Реферат
Дисциплина:материаловедение
Тема: Каучуки ирезиновые материалы
2009
Введение
Благодарявысокой эластичности и упругости, способности поглощать вибрации и ударныенагрузки, хорошей механической прочности и сопротивлению истиранию,электроизоляционным и другим свойствам резина является незаменимым материаломдля ряда автомобильных деталей.
Резинуиспользуют для изготовления опор двигателя; шлангов систем охлаждения, питании,смазки, отопления и вентиляции; ремней привода вентилятора, генератора,компрессора и водяного насоса; уплотнителей кузова и кабины; втулок рессор идругих деталей подвески; манжет, шлангов, чехлов, диафрагм тормозной системы;деталей амортизаторов, шумоизолирующих элементов передней и задней подвесок;колесных грязевых щитков, ковриков для пола кабины и кузова и др.
Ивсе же главное применение резины на автомобиле — это пневматические шины.
Автомобильныешины изготовляют из резины, ткани и небольшого количества стальной проволоки. Внекоторых конструкциях шин применяется, кроме того, стальной корд.
Другиерезиновые автомобильные детали изготовляют либо только из резины, либо сприменением тканей. При ремонте автомобильных шин используют резину ирезинотканевые материалы или же изделия из них.
Резинуполучают вулканизацией резиновой смеси. Любая резиновая смесь содержит каучук ивулканизирующее вещество — серу (в шинных резиновых смесях серы содержится до 3% веса каучука).
Процессвулканизации заключается в нагреве резиновой смеси доопределенной температуры и выдержки ее при этой температуре в течение времени,достаточного для того, чтобы атомы серы соединили в некоторых местах молекулыкаучука (имеющего линейную структуру), образовав резину— материал спространственной структурой молекул, обладающий новыми свойствами,отличающимися от свойств каучука. Температура вулканизации должна быть вышетемпературы плавления серы (120°С), но ниже температуры плавления каучука(180-200°С).
Каучукподразделяют на:
— натуральный (НК);
— синтетический (СК).
Натуральныйкаучук добываютиз млечного сока (латекса) каучуконосного дерева гевеи, а также каучуконосныхрастений (кок-сагыз, тау-сагыз), содержащих латекс в корнях.
Молекуланатурального каучука состоит из звеньев легколетучего углеводорода — изопрена иимеет всюду одинаковую (регулярную) микроструктуру.
ВРоссии натуральный каучук имеет ограниченное распространение. В отечественномшинном производстве из него изготовляют только отдельные детали шины или же ониспользуется в качестве добавки к резиновой смеси. Наша страна является родинойсинтетического каучука, который был получен в 1931 году по методу,разработанному академиком С.В. Лебедевым.
Синтетическийкаучук получают в основном из природного и попутного нефтяных газов, а такжеотдельных углеводородных фракций нефтепереработки.
Внастоящее время изготовляется несколько разновидностей синтетических каучуков,отличающихся механической прочностью, химической стойкостью,газопроницаемостью, термостойкостью и другими свойствами:
—натрий-бутадиеновый (СКВ), первый в мире промышленный синтетический каучук,изготовлялся из этилового спирта на базе пищевых крахмалсодержащих продуктов.Выпуск прекращен с 1964 года;
—бутадиен-стирольный (СКС) является самым распространенным синтетическимкаучуком, который получается сополимеризацией бутадиена и стирола. Обладаетдостаточной прочностью и износостойкостью;
—бутилкаучук получают сополимеризацией изопрена и изобутилена, характеризуетсявысокой газопроницаемостью и химической стойкостью;
—полиуретановые каучуки отличаются высокой износостойкостью;
—полихлоропреновые каучуки обладают высокой бензомаслостойкосью;
—силиконовый (кремнийорганический) каучук (СКТ) сохраняет свои свойства притемпературах от минус 70°С до + 400°С, превосходя по термостойкости натуральныйкаучук;
—изопреновые (СКИ) и дивиниловые (СКД) каучуки обладают эластичностью, котораяприблизилась к показателям натурального каучука, а по некоторым другимсвойствам и превосходят натуральный.
Кромекаучука и вулканизирующего вещества в состав резиновой смеси входят и другиекомпоненты (ингредиенты), придающие резинам определенные свойства:
—ускорители вулканизации (альтакс, каптакс, тиурам в количестве 1-2 % от весакаучука) сокращают время вулканизации и повышают качество резины;
—усилители (активные наполнители) — сажа, каолин, цинковые белила и др. в количестведо 50 % от веса каучука. Служат для улучшения того или иного свойства резины;
— неактивные наполнители (отмученный мел, асбестовая мука) в количестве 30—40 % отвеса каучука вводятся для удешевления резины без заметного ухудшения еесвойств;
— противостарители (сантофлекс А, неозон Д) в количестве 0,5—2,5 % от весакаучука вводятся для замедления старения резины под действием кислородавоздуха, солнечных лучей и других факторов;
— мягчители и пластификаторы (стеариновая кислота, мазут,вазелиновое масло, сосновая смола и др.) в количестве от 3 до 20 % веса каучукаулучшают смешиваемость компонентов резиновой смеси и делают ее более пластичнойи липкой; — красители используются для окрашивания светлых резиновых смесей всоответствующие цвета. Применяются пигменты минерального и органическогопроисхождения;
— регенерат — резина из утильных покрышек, камер для замены каучуковойсоставляющей резиновой смеси.
Свойстварезин. Определяющее влияние на свойства резин оказывает каучуковая основа, откоторой зависят их физико-механические, прочностные, защитные и другиесвойства.
Намеханические свойства резин определяющее влияние оказывает температура, сповышением которой снижаются их прочность и твердость. При этом скоростьснижения значений механических свойств выше у резин на основе ненасыщенныхкаучуков, а для кремнийорганических каучуков эта скорость минимальна.
Важнейшимихарактеристиками многих типов резин являются их износостойкость и коэффициенттрения. Для резин, как и для других твердых материалов, различают видыизнашивания:
—усталостный;
—абразивный;
—коррозионно-механический;
—эрозионный;
—«скатывание» — является специфическим видом изнашивания для резин, когда притрении микронеровности поверхности резины деформируются в скатку и отрываютсяот поверхности.
Кромевышеперечисленных свойств качество резин оценивается по:
—морозостойкости;
—термостойкости или сопротивлению термическому старению;
—озоностойкости;
—биостойкости;
—стойкости в жидких средах;
—диэлектрическим свойствам;
—пожароопасное и коррозионной агрессивности по методикам, общим для полимерныхматериалов.
Классификациярезин. Резины поставляются потребителю в виде:
—полуфабрикатов — резиновых смесей, готовых для переработки в изделия путемформования, армирования и вулканизации;
—вулканизированных пластин, шнуров;
—готовых изделий — лент, ремней, рукавов и шин. Готовые резины (вулканизаторы)делятся на две основные группы — общего и специального назначения,
Резиныобщего назначения изготовляют на основе натурального каучукабутадиеновых, изопреновых, бутадиен-стирольных, хлоропреновых, бутилкаучуков иих комбинаций. Эти резины работоспособны в интервале температур от 50 до 150°С,и основными областями их применения являются изготовление:
—пневматических шин и камер
—конвейерных лент;
—приводных ремней;
—других резинотехнических изделий.
Резиныспециального назначения включают несколько их видов, применяемыхв специфических условиях эксплуатации:
—теплостойкие резины на основе этиленпропиленовых и бутилкаучуков работоспособныпри температуре 150—200°С и более, для резин на основе элементоорганическихкаучуков;
—морозостойкие резины получают на основе каучуков с низкой температуройстеклования (кремнийорганические) или обычной температуры стеклования привведении в них специальных пластификаторов;
—масло- и бензостойкие резины на основе бутадиен-нитрильных, полисульфидных,уретановых, хлоропреновых, винилпиридиновых и фторсодержащих каучуковработоспособны при длительном контакте с нефтепродуктами и растительнымимаслами;
—-резины, стойкие к действию агрессивных сред (кислот, щелочей, озона и т. д.)получают на основе бутилкаучука, кремнийорганических, фторсодержащих иакриловых каучуков, а также хлорсульфированного полиэтилена;
—электропроводящие и магнитные резины изготовляют на основе полярных каучуков сэлектропроводящими и магнитными наполнителями;
—диэлектрические (кабельные) резины получают на основе кремнийорганическихизопреновых и других каучуков с неорганическими наполнителями;
—радиационно-стойкие резины из фторсодержащих и бутадиен-стирольных каучуковнаполняют оксидами свинца и бария.
Кромевышеуказанных видов резин специального назначения выделяют также вакуумные,вибро-, водо-, огне- исветостойкие, оптически активные, фрикционные, пищевые и др.
Готовыерезинотехнические изделия представляют собой, как правило, композиционныедетали из резины и армирующего каркаса. Наиболее распространенными из нихявляются:
—амортизаторы, подшипники и шины, армированные металлическим кордом илипроволокой;
—рукава, трубки и шланги (неармированные, с текстильным и металлическимкаркасом);
—уплотняющие манжеты и другие изделия,
Ремонтныематериалы для резинотехнических изделий.
Автохозяйстваиспользуют резину в качестве ремонтного материала для восстановленияповрежденных пневматических шин и камер.
Протекторнаярезина предназначенадля заполнения вырезанных при ремонте участков протектора и боковин.
Прослоеннаярезина предназначенадля обкладки вырезанных участков покрышки, пластырей и манжет с целью лучшегосоединения заплат с покрышкой и для заполнения вырезанных участков каркасапокрышки.
Камернаярезина служитдля изготовления заплат.
Герметизирующаярезина используетсядля ремонта герметизирующего слоя бескамерных шин.
Клееваярезина предназначенадля приготовления клея.
Ткань,каки резина, определяет эксплуатационные качества и стоимость шин. Вес тканисоставляет около 30 % веса всей покрышки.
Приизготовлении и ремонте покрышек и бескамерных шин применяют, в основном,прорезиненные кордовые ткани, а также ткани полотняного переплетения — чефер,доместик, бязь.
Изкорда изготовляют каркас покрышки, являющийся ее основой, Чефер используют приизготовлении усилительных ленточек бортов покрышки, а доместик или бязь — дляобертки проволочных колец покрышки.
Качествокорда зависит от типа используемого волокна, которое бывает;
—природным (хлопок);
—искусственным (вискоза);
—синтетическим (капрон, нейлон и др.).
Искусственныеволокна получаютв результате химической обработки природных высокомолекулярных соединений(клетчатки или целлюлозы),
Синтетическиеволокна изготовляютиз синтетических высокомолекулярных соединений (капролактама, полиэфирной смолыи др.).
Хлопчатобумажныйкорд характеризуетсявысоким теплообразованием, низкими теплостойкостью и прочностью. Поэтому изготовленныеиз него шины обладают невысокими эксплуатационными качествами.
Болеекачественным является вискозный корд, его прочность почти не изменяется притемпературах, достигающих 100°С. Шины, изготовленные из вискозного корда, имеютпробег в 1,5 раза больший, чем из хлопчатобумажного. Недостатки вискозногокорда — пониженное сцепление с резиной и повышенная гигроскопичность, что можетпривести к расслоению покрышки.
Кордиз синтетических волокон превосходит вискозный и тем более хлопчатобумажный.Капроновое волокно не гниет, устойчиво к истиранию и действию многократныхдеформаций. Применение капронового корда удлиняет срок службы шин на 30—40 %,уменьшает потери мощности на качение. К недостаткам капронового корда относитсяупругое удлинение нити, что способствует разнашиваемости каркаса.
Стальнаяпроволока, применяемая для металлокорда, намного превосходитпрочность нитей из природных и искусственных волокон. Прочность металлокордапрактически не снижается при температурах, которые развиваются в шине. Он обладаетвысокой теплопроводностью и незначительной разнашиваемостью. Шины сметаллокордом на дорогах с усовершенствованным покрытием служат примерно в двараза дольше, чем обычные. Недостаток металлокорда заключается в невысокойусталостной прочности, что ограничивает его применение.
Проволочнаяплетенка, лента, уточные и одиночные проволоки различных калибров находятприменение для изготовления бортовых колец покрышки. Стальная проволока дляпредохранения от коррозии и лучшего сцепления с резиной латунируется.
Латунныесплавы используют для изготовления деталей вентиля камеры.
Приремонте автомобильных шин наряду с резинами и тканями применяют:
—пластыри, манжеты;
—уплотнительные резиновые пробки и грибки;
—протекторную профилированную резину;
—резиновый клей.
Пластырипредставляютсобой заплаты из прорезиненного корда и применяются для ремонта сквозныхповреждений каркаса у шести-, восьми и десятислойных покрышек.
Манжетаминазываюткуски каркаса, вырезанные из покрышек, непригодных к ремонту, и соответствующимобразом обработанные. Их применяют для ремонта сквозных повреждений каркасапокрышек.
Ромбовидныеманжеты по сравнению с овальными имеют на 35 % меньший вес, создают меньшийдисбаланс у отремонтированных покрышек и обеспечивают более плавный переход ототремонтированного участка к каркасу шины. При ремонте восьмислойных и покрышекбольших размеров применяют две манжеты. Манжета, которая накладывается первой,называется подманжетником.
Уплотнительныерезиновые пробки и грибки применяют при ремонте гвоздевыхпроколов покрышек и бескамерных шин.
Протекторнаяпрофилированная резина предназначена для восстановления упокрышек изношенного протектора. Протекторные резины выпускают для ремонтапокрышек всех стандартных массовых размеров для полного восстановления у нихпротектора или только беговой дорожки.
Резиновыйклей необходимпри ремонте для промазки поврежденных мест покрышек и камер и промазкиремонтных материалов. Приготовляют его растворением клеевой резины вбензине-растворителе или авиационном бензине Б-70.