Hem › Elektrisk utrustning › "Michelin" från maskrosor. Amerikaner drar seriedäck från ryska maskrosor Experimentell metodik

"Michelin" från maskrosor. Amerikaner drar seriedäck från ryska maskrosor Experimentell metodik

Gummi är högmolekylära föreningar som används för att tillverka gummi, hårt gummi och lacker, lim och bindemedel. Gummi har en linjär struktur, hög elasticitet och ett brett spektrum av driftstemperaturer. Vid en temperatur på 100°C blir de spröda och vid en temperatur på 200°C blir de flytande (tabell 8.6).

Naturgummi (NR) erhålls från mjölksaften från tropiska gummiväxter. Juicen behandlas med syror och sedan rullas den resulterande produkten.

Syntetgummi (SR) erhålls genom polymerisation av omättade föreningar. Beroende på typen av källmaterial och villkoren för deras bearbetning produceras gummi med olika egenskaper och hållbarhet (tabell 8.7).

Gummi och ebonit är produkter av gummivulkanisering. Det utförs i närvaro av vulkaniserande ämnen (ofta svavel, metalloxider)

vid förhöjda temperaturer. Beroende på mängden vulkmedel som införts erhålls mjukt gummi (2-L% 8), halvhårt (12-20% 8) och hårt gummi (30-50% 8). Den senare kallas ebonit.

Gummi har en unik förmåga att vända deformation i kombination med hög elasticitet och styrka,

motståndskraft mot nötning, exponering för aggressiva miljöer, gas- och vattenbeständighet.

Styren-butadiengummi (SBR) är en sampolymer av butadien och styren. Eboniter baserade på det kännetecknas av hög kemisk resistens. De är resistenta i torrt och vått klor, i koncentrerad ättiksyra upp till 65 °C, och kan användas under lång tid i 36 % saltsyra upp till 80 °C.

Butadien-nitrilgummi (SKN) är en sampolymer av butadien och akrylsyranitril. Gummi baserade på det har bensin- och oljebeständighet, hög motståndskraft mot nötande slitage och hög värmebeständighet (upp till 100 ° C).

Kloroprengummi kallas nairit. De viktigaste råvarorna för dess produktion är billiga och tillgängliga gaser - acetylen och väteklorid.

Nairiter löser sig i organiska lösningsmedel och ger lågviskösa och koncentrerade lösningar som lätt kan appliceras på ytan som ska skyddas. Ovulkaniserade Nairite-beläggningar är termoplastiska. De mjuknar vid temperaturer över 40°C. Om de förvaras i flera dagar i en lösning av svavelsyra eller natriumklorid vid 60-70° C vulkaniserar beläggningen och får gummiegenskaperna. Sådana beläggningar har god åldringsbeständighet och kan arbeta i syror, alkalier och saltlösningar upp till 70 °C. Tål kortvarig uppvärmning upp till 90-95 °C.

Gumming är beläggning av kemisk utrustning med gummi eller ebonit. Apparatens inre yta är täckt med ett, två eller flera lager av rågummi, följt av vulkanisering. Vulkanisering utförs i speciella pannor som värms upp av levande ånga. Det kan göras genom att fylla apparaten med kokande vatten, vattenlösningar av salter med en kokpunkt över 100°C. Vid upphettning förvandlas rågummiblandningen till starkt, elastiskt gummi. Överdrag av kloroprengummi skyddar rörledningar, elektrolysörer och tankar.

Rågummi i järnvägstankar genomgår självvulkanisering utan uppvärmning, vilket slutförs inom en månad på sommaren.

Eboniter har god vidhäftning till metall. Denna egenskap används för att skapa en tvåskiktsbeläggning, som ofta används i kemiska anläggningar. Det undre lagret är gjort av ebonit och det översta lagret är av mjukt gummi. Sådana beläggningar är resistenta mot saltsyra, fluorvätesyra, ättiksyra, citronsyror, alkalier och saltlösningar upp till 65 °C. De förstörs endast i stark

oxiderande miljöer - i koncentrerad svavelsyra och salpetersyra.

Som ett exempel, överväg skyddet av värmeväxlingsutrustning med gummibeläggningar. Tunna och bakelitbeläggningar på stålrör av värmeväxlare skyddar stål ganska bra från korrosion. Men de skyddar den inte från erosion och intensivt vattennötande slitage. Samtidigt utsätts en del av värmeväxlingsutrustningen för hårt slitage under påverkan av vatten med suspenderade mekaniska fasta partiklar. I detta fall kan tillförlitligt skydd mot frätande och nötande slitage endast uppnås med hjälp av gummibeläggningar. Nairitbeläggningar har visat goda skyddande egenskaper. Vissa fabriker i Ryssland och USA har erfarenhet av att driva sådana värmeväxlare (Fig. 8.6).

Man ska bara ta hänsyn till att en gummerad värmeväxlare kommer att ha en reducerad värmeöverföringskoefficient jämfört med en värmeväxlare utan skyddande beläggning.

Butzhkauchuk är en produkt av sampolymerisation av iso-butylen och isopren. Det kännetecknas av tröghet mot aggressiva medier, hög gasogenomtränglighet och låg vattensvällning. Gummi baserade på det motstår verkan av vissa organiska lösningsmedel.

Silikongummin har hög värmebeständighet upp till 250-300 °C och frostbeständighet upp till -50-1-60 °C. Deras nackdel är deras relativt låga korrosionsbeständighet.

Fluorgummi är oöverträffade material när det gäller kemisk beständighet och värmebeständighet. Produkter baserade på dem kan användas i mycket aggressiva miljöer och oxidationsmedel upp till en temperatur på 200 °C. Nackdelen med denna typ av gummi är dess höga krympning, vilket gör det svårt att använda för att skydda kemisk utrustning.

Alcadienes

HEVEA BRASILIAN

(Hevea brasiliensis)

Gummiväxter

En gummiextraktor som koagulerar den uppsamlade latexen genom att först samla den på en pinne och sedan hålla den över en rökbehållare

Gummibearbetning på en plantage i östra Kamerun

Gummi- naturliga eller syntetiska material som kännetecknas av elasticitet, vattenbeständighet och elektriska isoleringsegenskaper, från vilka gummi erhålls genom speciell bearbetning. Naturgummi erhålls från en mjölkvit vätska som kallas latex, - mjölkaktig saft av gummiväxter.

Inom tekniken används gummi för att tillverka däck för fordon, flygplan och cyklar; Gummi används för elektrisk isolering, samt för produktion av industrivaror, medicintekniska produkter och latexmadrasser.

Kemiska egenskaper

1928

Diensynteser (Diels-Alder reaktion)

Sudd

Vulkanisering av gummi

Naturliga och syntetiska gummin används främst i form av gummi, eftersom det har betydligt högre hållfasthet, elasticitet och en rad andra värdefulla egenskaper. För att få gummi vulkaniseras gummi. Många forskare har arbetat med vulkanisering av gummi.

År 1834 upptäckte den tyske kemisten Ludersdorff först att gummi kunde göras fast genom att behandla det med en lösning av svavel i terpentin.

Den amerikanske köpmannen Charles Goodyear var en av de misslyckade entreprenörerna som ägnade hela sitt liv åt att jaga rikedom. Han blev intresserad av gummibranschen och, ibland förblev slösaktig, sökte han ihärdigt efter ett sätt att förbättra kvaliteten på gummiprodukter. Goodyear upptäckte en metod för att tillverka icke-klibbigt, hållbart och elastiskt gummi genom att blanda gummi med svavel och värma upp.

1843 hittade Hancock, oberoende av Goodyear, ett sätt att vulkanisera gummi genom att sänka det i smält svavel, och lite senare upptäckte Parkes möjligheten att tillverka gummi genom att behandla gummi med en lösning av semikloridsvavel ( kall vulkanisering).

Engelsmannen Robert William Thomson, som uppfann "patentlufthjulen" 1846, och den irländska veterinären John Boyd Denlob, som sträckte ut ett gummirör på hjulet på sin unge sons cykel, hade ingen aning om att de därmed markerade början på användning av gummi inom däckindustrin.

Modern gummiproduktionsteknik utförs i följande steg:

Från en blandning av gummi med svavel, fyllmedel (kimrök är ett särskilt viktigt fyllmedel) och andra ämnen bildas de önskade produkterna och utsätts för uppvärmning. Under dessa förhållanden fäster svavelatomer till dubbelbindningarna av gummimakromolekyler och "tvärbinder" dem och bildar disulfid-"broar". Som ett resultat bildas en gigantisk molekyl som har tre dimensioner i rymden - som längd, bredd och tjocklek. Polymeren får en rumslig struktur:

Sådant gummi kommer naturligtvis att vara starkare än ovulkaniserat gummi. Lösligheten av polymeren förändras också: gummi, även om det långsamt löser sig i bensin, sväller gummi bara i det. Om du tillsätter mer svavel till gummi än vad som behövs för att bilda gummi, kommer de linjära molekylerna under vulkaniseringen att "tvärbindas" på väldigt många ställen, och materialet kommer att förlora sin elasticitet och bli hårt - resultatet blir ebonit. Före tillkomsten av modern plast ansågs ebonit vara en av de bästa isolatorerna.

Vulkaniserat gummi har större styrka och elasticitet, samt större motståndskraft mot temperaturförändringar än ovulkaniserat gummi; gummi är ogenomträngligt för gaser, motståndskraftigt mot repor, kemiska angrepp, värme och elektricitet, och uppvisar även en hög glidfriktionskoefficient med torra ytor och en låg koefficient med våta.

Vulkaniseringsacceleratorer förbättra egenskaperna hos vulkanisatorer, minska vulkaniseringstiden och förbrukningen av basråvaror och förhindra övervulkanisering. Oorganiska föreningar (magnesiumoxid MgO, blyoxid PbO och andra) och organiska föreningar används som acceleratorer: ditiokarbamater (ditiokarbaminsyraderivat), tiuramer (dimetylaminderivat), xantater (xantogensyrasalter) och andra.

Accelerator aktivatorer vulkanisering underlättar interaktionsreaktionerna mellan alla komponenter i gummiblandningen. I grund och botten används zinkoxid ZnO som aktivatorer.

Antioxidanter(stabilisatorer, antioxidanter) införs i gummiblandningen för att förhindra "åldring" av gummit.

Fyllmedel- öka de fysiska och mekaniska egenskaperna hos gummi: styrka, slitstyrka, nötningsbeständighet. De bidrar också till att öka volymen av råvaror och, följaktligen, minska gummiförbrukningen och minska kostnaden för gummi. Fyllmedel inkluderar olika typer av sot (kimrök), mineralämnen (krita CaCO 3, BaSO 4, gips CaO 2H 2O, talk 3MgO 4SiO 2 2H 2O, kvartssand SiO 2).

Mjukgörare(mjukmedel) - ämnen som förbättrar gummis tekniska egenskaper, underlättar dess bearbetning (minskar systemets viskositet) och ger möjlighet att öka innehållet av fyllmedel. Införandet av mjukgörare ökar gummits dynamiska uthållighet och "nötningsbeständighet". Oljeraffineringsprodukter (eldningsolja, tjära, paraffiner), ämnen av vegetabiliskt ursprung (kolofonium), fettsyror (stearinsyra, oljesyra) och andra används som mjukgörare.

Styrkan och olösligheten hos gummi i organiska lösningsmedel är relaterade till dess struktur. Gummits egenskaper bestäms också av typen av råvara. Till exempel kännetecknas gummi tillverkat av naturgummi av god elasticitet, oljebeständighet, slitstyrka, men är samtidigt inte särskilt motståndskraftigt mot aggressiva miljöer; gummi tillverkat av SKD-gummi har ännu högre slitstyrka än från NK. SKS styrenbutadiengummi förbättrar slitstyrkan. Isoprengummi SKI bestämmer gummits elasticitet och draghållfasthet och kloroprengummi bestämmer dess motståndskraft mot syre.

I Ryssland grundades det första stora företaget inom gummiindustrin i St. Petersburg 1860, senare kallad "Triangel" (sedan 1922 - "Röda triangeln"). Andra ryska fabriker av gummiprodukter grundades efter honom: "Kauchuk" och "Bogatyr" i Moskva, "Provodnik" i Riga och andra.

Applicering av gummi i industriprodukter

Gummi är av stor ekonomisk betydelse. Oftast används det inte i sin rena form, utan i form av gummi. Gummiprodukter används i teknik för isolering av trådar, tillverkning av olika däck, inom militärindustrin, vid tillverkning av industrivaror: skor, konstläder, gummerade kläder, medicinska produkter...

Gummi är en mycket elastisk, hållbar förening, men mindre seg än gummi. Det är ett komplext flerkomponentsystem som består av en polymerbas (gummi) och olika tillsatser.

De största konsumenterna av gummitekniska produkter är fordonsindustrin och lantbruksteknik. Mättnadsgraden med gummiprodukter är ett av huvudtecknen på perfektion, tillförlitlighet och komfort hos masstyper av tekniska produkter. Mekanismerna och sammansättningarna av moderna bilar och traktorer innehåller hundratals föremål och upp till tusen bitar av gummidelar, och samtidigt med ökningen av produktionen av maskiner ökar deras gummikapacitet.

Typer av gummi och deras användning

Beroende på strukturen är gummi uppdelat i icke-poröst (monolitisk) och poröst.

Icke-poröst gummi tillverkad på basis av butadiengummi. Den har hög nötningsbeständighet. Slittiden för sulgummi är 2-3 gånger längre än sulläderns livslängd. Draghållfastheten för gummi är mindre än för naturläder, men brottöjningen är många gånger högre än för naturligt sulläder. Gummi tillåter inte vatten att passera och sväller praktiskt taget inte i det.

Konventionellt icke-poröst gummi används för att göra gjutna sulor, overlays, klackar, halvklackar, klackar och andra delar av botten av skor.

Porösa gummin används som sulor och plattformar för vår-, höst- och vinterskor.

Läderliknande gummi- detta är gummi för botten av skor, tillverkat på basis av gummi med hög styrenhalt (upp till 85%). Den ökade styrenhalten ger gummin hårdhet, vilket gör att det är möjligt att minska deras tjocklek till 2,5-4,0 mm med bibehållen goda skyddsfunktioner.

Prestandaegenskaperna hos läderliknande gummi liknar egenskaperna hos naturligt läder. Den har hög hårdhet och duktilitet, vilket gör att du kan skapa ett skofotavtryck av vilken form som helst. Läderliknande gummi fläckar bra när man avslutar skor. Den har hög slitstyrka på grund av god nötningsbeständighet och motståndskraft mot upprepad böjning. Livslängden för skor med sulor gjorda av läderliknande gummi är 179-252 dagar i frånvaro av smula i tån.

Nackdelen med detta gummi är dess låga hygieniska egenskaper: hög värmeledningsförmåga och brist på hygroskopicitet och lufttäthet.

Läderliknande gummi tillverkas i tre varianter: icke-porös struktur med en densitet på 1,28 g/cm3, porös struktur med en densitet på 0,8-0,95 g/cm3 och porös struktur med ett fibröst fyllmedel, vars densitet inte är högre än 1,15 g /cm 3. Porösa gummin med fibrösa fyllmedel kallas " läderfiber" Dessa gummin liknar till utseendet äkta läder. Tack vare fiberfyllmedlet ökar deras värmeavskärmande egenskaper, de är lätta, elastiska och har ett bra utseende. Läderliknande gummin används som sulor och klackar vid tillverkning av sommar- och vår-höstskor med den självhäftande fästmetoden.

Transparent gummiär ett genomskinligt material med hög halt av naturgummi. Den kännetecknas av hög nötningsbeständighet och hårdhet, och är överlägsen i slitstyrka mot alla typer av gummi. Transparenta gummin tillverkas i form av gjutna sulor (tillsammans med klackar), med djup korrugering på löpsidan.

En typ av transparent gummi är Styronip som innehåller mer gummi. Styronips motståndskraft mot upprepad böjning är mer än tre gånger högre än för konventionellt icke-poröst gummi. Styronip används vid tillverkning av skor med hjälp av den självhäftande fästmetoden.

Nackdelen med poröst gummi är förmågan att krympa och även smula i tådelen vid stöt. För att öka hårdheten hos porösa gummin införs polystyrenhartser i deras sammansättning.

För närvarande har produktionen av nya typer av porösa gummin bemästrats: porocrepa Och vulkanit. Porokrep har en vacker färg, elasticitet och ökad styrka. Vulcanite är ett poröst gummi med fibrösa fyllmedel, som har hög slitstyrka och bra värmeskydd. Porösa gummin används som sulor för vår-, höst- och vinterskor. En metod för att tillverka rågummiämnen i form av en kontinuerlig remsa med önskad tjocklek och bredd. Kalandrering förbättrar gummiblandningens fysiska och kemiska egenskaper och kvaliteten på produkterna beror på det.

Gummi är naturliga eller syntetiska material som kännetecknas av elasticitet, vattenbeständighet och elektriska isoleringsegenskaper, från vilka gummi erhålls genom speciell bearbetning. Naturgummi erhålls från en mjölkvit vätska som kallas latex, den mjölkiga saften från gummiväxter.

Naturgummi erhålls genom koagulering av mjölksaften (latex) från gummiväxter. Huvudkomponenten i gummi är polyisoprenkolväte (91-96%). Naturgummi finns i många växter som inte bildar en specifik botanisk familj. Beroende på i vilka vävnader gummi ackumuleras delas gummiväxter in i:

Parenkymal - gummi i rötter och stjälkar;

Chlorenchyma - gummi i bladen och gröna vävnader hos unga skott.

Latex - gummi i mjölkaktig juice.

Örtartade latexgummibärande växter från familjen Asteraceae (Kok-sagyz, Crimea-sagyz och andra), som växer i den tempererade zonen, inklusive de södra republikerna, som innehåller gummi i små mängder i rötterna, är av ingen industriell betydelse.

Vad är syntetiskt gummi? Dessa är syntetiska polymerer som kan bearbetas till gummi genom vulkanisering och utgöra huvuddelen av elastomerer. Vilken stad producerar gummi i Ryssland? Till exempel i Togliatti, Krasnoyarsk.

Syntetgummi är ett högpolymert, gummiliknande material. Det erhålls genom polymerisation eller sampolymerisation av butadien, styren, isopren, neopren, klorpren, isobuten, akrylsyranitril. Liksom naturgummi har syntetiska långa makromolekylära kedjor, ibland grenade, med en genomsnittlig molekylvikt på hundratusentals och till och med miljoner. Polymerkedjor i syntetiskt gummi har i de flesta fall dubbelbindningar, på grund av vilket, under vulkanisering, ett rumsligt nätverk bildas, och det resulterande gummit får karakteristiska fysiska och mekaniska egenskaper.

Vanligtvis accepteras klassificeringen och namngivningen av gummin enligt de monomerer som används för att erhålla dem (isopren, butadien, etc.) eller enligt den karakteristiska gruppen (atomer) i huvudkedjan eller sidogrupperna (uretan, polysulfid, etc.) Syntetiska gummin delas också in efter egenskaper, till exempel efter innehåll av fyllmedel (fyllda och ofyllda), efter molekylvikt (konsistens) och släppform (fast, flytande, pulver). Vissa syntetiska gummin produceras i form av vattenhaltiga dispersioner - syntetiska latexar. En speciell grupp av gummi består av termoplastiska elastomerer.

Vissa typer av syntetiska gummin (till exempel polyisobutylen, silikongummi) är helt mättade föreningar, därför används organiska peroxider, aminer och andra ämnen för deras vulkanisering. Vissa typer av syntetiska gummin är överlägsna naturgummi i ett antal tekniska egenskaper.

Baserat på deras användningsområde är syntetiska gummin uppdelade i gummi för allmänna och speciella ändamål. Gummi för allmänt bruk inkluderar gummi med en uppsättning ganska höga tekniska egenskaper (hållfasthet, elasticitet, etc.) som är lämpliga för massproduktion av ett brett utbud av produkter. Specialgummin inkluderar gummin med en eller flera egenskaper som säkerställer uppfyllandet av särskilda krav på produkten och prestanda under ofta extrema driftsförhållanden.

Gummi för allmänna ändamål: isopren, butadien, styrenbutadien, etc.

Gummi för speciella ändamål: butylgummi, etylenpropengummi, kloroprengummi, fluorgummi, uretangummi, etc. Många vet inte att kloroprengummi tillverkades i Sovjetunionen och ställer frågan - i vilken stad tillverkas gummi nu? Tyvärr tillverkades kloroprengummi i Armenien vid fabriken i Nairit, som har varit nedlagd i flera år.

Inom tekniken används gummi för att tillverka däck för fordon, flygplan och cyklar; Gummi används för elektrisk isolering, såväl som för produktion av industrivaror och medicintekniska produkter.

1. Naturgummi

Gummi har funnits lika länge som naturen själv. De fossiliserade resterna av gummiträd som har hittats är cirka tre miljoner år gamla. Européer mötte först naturgummi för fem århundraden sedan, och i USA blev gummivaror populära på 1830-talet, med gummiflaskor och skor tillverkade av sydamerikanska indianer som såldes i stora mängder. År 1839 upptäckte den amerikanske uppfinnaren Charles Goodyear att uppvärmning av gummi med svavel eliminerade dess ogynnsamma egenskaper. Han lade en bit gummiklädd duk på spisen, på vilken ett lager svavel lades. Efter en tid upptäckte han ett läderliknande material - gummi. Denna process kallades vulkanisering. Upptäckten av gummi ledde till dess utbredda användning: 1919 släpptes mer än 40 000 olika gummiprodukter ut på marknaden.

Naturgummiväxter

Ordet "gummi" kommer från två ord på Tupi-Guarani-språket: "kau" - träd, "uchu" - att flöda, gråta. "Caucho" är saften från Hevea-växten, den första och viktigaste gummiväxten. Européer lade bara till en bokstav till detta ord. Bland de örtartade växterna i Ryssland finns den välbekanta maskrosen, malörten och euphorbia, som också innehåller mjölksaft.

Latexträd är av industriell betydelse eftersom de inte bara ackumulerar gummi i stora mängder, utan också lätt ger bort det; av dessa är den viktigaste den brasilianska Hevea (Hevea brasiliensis), som enligt olika uppskattningar producerar från 90 till 96 % av världens naturgummiproduktion.

Rågummi från andra växtkällor är vanligtvis förorenat med hartsföroreningar som måste avlägsnas. Dessa råa gummin innehåller guttaperka, en produkt av vissa tropiska träd i familjen sapotaceae.

Gummiväxter växer bäst inte längre än 10° från ekvatorn i norr och söder. Därför är denna 1 300 kilometer breda remsa på vardera sidan av ekvatorn känd som "gummibältet". Här utvinns gummi och säljs till alla länder i världen.

Fysikaliska och kemiska egenskaper hos naturgummi

Naturgummi är ett amorft fast ämne som kan kristallisera.

Naturligt obehandlat (rå) gummi är ett vitt eller färglöst kolväte.

Det sväller inte och löser sig inte i vatten, alkohol, aceton och en rad andra vätskor. Svällning och sedan upplösning i feta och aromatiska kolväten (bensin, bensen, eter och andra) och deras derivat, bildar gummi kolloidala lösningar som används i stor utsträckning inom tekniken.

Naturgummi är homogen i sin molekylära struktur, kännetecknad av höga fysikaliska egenskaper, såväl som tekniska, det vill säga förmågan att bearbetas på utrustningen i gummiindustrins fabriker.

En särskilt viktig och specifik egenskap hos gummi är dess elasticitet (elasticitet) - gummits förmåga att återställa sin ursprungliga form efter att de krafter som orsakade deformationen upphört. Gummi är en mycket elastisk produkt under påverkan av även små krafter, den har en reversibel dragdeformation på upp till 1000%, och för vanliga fasta ämnen överstiger detta värde inte 1%. Gummits elasticitet bibehålls över ett brett temperaturområde, och detta är dess karakteristiska egenskap. Men när det lagras under lång tid, hårdnar gummit.

Vid en flytande lufttemperatur på -195°C är den hård och transparent; från 0° till 10°C är den skör och redan ogenomskinlig, och vid 20°C är den mjuk, elastisk och genomskinlig. Vid uppvärmning över 50 °C blir den plastig och klibbig; vid en temperatur på 80 °C förlorar naturgummi sin elasticitet; vid 120 °C - förvandlas till en hartsliknande vätska, varefter den stelnar är det inte längre möjligt att få originalprodukten. Om temperaturen höjs till 200–250 °C sönderdelas gummit och bildar ett antal gasformiga och flytande produkter.

Gummi är ett bra dielektrikum, det har låg vatten- och gaspermeabilitet. Gummi är olösligt i vatten, alkali och svaga syror; i etylalkohol är dess löslighet låg, men i koldisulfid, kloroform och bensin sväller den först och löses sedan upp. Oxideras lätt av kemiska oxidationsmedel, långsamt av atmosfäriskt syre. Värmeledningsförmågan hos gummi är 100 gånger mindre än värmeledningsförmågan hos stål.

Tillsammans med elasticitet är gummi också plast - det behåller sin form som förvärvats under påverkan av yttre krafter. Gummits plasticitet, som visar sig under uppvärmning och mekanisk bearbetning, är en av gummis utmärkande egenskaper. Eftersom gummi har elastiska och plastiska egenskaper kallas det ofta för ett plasto-elastiskt material.

När naturgummi kyls eller sträcks genomgår det en övergång från ett amorft till ett kristallint tillstånd (kristallisation). Processen sker inte omedelbart, utan över tid. I detta fall, vid sträckning, upphettas gummit på grund av det frigjorda kristallisationsvärmet. Gummikristaller är mycket små, de saknar tydliga kanter och en specifik geometrisk form.

Vid en temperatur på cirka -70 °C förlorar gummi helt sin elasticitet och förvandlas till en glasartad massa.

I allmänhet kan alla gummin, liksom många polymera material, vara i tre fysiska tillstånd: glasartade, mycket elastiska och viskösa. Det mycket elastiska tillståndet för gummi är mest typiskt.

Gummi går lätt in i kemiska reaktioner med ett antal ämnen: syre (O2), väte (H2), halogener (Cl2, Br2), svavel (S) och andra. Denna höga reaktivitet hos gummi beror på dess omättade kemiska natur. Reaktionerna sker särskilt väl i gummilösningar, där gummit är i form av molekyler av relativt stora kolloidala partiklar.

Nästan alla kemiska reaktioner leder till förändringar i gummis fysikaliska och kemiska egenskaper: löslighet, styrka, elasticitet och andra. Syre och speciellt ozon oxiderar gummi redan vid rumstemperatur. Genom att introducera sig själva i komplexa och stora gummimolekyler bryter syremolekyler dem i mindre, och gummit, som förstörs, blir skört och förlorar sina värdefulla tekniska egenskaper. Oxidationsprocessen ligger också bakom en av omvandlingarna av gummi - dess övergång från ett fast till ett plastiskt tillstånd.

Sammansättning och struktur av naturgummi

Naturgummi (NR) är ett högmolekylärt omättat kolväte, vars molekyler innehåller ett stort antal dubbelbindningar; dess sammansättning kan uttryckas med formeln (C5H8)n (där värdet på n sträcker sig från 1000 till 3000); det är en polymer av isopren.

Naturgummi finns i mjölksaften från gummibärande växter, främst tropiska (till exempel det brasilianska Hevea-trädet). En annan naturprodukt, guttaperka, är också en polymer av isopren, men med en annan molekylär konfiguration.

En lång gummimolekyl kunde observeras direkt med hjälp av moderna mikroskop, men detta är inte möjligt eftersom kedjan är för tunn: dess diameter motsvarar diametern på en molekyl. Om en gummimakromolekyl sträcks till det yttersta kommer den att se ut som en sicksack, vilket förklaras av naturen hos de kemiska bindningarna mellan kolatomerna som utgör skelettet av molekylen.

Länkarna i en gummimolekyl kan inte rotera fritt i någon riktning, utan endast i begränsad utsträckning - bara runt enkelbindningar. Termiska vibrationer av länkarna får molekylen att böjas, medan dess ändar förs närmare varandra i ett lugnt tillstånd.

När gummi sträcks, rör sig ändarna av molekylerna isär och molekylerna orienteras i dragkraftens riktning. Om kraften som orsakade sträckningen av gummit avlägsnas, kommer ändarna av dess molekyler närmare varandra igen och provet får sin ursprungliga form och storlek.

En gummimolekyl kan ses som en rund, öppen fjäder som kan sträckas kraftigt genom att sprida isär ändarna. Den frigjorda fjädern återgår till sin tidigare position. Vissa forskare föreställer sig gummimolekylen i form av en fjädrande spiral. Kvalitativ analys visar att gummi består av två element - kol och väte, det vill säga det tillhör klassen kolväten.

Den ursprungligen accepterade formeln för gummi var C 5 H 8, men den är för enkel för ett så komplext ämne som gummi. Bestämning av molekylvikten visar att den når flera hundra tusen (150 000 - 500 000). Gummi är därför en naturlig polymer.

Det har experimentellt bevisats att naturgummiets makromolekyler huvudsakligen består av rester av isoprenmolekyler, och naturgummi i sig är en naturlig polymer cis-1,4-polyisopren.

Naturgummimolekylen består av flera tusen initiala kemiska grupper (länkar) kopplade till varandra och i kontinuerlig vibrations-rotationsrörelse. En sådan molekyl liknar en trasslig boll, där strängarna som utgör den på vissa ställen bildar regelbundet orienterade sektioner.

Huvudprodukten av gumminedbrytning är ett kolväte, vars molekylformel är entydig med den enklaste gummiformeln. Vi kan anta att gummimakromolekyler bildas av isoprenmolekyler. Det finns liknande polymerer som inte uppvisar samma elasticitet som gummi. Vad förklarar denna speciella egenskap?

Gummimolekyler, även om de har en linjär struktur, är inte långsträckta i en linje, utan böjs upprepade gånger, som om de rullades till bollar. När gummi sträcks rätas sådana molekyler ut och gummiprovet blir längre. När belastningen tas bort, på grund av inre termisk rörelse, återgår molekyllänkarna till sitt tidigare vikta tillstånd, och storleken på gummit reduceras. Om gummit sträcks med en tillräckligt stor kraft, kommer inte bara molekylerna att räta ut, utan de kommer också att förskjutas i förhållande till varandra - gummiprovet kan rivas.

2. Syntetgummi

I Ryssland fanns det inga kända naturliga källor för att få naturgummi, och gummi importerades inte till oss från andra länder, och de visste ännu inte vad syntetiskt gummi var. Och så, den 30 december 1927, erhölls 2 kg divinylgummi genom att polymerisera 1,3-butadien under inverkan av natrium. Sedan 1932 började industriell produktion av 1,3-butadien och gummiproduktion av 1,3-butadien.

Råmaterialet för syntesen av butadien är etylalkohol. Produktionen av butadien är baserad på reaktionerna av dehydrering och uttorkning av alkohol. Dessa reaktioner inträffar samtidigt när alkoholånga leds över en blandning av lämpliga katalysatorer, renas från oreagerad etylalkohol och många biprodukter och utsätts för polymerisation.

För att tvinga monomermolekylen att ansluta med varandra måste de först exciteras, det vill säga bringas till ett tillstånd där de blir kapabla till ömsesidig vidhäftning som ett resultat av öppnandet av dubbelbindningar. Detta kräver utgifter för en viss mängd energi eller deltagande av en katalysator.

Under katalytisk polymerisation är katalysatorn inte en del av den resulterande polymeren och förbrukas inte utan frigörs i slutet av reaktionen i sin ursprungliga form. Som en katalysator för syntesen av butadiengummi valde S. V. Lebedev metalliskt natrium, som först användes för polymerisation av omättade kolväten av den ryska kemisten A. A. Krakau.

Ett utmärkande drag för polymerisationsprocessen är att molekylerna av den ursprungliga substansen eller substanserna kombineras med varandra för att bilda en polymer, utan att frigöra några andra substanser.

De viktigaste typerna av syntetiskt gummi

Ovannämnda butadiengummi (SBR) finns i två typer: stereoreguljärt och icke-stereoregelbundet. Stereoreguljärt butadiengummi används främst vid tillverkning av däck (som är överlägsna däck av naturgummi när det gäller slitstyrka), icke-stereoreguljärt butadiengummi används för tillverkning av t.ex. syra- och alkalibeständigt gummi och hårt gummi.

För närvarande producerar den kemiska industrin många olika typer av syntetiska gummin som är överlägsna naturgummi i vissa egenskaper. Förutom polybutadiengummi (SBR) används sampolymergummi i stor utsträckning - produkter av sampolymerisation (sampolymerisation) av butadien med andra omättade föreningar, till exempel med styren (SKS) eller akrylnitril (SKN). I molekylerna av dessa gummin alternerar butadienenheter med enheter av styren respektive akrylnitril.

Styren-butadiengummi kännetecknas av ökad slitstyrka och används vid tillverkning av bildäck, transportband och gummiskor.

Nitrilbutadiengummin är bensin- och oljebeständiga och används därför till exempel vid tillverkning av oljetätningar.

Vinylpyridingummin är produkter av sampolymerisation av dienkolväten med vinylpyridin, huvudsakligen butadien med 2-metyl-5-vinylpyridin.

Gummi som tillverkas av dem är olje-, bensin- och frostbeständiga och fäster bra på olika material. De används främst i form av latex för att impregnera däcksnören.

I Ryssland har tillverkningen av syntetiskt polyisoprengummi (SRI), som i egenskaper liknar naturgummi, utvecklats och satts i produktion. Gummi av SKI kännetecknas av hög mekanisk styrka och elasticitet. SKI fungerar som ett substitut för naturgummi vid tillverkning av däck, transportband, gummi, skor, medicin- och sportprodukter.

Kiselorganiska gummin, eller silikongummin, används vid tillverkning av tråd- och kabelmantel, blodtransfusionsrör, proteser (till exempel konstgjorda hjärtklaffar) etc. Flytande silikongummi är tätningsmedel.

Polyuretangummi används som grund för gummits slitstyrka.

Kloroprengummi är polymerer av kloropren (2-klor-1,3-butadien) med egenskaper som liknar naturgummi de används i gummi för att öka väder-, bensin- och oljebeständigheten.

Skumgummi finner sin tillämpning. Olika typer av gummi genomgår skumning. Det finns också oorganiskt syntetiskt gummi - polyfosfonitrilklorid.

3. Gummi

Vulkanisering av gummi

Modern gummiproduktionsteknik utförs i följande steg:

1. Tillverkning av halvfabrikat:

Hängande gummin och ingredienser;

Gummiplastisering;

Gummityger, kalandrering, extrudering;

Skärning av gummerade tyger och gummidukar, sammansättning av produkter från halvfabrikat.

2. Vulkanisering, varefter färdiga gummiprodukter erhålls från rågummiblandningar.

Lösligheten av polymeren förändras också: gummi, även om det långsamt löser sig i bensin, sväller gummi bara i det. Om du tillsätter mer svavel till gummi än vad som behövs för att bilda gummi, kommer de linjära molekylerna under vulkaniseringen att "tvärbindas" på många ställen, och materialet kommer att förlora elasticitet och bli hårt - du kommer att få ebonit. Före tillkomsten av modern plast ansågs ebonit vara en av de bästa isolatorerna.

Vulkaniseringsacceleratorer förbättrar egenskaperna hos vulkanisatorer, minskar vulkaniseringstiden och förbrukningen av basråmaterial och förhindrar övervulkanisering. Oorganiska föreningar (magnesiumoxid MgO, blyoxid PbO och andra) och organiska föreningar används som acceleratorer: ditiokarbamater (ditiokarbaminsyraderivat), tiuramer (dimetylaminderivat), xantater (xantogensyrasalter) och andra.

Aktivatorer av vulkaniseringsacceleratorer underlättar interaktionsreaktionerna mellan alla komponenter i gummiblandningen. I grund och botten används zinkoxid ZnO som aktivatorer.

Antioxidanter (stabilisatorer, antioxidanter) införs i gummiblandningen för att förhindra "åldring" av gummit.

Fyllmedel - öka de fysiska och mekaniska egenskaperna hos gummi: styrka, slitstyrka, nötningsbeständighet. De bidrar också till att öka volymen av råvaror och, följaktligen, minska gummiförbrukningen och minska kostnaden för gummi. Fyllmedel inkluderar olika typer av sot (kimrök), mineralämnen (krita CaCO3, BaSO4, gips, talk, kvartssand SiO2).

Mjukgörare (mjukgörare) är ämnen som förbättrar gummis tekniska egenskaper, underlättar dess bearbetning (minskar systemets viskositet) och ger möjlighet att öka innehållet av fyllmedel. Införandet av mjukgörare ökar gummits dynamiska uthållighet och "nötningsbeständighet". Oljeraffineringsprodukter (eldningsolja, tjära, paraffiner), ämnen av vegetabiliskt ursprung (kolofonium), fettsyror (stearinsyra, oljesyra) och andra används som mjukgörare.

Styrkan och olösligheten hos gummi i organiska lösningsmedel är relaterade till dess struktur. Gummits egenskaper bestäms också av typen av råvara. Till exempel kännetecknas gummi tillverkat av naturgummi av god elasticitet, oljebeständighet, slitstyrka, men är samtidigt inte särskilt motståndskraftigt mot aggressiva miljöer; gummi tillverkat av SKD-gummi har ännu högre slitstyrka än från NK. SKS styren-butadiengummi förbättrar slitstyrkan. Isoprengummi SKI bestämmer gummits elasticitet och draghållfasthet och kloroprengummi bestämmer dess motståndskraft mot syre.

I vilken stad tillverkas gummi och när började tillverkningen? I Ryssland grundades det första stora tillverkningsföretaget inom gummiindustrin i St. Petersburg 1860, senare kallat "Triangel" (sedan 1922 - "Röda triangeln"). Efter honom grundades andra ryska fabriker av gummiprodukter (RTI): "Kauchuk" och "Bogatyr" i Moskva, "Provodnik" i Riga och andra.

Applicering av gummi i industriprodukter

Gummi är av stor ekonomisk betydelse. Oftast används det inte i sin rena form, utan i form av gummi. Gummiprodukter används i teknik för isolering av trådar, tillverkning av olika däck, inom militärindustrin, vid produktion av industrivaror: skor, konstläder, gummerade kläder, medicinska produkter.

Gummi är en mycket elastisk, hållbar förening, men mindre seg än gummi. Det är ett komplext flerkomponentsystem som består av en polymerbas (gummi) och olika tillsatser.

De största konsumenterna av gummitekniska produkter är fordonsindustrin och lantbruksteknik. Mättnadsgraden med gummiprodukter är ett av huvudtecknen på perfektion, tillförlitlighet och komfort hos masstyper av tekniska produkter. Mekanismerna och enheterna i moderna bilar och traktorer innehåller hundratals föremål och upp till tusen bitar av gummidelar, och samtidigt som produktionen av maskiner ökar ökar deras gummikapacitet.

Typer av gummi och deras användning

Beroende på strukturen är gummi uppdelat i icke-poröst (monolitisk) och poröst.

Icke-poröst gummi är tillverkat på basis av butadiengummi. Den har hög nötningsbeständighet. Livslängden för plantargummi är 2-3 gånger längre än livslängden för plantarläder. Draghållfastheten för gummi är mindre än för naturläder, men brottöjningen är många gånger högre än för naturligt sulläder. Gummi tillåter inte vatten att passera och sväller praktiskt taget inte i det.

Gummi är sämre än läder när det gäller frostbeständighet och värmeledningsförmåga, vilket minskar skors värmeskyddande egenskaper. Och slutligen, gummi är absolut luft- och ångtätt. Icke-poröst gummi kan vara sula, läderliknande och transparent. Konventionellt icke-poröst gummi används för att göra gjutna sulor, overlays, klackar, halvklackar, klackar och andra delar av botten av skor.

Porösa gummin används som sulor och plattformar för vår-, höst- och vinterskor.

Läderliknande gummi är gummi för botten av skor, tillverkat på basis av gummi med hög styrenhalt (upp till 85%). Den ökade styrenhalten ger gummin hårdhet, vilket gör att det är möjligt att minska deras tjocklek till 2,5-4,0 mm med bibehållen goda skyddsfunktioner. Prestandaegenskaperna hos läderliknande gummi liknar egenskaperna hos naturligt läder. Den har hög hårdhet och duktilitet, vilket gör att du kan skapa ett skofotavtryck av vilken form som helst. Läderliknande gummi fläckar bra när man avslutar skor. Den har hög slitstyrka på grund av god nötningsbeständighet och motståndskraft mot upprepad böjning.

Livslängden för skor med sulor av läderliknande gummi är 179-252 dagar i avsaknad av flisor i tån. Nackdelen med detta gummi är dess låga hygieniska egenskaper: hög värmeledningsförmåga och brist på hygroskopicitet och lufttäthet.

Läderliknande gummi tillverkas i tre varianter: icke-porös struktur med en densitet på 1,28 g/cm3, porös struktur med en densitet på 0,8-0,95 g/cm3 och porös struktur med ett fibröst fyllmedel, vars densitet inte är högre än 1,15 g/cm3. Porösa gummin med fibrösa fyllmedel kallas läderfiber. Dessa gummin liknar till utseendet äkta läder. Tack vare fiberfyllmedlet ökar deras värmeavskärmande egenskaper, de är lätta, elastiska och har ett bra utseende. Läderliknande gummin används som sulor och klackar vid tillverkning av sommar- och vår-höstskor med den självhäftande fästmetoden.

Transparent gummi är ett genomskinligt material med hög halt av naturgummi. Den kännetecknas av hög nötningsbeständighet och hårdhet, och är överlägsen i slitstyrka mot alla typer av gummi. Transparenta gummin tillverkas i form av gjutna sulor (tillsammans med klackar), med djup korrugering på löpsidan. En typ av transparent gummi är styronip, som innehåller en större mängd gummi. Styronips motståndskraft mot upprepad böjning är mer än tre gånger högre än för konventionellt icke-poröst gummi. Styronip används vid tillverkning av skor med hjälp av den självhäftande fästmetoden.

Gummi med en porös struktur har slutna porer, vars volym, beroende på typen av gummi, sträcker sig från 20 till 80% av dess totala volym. Dessa gummin har ett antal fördelar jämfört med icke-porösa gummin: ökad mjukhet, flexibilitet, höga stötdämpande egenskaper och elasticitet. Nackdelen med poröst gummi är förmågan att krympa och även smula i tådelen vid stöt. För att öka hårdheten hos porösa gummin införs polystyrenhartser i deras sammansättning.

För närvarande har produktionen av nya typer av porösa gummin bemästrats: porocrep och vulkanit. Porokrep har en vacker färg, elasticitet och ökad styrka. Vulcanite är ett poröst gummi med fibrösa fyllmedel, som har hög slitstyrka och bra värmeskydd. Porösa gummin används som sulor för vår-, höst- och vinterskor.

Annonser för köp och försäljning av utrustning kan ses på

Du kan diskutera fördelarna med polymervarumärken och deras egenskaper på

Registrera ditt företag i Enterprise Directory

Vissa däckföretag förlitar sig på innovativa sammansatta material, medan andra ändrar den fysiska strukturen på produkter i 3D-format. Ett exempel på detta är Goodyear-däck baserade på sojaolja, Pirelli-produkter tillverkade av Nizhnekamsk-varianter av isopren- och divinylstyrengummi och Bridgestone-modeller för fyrhjulsdrivna stadsjeepar. Vad är bättre?

Goodyear: Benchmark för sojabönolja

Goodyear ökar sina däcks miljövänlighet. Ledande ingenjör Voloshinek sa att det förra året var en serielansering av produkter där skyddet är tillverkat på basis av sojaolja. Tack vare innovation minskade andelen petroleumprodukter med 60 %. Modeller från hela säsongen Assurance WeatherReady-linjen började uppfylla nya miljöstandarder, samtidigt som deras tekniska egenskaper blev bättre anpassade till ett brett temperaturområde.

Ursprungligen betraktades sojaolja som en tillsats till gummiblandningar. Men efter att Fords oro med Soybean Production Council fått betydande resultat med användning av sojaprodukter, fördjupade och accelererade företagets specialister forskningen inom detta område. Tack vare triglycerider har oljebaserade blandningar blivit ett komplett substitut för sammansatta baser.

Termoplasticitet, elasticitet och energibesparande blandning

För produkter för hela säsongen är termoplasticitetsindikatorn viktig, eftersom vidhäftningen av däckets kontaktzon med våta, torra, snöiga och istäckta banytor direkt beror på gummits egenskaper. Vanligtvis är det inte möjligt att undvika försämring av några indikatorer. Därför avgjorde den optimala balansen mellan däck- och vägvidhäftning valet av sojaolja.

Elasticiteten hos sojaoljabaserade däck, deras plasticitet och kostnadseffektivitet jämfört med petroleumprodukter har blivit andra drivande faktorer för utbyte. Enkel blandning av oljan med komponenterna i föreningen, som inkluderar kiseldioxid och polymerer, beror på den minskade viskositeten och närvaron av fleromättade fettsyror.

Blandning drar mindre energi än när man använder petroleumprodukter. Företaget överväger användningen av hög oljesyraolja, som används inom livsmedelsindustrin. Experiment genomförs nu för att fastställa dess kvalitet och lämplighet för däcktillverkning.

Istället för naturgummi för däck - konstgjord från Tatarstan

Det petrokemiska komplexet i Tatarstan har blivit en guldgruva för entreprenörer. På grund av stigande priser på naturgummi blir dess högkvalitativa substitut alltmer intressanta för däcktillverkarna. Det är därför Nizhnekamskneftekhim-företaget undertecknade ett långtidskontrakt i december 2017 för leverans av konstgjort gummi till Pirellikoncernen.

Minnikhanov, president i Tatarstan, noterade att under 10 år har volymen av Pirelli-tillbehör ökat tre gånger. Nu samarbetar Nizhnekamsk och italienare inte bara om tillverkade produkter, utan utvecklar tillsammans lovande gummityper som planeras för massproduktion. På grund av det faktum att Pirelli är en av de fem största däcktillverkarna (19 fabriker, leveranser till 160 länder), kommer behovet av syntetiskt gummi och plast att tillåta att produktionskapaciteten för Nizhnekamskneftekhim belastas maximalt.

Det är planerat att utöka produktionen av SKI-3 isoprengummi till 330 tusen ton per år. Inom en snar framtid, fram till 2021, kommer vi att öka produktionen av alla typer av konstgjort gummi till en miljon ton. Azat Bikmurzin, chef för Tatneftekhiminvest Holding, rapporterar att de om 2 år kommer att syntetisera 60 tusen ton divinylstyrengummi för produktion av nya generationens däck. Detta kommer att omfatta 5 märken designade för däck av olika typer och årstider.

Bridgestone-däck för fyrhjulsdrivna crossovers och stadsjeepar

Företaget fokuserade på utsidan av sina produkter. Den släppte ett nytt dubbfritt vinterdäck Blizzak DM-Z3З. Det innovativa alternativet är designat för ägare av fyrhjulsdrivna fordon. Skillnaden mellan den nya modellen och de gamla är den komplexa kombinationen av mikroskopiska porer och speciella mikrospår, som förbättrar skyddet mot vattenplaning och förhindrar glidning på is. Slitbanans kontakt med vägytan åtföljs av absorption av fukt ("svampeffekten"), varefter den avlägsnas genom ett mikrodräneringssystem.

Slitbanan är utrustad med kanter och lameller i 3D-format, som har stödinsatser för att förhindra att de deformeras. Tack vare dessa innovationer optimeras trycket i kontaktzonen och fördelas jämnt. Kanten på 3D-blocket förbättrar däckets grepp på delar av vägen med sönderfallande snö och is, vilket förbättrar passagen av avsnittet.

Sökandet efter billiga råvaror för produktion fick företaget att börja bygga ett laboratorium i Mecklenburg (Tyskland) för odling av rysk maskros, dess efterföljande användning i däckindustrin istället för naturgummi. Det förväntas att kostnaden för att lansera projektet kommer att vara 35 miljoner euro, och den mjölkiga saften av maskros kommer framgångsrikt att ersätta saften av hevea från tropiska regioner. En viktig roll spelas genom att minska kostnaderna för att transportera råvaror och eliminera förbränning av tropiska plantager för att utöka områdena för odling av gummiträd.

Populärt i kategorin: