig ved å spre endene fra hverandre. Den frigjorte fjæren går tilbake til sin forrige posisjon. Noen forskere forestiller seg gummimolekylet i form av en fjærende spiral. Kvalitativ analyse viser at gummi består av to elementer - karbon og hydrogen, det vil si at den tilhører klassen hydrokarboner.

Den opprinnelig aksepterte formelen for gummi var C 5 H 8, men den er for enkel for et så komplekst stoff som gummi. Bestemmelse av molekylvekt viser at den når flere hundre tusen (150 000 - 500 000). Gummi er derfor en naturlig polymer.

Det er eksperimentelt bevist at makromolekylene til naturgummi hovedsakelig består av rester av isoprenmolekyler, og naturgummi i seg selv er en naturlig polymer cis-1,4-polyisopren.

Naturgummimolekylet består av flere tusen innledende kjemiske grupper (lenker) koblet til hverandre og i kontinuerlig vibrasjons-rotasjonsbevegelse. Et slikt molekyl ligner på en sammenfiltret ball, der trådene som utgjør det noen steder danner regelmessig orienterte seksjoner.

Hovedproduktet av gumminedbrytning er et hydrokarbon, hvis molekylformel er entydig med den enkleste formelen av gummi. Vi kan anta at gummimakromolekyler dannes av isoprenmolekyler. Det er lignende polymerer som ikke har samme elastisitet som gummi. Hva forklarer denne spesielle egenskapen?

Gummimolekyler, selv om de har en lineær struktur, er ikke forlengede i en linje, men bøyes gjentatte ganger, som om de ble rullet til kuler. Når gummi strekkes, retter slike molekyler seg ut, og gummiprøven blir lengre. Når belastningen fjernes, på grunn av indre termisk bevegelse, går molekyllenkene tilbake til sin tidligere foldede tilstand, og størrelsen på gummien reduseres. Hvis gummien strekkes med en tilstrekkelig stor kraft, vil ikke bare molekylene rette seg, men de vil også forskyves i forhold til hverandre - gummiprøven kan rives.

2. Syntetisk gummi

I Russland var det ingen kjente naturlige kilder for å skaffe naturgummi, og gummi ble ikke importert til oss fra andre land, og de visste ennå ikke hva syntetisk gummi var. Og så, den 30. desember 1927, ble 2 kg divinylgummi oppnådd ved å polymerisere 1,3-butadien under påvirkning av natrium. Siden 1932 startet industriell produksjon av 1,3-butadien, og gummiproduksjon fra 1,3-butadien.

Råmaterialet for syntese av butadien er etylalkohol. Produksjonen av butadien er basert på reaksjonene av dehydrogenering og dehydrering av alkohol. Disse reaksjonene skjer samtidig når alkoholdamp føres over en blanding av passende katalysatorer, renses fra ureagert etylalkohol og tallrike biprodukter og utsettes for polymerisering.

For å tvinge monomermolekylet til å koble seg til hverandre, må de først eksiteres, det vil si bringes til en tilstand hvor de blir i stand til gjensidig binding som et resultat av åpningen av dobbeltbindinger. Dette krever forbruk av en viss mengde energi eller deltakelse av en katalysator.

Under katalytisk polymerisasjon er katalysatoren ikke en del av den resulterende polymeren og forbrukes ikke, men frigjøres ved slutten av reaksjonen i sin opprinnelige form. Som en katalysator for syntesen av butadiengummi, valgte S. V. Lebedev metallisk natrium, først brukt til polymerisering av umettede hydrokarboner av den russiske kjemikeren A. A. Krakau.

Et særtrekk ved polymerisasjonsprosessen er at molekylene til det eller de opprinnelige stoffene kombineres med hverandre for å danne en polymer, uten å frigjøre andre stoffer.

De viktigste typene syntetisk gummi

Ovennevnte butadiengummi (SBR) kommer i to typer: stereoregulær og ikke-stereoregulær. Stereoregulær butadiengummi brukes hovedsakelig i produksjon av dekk (som er overlegne dekk laget av naturgummi når det gjelder slitestyrke), ikke-stereoregulær butadiengummi brukes til produksjon av for eksempel syre- og alkalibestandig gummi og hard gummi.

For tiden produserer den kjemiske industrien mange forskjellige typer syntetisk gummi som er overlegen naturgummi i noen egenskaper. I tillegg til polybutadiengummi (SBR), er kopolymergummi mye brukt - produkter av kopolymerisasjon (kopolymerisering) av butadien med andre umettede forbindelser, for eksempel med styren (SKS) eller akrylnitril (SKN). I molekylene til disse gummiene veksler butadienenheter med enheter av henholdsvis styren og akrylnitril.

Styren-butadien-gummi er preget av økt slitestyrke og brukes i produksjon av bildekk, transportbånd og gummisko.

Nitrilbutadiengummi er bensin- og oljebestandig og brukes derfor for eksempel i produksjon av oljetetninger.

Vinylpyridingummi er produkter av kopolymerisering av dienhydrokarboner med vinylpyridin, hovedsakelig butadien med 2-metyl-5-vinylpyridin.

Gummi laget av dem er olje-, bensin- og frostbestandig, og fester seg godt til ulike materialer. De brukes hovedsakelig i form av lateks for å impregnere dekksnorer.

I Russland er produksjonen av syntetisk polyisoprengummi (SRI), som i egenskaper ligner naturgummi, utviklet og satt i produksjon. Gummi laget av SKI er preget av høy mekanisk styrke og elastisitet. SKI fungerer som erstatning for naturgummi i produksjon av dekk, transportbånd, gummi, fottøy, medisinske og sportsprodukter.

Organosilikumgummier, eller silikongummi, brukes i produksjon av lednings- og kabelkapper, blodoverføringsrør, proteser (for eksempel kunstige hjerteklaffer) etc. Flytende silikongummi er tetningsmidler.

Polyuretangummi brukes som grunnlag for slitestyrken til gummi.

Kloroprengummi er polymerer av kloropren (2-klor-1,3-butadien) med egenskaper som ligner på naturgummi de brukes i gummier for å øke vær-, bensin- og oljebestandigheten.

Skumgummi finner sin anvendelse. Ulike typer gummier gjennomgår skumdannelse. Det er også uorganisk syntetisk gummi - polyfosfonitrilklorid.

3. Gummi

Vulkanisering av gummi

Moderne gummiproduksjonsteknologi utføres i følgende stadier:

1. Produksjon av halvfabrikata:

Hengende gummier og ingredienser;

Gummi plastisering;

Rubberizing tekstiler, kalandrering, ekstrudering;

Kutte gummierte stoffer og gummiplater, sette sammen produkter fra halvfabrikata.

2. Vulkanisering, hvoretter ferdige gummiprodukter oppnås fra rågummiblandinger.

Løseligheten til polymeren endres også: gummi, selv om den sakte oppløses i bensin, sveller gummi bare i den. Hvis du tilsetter mer svovel til gummi enn det som er nødvendig for å danne gummi, vil de lineære molekylene under vulkanisering være "tverrbundet" mange steder, og materialet vil miste elastisitet og bli hardt - du vil få ebonitt. Før bruken av moderne plast ble ebonitt ansett som en av de beste isolatorene.

Vulkaniseringsakseleratorer forbedrer egenskapene til vulkanisatorer, reduserer vulkaniseringstid og forbruk av grunnleggende råvarer, og forhindrer overvulkanisering. Uorganiske forbindelser (magnesiumoksid MgO, blyoksid PbO og andre) og organiske forbindelser brukes som akseleratorer: ditiokarbamater (ditiokarbaminsyrederivater), tiuramer (dimetylaminderivater), xanthater (xantogensyresalter) og andre.

Aktivatorer av vulkaniseringsakseleratorer letter interaksjonsreaksjonene til alle komponenter i gummiblandingen. I utgangspunktet brukes sinkoksid ZnO som aktivatorer.

Antioksidanter (stabilisatorer, antioksidanter) introduseres i gummiblandingen for å forhindre "aldring" av gummien.

Fyllstoffer - øke de fysiske og mekaniske egenskapene til gummi: styrke, slitestyrke, slitestyrke. De bidrar også til å øke volumet av råvarer, og følgelig redusere gummiforbruket og redusere kostnadene for gummi. Fyllstoffer inkluderer ulike typer sot (kullsvart), mineralske stoffer (kritt CaCO3, BaSO4, gips, talkum, kvartssand SiO2).

Myknere (myknere) er stoffer som forbedrer de teknologiske egenskapene til gummi, letter behandlingen (reduserer systemets viskositet), og gir muligheten til å øke innholdet av fyllstoffer. Innføringen av myknere øker den dynamiske utholdenheten til gummi og "slitestyrke". Oljeraffineringsprodukter (fyringsolje, tjære, parafiner), stoffer av vegetabilsk opprinnelse (kolofonium), fettsyrer (stearinsyre, oljesyre) og andre brukes som myknere.

Styrken og uløseligheten til gummi i organiske løsemidler er relatert til strukturen. Egenskapene til gummi bestemmes også av typen råmateriale. For eksempel er gummi laget av naturgummi preget av god elastisitet, oljebestandighet, slitestyrke, men er samtidig lite motstandsdyktig mot aggressive miljøer; gummi laget av SKD gummi har enda høyere slitestyrke enn fra NK. SKS styren-butadien gummi forbedrer slitestyrken. Isoprengummi SKI bestemmer gummiens elastisitet og strekkfasthet, og kloroprengummi bestemmer dens motstand mot oksygen.

I hvilken by produseres gummi og når begynte produksjonen? I Russland ble den første store produksjonsbedriften i gummiindustrien grunnlagt i St. Petersburg i 1860, senere kalt "Triangle" (siden 1922 - "Red Triangle"). Etter ham ble andre russiske fabrikker av gummiprodukter (RTI) grunnlagt: "Kauchuk" og "Bogatyr" i Moskva, "Provodnik" i Riga og andre.

Påføring av gummi i industrielle produkter

Gummi er en svært elastisk, slitesterk blanding, men mindre duktil enn gummi. Det er et komplekst flerkomponentsystem som består av en polymerbase (gummi) og forskjellige tilsetningsstoffer.

De største forbrukerne av gummitekniske produkter er bilindustrien og landbruksteknikk. Graden av metning med gummiprodukter er et av hovedtegnene på perfeksjon, pålitelighet og komfort til massetyper av ingeniørprodukter. Mekanismene og enhetene til moderne biler og traktorer inneholder hundrevis av gjenstander og opptil tusen deler av gummideler, og samtidig som produksjonen av maskiner øker, øker gummikapasiteten.

Typer gummi og deres anvendelse

Avhengig av strukturen er gummi delt inn i ikke-porøs (monolittisk) og porøs.

Ikke-porøs gummi er laget på basis av butadiengummi. Den har høy slitestyrke. Slitetiden til plantargummi er 2-3 ganger lengre enn slitetiden til plantarskinn. Strekkfastheten til gummi er mindre enn for naturlig skinn, men forlengelsen ved brudd er mange ganger høyere enn for naturlig såleskinn. Gummi tillater ikke vann å passere gjennom og sveller praktisk talt ikke i det.

Gummi er dårligere enn lær når det gjelder frostbestandighet og varmeledningsevne, noe som reduserer de varmebeskyttende egenskapene til sko. Og til slutt, gummi er absolutt luft- og damptett. Ikke-porøs gummi kan være såle, lærlignende og gjennomsiktig. Konvensjonell ikke-porøs gummi brukes til å lage støpte såler, overlegg, hæler, halve hæler, hæler og andre deler av bunnen av sko.

Porøse gummier brukes som såler og plattformer for vår-, høst- og vintersko.

Skinnlignende gummi er gummi for bunnen av sko, laget på basis av gummi med høyt styreninnhold (opptil 85%). Det økte styreninnholdet gir gummiene hardhet, som et resultat av at det er mulig å redusere tykkelsen til 2,5-4,0 mm samtidig som de opprettholder gode beskyttelsesfunksjoner. Ytelsesegenskapene til skinnlignende gummi ligner på naturlig skinn. Den har høy hardhet og duktilitet, noe som lar deg lage et skofotavtrykk av enhver form. Skinnlignende gummi flekker godt ved ferdigbehandling av sko. Den har høy slitestyrke på grunn av god slitestyrke og motstand mot gjentatt bøyning.

Levetiden til sko med såler laget av skinnlignende gummi er 179-252 dager i fravær av flising i tåen. Ulempen med denne gummien er dens lave hygieniske egenskaper: høy varmeledningsevne og mangel på hygroskopisitet og lufttetthet.

Lærlignende gummi produseres i tre varianter: ikke-porøs struktur med en tetthet på 1,28 g/cm3, porøs struktur med en tetthet på 0,8-0,95 g/cm3, og porøs struktur med et fibrøst fyllstoff, hvis tetthet ikke er høyere enn 1,15 g/cm3. Porøse gummier med fibrøse fyllstoffer kalles skinnfiber. Disse gummiene ligner i utseende på ekte skinn. Takket være fiberfyllstoffet øker deres varmeskjermende egenskaper, de er lette, elastiske og har et godt utseende. Skinnlignende gummier brukes som såler og hæler ved fremstilling av sommer- og vår-høstsko ved bruk av selvklebende festemetode.

Gjennomsiktig gummi er et gjennomsiktig materiale med høyt innhold av naturgummi. Den utmerker seg ved høy slitestyrke og hardhet, og er overlegen i slitestyrke til alle typer gummi. Gjennomsiktige gummier produseres i form av formstøpte såler (sammen med hæler), med dyp korrugering på løpesiden. En type gjennomsiktig gummi er styronip, som inneholder en større mengde gummi. Styronips motstand mot gjentatt bøyning er mer enn tre ganger høyere enn for konvensjonell ikke-porøs gummi. Styronip brukes til fremstilling av sko ved hjelp av limfestemetoden.

Gummi med en porøs struktur har lukkede porer, hvis volum, avhengig av type gummi, varierer fra 20 til 80% av det totale volumet. Disse gummiene har en rekke fordeler sammenlignet med ikke-porøse gummier: økt mykhet, fleksibilitet, høye støtdempende egenskaper og elastisitet. Ulempen med porøs gummi er evnen til å krympe og også smuldre i tådelen ved støt. For å øke hardheten til porøse gummier, introduseres polystyrenharpikser i deres sammensetning.

For tiden har produksjonen av nye typer porøse gummier blitt mestret: porokrep og vulkanitt. Porokrep har en vakker farge, elastisitet og økt styrke. Vulcanite er en porøs gummi med fibrøse fyllstoffer, som har høy slitestyrke og god varmebeskyttelse. Porøse gummier brukes som såler til vår-, høst- og vintersko.

Annonser for kjøp og salg av utstyr kan sees på

Du kan diskutere fordelene med polymermerker og deres egenskaper på

Registrer bedriften din i Enterprise Directory

Noen dekkselskaper er avhengige av innovative sammensatte materialer, mens andre endrer den fysiske strukturen til produktene i 3D-format. Et eksempel på dette er Goodyear-dekk basert på soyaolje, Pirelli-produkter laget av Nizhnekamsk-varianter av isopren- og divinylstyren-gummi, og Bridgestone-modeller for firehjulsdrevne SUV-er. Hva er bedre?

Goodyear: Benchmark for soyaolje

Goodyear øker miljøvennligheten til dekkene sine. Ledende ingeniør Voloshinek sa at det i fjor var en serielansering av produkter hvor beskytteren er laget på basis av soyaolje. Takket være innovasjon ble andelen petroleumsprodukter redusert med 60 %. Modeller fra hele sesongen Assurance WeatherReady-linjen begynte å møte nye miljøstandarder, mens deres tekniske egenskaper ble bedre tilpasset et bredt temperaturområde.

Opprinnelig ble soyaolje ansett som et tilsetningsstoff til gummiblandinger. Men etter at Ford-konsernet med Soybean Production Council fikk betydelige resultater ved bruk av soyaprodukter, utdypet og akselererte selskapets spesialister forskningen på dette området. Takket være triglyserider har oljebaserte blandinger blitt en komplett erstatning for sammensatte baser.

Termoplastisitet, elastisitet og energisparende blanding

For helårsprodukter er termoplastisitetsindikatoren viktig, siden adhesjonen til dekkets kontaktsone med våte, tørre, snødekte og isdekkede baneoverflater direkte avhenger av gummiens egenskaper. Vanligvis er det ikke mulig å unngå forringelse av noen indikatorer. Derfor avgjorde den optimale balansen mellom dekk- og veivedheft valget av soyaolje.

Elastisiteten til soyaoljebaserte dekk, deres plastisitet og kostnadseffektivitet sammenlignet med petroleumsprodukter har blitt andre drivende faktorer for utskifting. Enkel blanding av oljen med komponentene i forbindelsen, som inkluderer silisiumdioksid og polymerer, skyldes den reduserte viskositeten og tilstedeværelsen av flerumettede fettsyrer.

Blanding bruker mindre energi enn ved bruk av petroleumsprodukter. Selskapet vurderer bruk av olje med høy oljemengde, som brukes i næringsmiddelindustrien. Det gjennomføres nå eksperimenter for å fastslå kvaliteten og egnetheten for dekkproduksjon.

I stedet for naturgummi for dekk - kunstig fra Tatarstan

Det petrokjemiske komplekset i Tatarstan har blitt en gullgruve for gründere. På grunn av stigende priser på naturgummi, er dens høykvalitetserstatninger stadig mer av interesse for dekkprodusenter. Det er grunnen til at Nizhnekamskneftekhim-selskapet signerte en langsiktig kontrakt i desember 2017 for levering av kunstig gummi til Pirelli-konsernet.

Minnikhanov, president i Tatarstan, bemerket at over 10 år har volumet av Pirelli-forsyninger økt tre ganger. Nå samarbeider Nizhnekamsk og italienerne ikke bare om produserte produkter, men utvikler i fellesskap lovende gummityper som er planlagt for masseproduksjon. På grunn av det faktum at Pirelli er en av de fem største dekkprodusentene (19 fabrikker, leverer til 160 land), vil behovet for syntetisk gummi og plast tillate at produksjonskapasiteten til Nizhnekamskneftekhim blir maksimalt belastet.

Det er planlagt å utvide produksjonen av SKI-3 isoprengummi til 330 tusen tonn per år. I nær fremtid, frem til 2021, vil vi øke produksjonen av alle typer kunstgummi til en million tonn. Azat Bikmurzin, leder av Tatneftekhiminvest Holding, rapporterer at de om 2 år vil syntetisere 60 tusen tonn divinylstyrengummi for produksjon av ny generasjon dekk. Dette vil inkludere 5 merker designet for dekk av forskjellige typer og årstider.

Bridgestone-dekk for firehjulsdrevne crossovers og SUV-er

Selskapet fokuserte på utsiden av produktene sine. Den ga ut et nytt piggfritt vinterdekk Blizzak DM-Z3З. Det innovative alternativet er designet for eiere av firehjulsdrevne kjøretøy. Forskjellen mellom den nye modellen og de gamle er den komplekse kombinasjonen av mikroskopiske porer og spesielle mikroriller, som forbedrer beskyttelsen mot vannplaning og forhindrer gli på is. Slitebanens kontakt med veibanen er ledsaget av absorpsjon av fuktighet ("svamp"-effekten), hvoretter den fjernes gjennom et mikrodreneringssystem.

Slitebanen er utstyrt med kanter og lameller i 3D-format, som har støtteinnsatser for å forhindre deformasjon. Takket være disse innovasjonene er trykket i kontaktsonen optimalisert og fordelt jevnt. Kanten på 3D-blokken forbedrer dekkets grep på deler av veien med smuldrende snø og is, noe som forbedrer passasjen av seksjonen.

Jakten på billige råvarer for produksjon fikk selskapet til å begynne å bygge et laboratorium i Mecklenburg (Tyskland) for dyrking av russisk løvetann, dens påfølgende bruk i dekkindustrien i stedet for naturgummi. Det forventes at kostnadene for å lansere prosjektet vil være 35 millioner euro, og melkesaften av løvetann vil med hell erstatte saften av hevea fra tropiske områder. En viktig rolle spilles ved å redusere kostnadene for transport av råvarer og eliminere brenning av tropiske plantasjer for å utvide arealene for dyrking av gummitrær.

Populært i kategorien: