Вулканизированная резина — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вулканизированная резина

Cтраница 1

Вулканизированная резина на основе натурального каучука сохраняет свою гибкость при температуре до 55 — 60е ниже нуля.  [2]

Вулканизированная резина обладает рядом недостатков: малой нагревостойкостью ( при 65 — 75 С резина становится хрупкой, покрывается мелкими трещинами), разрушается под влиянием света, набухает под действием нефтяных масел. Прокладки, подвергающиеся воздействию нефтяных масел, изготовляют из специальной маслостойкой резины.  [3]

Вулканизированная резина в зависимости от содержания в ней серы, разделяется на мягкую резину, полуэбонит и эбонит.  [4]

Мягкая вулканизированная резина применяется в качестве электроизоляционного материала и защитных оболочек проводов и кабелей, различных прокладок, шлангов, дорожек, перчаток и пр.

Твердая резина или эбонит обычно применяется в виде различных изоляционных деталей.  [5]

Вулканизированную резину применяют для изоляции проводов и кабелей, изготовления диэлектрических ковриков, перчаток и обуви. Такая резина имеет ЕПр. Со временем резина стареет — теряет механические свойства, растрескивается, диэлектрические свойства ее ухудшаются. Особенно сильно старение проявляется при воздействии тепла и солнечного света.  [6]

Вулканизированную резину применяют для изоляции проводов и кабелей, изготовления диэлектрических ковриков, перчаток и обуви. Такая резина имеет Епр — 20 — 35 кв / мм. Со временем резина стареет — теряет механические свойства, растрескивается, диэлектрические свойства ее ухудшаются. Особенно сильно старение проявляется при воздействии тепла и солнечного света.  [7]

Частицы вулканизированной резины сообщают изоляционной мастике эластичность. В расплавленном битуме резина девул-кализируется и одновременно частично растворяется, образуя тончайшую сетку, армирующую покрытие и придающую ему упруго-эластические свойства.  [8]

Проницаемость вулканизированной резины по отношению к водороду измеряется опытным путем на однородном, свободном от водорода резиновом листе толщиной 1 0 см, который не имеет проколов. Лист резины площадью 25 см2 зажимается между двумя газовыми камерами, одна из которых заполнена водородом при постоянном давлении 0 101325 МПа. Камера по другую сторону листа ( вниз по потоку для диффундирующего водорода) имеет фиксированный объем 100 см3, и в начале опыта давление в ней ниже 0 1333 Па. В этой второй газовой камере давление измеряется через некоторые интервалы времени, и нетрудно понять, что оно увеличивается по мере того, как водород растворяется, диффундирует через резину и появляется в газовом пространстве вниз по потоку. Вся система поддерживается при температуре 25 С.  [9]

Переработка вулканизированных резин более сложна, поскольку они обладают значительной эластичностью, т.е. способностью к обратимым высоким деформациям. Это затрудняет их измельчение, которое является первой стадией утилизации практически любых твердых отходов. Тем не менее РВО также являются ценным вторичным сырьем. Его используют при изготовлении резиновой крошки, применяемой на предприятиях в качестве добавки к первичному сырью.  [10]

При склеивании вулканизированных резин с металлами металлические детали промазывают клеем 2 раза. Время сушки после первой промазки 7 — 10 мин при 18 — 30 С или 3 — 7 мин при 31 — 45 С, после второй промазки 2 — 8 мин при 18 — 45 С.  [11]

Контроль свойств вулканизированной резины на соответствие техническим требованиям проводится по различным параметрам.  [12]

Эбонит представляет собой вулканизированную резину с большим содержанием серы, при нагреве поддается штамповке.  [13]

Случайно была изобретена вулканизированная резина — когда на горячую печь уронили резину и серу.  [14]

Предназначается для склеивания вулканизированных резин и резинотканевых материалов на основе севанито-вого, найритового, натурального и нитрильного каучуков без последующей вулканизации и тех же невулканизированных материалов ( кроме резин 203А и 203Б) с последующей вулканизацией.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Вулканизация резины что такое

Вулканизация резины: что это такое, холодная и горячая вулканизированная резина

Почти каждый автолюбитель хоть иногда задавался вопросом: вулканизация шин — что это такое? И действительно, далеко не многие знают, как именно происходит данный процесс, в результате каких химических реакций осуществляется вулканизация.

Вулканизированная резина: что это такое

Вулканизация резины — это довольно интересная процедура, так как в качестве вулканизирующих агентов выступает немало химических соединений. Основным элементом данной структуры является каучук. Именно он преобразовывается в резину вследствие технологического процесса вулканизации.

Вулканизированная резина

Это химическая реакция, которая представляет собой превращение сырого каучука в вулканизационную сетку, благодаря присоединению к нему иных химических соединений. При этом у каучука улучшается твердость, эластичность, устойчивость к высоким и низким температурам.

Применение таких веществ, как каучук и сера в процессе вулканизации называется серной вулканизацией. Именно атомы серы способствуют образованию межмолекулярных поперечных связей. Смесь нагревают до 160 °. Когда процент добавленной серы не превышает 5 %, то получается мягкий вулканизат. Из него изготавливают камеры, покрышки, резиновые трубки и т. п. А если добавляется больше 30 % серы, то получается жесткий эбонит.

Еще один вид вулканизации называется радиационным. Она проводится путем ионизирующей радиации, где применяются потоки электронов, что излучает радиоактивный кобальт.

Таким способом можно получить эластомер, который будет невероятно стойким к химическим и термическим воздействиям.

Весь процесс вулканизации можно разделить на несколько этапов:

• Вулканизируемый состав помещают в формы.
• Формы устанавливают между нагретыми плитами гидропресса.
• Смесь нагревают до определенной температуры.
• Неформовые изделия засыпаются в автоклавы либо котлы и тоже поддаются нагреву.

Детали из эластомеров используются не только для вулканизации колес. Они применяются в производстве обуви, детских товаров, монтаже сантехники.

Горячая вулканизация

Такой метод чаще всего используется для устранения боковых порезов на автошине, которые больше 1 см. Именно на горячую получается добиться более надежного скрепления резины. Данный способ считается одним из самых прочных среди всех известных. Горячее склеивание имеет массу плюсов:

• процедуру можно делать даже зимой;
• изделие будет склеено даже если имеет загрязнения;
• пользоваться шиной можно сразу после процедуры;
• материалы дешевле, чем для холодной склейки.

Различают одноэтапную и двухэтапную вулканизацию.

В первом случае происходит следующее:

• Поврежденное место зачищается фрезой.
• Укладывается вязкая резина.
• Дыра заполняется кусками холодной резины.
• Специальным прессом производится нагрев и сваривание компонентов.

Все поврежденные места охватываются прибором и надежно склеиваются.

Двухэтапная проходит следующим образом:

• Порез зачищается и вулканизируется.
• Накладывается заплатка на место повреждения.
• Поврежденные места склеиваются прессом.

Такой способ более плотно закрывает порез и обеспечивает хорошее затвердевание резины.

Горячая склейка  Температура, при которой проводится горячая склейка, — 120-140 °.

Технология и время вулканизации сырой резины

Время вулканизации сырой резины — примерно 4 минуты на каждый миллиметр толщины. При этом по 30 минут дается на прогрев промежуточных подушек. Так, например, профессионалы могут отремонтировать шину за пару часов. Если речь идет о грузовой покрышке, то продолжительность ремонта может затянуться до 4 часов. Этапов обработки и склеивания пореза несколько:

• Пространство вокруг повреждения зачищается фрезой.
• Резиновая крошка сдувается, поврежденное место обрабатывается с обеих сторон специальным составом.
• Соответствующая по размеру заплатка устанавливается с внутренней стороны шины.
• Снаружи порез заполняется сырой резиной, которую заранее подогревают для лучшей пластичности.
• Каучук прижимают к шине и выравнивают, он должен выступать на 3-5 мм.
• Горячим прессом производится склейка поврежденного участка.

Пластины пресса могут прилипнуть к резине, поэтому можно вставить между ними бумагу. Если невулканизированная резина заполнила воронку не полностью, то в ней останется воздух, произвести склейку будет невозможно. В таком случае понадобится заново закладывать материал в место повреждения и производить все манипуляции снова.  Время вулканизации сырой резины: таблица

Холодная склейка

Холодный ремонт не предусматривает нагрева, все что необходимо — это заплатка и специальный клей.

Именно хороший клей в силах склеить резину так, как бы это сделала горячая вулканизация. Но стоит отметить, что данный способ является временным ремонтом. Его можно сделать самостоятельно при поломке в дороге и доехать так до ближайшей СТО. А там уже произвести склеивание на горячую. Если такая ситуация случилась в пути, то нужно произвести следующие манипуляции:

• Снять колесо и осмотреть повреждение.
• Очистить и обезжирить место склейки
• Нанести клей на заплатку и поврежденное место.
• Придавить заплатку к резине и подержать некоторое время.
• Накачать колесо и ехать на СТО.

Нужно учитывать, что края резинового жгута должны отступать не менее чем на 1 см от края пореза.

Также эффективному склеиванию поддаются повреждения не более 35 мм (продольные) и 25 мм (поперечные). Холодная вулканизация схватывается около 30 минут. После этого только можно ехать. Но тут все зависит от величины пореза, холода либо жары, а также от качества клея. Полное высыхание материала наступает через двое суток. Такой способ очень хорошо подходит для устранения мелких порезов и проколов.

Самовулканизирующаяся резина

Вулканизатор для шин своими руками

Любой вулканизатор обязательно должен состоять из пресса и нагревательного элемента.

Его можно сделать даже собственными руками, имея смекалку и умелые руки. Изготовить агрегат можно:

• из бытового утюга;
• из электроплитки;
• из поршня от двигателя авто.

Если использовать утюг, то его подошва будет служить нагревательным элементом. Идеальным будет прибор, имеющий терморегулятор. В качестве пресса может выступать струбница. Для такого вулканизирующего устройства понадобится минимум затрат денег и материала.

Если использовать электроплитку, то в данном случае на спираль потребуется положить металлическую пластину. Перед тем как укладывать на нее резину, рекомендуется положить бумагу, дабы пластина не прилипла. Сюда же потребуется присоединить терморегулятор, который настроить на отключение при 150 °. Здесь также в качестве пресса можно использовать струбницу.

Поршневой вулканизатор станет незаменимым помощником, если прокол шины случился в пути, а под рукой нет никаких специальных материалов для вулканизации и розетки. Такой агрегат работает по следующей схеме:

• Камера укладывается на ровной металлической поверхности.
• Поврежденный участок прижимается днищем поршня и плотно фиксируется.
• Между резиной и металлом укладывается бумага.
• Рядом с поршнем рассыпается песок (чтобы бумага не горела).
• В поршень заливается бензин и поджигается.

Таким образом получается произвести вулканизацию практически подручными средствами.  Самодельный вулканизатор

Произвести самодельную вулканизацию вполне возможно, но лучше, если эту работу сделают профессионалы на СТО. Данная процедура не займет много времени, да и стоит недорого.

Что такое вулканизация резины велосипеда в домашних условиях?

Есть несколько способов заделать прокол или порез в велосипедной камере, один из которых – горячая или холодная вулканизация шин. Такой метод можно с уверенностью назвать надежным и долговечным, колесо, закрепленное при помощи сырой резины, будет служить как новое и не спустит в самый неожиданный момент. Осуществлять такой ремонт можно легко самому своими руками, как в домашних условиях, так и на природе в походе при наличии некоторых необходимых деталей. Горячий метод вулканизации отличается от холодного только тем, как закрепляется накладываемая на колесо заплатка – с нагревом или без.

Что такое вулканизация? Это такой химический процесс, благодаря которому, при затрате тепла, прочностные свойства резины улучшаются, она становится эластичной и твердой. Наложить латку на прокол можно при помощи отрезка старой камеры или готовой заплатки из ремонтного набора, а для их закрепления необходима сырая резина своими руками, которая продается в рулонах с защитной пленкой. Это очень пластичный материал, он прилипает к любым поверхностям, легко слепляется в комок и т.д. сырая резина инструкция по применению указана на упаковке.

• Различают два вида вулканизации – холодная и горячая, рассмотрим их оба поподробнее.

Применение холодной вулканизации

Материал для такого ремонта появился еще в 1939 году в США, почти сразу начал с успехом применяться и пользуется популярностью у велосипедистов и автомобилистов по всему миру и по сей день. С его помощью можно легко и беспроблемно отремонтировать любую камеру, холодный способ очень легок к применению в домашних условиях. Для удобства потребителей некоторые производители предлагаются сразу готовые наборы для ремонта (холодная сырая резина инструкция по применению указана на упаковке), в который входят несколько заплаток различных размеров в виде пластыря, шкурка (наждачная бумага), которая используется для зачистки места прокола или царапины на резине, а также специальный быстросохнущий клей для холодной вулканизации. Именно он вступает в реакцию со слоем сырой резины на заплатке – она нанесена ярким цветом вокруг черного. Это вызывает процесс вулканизации, благодаря чему резина камеры легко склеивается без нагрева (т.е. холодным способом). Такой способ лучше всего подходит для ремонта колес в походных условиях, когда под рукой больше нет никаких инструментов. Вы не найдете ни одного велотуриста, которого бы не выручал подобный комплект хотя бы раз в жизни. Он не занимает много места в сумке или рюкзаке, а важность его сложно переоценить, особенно если в поездке вы один без товарищей вдалеке от города. На весь процесс ремонта шины с использованием холодной вулканизации при помощи латки пластыря для камеры у велосипедиста уйдет не больше десяти минут, и колесо будет как новое.

Такая технология применяется несколько дольше, чем холодная. Во времена, когда вокруг не было такого количества шиномонтажек, авто- и велолюбители ремонтировали свои транспортные средства в гараже при помощи именно такого метода, для которого применяется электрический или бензиновый вулканизатор, который можно легко собрать своими руками. технология здесь заключается в следующем: мастер сжигает бензин, который прогревает резину при помощи поршня. Как только температура поднимается до 90 градусов, сырая резина для вулканизации начинает укрепляться, если поднять температуру до 147 градусов, процесс идет заметно быстрее и качественнее. А вот выше 150 лучше не поднимать, т.к. материал начинается разрушаться и теряет свои свойства. После 160 градусов сырая резина начинается обугливаться. Идеальное время прогрева при горячей вулканизации сырой резины – около 8-10 минут. Фрагмент материала прикладывается к месту прокола на камере и сдавливается при помощи струбцины, чтобы в процессе химической реакции не образовывались пузырьки и не собирался воздух, образуя опасные пустоты.

Технология применения горячей вулканизации сырой резины в домашних условиях окажется на 40% эффективнее для шины, чем холодная, поэтому, если есть возможность, пользоваться лучше этим методом.

В походных условиях провести такую операцию для камер гораздо сложнее, но все же возможно: если есть фрагмент сырой резины, можно нагреть его над костром. Определить температуру пламени можно по кусочку сахара или листку бумаги: и то, и то начинает плавиться/обугливаться при температуре 145 градусов – как раз той, что требуется для вулканизации. В качестве струбцины можно использовать плоский тяжелый камень, деревянное полено или любой другой подходящий предмет.

На всю операцию вы потратите около 20 минут. Не забывайте, что место проклейки заплатки камеры нужно обязательно зачищать шкуркой или хотя бы протереть бензином, чтобы удалить загрязнения с шины.

Цемент для вулканизации и его применение

Еще один альтернативный вариант для ремонта колес велосипеда в походных условиях – это баллончик с цементным вулканизатором. Купить их можно, например, на авторынке – такой материал пользуется большой популярностью среди автолюбителей. Состав продается в жестяных и аэрозольных баллонах под давлением от таких брендов как Abro, BL, Zefal, Top RAD и многих других. По своему составу они не опасны для здоровья и не токсичны, т.к. в них не содержится хлористый и ароматический углеводород, поэтому использовать их можно свободно и дома, и на улице без защитной маски. Для того чтобы произошла цементация шины, необходима температура в 18 градусов тепла. Состав также применяется и при горячей вулканизации (необходимо 150 градусов). Для ремонта нужно извлечь из резины камеры инородный предмет, спровоцировавший прокол, через ниппель заправить камеру цементным вулканизатором, слегка подкачать ее насосом и проехать на велосипеде 2-3 километра, чтобы отрегулировать давление в колесах. Такая технология ремонта шины простая и тоже применяется повсеместно. Для закрепления результата возможно использование заплатки пластыря с последующим методом горячей вулканизации – абсолютно так же, как описывает инструкция выше. Технология подходит для любых порезов шины. латка для ремонта камер в данном случае наносится до заправки шины цементом.

Вулканизация каучука

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

Каучук и резина Мягкая резина и твердая резина из каучука Виды каучука

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

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

 Вулканизация

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

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

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

Вулканизация каучука

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

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

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

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

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

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

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

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

Чарльз Гудьир изобрел процесс вулканизации каучука

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

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

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

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

Существует и второй способ холодной вулканизации. Каучуковые заготовки с тонкой стенкой, помещают в атмосферу, насыщенную SO2. Через определенное время, заготовки перемещают в камеру, где закачан h4S (сероводород). Время выдержки заготовок в таких камерах составляет 15 – 25 минут. Этого времени достаточно для завершения вулканизации. Эту технологию с успехом применяют для обработки клееных швов, что придает им высокую прочность.

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

Горячая вулканизация

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

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

После вулканизации каучука

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

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

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

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

В качестве ускорителей применяют такие вещества как:

• тиурамидсульфид;
• ксантогенаты;
• меркаптобензотиазол.

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

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

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

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

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

Резина как продукт вулканизации каучука

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

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

Цемент для вулканизации

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

Технология горячей вулканизации шин своими руками

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

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

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

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

Вулканизатор своими руками

Любое устройство для горячей вулканизации должно содержать два компонента:

• нагревательный элемент;
• пресс.

Для самостоятельного изготовления вулканизатора могут потребоваться:

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

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

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Технологический процесс вулканизации резины

Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.

Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.

Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.

Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.

Свойства материала

Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.

Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.

Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

Виды вулканизации

Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.

Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.

В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.

Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.

Похожие статьи

Силиконовая резина обладает отличными электроизоляционными свойствами и относится к категории теплостойкости Н. Кроме того, некоторые сорта материала можно использовать при температурах до -100 °C, а термостойкие виды выдерживают нагрев до 250°C в течение ……

В промышленном производстве силиконовые эластомеры получили широкое распространение. Используемые в автомобилестроении в качествеу уплотнительных элементов, они обладают устойчивостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, антифризов ……

Выпуск маслобензостойкой резины осуществляется в нескольких вариантах разной толщины. В зависимости от основных компонентов, входящих в состав материала, МБС обладает целым рядом полезных …….

Пористая резина используется и как уплотнительный материал. Основные сферы применения — нефтегазовая и химическая промышленность, судо- и самолетостроение, строительство и др. Эластичная резина пригодна и для герметезации, тепло-, шумо — ……

Если внимательно изучить применение и характеристики полиэфирных смол, то можно выделить три основных вида полиэфирных смол. Самые простые и недорого стоящие вещества — это ортофолиевые, но, несмотря на легкодоступность, имеют достаточно высокий уровень гибкости и стойкости к воздействию коррозии, используются в судостроительной…

В отличие от формовой, для производства неформовой вакуумной резины используют автоклавы, в которых резиновая масса вулканизируется, а затем подвергается механической обработке. Толщина такого материала составляет от 0,1 до 1,0 см. Тип резины определяется ……



КАУЧУК И РЕЗИНА — это… Что такое КАУЧУК И РЕЗИНА?

Синтез 1,4-цис-полиизопрена проводился несколькими различными путями с использованием регулирующих стереоструктуру катализаторов, и это позволило наладить производство различных синтетических эластомеров. Катализатор Циглера состоит из триэтилалюминия и четыреххлористого титана; он заставляет молекулы изопрена объединяться (полимеризоваться) с образованием гигантских молекул 1,4-цис-полиизопрена (полимера). Аналогично, металлический литий или алкил- и алкиленлитиевые соединения, например бутиллитий, служат катализаторами полимеризации изопрена в 1,4-цис-полиизопрен. Реакции полимеризации с этими катализаторами проводятся в растворе с использованием углеводородов нефти в качестве растворителей. Синтетический 1,4-цис-полиизопрен обладает свойствами натурального каучука и может использоваться как его заместитель в производстве резиновых изделий.
См. также ПЛАСТМАССЫ. Полибутадиен, на 90-95% состоящий из 1,4-цис-изомера, также был синтезирован посредством регулирующих стереоструктуру катализаторов Циглера, например триэтилалюминия и четырехиодистого титана. Другие регулирующие стереоструктуру катализаторы, например хлорид кобальта и алкилалюминий, также дают полибутадиен с высоким (95%) содержанием 1,4-цис-изомера. Бутиллитий тоже способен полимеризовать бутадиен, однако дает полибутадиен с меньшим (35-40%) содержанием 1,4-цис-изомера. 1,4-цис-полибутадиен обладает чрезвычайно высокой эластичностью и может использоваться как наполнитель натурального каучука. Тиокол (полисульфидный каучук). В 1920, пытаясь получить новый антифриз из этиленхлорида и полисульфида натрия, Дж.Патрик вместо этого открыл новое каучукоподобное вещество, названное им тиоколом. Тиокол высокоустойчив к бензину и ароматическим растворителям. Он имеет хорошие характеристики старения, высокое сопротивление раздиру и низкую проницаемость для газов. Не будучи настоящим синтетическим каучуком, он, тем не менее, находит применение для изготовления резин специального назначения.
Неопрен (полихлоропрен). В 1931 компания «Дюпон» объявила о создании каучукоподобного полимера, или эластомера, названного неопреном. Неопрен изготавливают из ацетилена, который, в свою очередь, получают из угля, известняка и воды. Ацетилен сначала полимеризуют до винилацетилена, из которого путем добавления хлороводородной кислоты производят хлоропрен. Далее хлоропрен полимеризуют до неопрена. Помимо маслостойкости неопрен имеет высокую тепло- и химическую стойкость и используется в производстве шлангов, труб, перчаток, а также деталей машин, например шестерен, прокладок и приводных ремней. Буна S (SBR, бутадиенстирольный каучук). Синтетический каучук типа буна S, обозначаемый как SBR, производится в больших реакторах с рубашкой, или автоклавах, в которые загружают бутадиен, стирол, мыло, воду, катализатор (персульфат калия) и регулятор роста цепи (меркаптан). Мыло и вода служат для эмульгирования бутадиена и стирола и приведения их в близкий контакт с катализатором и регулятором роста цепи. Содержимое реактора нагревается до примерно 50° С и перемешивается в течение 12-14 ч; за это время в результате процесса полимеризации в реакторе образуется каучук. Получающийся латекс содержит каучук в форме малых частиц и имеет вид молока, очень напоминающий натуральный латекс, добытый из дерева. Латекс из реакторов обрабатывается прерывателем полимеризации для остановки реакции и антиоксидантом для сохранения каучука. Затем он очищается от избытка бутадиена и стирола. Чтобы отделить (путем коагуляции) каучук от латекса, он обрабатывается раствором хлорида натрия (пищевой соли) в кислоте либо раствором сульфата алюминия, которые отделяют каучук в форме мелкой крошки. Далее крошка промывается, сушится в печи и прессуется в кипы. Из всех эластомеров SBR используется наиболее широко. Больше всего его идет на производство автомобильных шин. Этот эластомер сходен по свойствам с натуральным каучуком. Он не маслостоек и в большинстве случаев проявляет низкую химическую стойкость, но обладает высоким сопротивлением удару и истиранию.
Латексы для эмульсионных красок. Бутадиен-стирольные латексы широко используются в эмульсионных красках, в которых латекс образует смесь с пигментами обычных красок. В таком применении содержание стирола в латексе должно превышать 60%.
Низкотемпературный маслонаполненный каучук. Низкотемпературный каучук — особый тип каучука SBR. Он производится при 5° С и обеспечивает лучшую износостойкость шин, чем стандартный SBR, полученный при 50° С. Износостойкость шин еще более повышается, если низкотемпературному каучуку придать высокую ударную вязкость. Для этого в базовый латекс добавляют некоторые нефтяные масла, называемые нефтяными мягчителями. Количество добавляемого масла зависит от требуемого значения ударной вязкости: чем оно выше, тем больше вводится масла. Добавленное масло действует как мягчитель жесткого каучука. Другие свойства маслонаполненного низкотемпературного каучука такие же, как у обычного низкотемпературного.
Буна N (NBR, бутадиенакрилонитрильный каучук). Вместе с буна S в Германии был также разработан маслостойкий тип синтетического каучука под названием пербунан, или буна N. Основной компонент этого нитрильного каучука — также бутадиен, который сополимеризуется с акрилонитрилом по существу по тому же механизму, что и SBR. Сорта NBR различаются содержанием акрилонитрила, количество которого в полимере варьирует от 15 до 40% в зависимости от назначения каучука. Нитрильные каучуки маслостойки в степени, соответствующей содержанию в них акрилонитрила. NBR использовался в тех видах военного оборудования, где требовалась маслостойкость, например в шлангах, самоуплотняющихся топливных элементах и конструкциях транспортных средств.
Бутилкаучук. Бутилкаучук — еще один синтетический каучук — был открыт в 1940. Он замечателен своей низкой газопроницаемостью; камера шины из этого материала удерживает воздух в 10 раз дольше, чем камера из натурального каучука. Бутилкаучук изготавливают полимеризацией изобутилена, получаемого из нефти, с малой добавкой изопрена при температуре -100° С. Эта полимеризация не является эмульсионным процессом, а проводится в органическом растворителе, например метилхлориде. Свойства бутилкаучука могут быть сильно улучшены термообработкой маточной смеси бутилкаучука и газовой сажи при температуре от 150 до 230° С. Недавно бутилкаучук нашел новое применение как материал для протекторов шин ввиду его хороших ходовых характеристик, отсутствия шума и превосходного сцепления с дорогой. Бутилкаучук несовместим с натуральным каучуком и SBR и, значит, не может быть смешан с ними. Однако после хлорирования до хлорбутилкаучука он становится совместимым с натуральным каучуком и SBR. Хлорбутилкаучук сохраняет низкую газопроницаемость. Это свойство используется при изготовлении смешанных продуктов хлорбутилкаучука с натуральным каучуком или SBR, которые служат для производства внутреннего слоя бескамерных шин.
Этиленпропиленовый каучук. Сополимеры этилена и пропилена могут быть получены в широких диапазонах составов и молекулярных масс. Эластомеры, содержащие 60-70% этилена, вулканизуются с пероксидами и дают вулканизат с хорошими свойствами. Этиленпропиленовый каучук имеет превосходную атмосферо- и озоностойкость, высокую термо-, масло- и износостойкость, но также и высокую воздухопроницаемость. Такой каучук изготавливается из дешевых сырьевых материалов и находит многочисленные применения в промышленности. Наиболее широко применяемым типом этиленпропиленового каучука является тройной этиленпропиленовый каучук (с диеновым сомономером). Он используется в основном для изготовления оболочек проводов и кабелей, однослойной кровли и в качестве присадки для смазочных масел. Его малая плотность и превосходная озоно- и атмосферостойкость обусловливают его применение в качестве кровельного материала.
Вистанекс. Вистанекс, или полиизобутилен, — полимер изобутилена, также получаемый при низких температурах. Он подобен каучуку по свойствам, но в отличие от каучука является насыщенным углеводородом и, значит, не может быть подвергнут вулканизации. Полиизобутилен озоностоек.
Коросил. Коросил, каучукоподобный материал, — это пластифицированный поливинилхлорид, приготовленный из винилхлорида, который, в свою очередь, получают из ацетилена и хлороводородной кислоты. Коросил замечательно стоек к действию окислителей, в том числе озона, азотной и хромовой кислот, и поэтому используется для внутренней облицовки цистерн с целью защиты их от коррозии. Он непроницаем для воды, масел и газов и в силу этого находит применение как покрытие для тканей и бумаги. Каландрованный материал используется в производстве плащей, душевых занавесок и обоев. Низкое водопоглощение, высокая электрическая прочность, негорючесть и высокое сопротивление старению делают пластифицированный поливинилхлорид пригодным для изготовления изоляции проводов и кабелей.
Полиуретан. Класс эластомеров, известных как полиуретаны, находит применение в производстве пеноматериалов, клеев, покрытий и формованных изделий. Изготовление полиуретанов включает несколько стадий. Сначала получают сложный полиэфир реакцией дикарбоновой кислоты, например адипиновой, с многоатомным спиртом, в частности этиленгликолем или диэтиленгликолем. Полиэфир обрабатывают диизоцианатом, например толуилен-2,4-диизоцианатом или метилендифенилендиизоцианатом. Продукт этой реакции обрабатывают водой и подходящим катализатором, в частности n-этилморфолином, и получают упругий или гибкий пенополиуретан. Добавляя диизоцианат, получают формованные изделия, в том числе шины. Меняя соотношение гликоля и дикарбоновой кислоты в процессе производства сложного полиэфира, можно изготовить полиуретаны, которые используются как клеи или перерабатываются в твердые или гибкие пеноматериалы либо формованные изделия. Пенополиуретаны огнестойки, имеют высокую прочность на растяжение, очень высокое сопротивление раздиру и истиранию. Они проявляют исключительно высокую несущую способность и хорошее сопротивление старению. Вулканизованные полиуретановые каучуки имеют высокие прочность на растяжение, сопротивление истиранию, раздиру и старению. Был разработан процесс получения полиуретанового каучука на основе простого полиэфира. Такой каучук хорошо ведет себя при низких температурах и устойчив к старению.
Кремнийорганический каучук. Кремнийорганические каучуки не имеют себе равных по пригодности к эксплуатации в широком температурном интервале (от -73 до 315° С). Для вулканизованных кремнийорганических каучуков была достигнута прочность на растяжение около 14 МПа. Их сопротивление старению и диэлектрические характеристики также весьма высоки.
Хайпалон (хлорсульфоэтиленовый каучук). Этот эластомер хлорсульфонированного полиэтилена получают обработкой полиэтилена хлором и двуокисью серы. Вулканизованный хайпалон чрезвычайно озоно- и атмосферостоек и имеет хорошую термо- и химическую стойкость.
Фторсодержащие эластомеры. Эластомер кель-F — сополимер хлортрифторэтилена и винилиденфторида. Этот каучук имеет хорошую термо- и маслостойкость. Он стоек к действию коррозионно-активных веществ, негорюч и пригоден к эксплуатации в интервале от -26 до 200° С. Витон А и флюорел — сополимеры гексафторпропилена и винилиденфторида. Эти эластомеры отличаются превосходной стойкостью к действию тепла, кислорода, озона, атмосферных факторов и солнечного света. Они имеют удовлетворительные низкотемпературные характеристики и пригодны к эксплуатации до -21° С. Фторсодержащие эластомеры используются в тех приложениях, где требуется стойкость к действию тепла и масел.
Специализированные эластомеры. Производятся специализированные эластомеры с разнообразными физическими свойствами. Многие из них очень дороги. Наиболее важные из них — акрилатные каучуки, хлорсульфонированный полиэтилен, сополимеры простых и сложных эфиров, полимеры на основе эпихлоргидрина, фторированные полимеры и термопластичные блок-сополимеры. Они используются для изготовления уплотнений, прокладок, шлангов, оболочек проводов и кабелей и клеев.
См. также
ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ;
ПЛАСТМАССЫ;
КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ.
ЛИТЕРАТУРА
Справочник резинщика. М., 1971 Догадкин Б.А. Химия эластомеров. М., 1981 Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. Л., 1987

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Для чего нужна вулканизация?

Вулканизация – это сложный технологический процесс, превращающий пластичный каучук в резину. При этом форма изделия фиксируется, оно становится более эластичным, прочным и твердым. Резину после вулканизации сложно разорвать, ее эксплуатационные характеристики улучшаются, а выносливость достигает невероятных параметров. Химики назовут процесс вулканизации «сшиванием» макромолекул каучука в вулканизационную сетку поперечными редкими химическими связями. Для этого используется специальный химический агент.

История вулканизации и ее особенности

Открытие вулканизации, как ни странно, связано не с напряженной исследовательской работой, а с банальной халатностью работы. Один из сотрудников Массачусетской резиновой фабрики случайно уронил ком резины, перемешанной с серой, на раскаленную плиту. Резина обуглилась, но не оплавилась. Произошло это в 1839 году, рабочего звали Чарльзом Гудиером, а потому именно с этого времени ведется отсчет развития вулканизации. В 1844 году появился первый патент, согласно которому каучук следовало подвергать воздействию царской водки и нитрита меди. Процесс получил свое название от имени древнеримского бога огня Вулкана. 

Изобретатель нашел собственный режим вулканизации, отметив, что после нее резина становится устойчивой к температурным воздействиям. Для этого в химический процесс вовлекается свинец и сера, которые нагреваются до нужной температуры вместе с каучуком. Так получается упругая резина, которая невосприимчива к влиянию солнечных лучей и холода.

В позапрошлом веке для вулканизации использовали только серу, однако со временем к ней стали добавлять немало других веществ, например, сернистый кальций, сернистые щелочи, сернистый мышьяк, свинец, сурьму, цинковые соли, хлористую серу и многие другие вещества с высоким содержанием серы. Вулканизация стала толчком для промышленного производства покрышек. Последнее решение тесто связано с деятельностью англичанина Роберта Томсона, который изобрел «воздушные» колеса в 1846 году и ирландца Джона Данлопа, натянувшим трубку из каучука на велосипедное колесо.

Зачем нужна вулканизация шин?

Вулканизация покрышек – это один из инструментов ремонта повреждений резины. Как правило, при этом используются специальные пластыри, предназначенные для холодной и горячей вулканизации. В процессе жидкость для ремонта камер взаимодействует с активным слоем пластыря-заплаты. Чтобы обработать поверхность материалов и места дефектов, используется спеццемент BL. Для фиксации и соединения элементов и деталей конструкции применяются клеи.

Различают холодную и горячую вулканизацию:

• Без термической обработки две резиновые составляющие скрепляются в процессе холодной вулканизации. При этом пластырь с адгезивным слоем крепится внутри покрышки. Этот процесс протекает достаточно медленно, а потому при средней температуре окружающей среды в 20 С, шина после установки пластыря должна простоять сутки. Если же за окном холоднее, для полного завершения процесса потребуется двое суток. Чтобы процесс прошел верно, не следует ни в чем отклоняться от технологии. Для закрепления эффекта стоит воспользоваться дополнительными средствами для резины уже после окончания вулканизации;

• Если для скрепления материалов используется воздействие высокой температуры, речь идет о горячей вулканизации. Для данного процесса используется так называемая «сырая резина» — пластичная смесь, которая восстанавливает места повреждения резины. Услуга вулканизации доступна во многих сервисных центрах.

Чтобы шины служили достаточно долго и не нуждались в вулканизации, следует приобретать их в проверенных виртуальных торговых площадках, например,Rezina.cc. Здесь работают опытные специалисты, которые смогут дать ответы на любые вопросы. Преимущества интернет-магазина – разумная ценовая политика и оперативная доставка без предварительной платы.

Вулканизация каучука — Завод резинотехнических изделий «КАУЧУК»

Вулканизация каучука

Вулканизация каучука — это процесс химической обработки каучука, который включает применение химических веществ — обычно серы — для изменения физических свойств каучука. В своем естественном состоянии каучук обладает многочисленными привлекательными качествами, включая стойкость к ржавчине, коррозии и плесени. Но каучук очень мягкий и эластичный материал, что может ограничивать его применение в определенных условиях. Это привело к тому, что компании-производители резинотехнических изделий используют процесс вулканизации каучука для решения этой проблемы. При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях.

История вулканизации

Вулканизация была изобретена Чарльзом Гудьиром (Charles Goodyear) в 1839 году. В своем патенте Гудьир описал процесс использования химических веществ для изменения физических свойств каучука. Гудьир также писал об использовании дополнительных химикатов для ускорения процесса вулканизации при более низких температурах. Эти дополнительные химические вещества, известные как ускорители, часто включают углерод или цинк.

Вулканизация каучука: что нужно знать

Вулканизация обычно включает применение серы. Десятый самый распространенный элемент во вселенной, сера изменяет физические свойства натурального, а также синтетического каучука. Во время процесса вулканизации каучук и сера вместе с другими химическими веществами нагреваются до температуры от 130 до 180 градусов по Цельсию в пресс-форме. Сочетание тепла и химических элементов заставляет каучук стягиваться и затвердевать, при этом происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку.

Хотя сера является самым распространенным вулканизующим агентом, существуют и другие химические вещества, которые могут использоваться в процессе вулканизации:

• Перекись водорода
• Оксиды металлов
• Ацетоксисилан
• Уретан

Процессу вулканизации подвергаются  бесчисленные резиновые и резинотехнические изделия, в том числе уплотнительные кольца, прокладки, манжеты и даже шины.

Влияние вулканизации на резину

Вулканизация изменяет физические свойства резины, заставляя ее сжиматься. Конечно, существуют механические методы, которые также могут заставить резину сжаться. Разница с вулканизацией, однако, заключается в том, что она сохраняет первоначальную структуру каучука. Когда происходит вулканизация каучука, он сжимается, но при этом, сохраняя свою первоначальную структуру. Вулканизация, по существу, уменьшает размер каучука без деформации или изменения его структуры.

В дополнение к изменению размера каучука при сохранении структуры, вулканизация также защищает резину от будущей деформации. По мере сжатия резина затвердевает и становится менее уязвимой для деформации. Конечно она может деформироваться при воздействии достаточного усилия, но вулканизированная резина не будет деформироваться так же легко, как обычная невулканизированная резина.

Резина также становится более твердой при вулканизации, что впоследствии увеличивает ее прочность на разрыв и снижает риск физического повреждения.

В отличие от термопластичных химических процессов, эффекты вулканизации являются постоянными. После вулканизации резинового материала или изделия, этот процесс нельзя повернуть вспять.

РАЗНОВИДНОСТИ РЕЗИНЫ И ЕЕ СВОЙСТВА

Резина уже давно и прочно вошла в наш обиход. Без нее немыслимо производство большинства необходимых для жизни вещей бытового назначения, различного медицинского оборудования, конвейерных лент, элементов приводов и многого другого. Почти каждая сфера нашей жизни так или иначе связана с резиной. Это неудивительно – постоянное совершенствование этого материала позволило разработать множество различных видов резин с разными эксплуатационными характеристиками.

Обычная техническая резина – это композиционный материал, в основе которого лежит вулканизированный каучук. Для придания резине того или иного свойства, к каучуку добавляются различные ингредиенты, каждый из которых выполняет определенную функцию в составе резиновой смеси. Главное отличие резины от всех остальных полимеров и важнейшее ее достоинство – это ее способность возвращать себе исходную форму после сильной деформации. Это так называемые обратимые, или эластические деформации, которые могут происходить при разных температурах – как отрицательных, так и высоких. Резина устойчива к морозу и теплу, легко переносит воздействие агрессивных сред и жестких условий эксплуатации.

Резина общего назначения обычно эксплуатируется в температурном диапазоне от -50 до +150 градусов Цельсия. В основе этого типа резины лежит как натуральный каучук, так и различные синтетические каучуки – изопреновые, хлоропреновые, бутадиен-стирольные, стереорегулярные бутадиеновые. Они могут быть использованы как в отдельности друг от друга, так и во всевозможных комбинациях.

Главная особенность теплостойкой резины – ее способность легко выдерживать экстремально высокие температуры (от 150 до 200 градусов по Цельсию). Такое свойство резины обеспечивается кремнийорганическими и этилен-пропиленовыми каучуками, используемыми для ее производства. Резина, изготовленная на основе некоторых видов фторсодержащих каучуков, способна эффективно работать даже при температурах выше 300 градусов. В некоторых случаях для производства такой резины могут использоваться также каучукоподобные полимеры – например, полифосфонитрилхлорид.

Для эксплуатации в условиях экстремально низких температур (ниже -50 градусов) применяются специальные морозостойкие резины. Их секрет – в использовании особых каучуков, имеющих очень низкую температуру стеклования. К таким каучукам относятся некоторые фторсодержащие каучуки, а также кремнийорганические или стереорегулярные бутадиеновые. Впрочем, иногда для производства морозостойкой резины используются и обычные, не стойкие к низким температурам каучуки – например, бутадиен-нитрильные. В этом случае в состав резиновой смеси вводятся специальные пластификаторы, защищающие ее от затвердевания на морозе.

В случаях, когда резинотехническим изделиям придется контактировать с нефтепродуктами, маслами и другими горючими жидкостями, используются специальные бензо- и маслостойкие типы резины. Для их производства применяют полисульфидные, хлоропреновые, уретановые и некоторые другие синтетические каучуки. Такая резина, в отличие от других типов, способна достаточно долгое время работать в контакте с нефтепродуктами без ущерба для качества. А вот для работы в других агрессивных средах – кислота, щелочь, озон, пар и так далее – используется резина на основе бутилкаучука, акрилатных каучуков, а также хлорсульфированного полиэтилена.

Важную роль в современной промышленности, а также в бытовом использовании, играет электропроводящие и диэлектрические резины. Для обеспечения хорошей электропроводности в состав резиновой смеси вводят большое количество электропроводящей ацетиленовой сажи. А для сокращения диэлектрических потерь и придания резине высокой электропрочности используются составы но основе изопреновых, кремнийорганических или этилен-пропиленовых каучуков, к которым добавляют различные минеральные уплотнители.

Это – лишь самые распространенные типы современных резин, но далеко не все. В разных сферах жизни используются также вакуумные резины, водо-, огне-, свето- и вибростойкие резины, составы с защитой от радиации, различные фрикционные резины и множество других видов.

Резиновая смесь, способ ее получения и вулканизированная резина, полученная из нее

Изобретение относится к резиновой смеси, способу ее получения и вулканизированной резине из нее. Резиновая смесь содержит несшитый каучук и частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, диспергированные в нем. Частицы каучука, являются частицами синтетического каучука и/или частицами натурального каучука со средним размером частиц от 20 до 500 нм и содержанием геля 60% масс. или более. Несшитый каучук — это бутадиен-стирольный каучук. Массовое соотношение частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, и несшитого каучука составляет от 1:99 до 20:80. Резиновую смесь получают смешиванием компонентов, содержащих латекс несшитого каучука и латекс частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, и их последующую коагуляцию. Латекс частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, представляет собой каучуковый латекс после радиационной сшивки. Изобретение позволяет улучшить сопротивление качению, сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге и износостойкость вулканизированной резины из резиновой смеси. 3 н. и 7 з.п. ф-лы., 9 табл., 5 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к технологии каучука, более конкретно, к резиновой смеси с модифицированными частицами каучука, а также способу ее получения и вулканизированной резине, полученной из нее.

Известный уровень техники

В современной жизни автомобиль постепенно становится незаменимым инструментом. Однако источник питания автомобиля по существу происходит из нефти, запасы которой ограничены. В то же время, быстрое развитие автомобильной промышленности также сталкивается с требованием сокращения выбросов диоксида углерода. Таким образом, потребность в снижении расхода топлива транспортными средствами становится все более и более актуальной. За счет снижения расхода топлива, не только эксплуатационные расходы автомобиля, но и выбросы диоксида углерода могут быть уменьшены и значение ресурсов нефти может быть снижено. Помимо конструктивных параметров автомобиля сопротивление качению шины также является важным фактором, влияющим на расход топлива автомобиля. Расход топлива, обусловленный сопротивлением качению, составляет 14-17% от общего расхода топлива автомобиля. Считается, что расход топлива может быть снижен на 1-2% при снижении сопротивления качению на 10%. Таким образом, снижение сопротивления качению шин считается одним из самых важных средств по снижению расхода топлива.

Однако острые проблемы возникли в исследовании снижения сопротивления качению резины шин (в основном резины протектора), то есть так называемый «магический треугольник» проблем, в котором сопротивление качению, сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге и износостойкость взаимно ограничены. Простое увеличение количества пластификатора может повысить сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге, но снижается износостойкость и возрастает сопротивление качению. Увеличение количества усиливающего наполнителя (сажи или диоксида кремния) может уменьшить сопротивление качению до некоторой степени, но усиливающий наполнитель трудно равномерно диспергировать в каучуке, что может привести к ухудшению сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге. Увеличение количества вулканизирующего вещества (т.е. увеличение плотности сшивки) приводит к такому же эффекту, получаемому при увеличении количества усиливающего наполнителя, т.е. снижению сопротивления качению, в то время как ухудшается сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге. Для того чтобы достичь баланса вышеуказанных трех свойств, кроме попытки оптимизации конструкции шины, обширные исследования были проведены по всему миру по рецептуре каучука (в основном резины протектора). С одной стороны, усилия направлены на синтез подходящих исходных каучуковых материалов, таких как полимеризованный в растворе бутадиен-стирольный каучук (SSBR), транс-полиизопрен (TPI), стирол-изопрен-бутадиеновый каучук (SIBR), винил-бутадиеновый каучук с высоким содержанием виниловых звеньев (HVBR) и т.д. С другой стороны, усилия были направлены на поиск модификаторов и практических рецептур с более примелемыми универсальными характеристиками. Некоторые успехи были достигнуты в исследовании рецептур. Типичные примеры включают сочетание полимеризованного в растворе стирол-бутадиенового каучука (SSBR) и т.д. с сажей и диоксидом кремния или инверсионная система газовой сажи. Эта система характеризуется по существу постоянной основной рецептурой только с изменяющимся содержанием армирующего наполнителя и простотой промышленного изготовления. Недостатки этой системы в том, что требуется большее количество силановых связующих и возникают высокие нагрузки оборудование в процессе смешивания, кроме того износостойкость вулканизированной резины не является удовлетворительной.

Каучуковые гели, полученные процессом прямой полимеризации или процессом химической сшивки с использованием переоксидов могут улучшить свойства вулканизированной резины, если должным образом подобрана рецептура. Например, ЕР405216 и DE4220563 сообщают соответственно, что износостойкость и повышение температуры из-за усталости вулканизированной резины были улучшены добавлением геля неопренового каучука или геля бутадиенового каучука к резиновой смеси соответственно. Однако уменьшается сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге.

Поэтому во многих патентах начали улучшать свойства вулканизированной резины с помощью модифицированного каучукового геля. Например, поверхностно-модифицированный гель бутадиенового каучука и гель стирол-бутадиенового каучука были использованы в US 6,184,296 (показатель набухания частиц латекса в геле составляет 4-5, и размер частиц составляет 60-450 нм). В результате сопротивление качению вулканизированной резины из системы рецептуры натурального каучука (NR) было снижено без ухудшения прочностных свойств.

В US 6,133,364 хлорметилстирол был привит на поверхность геля стирол-бутадиенового каучука, и затем модифицированный каучуковый гель был использован в системе рецептуры NR. В результате сопротивление качению вулканизированной резины было снижено и улучшено сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге.

В US 6,207,757 модифицированный хлорметилстиролом гель стиролбутадиенового каучука используется для достижения эффекта снижения сопротивления качению вулканизированной резины в системе рецептуры NR одновременно с улучшением сцепления с мокрой дорогой и сохранением долговечности шины.

В US 6,242,534 гели стирол-бутадиенового каучука, содержащие соответственно карбоксильную и аминогруппу были совместно использованы в системе рецептур NR. Сопротивление качению системы вулканизованной резиновой системы было снижено и было увеличено сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге, в то же время напряжение при заданном удлинении было значительно увеличено.

В ЕР 1431075 гель стирол-бутадиенового каучука и пластифицированный крахмал были использованы для улучшения свойств системы диоксида кремния, включающей комбинацию стирол-бутадиенового каучука (SBR) и бутадиенового каучука (BR). В результате была улучшена износостойкость, сопротивление качению было снижено и относительная плотность вулканизированной резины была низкой.

В US 6,699,935 модифицированный сополимеризацией гель стирол-бутадиенового каучука был использован для придания низкого сопротивления качению, а также отличного сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге и износостойкости системе рецептуры модифицированного стирол-бутадиенового каучука.

Каучуковые гели, упомянутые в цитированных выше патентах, все сшиты процессами химической сшивки, требующими и дорогих сшивающих мономеров и высокого потребления энергии, главным образом относятся к системе рецептуры на основе натурального каучука или системе диоксида кремния стирол-бутадиенового каучука и системе рецептуры модифицированного стирол-бутадиенового каучука. Важно то, что одновременное улучшение сопротивления качению, сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге и износостойкости может быть получено только после модифицирования сшитого каучукового геля. Хотя некоторые из этих патентов раскрывают размер частиц каучуковых гелей, ни один из них не раскрывает, может ли быть получена дисперсия с начальным размером первичных частиц и можно ли достигнуть эффекта модификации наноразмерным каучуковым гелем, когда эти каучуковые гели диспергированы в вулканизированной резине.

Раскрытие изобретения

С учетом проблем предшествующего уровня техники, одной из целей настоящего изобретения является предложение резиновой смеси. Сопротивление проскальзыванию на мокрой дороге, сопротивление качению и износостойкость вулканизированной резины из этой резиновой смеси улучшены одновременно, и полученная вулканизированная резина может быть использована в качестве прекрасной резины протектора шины.

Другой целью настоящего изобретения является создание способа получения указанной резиновой смеси.

Еще одной целью настоящего изобретения является получение вулканизированной резины из указанной смеси.

WO 01/40356, поданная заявителем 18 сентября 2000 года (приоритет от 3 декабря 1999 г.), и WO 01/98395, поданная заявителем 15 июня 2001 (приоритет от 15 июня 2000 г.) раскрывают полностью вулканизированную порошковую резину. Было установлено, что после радиационной сшивки каучукового латекса, размер частиц латекса является фиксированным и не происходит адгезии или коагуляции в последующем процессе сушки в связи с определенным содержанием геля в латексных частицах (частицах каучука) в каучуковом латексе, полученном в результате радиационной сшивки. В ходе исследований, авторы настоящего изобретения установили, что при смешивании такого радиационно-сшитого каучукового латекса с несшитым стирол-бутадиеновым латексом и их последующей коагуляцией, будет получена резиновая смесь из стирол-бутадиенового каучука модифицированного сшитыми частицами каучука. Поскольку адгезия и коагуляция не будет происходить между частицами радиационно-сшитого каучука, имеющими сшитую структуру, в то время как коагуляция может происходить между частицами латекса, обычного несшитого стирол-бутадиенового каучукового латекса, частицы каучука, имеющие сшитую структуру, будут диспергированы со своим первоначальным размером частиц в матрице сырого каучука, полученного после коагуляции несшитого стирол-бутадиенового каучукового латекса, при этом однородность дисперсии лучше, чем у смеси, полученной непосредственным смешением полностью вулканизированной порошковой резины и сырого каучука. В результате вулканизированную резину получают вулканизацией резиновой смеси, полученной коагуляцией двух вышеописанных латексов. Благодаря сшитой структуре радиационно-сшитых частиц каучука нет необходимости принимать во внимание вулканизацию дисперсной фазы. Таким образом решена проблема совулканизации композиции, составленной из различных каучуков. В то же время, частицы радиационно-сшитого каучука, имеющие сшитую структуру, по-прежнему равномерно диспергированы с очень малым начальным размером частиц в вулканизированном бутадиен-стирольном каучуке. В результате сопротивление проскальзыванию на влажной дороге, сопротивление качению и износостойкость конечной полученной вулканизированной резины могут быть улучшены одновременно.

В частности, резиновая смесь настоящего изобретения содержит несшитый каучук и частицы каучука, имеющие сшитую структуру, диспергированные в нем, причем несшитый каучук представляет собой дисперсионную фазу, а частицы каучука, имеющие сшитую структуру, представляют собой дисперсную фазу. Каучуковые частицы, имеющие сшитую структуру, являются частицами синтетического каучука и/или частицами натурального каучука, и могут быть, например, одним или несколькими каучуками, выбранными из группы, состоящей из частиц натурального каучука, частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, частиц бутадиен-нитрильного каучука, частиц карбоксилированного бутадиен-нитрильного каучука, частиц хлоропренового каучука, частиц полибутадиенового каучука, частиц силиконового каучука или частиц акрилового каучука, частиц стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука и т.п.; предпочтительно одним или несколькими каучуками, выбранными из группы, состоящей из частиц бутадиен-нитрильного каучука, частиц стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука, частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука; более предпочтительно одним или несколькими каучуками, выбранными из группы, состоящей из частиц стирол-бутадиенового каучука, карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, частиц бутадиен-нитрильного каучука; наиболее предпочтительно частиц бутадиен-нитрильного каучука. Указанные частицы каучука имеют средний размер частиц от 20 до 500 нм, предпочтительно от 50 до 300 нм, более предпочтительно от 50 до 200 нм, и содержание геля 60% масс. или более. Несшитый каучук является бутадиен-стирольным каучуком. Массовое отношение частиц каучука, имеющих сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 1:99 до 20:80, предпочтительно от 1:99 до 10:90, более предпочтительно от 2:98 до 8:92.

Вышеописанные частицы каучука, имеющие сшитую структуру, имеют гомогенную структуру и не подвергались ни прививочной модификации, ни поверхностной модификации. Более предпочтительно содержание геля частиц каучука, имеющих сшитую структуру, составляет по меньшей мере 75% масс., предпочтительно 80% масс. или более и средний размер частиц таких частиц каучука предпочтительно составляет от 50 до 300 нм, более предпочтительно от 50 до 200 нм.

Способ получения резиновой смеси настоящего изобретения включает смешивание компонентов, содержащих несшитый каучуковый латекс и сшитый каучуковый латекс, имеющий частицы каучука со сшитой структурой до гомогенности и последующую их коагуляцию, причем латекс каучуковых частиц, имеющих сшитую структуру, представляет собой каучуковый латекс, полученный после радиационной сшивки.

В частности, способ получения указанной резиновой смеси включает следующие стадии:

(1) радиационной сшивки каучукового латекса и получения таким образом в указанном латексе частиц каучука, имеющих сшитую структуру, указанное содержание геля, а также средний размер частиц, зафиксированный в указанном диапазоне среднего размера частиц;

(2) смешивания до гомогенности вышеуказанного радиационно-сшитого каучукового латекса с латексом несшитого стирол-бутадиенового каучука в соответствии с указанным массовым отношением частиц каучука, имеющих сшитую структуру, к несшитому стирол-бутадиеновому каучуку;

(3) коагуляции вышеуказанных смешанных латексов для получения указанной резиновой смеси.

В вышеописанном способе получения резиновой смеси латекс стирол-бутадиенового каучука представляет собой латекс синтетического каучука предшествующего уровня техники, включающий эмульсионно-полимеризованный стирол-бутадиеновый латекс, полученный способом эмульсионной полимеризации предшествующего уровня техники, и латекс, полученный эмульгированием стирол-бутадиенового каучука, полученного в массе в соответствии с любым способом предшествующего уровня техники, предпочтительно стирол-бутадиеновый латекс, полученный непосредственно эмульсионной полимеризацией предшествующего уровня техники. Каучуковый латекс до радиационной сшивки может быть латексом натурального каучука и/или синтетического каучука, полученного синтетическими методами предшествующего уровня техники, например, может быть одним или несколькими латексами, выбранными из группы, состоящей из латекса натурального каучука, латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, латекса бутадиен-нитрильного каучука, латекса карбоксилированного бутадиен-нитрильного каучука, латекса хлоропренового каучука, латекса полибутадиенового каучука, латекса силиконового каучука или латекса акрилового каучука, латекса стирол-бутадиен-винилпиридиного каучука и т.п.; предпочтительно одним или несколькими латексами, выбранными из группы, состоящей из латекса бутадиен-нитрильного каучука, латекса стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука, латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука; более предпочтительно одним или несколькими латексами, выбранными из группы, состоящей из латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, латекса бутадиен-нитрильного каучука; наиболее предпочтительно латекса бутадиен-нитрильного каучука. Массовое отношение содержания твердого вещества каучукового латекса к содержанию твердого вещества стирол-бутадиенового латекса составляет от 1:99 до 20:80, предпочтительно от 1:99 до 10:90, более предпочтительно от 2:98 до 8:92.

Радиационную сшивку каучукового латекса на вышеуказанной стадии (1) проводят с использованием того же способа радиационной сшивки каучукового латекса, что и для полностью вулканизованной порошковой резины, описанного в WO 01/40356 (с приоритетом от 3 декабря 1999). Каучуковый латекс, полученный после радиационной сшивки, также такой же, что и каучуковый латекс после облучения, но до высушивания, как раскрыто в WO 01/40356.

В частности, сшивающая добавка при необходимости может быть использована в каучуковом латексе.

Сшивающая добавка может быть выбрана из моно-, ди-, три-, тетра- или многофункциональных сшивающих добавок и их любых комбинаций. Примеры монофункциональных сшивающих добавок включают, но ими не ограничиваются, октил(мет)акрилат, изооктил(мет)акрилат, глицидил(мет)акрилат. Примеры дифункциональных сшивающих добавок включают, но ими не ограничиваются, 1,4-бутандиолди(мет)акрилат, 1,6-гександиолди(мет)акрилат, диэтиленгликольди(мет)акрилат, триэтиленгликольди(мет)акрилат, неопентилгликольди(мет)акрилат, дивинилбензол. Примеры трифункциональных сшивающих добавок включают, но ими не ограничиваются, триметилолпропантри(мет)акрилат, пентаэритритолтри(мет)акрилат. Примеры тетрафункциональных сшивающих добавок включают, но ими не ограничиваются, пентаэритриттетра(мет)акрилат, этоксилированный пентаэритриттетра(мет)акрилат. Примеры многофункциональных сшивающих добавок включают, но не ограничиваются дипентаэритритолпента(мет)акрилатом. В соответствии с использованием в описании термин «(мет)акрилат» означает акрилат или метакрилат. Такая сшивающая добавка может быть использована отдельно или в их любой комбинации, пока она облегчает радиационную сшивку.

Вышеуказанную сшивающую добавку обычно добавляют в количестве от 0,1 до 10% масс., предпочтительно от 0,5 до 9% масс., более предпочтительно от 0,7 до 7% масс. по отношению к сухой массе каучука в латексе.

Источник высокоэнергетического излучения для облучения выбирают из кобальтового источника, УФ-лучей или ускорителя высокоэнергетических электронов, предпочтительно кобальтового источника. Доза облучения может составлять от 0,1 до 30 Мрад, предпочтительно от 0,5 до 20 Мрад. Обычно доза облучения должна быть такой, что содержание геля каучуковых частиц в каучуковом латексе после радиационной сшивки составляло до 60% масс. или более, предпочтительно 75% масс. или более, более предпочтительно 80% масс. или более.

Таким образом, в резиновой смеси, которая получается смешиванием такого латекса радиационно-сшитого каучука с обычным латексом несшитого стирол-бутадиенового каучука и их последующей коагуляцией, дисперсная фаза каучуковых частиц, диспергированных в дисперсионной фазе несшитого сырого стирол-бутадиенового каучука, имеет те же характеристики, что и полностью вулканизированная порошковая резина, раскрытая в WO 01/40356. То есть, такие частицы каучука, имеющие сшитую структуру, представляет собой каучуковые частицы с содержанием геля до 60% масс. или более, предпочтительно 75% масс. или более и более предпочтительно 80% масс. или более. Каждая частица таких каучуковых частиц, имеющих сшитую структуру, является гомогенной, то есть отдельная частица имеет однородный состав и гетерогенные явления, такие как, ламеллярная фаза и разделение фаз и т.д. внутри частиц не обнаруживается микроскопией, доступной в настоящее время. Благодаря радиационной сшивке соответствующего каучукового латекса, размер частиц каучуковых частиц, имеющих сшитую структуру, фиксируется в соответствии с размером латексных частиц в исходном каучуковом латексе. Частицы каучука в исходном каучуковом латексе (латексные частицы) обычно имеют средний размер частиц от 20 до 500 нм, предпочтительно от 50 до 300 нм, более предпочтительно от 50 до 200 нм. Соответственно, радиационно-сшитые частицы каучука, имеющие сшитую структуру, обычно имеют средний размер частиц от 20 до 500 нм, предпочтительно от 50 до 300 нм, более предпочтительно от 50 до 200 нм. Вследствие гомогенного смешивания двух латексов, подлежащих коагулированию в этом процессе, частицы каучука в радиационно-сшитом каучуковом латексе уже сшиты и тем самым обладают определенным содержанием геля, который делает невозможными адгезию или коагуляцию в процессе коагуляции латекса. Более того, такие частицы могут быть равномерно диспергированы в несшитом бутадиен-стирольном каучуке. Таким образом, в полученной конечной резиновой смеси частицы каучука, имеющие сшитую структуру, в качестве дисперсной фазы имеют средний размер частиц также от 20 до 500 нм, предпочтительно от 50 до 300 нм и более предпочтительно от 50 до 200 нм.

Резиновую смесь настоящего изобретения получают смешиванием несшитого каучукового латекса с латексом радиационно-сшитого каучука с указанным массовым отношением и их коагулированием. В процессе получения оборудование для смешивания этих двух резиновых латексов на стадии смешения является обычно используемым оборудованием для смешивания предшествующего уровня техники и может быть выбрано из механического оборудования смешивания, такого как высокоскоростной смеситель или месильная машина. Условия и оборудование для коагуляции латекса являются теми, которые обычно используются для коагуляции латекса в резиновой промышленности.

Резиновая смесь настоящего изобретения, получаемая смешиванием несшитого каучукового латекса и латекса частиц каучука, имеющих сшитую структуру, с их последующим коагулированием может дополнительно содержать наполнитель, обычно используемый в области переработки каучука. Следующие вещества являются наполнителями, особенно пригодными для получения наполненной резины и вулканизированной резины настоящего изобретения, включающие: сажу, диоксид кремния, оксиды металлов, силикаты, карбонаты, сульфаты, гидроксиды, стекловолокно, стеклянные микрошарики и т.п., или их любую смесь. Оксид металла предпочтительно представляет собой по меньшей мере один оксид, выбранный из группы, состоящей из оксида титана, оксида алюминия, оксида магния, оксида кальция, оксида бария, оксида цинка и т.п. Резиновая смесь настоящего изобретения может также содержать добавки, обычно используемые в переработке и вулканизации каучука, такие как сшивающие агенты, ускорители вулканизации, антиоксиданты, термостабилизаторы, светостабилизаторы, антиозонанты в виде технологических добавок, пластификаторы, мягчители, противослипающие средства, пенообразователи, красители, пигменты, воски, разбавители, органические кислоты, антипирены и связующие агенты и т.п. Вышеуказанные добавки используют в своих обычных дозировках, которые могут быть скорректированы в соответствии с практическими ситуациями.

Вышеуказанные различные добавки могут быть добавлены во время смешивания двух каучуковых латексов или после смешивания и коагулирования двух каучуковых латексов обычным способом приготовления резиновых смесей. Могут использоваться оборудование и процессы обычные в резиновой промышленности, например, двухвальцовая мельница, закрытый резиносмеситель, одношнековый экструдер, двухшнековый экструдер или т.п.

Вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси настоящего изобретения, содержит в соответствии с указанным массовым отношением вулканизированную бутадиен-стирольную каучуковую матрицу и диспергированные частицы каучука, имеющие сшитую структуру, с указанным средним размером частиц.

В частности, резиновая смесь настоящего изобретения, как описано выше, находится в фазовом состоянии, в котором несшитый бутадиен-стирольный каучук является непрерывной фазой, в то время как частицы каучука, имеющие сшитую структуру, являются дисперсной фазой с размерами мелких частиц в диапазоне от 20 до 500 нм, предпочтительно от 50 до 300 нм и более предпочтительно от 50 до 200 нм. Вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси остается с той же микроструктурой.

Вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси настоящего изобретения, не будет зависеть от системы вулканизации и вулканизация может быть проведена в обычной системе серной вулканизации или системе вулканизации без серы. Вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси настоящего изобретения не будет зависеть от процесса вулканизации и вулканизация может быть прессовой вулканизацией, вулканизацией литьем под давлением, вулканизацией с вулканизатором, вулканизацией в отдельном агрегате вулканизации, вулканизацией в солевой ванне, вулканизацией в псевдоожиженном слое, вулканизацией в микроволновой печи, вулканизацией высокоэнергетическим излучением и т.п.

Смешивание и способы вулканизации для получения вулканизированной резины из резиновой смеси настоящего изобретения могут быть осуществлены обычными процессами и оборудованием резиновой промышленности, такими как двухвальцовая мельница, закрытый резиносмеситель, одношнековый экструдер, двухшнековый экструдер или т.п.

Резиновая смесь настоящего изобретения может быть использована в качестве твердой маточной смеси и вместе с несшитым блок-каучуком, смешивается в резиносмесителе, двухвальцовой мельнице или червячном экструдере или т.п., чтобы сформировать наполненную резину. Например, каучуковый латекс сначала сшивают с помощью метода облучения, чтобы создать сшитую структуру в частицах каучука в латексе и затем такой радиационно-сшитый каучуковый латекс и несшитый каучуковый латекс смешивают в обычном смесительном устройстве и коагулируют с помощью обычных способов коагуляции каучукового латекса для получения твердой маточной смеси. Затем твердую маточную смесь добавляют в несшитый блок-каучук с помощью обычного в резиновой промышленности способа смешивания, и они смешиваются с добавлением обычных технологических добавок и вулканизируются для получения вулканизированной резины. Полученная таким образом наполненная резина также может обеспечить микроструктуру, в которой радиационно-сшитые частицы каучука, имеющие сшитую структуру, диспергированы с заданным диапазоном размера частиц в несшитой каучуковой матрице.

Благодаря фиксации частиц каучука в каучуковом латексе с их первоначальным размером частиц за счет радиационной сшивки, частицы радиационно-сшитого каучука будут диспергированы в диапазоне малого размера частиц от 20 до 500 нм в несшитом бутадиен-стирольном каучуке в процессе коагулирования и последующей вулканизации для получения вулканизированной резины. Таким образом получается указанная микроморфология и частицы каучука, имеющие сшитую структуру, могут оказывать свое действие, решая проблему совулканизации различных каучуков во время процесса вулканизации. Поэтому одновременно могут быть улучшены стойкость к проскальзыванию на мокрой дороге, сопротивление качению и износостойкость вулканизированной резины, полученной их резиновой смеси настоящего изобретения.

Подводя итог, вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси изобретения, обладает не только низким сопротивлением качению и превосходным сопротивлением проскальзыванию на мокрой дороге, но также исключительной износостойкостью, что дает возможность для использования в качестве резины протектора транспортного средства с высокими рабочими характеристиками.

Процессы приготовления резиновой смеси настоящего изобретения и вулканизированной резины из нее легко могут быть осуществлены в обычных условиях процессов известного уровня техники, и могут быть использованы в различных применениях.

Кроме того, настоящее изобретение относится к следующим осуществлениям:

1. Резиновая смесь, содержащая несшитый каучук и частицы каучука, имеющие сшитую структуру, диспергированные в нем, в которой частицы каучука, имеющие сшитую структуру, представляют собой частицы синтетического каучука и/или частицы натурального каучука со средним размером частиц от 20 до 500 нм и содержанием геля по меньшей мере 60% масс., а несшитый каучук представляет собой бутадиен-стирольный каучук, при этом массовое отношение частиц каучука, имеющих сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 1:99 до 20:80.

2. Резиновая смесь в соответствии с осуществлением 1, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие сшитую структуру, представляют собой один или несколько каучуков, выбранных из группы, состоящей из частиц натурального каучука, частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, частиц бутадиен-нитрильного каучука, частиц карбоксилированного бутадиен-нитрильного каучука, частиц хлоропренового каучука, частиц полибутадиенового каучука, частиц силиконового каучука, частиц акрилового каучука, частиц стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука и т.п.; предпочтительно один или несколько каучуков, выбранных из группы, состоящей из частиц бутадиен-нитрильного каучука, частиц стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука, частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука; более предпочтительно один или несколько каучуков, выбранных из группы, состоящей из частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, частиц бутадиен-нитрильного каучука; наиболее предпочтительно частиц бутадиен-нитрильного каучука.

3. Резиновая смесь в соответствии с осуществлением 1 или 2, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие сшитую структуру, имеют гомогенную структуру.

4. Резиновая смесь в соответствии с одним из осуществлений 1-3, характеризующаяся тем, что содержание геля частиц каучука, имеющих сшитую структуру, составляет по меньшей мере 75% масс., предпочтительно 80% масс. или более.

5. Резиновая смесь в соответствии с одним из осуществлений 1-4, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие сшитую структуру, имеют средний размер частиц, составляющий от 50 до 300 нм, предпочтительно от 50 до 200 нм.

6. Резиновая смесь в соответствии с одним из осуществлений 1-5, характеризующаяся тем, что массовое отношение частиц каучука, имеющих сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 1:99 до 10:90.

7. Резиновая смесь в соответствии с одним из осуществлений 1-6, характеризующаяся тем, что массовое отношение частиц каучука, имеющих сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 2:98 до 8:92.

8. Резиновая смесь в соответствии с одним из осуществлений 1 — 7, характеризующаяся тем, что она получена смешиванием компонентов, содержащих несшитый каучуковый латекс и латекс частиц каучука, имеющих сшитую структуру, и последующим их коагулированием, причем латекс частиц каучука, имеющих сшитую структуру, представляет собой каучуковый латекс, полученный радиационной сшивкой.

9. Способ получения резиновой смеси в соответствии с одним из осуществлений 1-8, включающий следующие стадии:

(1) радиационной сшивки латекса синтетического каучука и/или латекса натурального каучука и получения таким образом в указанном латексе частиц синтетического каучука и/или частиц натурального каучука, имеющих сшитую структуру, указанное содержание геля, а также средний размер частиц, зафиксированный в указанном диапазоне среднего размера частиц;

(2) смешивания до гомогенности вышеуказанного радиационно-сшитого латекса синтетического каучука и/или латекса натурального каучука с латексом несшитого стирол-бутадиенового каучука в соответствии с указанным массовым отношением частиц каучука, имеющих сшитую структуру, к несшитому стирол-бутадиеновому каучуку;

(3) коагулирования вышеуказанных смешанных латексов для получения указанной резиновой смеси.

10. Способ получения в соответствии с осуществлением 9, характеризующийся тем, что латекс синтетического каучука и/или латекс натурального каучука представляет собой один или несколько латексов, выбранных из группы, состоящей из латекса натурального каучука, латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, латекса бутадиен-нитрильного каучука, латекса карбоксилированного бутадиен-нитрильного каучука, латекса хлоропренового каучука, латекса полибутадиенового каучука, латекса силиконового каучука или латекса акрилового каучука, латекса стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука и т.п.; предпочтительно один или несколько латексов, выбранных из группы, состоящей из латекса бутадиен-нитрильного каучука, латекса стирол-бутадиен- винилпиридинового каучука, латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука; более предпочтительно один или несколько латексов, выбранных из группы, состоящей из латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, латекса бутадиен-нитрильного каучука; наиболее предпочтительно латекса бутадиен-нитрильного каучука.

11. Вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси в соответствии с одним из осуществлений 1-8, которая содержит в соответствии с указанным массовым отношением матрицу из вулканизированного стирол-бутадиенового каучука и частицы бутадиен-нитрильного каучука, имеющие сшитую структуру, которые диспергированы с указанным средним размером частиц в матрице вулканизированного стирол-бутадиенового каучука.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 является изображением, полученным с использованием просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ), микроскопической фазы вулканизированной резины из резиновой смеси, полученной в примере 1.

Осуществление изобретения

Следующие примеры предназначены для дополнительной иллюстрации настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение никоим образом не ограничивается этими примерами. Объем притязаний настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.

(I) Экспериментальные данные в примерах определяются с помощью следующего оборудования и методов измерения:

(1) Сопротивление качению: RSS-II установка испытания сопротивления качению резины (Beijing Rubberinfo Co. Ltd.) используется для определения потерь энергии на качение.

При заданной нагрузке, образец резины круглой формы, движущийся с постоянной скоростью, может двигаться соответственно при тесном контакте с колесным барабаном. Поверхность образца резины, контактирующая с колесным барабаном деформируется под действием нагрузки и степень деформации постепенно увеличивается от точки контакта к средней точке и постепенно уменьшается до нуля от средней точки к точке выхода. Из-за различных вязкоупругих свойств различных резиновых рецептур, результирующая сила при деформации от исходной точки контакта до средней точки будет выше, чем результирующая сила при перемене направления от средней точки к точке выхода, и эта сила, параллельная нагружающей силе, является именно значением потерь энергии образца резины (J/r) и может быть использовано для характеристики сопротивления качению резиновой смеси.

Показатель сопротивления качению (%): Значение сопротивления качению чистого каучука определяется в качестве основы. Показатель сопротивления качению рассчитывается в виде процента от измеренных значений других модифицированных каучуков по отношению к величине сопротивления качению чистого каучука.

(2) Определение износостойкости: в соответствии с GB/T 1689-1998, степень истирания вулканизированной резины измеряется с помощью WML-76 model Akron измерителя истирания.

Технические условия такого определения: образец истирают на шлифовальном круге под заданным углом наклона при определенной нагрузке и затем определяется объем удаленного материала после заданного пробега.

Объем удаленного материала рассчитывается следующим образом:

где

V — объем удаленного материала образца, см³;

m₁ — масса образца до истирания, г;

m₂ — масса образца после истирания, г;

ρ — плотность образца, см³.

Показатель износостойкости образца рассчитывается следующим образом:

показатель износостойкости =

где

V_s — объем удаленного материала стандартной рецептуры;

V_t — объем удаленного материала модифицированного каучука.

Показатель износостойкости (%): Значение объема удаленного материала чистого каучука определяется в качестве основы. Показатель износостойкости рассчитывается как процент измеренного значения объема удаленного материала другого модифицированного каучука по отношению к показателю чистого каучука.

(3) Определение динамических механических свойств (измерение сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге): использование DMTA IV (динамический механический термический анализатор) поставляемого US Rheometric Scientific Corporation, при условиях испытания 10 Гц, 0,5% деформации и скорость изменения 2°С в минуту.

Трение резинового материала на мокрой поверхности относится к потерям на гистерезис и сопротивлению проскальзыванию на мокрой дороге, как правило, характеризуется tanδ при 0°С. Большее значение tanδ при 0°С указывает на более высокие характеристики сцепления шины на мокрой дороге.

Показатель сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге (%):

Измеренное значение сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге tanδ чистого каучука используется в качестве основы, показатель сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге рассчитывается как процент измеренных значений сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге других модифицированных каучуков по отношению к значению для чистого каучука.

(4) Механические свойства: определяются в соответствии со стандартными техническими условиями.

(5) Определение содержания геля в латексе радиационно-сшитого каучука: Латекс после радиационной сшивки при определенных условиях подвергается распылительной сушке для получения полностью вулканизированной порошковой резины. Содержание геля в полностью вулканизованной порошковой резине определяется способом, описанным в WO 01/40356 (имеющей приоритет от 3 декабря 1999), что соответствует содержанию геля в латексе радиационно-сшитого каучука.

(II) Примеры использования латекса радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука и сравнительные примеры:

Исходные материалы:

Латекс эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502: содержание твердого вещества 20% масс., содержание стирольных звеньев 23% масс., вязкость по Муни 50, поставляемый заводом резиновых изделий Qilu Petrochemical Corporation.

Латекс бутадиен-нитрильного каучука: Марка: Nitrile-26, поставляемый TIANYUAN Chemical Industrial из Zhaodong (Чжаодонг).

Сажа: N234, поставляемая TIANJIN DOLPHIN CARBON BLACK DEVELOPMENT CO. LTD.

Оксид цинка: коммерчески доступный.

Стеариновая кислота: коммерчески доступная.

Сера: Luozhuang химический завод в Linyi (Линьи).

Ускоритель TBBS: N-трет-бутил-2-бензотиазолсульфенамид, химический завод JINSHAN в Zhengzhou (Чжэнчжоу).

Хлорид кальция: коммерчески доступный.

Крахмал: коммерчески доступный.

Глицерин: коммерчески доступный.

5% раствор карболовой кислоты: коммерчески доступный.

Дикумилпероксид: коммерчески доступный

Процесс коагуляции латекса:

Раствор коагулирующего реагента готовят в соответствии с рецептурой, представленной в таблице 1. Затем каучуковый латекс добавляют в раствор коагулирующего реагента в количестве, эквивалентном массе раствора коагулирующего реагента. После перемешивания в течение 15 минут, твердый каучук (сырой каучук) получают фильтрацией, промывкой и сушкой.

Примечание: «части» в таблице 1 обозначает массовые части.

Получение наполненной резины и процесс вулканизации:

Раздел I:

Операцию выполняют в смесителе Banbury (Банбери) (продукт Farrel Bridge Corporation, UK), емкостью 1,57 л, скорость ротора 80 об⋅мин^-1. Конкретный процесс включает соответственно добавление сырого стирол-бутадиенового каучука или добавление резиновой смеси настоящего изобретения, сажи и других добавок (за исключением серы и ускорителя), устанавливают болт крышки и перемешивают в течение 3 минут и затем выгружают резину (при температуре 150-160°С.

Раздел II:

После добавления серы, добавляют ускоритель к наполненной резине, как описано выше в разделе 1, материал смешивают в ХК-160 двухвальцовой мельнице (производства Shang Hai Rubber Machinery Factory) 6 раз, затем выгружают. Затем смесь вулканизируют при 160°С в соответствии с положительным временем сульфирования Т₉₀ и после этого отбирают стандартную полосу образца из образца вулканизированной резины. Определяют различные механические свойства и результаты представлены в таблице 3. Рецептуры наполненной резины приведены в таблице 2, в которой единицами являются массовые части.

Пример 1

1. Получение латекса радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука. К латексу бутадиен-нитрильного каучука (Nitrile-26) с содержанием твердого вещества 45% масс. добавляют сшивающую добавку триметилолпропантриакрилат в количестве 3% масс. от содержания твердого вещества в латексе бутадиен-нитрильного каучука. Затем смесь подвергают радиационной сшивке при дозе облучения 3,0 Мрад для получения латекса радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука, в котором средний размер частиц радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука составляет 100 нм и содержание геля составляет 91%.

2. Латекс бутадиен-нитрильного каучука после радиационной сшивки добавляют с определенной долей содержания твердого вещества в латекс несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502, причем массовое отношение содержания твердого вещества в латексе радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука к содержанию твердого вещества в латексе несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука составляет 5:95. После перемешивания при высокой скорости в смесителе в течение 15 минут проводят коагуляцию в соответствии с процессом коагуляции латекса, как описано выше, для получения твердой резиновой смеси. Композиция раствора коагулирующего реагента та же, что показана в таблице 1.

3. Резиновую смесь, полученную выше, смешивают с добавлением соответствующих добавок для получения наполненной резины, рецептура которой (в частях масс.) представлена в таблице 2. Способ получения наполненной резины и процесс вулканизации были те же, что описаны выше. Из образца листа вулканизированной резины приготавливают образцы стандартных полос для определения различных механических свойств. Результаты представлены в таблице 3.

Кроме того, в целях предотвращения влияния сажи, оксида цинка и серы при вулканизации рецептуры на стадии 3 на определение диспергирования частиц каучука, имеющих сшитую структуру, на изображении микроскопической фазы, полученном с использованием просвечивающего электронного микроскопа, полученного конечного образца резиновой смеси, приготовленной на стадии 2, вулканизируют системой вулканизации пероксидом, которую готовят добавлением в резиновую смесь дикумилпероксида в количестве 1,5 частей масс. на 100 частей масс. резиновой смеси. Получение и вулканизация наполненной резины такие же, что описаны выше. Образец полученной вулканизированной резины разрезают с использованием микротома-криостата на ультратонкие срезы толщиной 0,1 мкм, которые окрашивают в парах тетраоксида осмия в течение 3 минут. После этого регистрируют изображение микроморфологии просвечивающей электронной микроскопией (ПЭМ), на котором цвет окрашенных частиц бутадиен-нитрильного каучука светлее при таких условиях окрашивания парами тетраоксида осмия и может отличаться от темной непрерывной фазы стирол-бутадиенового каучука. Как показано на фиг. 1, частицы бутадиен-нитрильного каучука диспергированы со средним размером частиц 100 нм в непрерывной фазе стирол-бутадиенового каучука.

Пример 2

Повторяют пример 1 за исключением того, что массовое отношение содержания твердого вещества в латексе радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука к содержанию твердого вещества в латексе эмульсионно-полимеризованного несшитого стирол-бутадиенового каучука составляет 7:93. Конкретная рецептура резиновой смеси представлена в таблице 2. Характеристики вулканизированной резины показаны в таблице 3.

Сравнительный пример 1

Повторяют пример 1 за исключением того, что только эмульсионно-полимеризованный стирол-бутадиеновый латекс SBR 1502 используют вместо двух смешанных латексов. Конкретная рецептура резиновой смеси представлена в таблице 2. Характеристики вулканизированной резины показаны в таблице 3.

Как видно из результатов, представленных в таблице 3, одновременно улучшены показатель сопротивления качению, показатель износостойкости и показатель сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге вулканизированной резины, полученной из резиновой смеси настоящего изобретения. Причина в том, что частицы радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука, имеющие сшитую структуру, равномерно диспергированы с размером мелких частиц от 50 до 200 нм в непрерывной фазе матрицы из стирол-бутадиенового каучука. Такие характеристики резиновой смеси настоящего изобретения делают резиновую смесь особенно подходящей для резины протектора.

(III) Примеры использования латекса радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука и сравнительные примеры:

Исходные материалы:

Латекс эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502: содержание твердого вещества 20% масс., содержание стирольных звеньев 23% масс., вязкостью по Муни 50, поставляемый заводом резиновых изделий Qilu Petrochemical Corporation.

Латекс стирол-бутадиенового каучука 1: эмульсионно-полимеризованный стирол-бутадиеновый латекс марки Styrene-butadiene-70, содержание стирольных звеньев 70%, поставляемый заводом резиновых изделий Yanshi в провинции Хэнань.

Латекс стирол-бутадиенового каучука 2: эмульсионно-полимеризованный стирол-бутадиеновый латекс марки Styrene-butadiene-50, содержание стирольных звеньев 50%, поставляемый заводом резиновых изделий Qixiang в Shandong.

Сажа: N234, поставляемая TIANJIN DOLPHIN CARBON BLACKDEVELOPMENT CO. LTD.

Оксид цинка: коммерчески доступный.

Стеариновая кислота: коммерчески доступная.

Сера: Luozhuang химический завод в Linyi (Линьи).

Ускоритель TBBS: N-трет-бутил-2-бензотиазолсульфенамид, химический завод JINSHAN в Zhengzhou (Чжэнчжоу).

Хлорид кальция: коммерчески доступный.

Крахмал: коммерчески доступный.

Глицерин: коммерчески доступный.

5% раствор карболовой кислоты: коммерчески доступный.

Дикумилпероксид: коммерчески доступный

Процесс коагуляции латекса:

Раствор коагулирующего реагента готовят в соответствии с рецептурой, представленной в таблице 4. Затем каучуковый латекс добавляют в раствор коагулирующего реагента в количестве, эквивалентном массе раствора коагулирующего реагента. После перемешивания в течение 15 минут, твердый каучук (сырой каучук) получают фильтрацией, промывкой и сушкой.

Примечание: «части» в таблице 4 обозначает массовые части.

Получение наполненной резины и процесс вулканизации:

Раздел I:

Операцию выполняют в смесителе Banbury (Банбери) (продукт Farrel Bridge Corporation, UK), емкостью 1,57 л, скорость ротора 80 об⋅мин^-1. Конкретный процесс включает соответственно добавление сырого стирол-бутадиенового каучука или добавление резиновой смеси настоящего изобретения, сажи и других добавок (за исключением серы и ускорителя), устанавливают болт крышки и перемешивают в течение 3 минут и затем выгружают резину (при температуре 150-160°С).

Раздел II:

После добавления серы, ускорителя к наполненной резине, как описано выше в разделе 1, материал смешивают в ХК-160 двухвальцовой мельнице (производства Shang Hai Rubber Machinery Factory) 6 раз, затем выгружают. Затем смесь вулканизируют при 160°С в соответствии с положительным временем сульфирования Т₉₀ и после этого отбирают стандартную полосу образца из образца вулканизированной резины. Определяют различные механические свойства и результаты представлены в таблице 6. Рецептуры наполненной резины приведены в таблице 5, в которой единицами являются массовые части.

Пример 3

1. Получение латекса радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука. К латексу стирол-бутадиенового каучука 1 (styrene-butadiene-70) с содержанием твердого вещества 45% масс. добавляют сшивающую добавку триметилолпропантриакрилат в количестве 3% масс. от содержания твердого вещества в латексе стирол-бутадиенового каучука. Затем смесь подвергают радиационной сшивке при дозе облучения 3,0 Мрад для получения латекса радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука, в котором средний размер частиц радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука составляет 150 нм и содержание геля составляет 90%.

2. Бутадиен-стирольный латекс после радиационной сшивки добавляют с определенной долей содержания твердого вещества в латекс несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502, причем массовое отношение содержания твердого вещества в латексе радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука к содержанию твердого вещества в латексе несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука составляет 5:95. После перемешивания при высокой скорости в смесителе в течение 15 минут проводят коагуляцию в соответствии с процессом коагуляции латекса, как описано выше, для получения твердой резиновой смеси. Композиция раствора коагулирующего реагента та же, что показана в таблице 4.

3. Резиновую смесь, полученную выше, смешивают с добавлением соответствующих добавок для получения наполненной резины, рецептура которой (в частях масс.) представлена в таблице 5. Способ получения наполненной резины и процесс вулканизации были те же, что описаны выше. Из образца листа вулканизированной резины приготавливают образцы стандартных полос для определения различных механических свойств. Результаты представлены в таблице 6.

Пример 4

1. Получение латекса радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука. К латексу стирол-бутадиенового каучука 2 (styrene-butadiene-50) с содержанием твердого вещества 45% масс. добавляют сшивающую добавку триметилолпропантриакрилат в количестве % масс. от содержания твердого вещества в латексе стирол-бутадиенового каучука. Затем смесь подвергают радиационной сшивке при дозе облучения 3,0 Мрад для получения латекса радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука, в котором средний размер частиц радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука составляет 100 нм и содержание геля составляет 89%.

2. Бутадиен-стирольный латекс после радиационной сшивки добавляют с определенной долей содержания твердого вещества в латекс несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502, причем массовое отношение содержания твердого вещества в латексе радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука к содержанию твердого вещества в латексе несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука составляет 3:97. После перемешивания при высокой скорости в смесителе в течение 15 минут проводят коагуляцию в соответствии с процессом коагуляции латекса, как описано выше, для получения твердой резиновой смеси. Композиция раствора коагулирующего реагента та же, что показана в таблице 4.

3. Резиновую смесь, полученную выше, смешивают с добавлением соответствующих добавок для получения наполненной резины, рецептура которой (в частях масс.) представлена в таблице 5. Способ получения наполненной резины и процесс вулканизации были те же, что описаны выше. Из образца листа вулканизированной резины приготавливают образцы стандартных полос для определения различных механических свойств. Результаты представлены в таблице 6.

Сравнительный пример 2

Повторяют пример 3 за исключением того, что только эмульсионно-полимеризованный стирол-бутадиеновый латекс SBR 1502 используют вместо двух смешанных латексов. Конкретная рецептура резиновой смеси представлена в таблице 5. Характеристики вулканизированной резины показаны в таблице 6.

Как видно из результатов, представленных в таблице 6, одновременно улучшены показатель сопротивления качению, показатель износостойкости и показатель сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге вулканизированной резины, полученной из резиновой смеси настоящего изобретения. Причина в том, что частицы радиационно-сшитого стирол-бутадиенового каучука, имеющие сшитую структуру, равномерно диспергированы с размером мелких частиц от 50 до 300 нм в непрерывной фазе матрицы из стирол-бутадиенового каучука. Такие характеристики резиновой смеси настоящего изобретения делают резиновую смесь особенно подходящей для резины протектора.

(IV) Примеры использования латекса радиационно-сшитого карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука и сравнительные примеры:

Исходные материалы:

Латекс эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502:

содержание твердого вещества 20% масс., содержание стирольных звеньев 23% масс., вязкость по Муни 50, поставляемый заводом резиновых изделий Qilu Petrochemical Corporation.

Латекс карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука: под маркой Carboxylated Styrene-butadiene-70, поставляемый заводом резиновых изделий Yanshi Yanshan Petrochemical Corporation.

Сажа: N234, поставляемая TIANJIN DOLPHIN CARBON BLACK DEVELOPMENT CO.LTD.

Оксид цинка: коммерчески доступный.

Стеариновая кислота: коммерчески доступная.

Сера: LUOZHUANG химический завод в Linyi (Линьи).

Ускоритель TBBS: N-трет-бутил-2-бензотиазолсульфенамид, химический завод JINSHAN в Zhengzhou (Чжэнчжоу).

Хлорид кальция: коммерчески доступный.

Крахмал: коммерчески доступный.

Глицерин: коммерчески доступный.

5% раствор карболовой кислоты: коммерчески доступный.

Дикумилпероксид: коммерчески доступный

Процесс коагуляции латекса:

Раствор коагулирующего реагента готовят в соответствии с рецептурой, представленной в таблице 7. Затем каучуковый латекс добавляют в раствор коагулирующего реагента в количестве, эквивалентном массе раствора коагулирующего реагента. После перемешивания в течение 15 минут, твердый каучук (сырой каучук) получают фильтрацией, промывкой и сушкой.

Примечание: «части» в таблице 7 обозначает массовые части.

Получение наполненной резины и процесс вулканизации:

Раздел I:

Операцию выполняют в смесителе Banbury (Банбери) (продукт Farrel Bridge Corporation, UK), емкостью 1,57 л, скорость ротора 80 об⋅мин^-1. Конкретный процесс включает соответственно добавление сырого стирол-бутадиенового каучука или добавление резиновой смеси настоящего изобретения, сажи и других добавок (за исключением серы и ускорителя), устанавливают болт крышки и перемешивают в течение 3 минут и затем выгружают резину (при температуре 150-160°С).

Раздел II:

После добавления серы, ускорителя к наполненной резине, как описано выше в разделе 1, материал смешивают в ХК-160 двухвальцовой мельнице (производства Shang Hai Rubber Machinery Factory) 6 раз, затем выгружают. Затем смесь вулканизируют при 160°С в соответствии с положительным временем сульфирования Т₉₀ и после этого отбирают стандартную полосу образца из образца вулканизированной резины. Определяют различные механические свойства и результаты представлены в таблице 9. Рецептуры наполненной резины приведены в таблице 8, в которой единицами являются массовые части.

Пример 5

1. Получение латекса радиационно-сшитого карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука: к латексу карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука с содержанием твердого вещества 48% масс. добавляют сшивающую добавку триметилолпропантриакрилат в количестве 3% масс. от содержания твердого вещества в латексе карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука. Затем смесь подвергают радиационной сшивке при дозе облучения 3,0 Мрад для получения латекса радиационно-сшитого карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, в котором средний размер частиц радиационно-сшитого бутадиен-нитрильного каучука составляет 100 нм и содержание геля составляет 93%.

2. Латекс карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука после радиационной сшивки добавляют с определенной долей содержания твердого вещества в латекс несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука SBR1502, причем массовое отношение содержания твердого вещества в латексе радиационно-сшитого карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука к содержанию твердого вещества в латексе несшитого эмульсионно-полимеризованного стирол-бутадиенового каучука составляет 3:97. После перемешивания при высокой скорости в смесителе в течение 15 минут проводят коагуляцию в соответствии с процессом коагуляции латекса, как описано выше, для получения твердой резиновой смеси. Композиция раствора коагулирующего реагента та же, что показана в таблице 7.

3. Резиновую смесь, полученную выше, смешивают с добавлением соответствующих добавок для получения наполненной резины, рецептура которой (в частях масс.) представлена в таблице 8. Способ получения наполненной резины и процесс вулканизации были те же, что описаны выше. Из образца листа вулканизированной резины приготавливают образцы стандартных полос для определения различных механических свойств. Результаты представлены в таблице 9.

Сравнительный пример 3

Повторяют пример 5 за исключением того, что только эмульсионно-полимеризованный стирол-бутадиеновый латекс SBR 1502 используют вместо двух смешанных латексов. Конкретная рецептура резиновой смеси представлена в таблице 8. Характеристики вулканизированной резины показаны в таблице 9.

Как видно из результатов, представленных в таблице 9, одновременно улучшены показатель сопротивления качению, показатель износостойкости и показатель сопротивления проскальзыванию на мокрой дороге вулканизированной резины, полученной из резиновой смеси настоящего изобретения. Причина в том, что частицы радиационно-сшитого карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, имеющие сшитую структуру, равномерно диспергированы с размером мелких частиц от 50 до 300 нм в непрерывной фазе матрицы из стирол-бутадиенового каучука. Такие характеристики резиновой смеси настоящего изобретения делают резиновую смесь особенно подходящей для резины протектора.

1. Резиновая смесь, содержащая несшитый каучук и частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, диспергированные в нем, в которой частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, представляют собой частицы синтетического каучука и/или частицы натурального каучука со средним размером частиц от 20 до 500 нм и содержанием геля по меньшей мере 60% масс., а несшитый каучук представляет собой бутадиен-стирольный каучук, при этом массовое отношение частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 1:99 до 20:80, причем указанная резиновая смесь получена смешиванием компонентов, содержащих несшитый каучуковый латекс и латекс частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, и последующим их коагулированием, причем латекс частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, представляет собой каучуковый латекс, полученный радиационной сшивкой.

2. Резиновая смесь по п. 1, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, представляют собой одни или несколько из частиц каучука, выбранных из группы, состоящей из частиц натурального каучука, частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, частиц бутадиен-нитрильного каучука, частиц карбоксилированного бутадиен-нитрильного каучука, частиц хлоропренового каучука, частиц полибутадиенового каучука, частиц силиконового каучука, частиц акрилового каучука, частиц стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука; предпочтительно одни или несколько из частиц каучука, выбранных из группы, состоящей из частиц бутадиен-нитрильного каучука, частиц стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука, частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука; более предпочтительно одни или несколько из частиц каучука, выбранных из группы, состоящей из частиц стирол-бутадиенового каучука, частиц карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, частиц бутадиен-нитрильного каучука; наиболее предпочтительно частиц бутадиен-нитрильного каучука.

3. Резиновая смесь по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, имеют гомогенную структуру.

4. Резиновая смесь по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, имеют содержание геля, составляющее по меньшей мере 75% масс., предпочтительно 80% масс. или более.

5. Резиновая смесь по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что частицы каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, имеют средний размер частиц, составляющий от 50 до 300 нм, предпочтительно от 50 до 200 нм.

6. Резиновая смесь по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что массовое отношение частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 1:99 до 10:90.

7. Резиновая смесь по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что массовое отношение частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, к несшитому каучуку составляет от 2:98 до 8:92.

8. Способ получения резиновой смеси по любому из пп. 1-7, включающий следующие стадии:

(1) радиационной сшивки латекса синтетического каучука и/или латекса натурального каучука и получения таким образом в указанном латексе частиц синтетического каучука и/или частиц натурального каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, указанное содержание геля, а также средний размер частиц, зафиксированный в указанном диапазоне среднего размера частиц;

(2) смешивания до гомогенности вышеуказанного радиационно-сшитого латекса синтетического каучука и/или латекса натурального каучука с латексом несшитого стирол-бутадиенового каучука в соответствии с указанным массовым отношением частиц каучука, имеющих радиационно-сшитую структуру, к несшитому стирол-бутадиеновому каучуку;

(3) коагулирования вышеуказанных смешанных латексов для получения указанной резиновой смеси.

9. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что латекс синтетического каучука и/или латекс натурального каучука представляет собой один или несколько латексов, выбранных из группы, состоящей из латекса натурального каучука, латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, латекса бутадиен-нитрильного каучука, латекса карбоксилированного бутадиен-нитрильного каучука, латекса хлоропренового каучука, латекса полибутадиенового каучука, латекса силиконового каучука или латекса акрилового каучука, латекса стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука; предпочтительно один или несколько латексов, выбранных из группы, состоящей из латекса бутадиен-нитрильного каучука, латекса стирол-бутадиен-винилпиридинового каучука, латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука; более предпочтительно один или несколько латексов, выбранных из группы, состоящей из латекса стирол-бутадиенового каучука, латекса карбоксилированного стирол-бутадиенового каучука, латекса бутадиен-нитрильного каучука; наиболее предпочтительно латекса бутадиен-нитрильного каучука.

10. Вулканизированная резина, полученная из резиновой смеси по любому из пп. 1-7, которая содержит в соответствии с указанным массовым отношением матрицу из вулканизированного стирол-бутадиенового каучука и частицы бутадиен-нитрильного каучука, имеющие радиационно-сшитую структуру, которые диспергированы с указанным средним размером частиц в матрице вулканизированного стирол-бутадиенового каучука.

Как вулканизация улучшает свойства резины

Вулканизация — это процесс химической обработки, который включает применение химикатов, обычно серы, для изменения физических свойств резины. В естественном состоянии каучук обладает множеством привлекательных качеств, включая устойчивость к ржавчине, коррозии и плесени. Но резина очень мягкая и эластичная, что может ограничивать ее характеристики в определенных областях применения. Это побудило некоторые компании-производители использовать вулканизированный каучук для решения этой проблемы.

История вулканизации

Вулканизация была изобретена Чарльзом Гудиером в 1839 году. В своем патенте Гудиер описал процесс использования химикатов для изменения физических свойств резины. Goodyear также писала об использовании дополнительных химикатов для ускорения процесса вулканизации при более низких температурах. Эти дополнительные химические вещества, известные как ускорители, часто включают углерод или цинк.

Объяснение вулканизации: что вы должны знать

Вулканизация обычно включает нанесение серы.Сера, занимающая 10-е место по численности во Вселенной, изменяет физические свойства как натурального, так и синтетического каучука. Во время процесса вулканизации резина и сера, наряду с другими химическими веществами, нагреваются примерно до 280-350 градусов по Фаренгейту в пресс-форме под давлением. Комбинация тепла и химикатов заставляет резину втягиваться и затвердевать.

Хотя сера является наиболее распространенной отверждающей средой, используемой при вулканизации, другие химические вещества, используемые в процессе, включают:

• Перекись
• Оксиды металлов
• Ацетоксисилан
• Уретан

Вулканизируется бесчисленное количество резиновых изделий и предметов, некоторые из которых включают уплотнительные кольца, прокладки, уплотнения и даже шины.

Воздействие вулканизации на резину

ScienceDirect объясняет, что вулканизация изменяет физические свойства резины, заставляя ее втягиваться. Конечно, существуют механические методы, которые также могут заставить резину втягиваться. Однако разница с вулканизацией заключается в том, что она сохраняет первоначальную форму резины. При вулканизации резины резина дает усадку, сохраняя при этом свою первоначальную форму. Вулканизация существенно уменьшает размер резины до меньшего размера без деформации или изменения ее формы.

Вулканизация не только изменяет размер при сохранении формы, но и защищает резину от деформации в будущем. По мере усадки резина твердеет и становится менее уязвимой для деформации. Он все еще может деформироваться под воздействием достаточного напряжения, но вулканизированная резина не будет деформироваться так же легко, как обычная невулканизированная резина.

Резина также становится тверже при вулканизации, что впоследствии увеличивает ее прочность на разрыв и снижает риск физического повреждения.

В отличие от термопластических химических процессов, вулканизация носит постоянный характер.После того, как резиновый предмет или материал были вулканизированы, их нельзя перевернуть.

См. «Возможности вулканизации Монро».

Процесс вулканизации — обзор

15.1 Введение

Производство шин и других резиновых изделий включает процесс вулканизации, необратимую реакцию между эластомером, серой и другими химическими веществами, образующую поперечные связи между молекулярными цепями эластомера и приводящую к образованию трех -мерная химическая сеть.Сшитые эластомеры представляют собой твердые, нерастворимые и неплавкие термореактивные материалы. Это делает невозможным прямую переработку и переработку использованных шин и резиновых отходов. Поэтому экологические проблемы, вызванные использованными шинами и другими отходами резинотехнических изделий, в последние годы стали серьезными. Фактически, Goodyear, который изобрел процесс вулканизации серы более 160 лет назад (Goodyear, 1844), также был первым, кто инициировал усилия по переработке вулканизированных резиновых отходов методом измельчения (Goodyear, 1853).Даже после стольких лет усилий по переработке отходов разработка подходящей технологии утилизации резиновых отходов является важной проблемой, стоящей перед резиновой промышленностью (Read, 2012).

Ежегодно утилизируется большое количество шин. Согласно недавнему исследованию Совета по управлению утильными шинами Ассоциации производителей резины, только в 2009 году в США было произведено около 291,8 миллиона утильных шин (таблица 15.1) (US Scrap Tire Markets, 2009). Рынок утильных шин потребляет около 84 единиц.9% от этого общего количества (US Scrap Tire Markets, 2009), а остальная часть добавляется к существующему складу из примерно 113,6 миллионов утильных шин, расположенных в Соединенных Штатах (Таблица 15.2) (US Scrap Tire Markets, 2009). Складываемые шины создают серьезную пожарную опасность и являются рассадником грызунов, змей, комаров и других вредителей, вызывая опасность для здоровья и экологические проблемы (Snyder, 1998). Более того, утильные шины в основном используются в Соединенных Штатах для выработки так называемой энергии, получаемой из шин, путем сжигания изношенных шин.Однако горящие шины могут создать опасность загрязнения воздуха (Hous et al., 1995). Около 40,3% израсходованных утильных шин было сожжено в 2009 году, и только 26,2% от общего количества было переработано в измельченную резину для шин (GRT), которая является исходным материалом для процессов переработки шинной резины (US Scrap Tire Markets , 2009). Кроме того, обращение с другими отходами каучука становится все более серьезной проблемой в резиновой промышленности, так как более 150 000 тонн или более резины выбрасывается в лом при производстве товаров, не относящихся к шинам, в виде бегунов, обрезков и подушек (Klingensmith and Baranwal, 1998).

Таблица 15.1. 2009 г. Производство утильных шин в США (рынки утильных шин в США, 2009 г.)

Коммерческие шины 100,0

Класс шин	Миллионы шин	Рынок (%)	Средний вес (фунты)
Шины для легких условий эксплуатации	259,1	88,81	22,5
Замена легковых шин a	189.50	64,94
Замена шин для легких грузовиков a	27,80	9,53
Шина от утилизированных автомобилей b	41,8	14,34
				32,7	11,19	120
Средняя, ​​широкая база, сменные шины для тяжелых грузовиков a	13.0	4,45
Шины от утилизированных грузовиков и автобусов b	19,7	6,74
Всего утилизированных шин	291,8	33,4

Таблица 15.2. Обзор рынка утильных шин в США за 2009 г. (Рынки утильных шин в США, 2009 г.)

Рынок или реализация	2005	2007	2009
Топливо из шин	2144.64	2484,36	2084,75
Резина	552,51	789,09	1354,17
Утилизация	590,81	593,98	653,38
n	653,38
n н / д	371,25
Гражданское строительство	639,99	561,56	284,92
Проекты рекультивации	UNK	132.58	130,00
На экспорт a	111,99	102,08	102,10
Шины в тюках / рынок	UNK	UNK	27,76
Электродуговая печь	18,88	27,14	27,10
В тюках / нет на рынке	42,22	9,31	15,57
Сельское хозяйство	47,59	7.13	7,10
Перфорированный / штампованный	100,51	1,85	1,90
Всего на рынок	3616,11	4105,79	4391,05
Создано b	4410,79	5170,50
% к рынку / использованному	82,0%	89,3%	84,9%
% управляемому (включая тюки и захороненные шины)	96.3%	102,5%	97,9%

Отработанные шины и каучуки, изготовленные из высококачественных каучуков, представляют собой большой потенциальный источник сырья для резиновой промышленности. Основными причинами того, что в настоящее время рециркуляция шин и резины не используется в больших масштабах, являются: более строгие требования к качеству резиновых изделий и, следовательно, к регенерированной резине; замена сырого каучука другими материалами, например, в некоторых случаях пластмассами; рост стоимости производства вторичного сырья из шин и резиновых отходов из-за ужесточения требований по охране окружающей среды; сравнительно высокая трудоемкость вторичного производства; и, как следствие, высокая стоимость регенерированной резины (Макаров, Дроздовский, 1991).Однако ужесточение законодательства, ограничивающего свалки, требует поиска экономичных и экологически безопасных методов утилизации отработанных шин и резиновых отходов. Непрерывная агрессивная политика автомобильной промышленности направлена ​​на увеличение использования переработанных пластмассовых и резиновых материалов (Scrap Tire News, 1999a, b; Pryweller, 1999). Это может служить примером растущего промышленного спроса на такие технологии.

Основная цель данной главы — предоставить актуальный отчет о переработке использованных шин и резиновых отходов, включая существующие методы и новые технологии измельчения, регенерации и девулканизации, а также возможность утилизации переработанного каучука. в продукты.Девулканизация резины — это процесс, в котором обрезки резины или вулканизированные отходы превращаются с использованием механической, термической или химической энергии в состояние, в котором они могут быть смешаны, переработаны и снова вулканизированы (Franta, 1989). Строго говоря, девулканизацию каучука, вулканизированного серой, можно определить как процесс полного или частичного расщепления поли-, ди- и моносульфидных сшивок, образовавшихся во время начальной вулканизации (Warner, 1994). Девулканизацию каучука, отвержденного пероксидом и смолой, можно определить как процесс расщепления углерод-углерод или других более прочных поперечных связей.Однако в настоящей концепции девулканизация определяется как процесс, который вызывает разрыв химической сети вместе с разрывом макромолекулярных цепей (Rader, 1995).

Ряд методов (Pryweller, 1999; Warner, 1994; Rader, 1995; Fix, 1980; Nicholas, 1982; Myhre and MacKillop, 2002) был применен в попытке решить проблему и найти более эффективные способы решения этой проблемы. переработка шинной резины и утилизация резиновых отходов. Эти методы включают восстановление протектора, восстановление, шлифование, измельчение, микроволновые и ультразвуковые процессы, пиролиз и сжигание.Также разрабатываются процессы утилизации регенерированного каучука, включая использование регенерированного каучука для производства резиновых изделий и смесей термопластов / каучука и использование GRT для модификации асфальта и цемента (De et al., 2005).

Руководство по использованию и преимуществам вулканизированной резины

История вулканизированной резины насчитывает тысячи лет — от древних мексиканских цивилизаций до современного производства шин. Попутно такие известные светила, как Чарльз Гудиер и Чарльз Макинтош, сыграли важную роль в его развитии.Здесь Martin’s Rubber дает вам увлекательную информацию об открытии, производстве и использовании вулканизированной резины.

Что такое вулканизированная резина?

Вулканизация — это процесс отверждения эластомеров. Он включает обработку натурального каучука серой или другими вулканизирующими веществами (такими как пероксид и оксиды металлов) для образования поперечных связей между участками полимерной цепи для получения прорезиненного материала, обладающего превосходной жесткостью и долговечностью.

Краткая история вулканизированного каучука

Считается, что самая ранняя из известных крупных цивилизаций Мексики, ольмеки, объединила вареный сок каучукового дерева Пара (hevea brasiliensis) с виноградным соком, чтобы создать первую примитивную форму вулканизированной резины.Полученный материал они использовали для водонепроницаемой одежды и для ритуальных игр с мячом.

В 1820-х годах шотландский химик Чарльз Макинтош и английский изобретатель Томас Хэнкок усовершенствовали старинный процесс Olmec, растворяя натуральный каучук в бензоле и нагревая его, чтобы произвести первое массовое производство резиновых листов. Так появилась знаменитая водонепроницаемая ткань «Макинтош» (постоянные орфографические ошибки означали, что прилипла дополнительная буква «k»!).

Позднее этот материал был очищен путем добавления серы для создания более термически стабильного материала.Открытие, которое широко приписывают Чарльзу Гудиеру, но запатентовано Макинтошем, которое он назвал «вулканизацией» в честь Вулкана, римского бога огня. Это, по сути, проложило путь к прочному дизайну куртки Mackintosh и множеству других полезных продуктов.

Преимущества вулканизированной резины

Вулканизация вызывает усадку резины, сохраняя при этом свою первоначальную форму. Процесс вулканизации также укрепляет резину, делая ее менее подверженной деформации — особенно по сравнению с невулканизированной резиной, которая при нагрузке деформируется гораздо быстрее.Это отверждение резины также увеличивает ее прочность на разрыв.

Другие преимущества вулканизированной резины:

• Превосходная эластичность.
• Возвращается к своей первоначальной форме.
• Низкое водопоглощение.
• Высокая стойкость к окислению и истиранию.
• Хороший электроизолятор.
• Устойчив к органическим растворителям.

Типичный вулканизированный каучук

Вулканизированный каучук сегодня используется для производства всех видов продукции.Возможно, наиболее известным и наиболее распространенным применением вулканизированной резины являются автомобильные шины, которые обычно комбинируют с армирующим веществом углеродной сажей для еще большей прочности. Ежегодно во всем мире производится более миллиарда шин, что делает шинную промышленность одним из основных потребителей вулканизированной резины.

Другие распространенные применения вулканизированной резины включают:

• Резиновые шланги
• Подошвы
• Игрушки
• Ластик
• Конвейерные ленты
• Амортизаторы
• Резервуары с резиновым покрытием
• Гасители вибрации
• Изоляция

Если вы заинтересованы в разработке изделий из вулканизированной резины, обратитесь к техническому эксперту Martin’s Rubber прямо сегодня.Мы объединяем технические знания и более чем 150-летний опыт работы в резинотехнической промышленности для производства резиновых изделий высочайшего качества, доступных в любой точке Великобритании.

Свяжитесь с Martin’s Rubber сегодня по телефону +44 (0) 23 8022 6330 или по электронной почте [email protected]

Как работает вулканизация резины

Примечание редактора: этот пост был первоначально опубликован 27 марта 2018 г. и был обновлен для обеспечения точности и понимания.

Вулканизация резины

Вулканизация резины — это процесс, разработанный для улучшения эластичности и прочности резины за счет присутствия серы и нагревания, которое изменяет структуру молекул резины.

Автомобильные шины, шланги, используемые пожарными, и резинки.

Это лишь небольшая часть широкого ассортимента продукции, производимой из вулканизированной резины.

Давайте подробнее рассмотрим эти преобразующие процессы.

Вулканизированная резина 101

Что делает вулканизация?

Вулканизация — это процесс, который включает использование химикатов для превращения натурального каучука в более прочное и долговечное вещество.

Что такое вулканизация?

Вулканизация — это процесс обработки резины или пластика химическими веществами, чтобы они стали прочнее, стабильнее или эластичнее.

В естественном состоянии каучук несколько эластичен и не так прочен, как мог бы быть.

Вулканизация разработана как способ его усиления.

Во время процесса вводятся сера и другие добавки — «ускорители», чтобы создать мостик или соединение полимерных цепей, которые уже существуют в каучуке.

После вулканизации каучук можно использовать в коммерческих целях благодаря его долговечности, прочности и антипригарным свойствам.

Существует два процесса производства вулканизированной резины.

3 этапа производства вулканизированной резины

1. Вулканизация под давлением

Этот процесс является наиболее типичным процессом вулканизации и включает нагревание резины с использованием серы и давлением до 150 ° C.

Другие химические вещества и агенты могут использоваться на протяжении всего процесса, например, наполнители для повышения прочности и устойчивости к износу или сажа, которая действует как усилитель.

2. Бесплатная вулканизация

Свободная вулканизация означает, что резина вулканизируется путем пропускания через нее очень горячего пара.

Для завершения вулканизации требуется около восьми часов, однако для ускорения времени в процесс могут быть добавлены определенные химические активаторы.

Специализированный процесс вулканизации

Каждый процесс вулканизации детализирован и очень тщателен, а это означает, что вам нужно знать, что вы делаете, чтобы избежать опасности или испортить конечный результат.

Пигменты также могут быть добавлены для создания цветной вулканизированной резины, а химические вещества могут быть добавлены для защиты цвета и прочности.

Для чего используется вулканизированная резина?

Вулканизированная резина используется для изготовления различных предметов, включая подошвы обуви, шланги, хоккейные шайбы, шары для боулинга, игрушки, шины, прыгающие мячи и многое другое. Большая часть выпускаемых резиновых изделий вулканизирована.

Преимущества вулканизации резины

Есть много положительных моментов, которые может дать вулканизация резины.

Он в 10 раз прочнее и долговечнее, чем натуральный каучук, и, как следствие, может использоваться для многих других целей, чем натуральный каучук.

Вот образцы продукции, изготовленной из вулканизированной резины.

• Подошва
• Шайба хоккейная
• Шары для боулинга
• Крепления двигателя
• Присоски
• Резиновые уплотнения
• Резиновые уплотнительные кольца
• Гидравлические шланги, используемые в кранах или вилочных погрузчиках
• Воздушные шланги, такие как воздушный шланг, который вы используете для подачи воздуха к пистолету для ногтей или гайковерту
• Профильные шланги, используемые в автомобильной промышленности для радиаторов и тормозных магистралей

Благодаря процессу вулканизации у нас есть доступ к гораздо большему количеству продуктов, предметов роскоши и возможностей, чем в противном случае.

Доверьтесь экспертам

Если вы хотите повысить производительность производства вулканизации резины или упростить процесс вулканизации, позвоните нам и узнайте, что мы можем для вас сделать.

У вас есть технологический процесс вулканизации резины, который необходимо обновить?

Автор: Джеффри Липпинкотт

Вулканизация — Каучук как натуральный продукт, Вулканизация и свойства вулканизированной резины — Крест, процесс, сера и цепи

2 минуты чтения

Каучук как натуральный продукт, Вулканизация и свойства вулканизированной резины

Вулканизация — это процесс, при котором молекулы каучука (полимеры или макромолекулы, состоящие из повторяющихся звеньев или мономеров, называемых изопреном) сшиваются друг с другом путем нагревания жидкого каучука с серой .Сшивание увеличивает эластичность и прочность резины примерно в десять раз, но степень сшивания необходимо контролировать, чтобы избежать образования хрупкого и неэластичного вещества. Процесс вулканизации был случайно обнаружен в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудиером (1800-1860), когда он уронил каучук, содержащий серу, на горячую плиту. Goodyear продолжил это открытие и впоследствии разработал процесс вулканизации. В 1844 году компании Goodyear был выдан патент США № 3644.

Рисунок 1. Процесс вулканизации. Иллюстрация Ганса и Кэссиди. Предоставлено Gale Group.

Натуральный каучук происходит из каучука дерева ( Hevea brasiliensis ) и представляет собой белую жидкость молочного цвета, называемую латексом . Большая часть каучука поступает из Малайзии и других стран Востока Азия . Латекс также можно увидеть как белую жидкость в стеблях одуванчика. Латекс из дерева на самом деле представляет собой суспензию частиц каучука в воде .Каучук — это полимер (длинная цепь, состоящая из повторяющихся звеньев) изопрена. Натуральный каучук относительно реактивен и особенно подвержен окислению.

В процессе вулканизации добавленная сера позволяет разорвать некоторые связи C-H и заменить их связями C-S. В процессе вулканизации цепи полиизопрена сшиваются друг с другом. Сшитые молекулы создают трехмерную сеть из резины. Каждая сшивка представляет собой цепь примерно из восьми атомов серы между двумя длинными цепями полиизопрена.

Вулканизированный каучук примерно в 10 раз прочнее натурального каучука, а также примерно в 10 раз более жестким. Однако он по-прежнему очень эластичен, а это значит, что его можно обратимо растягивать. Эластичные полимеры иногда называют эластомерами. Оптимальное количество серы для добавления в каучук составляет около 10% по весу. Добавление избытка серы дает очень хрупкое и неэластичное вещество, называемое эбонитом. Искусственный или синтетический каучук также можно вулканизировать, и этот процесс аналогичен.

На рисунке 1 показано, что происходит с каучуком, когда длинные цепи полиизопрена сшиваются. В части а макромолекулы изогнуты и расположены беспорядочно. В части b цепи сшиты, но все же расположены случайным образом. Молекулы выравниваются, когда резина растягивается. Если отдельные цепи не были сшиты, каждая цепь могла бы свободно скользить друг мимо друга.

Ресурсы

Периодические издания

«Чувство плохой чувствительности к латексу.» The Economist 32 (14 ноября 1992 г.): 105.

Смит, Эмили, Т. «Резина такая жесткая, что нужно пройти лишнюю милю». Деловая неделя (11 февраля 1991 г.): 80.

Уокер, Джерли. «Почему первые несколько затяжек труднее всего, когда вы надуваете воздушный шар?» Scientific American (декабрь 1989 г.): 136.

Дополнительные темы

Science Encyclopedia Science & Philosophy: Семейство вербеновых (Verbenaceae) — лиственные тропические породы семейства вербеновых с по Welfarism

Вулканизированная резина

Вулканизированный каучук — это материал, который подвергается химическому процессу, известному как вулканизация.Этот процесс включает смешивание натурального каучука с такими добавками, как сера и другие отвердители. Вулканизация делает резину намного прочнее, гибче и устойчивее к нагреванию и другим условиям окружающей среды. Из вулканизированной резины можно изготавливать как мягкие, так и твердые предметы, от резинок до шаров для боулинга. Фактически, практически любой резиновый предмет состоит из вулканизированной резины.

Как производится вулканизированная резина
Для производства товарной резины необходимо использовать вулканизацию, потому что натуральный каучук недостаточно стабилен для производства товаров.Фактически, натуральный каучук плавится в тепле, распадается в холодном состоянии и очень липкий. Это связано с тем, что натуральный каучук состоит из независимых полимерных цепей, которые позволяют каучуку деформироваться. Вулканизация создает мосты между этими полимерными цепями, позволяя каучуку деформироваться при приложении напряжения и возвращаться в исходное положение при снятии напряжения.

Области применения
Вулканизированная резина имеет множество применений и используется для изготовления широкого ассортимента предметов.Например, вулканизированная резина используется для изготовления резиновых шлангов, подошв для обуви, шин, мячей для боулинга, прыгающих мячей, хоккейных шайб, игрушек, ластиков и мундштуков для инструментов. Большинство резиновых изделий в мире вулканизированы, независимо от того, является ли каучук натуральным или синтетическим.

Преимущества
Вулканизированный каучук прочнее невулканизированного каучука, поскольку его связи образованы поперечными связями на атомарном уровне. Это позволяет вулканизированной резине выдерживать большие нагрузки и повреждения. Вулканизированная резина также более жесткая, чем невулканизированная, поэтому она в первую очередь более устойчива к растяжению.Однако вулканизированная резина имеет такой же уровень эластичности, как невулканизированная резина.

Недостатки
Вулканизированный каучук не имеет многих недостатков, но имеет несколько отрицательных свойств. Резина умеренно токсична при горении и быстро остывает после плавления, что делает ее несколько опасной для тех, кто с ней работает. Как правило, единственный способ причинить кому-либо вред резина — это намеренно ее сжечь.

Процесс вулканизации жидкой силиконовой резины

Что такое процесс вулканизации?

Вулканизация — это химический процесс превращения резины в чрезвычайно прочные материалы с использованием тепла.Он также включает нагревание каучука с серой или другими отвердителями для модификации полимера с образованием поперечных связей.

Преимущества использования вулканизированной резины по сравнению с невулканизированной в том, что она прочнее и может выдерживать большие повреждения и нагрузки. Материал более прочный, потому что его связки образованы поперечными связями. Вулканизированная резина также более жесткая и устойчивая к нагрузкам.

Сравнение жидкой силиконовой резины и жидкой твердой резины

Существует два типа силиконового каучука — жидкий и твердый.Каждый из них имеет одинаковую базовую структуру, но отличает их процесс отверждения. LSR представляет собой двухкомпонентную систему, в которой Компонент А содержит платиновый катализатор, а Компонент В содержит метилгидросилоксан. Последний из двух действует как ингибитор алкоголя и сшивает во время процесса. Хотя эти два материала хранятся отдельно, мы смешиваем их во время процесса LSR с помощью оборудования для литья под давлением с холодным литником.

Вулканизация — это химическое сшивание длинных цепей эластомера, высвобождение энергии и экзотермическая реакция.Отсюда образуется трехмерная матрица, потому что катализатор связывает вместе длинные цепи. Сложная сеть улучшает механические свойства резины.

Как вулканизированная резина влияет на автомобильный рынок

Процесс вулканизации для производства автомобильных резиновых изделий может обеспечить эластичность и термическую стабильность любого продукта, который вам нужен. Когда мы смешиваем катализатор и метилгидросилоксан, сразу начинается отверждение. Когда образуются химические связи, выделяется тепло, которое увеличивает температуру системы.По мере увеличения температуры смолы вязкость уменьшается. Он выпускает пузырьки воздуха и обеспечивает лучший поток.

Хотя температура в процессе вулканизации повышается, вязкость материала увеличивается. По достижении соответствующей точки гелеобразования смола перестает течь, а это означает, что достигнут предел температуры и вязкости. По мере продолжения отверждения сшивание прекращается, так как вязкость увеличивается, а скорость диффузии снижается.

Когда дело доходит до автомобильных уплотнений, промышленность полагается на детальную вулканизацию силиконового каучука для получения высококачественной продукции.Чтобы получить более полное представление о процессе вулканизации LSR, посмотрите, как это делается на сайте SIMTEC Silicone Parts.

.