Вулканизация каучука

Резина обладает более высокой прочностью, поэтому натуральные и синтетические каучуки преимущественно используются в виде нее. Резина обладает еще рядом ценных свойств и преимуществ. Для того, чтобы получить резину, каучук вулканизируют. Над вулканизацией каучука работали многие ученые, на протяжении многих лет.

На сегодняшний день, технология производства резины происходит по следующим ступеням:

1. Изготовление полуфабрикатов:

-        расфасовка ингредиентов и каучуков;

-        пластикация каучука;

-        прорезинка тканей, каландрирование, экструзия;

-        раскрой резиновых листов и прорезиненных тканей, сборка изделий из заготовок.

            2. Вулканизирование, после которого, из сырых резиновых смесей,  получаются оконченные резиновые изделия.

Каучук смешивают с серой, с сажей, и другими веществами и наполнителями. Из этого состава формуют нужные изделия и поддают нагреванию. При нагревании каучука с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом дисульфидными (серными) мостиками. А из отдельных макромолекул образуется единая трехмерная пространственная сетка. Изделие из такого материала (резины) прочнее, чем из каучука, и сохраняет свою эластичность в более широком интервале температур.

Растворимость полимера в данном случае тоже меняется, если каучук полностью растворяется в бензине, хоть и медленно, резина же в нем только набухает. Если в каучук добавить серы больше, чем нужно для производства резины, то во время вулканизации молекулы будут «сшиты» во множественных местах, сам материал станет твердым и утратит свою эластичность. Получится совершенно другой материал – эбонит. Эбонит раньше слыл одним из лучших изоляторов, до появления  современных пластмасс.

Вулканизированный каучук более эластичный, более прочный, с большей устойчивостью к перепадам температур, чем каучук невулканизированный. Резина устойчива к царапинам, непроницаема для газов, устойчива химическому воздействию, имеет большой коэффициент трения скольжения с сухими поверхностями, а низкий - с увлажнёнными, устойчива к жаре и электричеству.

Катализаторы вулканизации сокращают время вулканизации, улучшают свойства вулканизаторов, препятствуют перевулканизации и сокращают расход основного сырья. В качестве катализаторов используются как неорганические соединения, так и органические. К неорганическим относятся: оксид свинца PbO, оксид магния MgO и др. К органическим относятся: тиурамы (это производные диметиламина), ксантогенаты ( это соли ксантогеновой кислоты), дитиокарбаматы (производные дитиокарбаминовой кислоты) и др.

Активаторы катализаторов процесса вулканизации упрощают реакцию взаимодействия всех составляющих резиновой массы. В качестве такого активатора в основном применяется оксид цинка ZnO.

Для предупреждения «старения» каучука, в резиновую смесь вводят антиокислители (стабилизаторы, противостарители).

Физико-механические качества резин повышают с помощью наполнителей. Эти качества: сопротивление истиранию, износостойкость, прочность. Наполнители так же содействуют увеличению объема основного сырья на выходе, и, благодаря этому, сокращают расход каучука, тем самым снижая стоимость резины. Наполнители: это различные виды саж (технический углерод), а так же минеральные вещества (гипс, мел CaCO3, BaSO4, тальк, кварцевый песок SiO2).

Смягчители (пластификаторы)-  вещества, которые облегчают обработку резины (понижая вязкость системы), дают возможность увеличения содержания наполнителей, улучшают ее технологические качества. При использовании смягчителей улучшается сопротивляемость резины к истиранию, повышается  ее динамическая выносливость. В качестве смягчителей (пластификаторов), используются жирные кислоты (стеариновая, олеиновая), продукты нефтепереработки (парафины, мазут, гудрон), материалы растительного происхождения (канифоль), и другие.

От строения резины зависит ее прочность и степень растворимости в органических растворителях. Ее свойства так же формируются и типом исходного сырья. Если резина из натурального каучука, то она будет характеризоваться хорошей эластичностью, износостойкостью, маслостойкостью, но зато  такая резина плохо устойчива к воздействиям агрессивной среды. Резина  же из синтетического каучука имеет даже более высокую износоустойчивость, чем резина из натурального каучука. Изопреновый каучук обуславливает  эластичность и прочность резины на растяжение, бутадиен-стирольный каучук способствует повышению износостойкости резины,  хлоропреновый, определяет стойкость резины к действию кислорода.

 В резиновой промышленности России, первое крупное предприятие было открыто в 1860 году в Петербурге, названное «Треугольником», и в 1922 году переименованное в «Красный треугольник». Следом за ним  основаны и другие заводы резиновых изделий: в Москве - «Каучук» и «Богатырь», в Риге - «Проводник» и др.

Еще статьи:

• Каучук
• Синтетический каучук 
• Виды синтетического каучука