Виды каучуков и их применение

Европейцы впервые узнали о каучуке в XV веке, когда увидели, как в Америке индейцы играют в мяч. Из этого материала местные жители также делали обувь и многие предметы быта. С тех пор ученые проделали большую работу по модификации производства и уже к 1940 году из этого полимера начали выпускать более 40 тысяч различных изделий. В нашей статье мы подробнее поговорим о разновидностях, применении каучука и его свойствах. 

Экспресс-обзор рынка синтетических каучуков в России

НАТУРАЛЬНЫЙ КАУЧУК: ПРОИЗВОДСТВО И СВОЙСТВА

Природный материал получают путем коагуляции млечного сока (латекса), который содержится в растениях. Основным компонентом выступает углеводород полиизопрен (91-96%). Сырье чаще всего встречается в дереве бразильская Гевея, на него приходится около 95% мирового производства натурального каучука. Латекс также содержится в листьях, стеблях и корнях растений, произрастающих в южных регионах. Но эти источники не имеют промышленного значения ввиду малых объемов производства. 

Физико-механические свойства природного каучука

Сразу после добычи, сырьевой материал обладает следующими характеристиками:

1. Удельный вес — 0,9794;
2. При обычной температуре в районе +30 °C, вязкость достигает 12-15;
3. Одна каучуковая частичка имеет размер от 0,5 до 5 мк.
4. Бесцветный вид или белый цвет;
5. Однородная молекулярная структура;
6. Не растворяется в спирте, воде, щелочных соединениях, кислотах и многих других жидкостях;
7. При контакте с ароматическими и жирными углеводородами, сначала набухает, а затем растворяется и образует коллоиды;
8. Способность к быстрому восстановлению формы благодаря высокой эластичности, которая сохраняется при широком температурном диапазоне;
9. Сохранение формы, полученной при воздействии внешних сил;
10. Высокие диэлектрические свойства;
11. Теплопроводность в 100 раз ниже, чем у стали;
12. Окисление воздухом происходит медленно, при контакте с химическими окислителями — мгновенно;
13. Возможно получение различных композиций за счет реакций с серой, кислородом, водородом и многими другими веществами. 

Все виды каучука натурального происхождения могут пребывать в трех состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязкотекучем. Чаще всего в быту и промышленности материал является высокоэластичным. 

Состояние растительного полимера зависит от диапазона температур:

Температура (°C)Вид и состояние-195Прозрачный вид и жесткая структура0-10Непрозрачный вид, материал хрупкийот 20Упругий, мягкая структура, полупрозрачный вид50-80Липкий и пластичный80-120Начинает расплавляться и терять эластичные свойстваот 120Преобразуется в смолоподобный продукт, который после остывания не восстанавливает первоначальные свойства200-250Разложение материала с выделением жидких и газообразных веществ

Область применения каучука натурального происхождения ограничена ввиду дороговизны и небольших объемов производства в сравнении с синтетическим. Обычно материал используют при изготовлении:

1. Клеевых составов;
2. Товаров медицинского назначения;
3. Элементов спортивного снаряжения;
4. Шин автомобилей;
5. Уплотнителей;
6. Губок и ряда другой бытовой продукции. 

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВИДЫ КАУЧУКА И ИХ СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

Синтетическим называется каучук, который перерабатывают в резину методом вулканизации. В качестве исходного сырья чаще всего используют продукты нефте- и газопереработки. Их разделяют на фракции (углеводороды) и в дальнейшем применяют для синтеза мономеров. В смеси добавляют пластификаторы, серу, наполнители, антистарители и прочие компоненты, чтобы получить изделия с нужными характеристиками. 

Каучуки синтетического происхождения классифицируют по мономерам, на основе которых изготавливают полимер. Далее рассмотрим основные разновидности материалов общего назначения, их характеристики и область применения.

Бутадиеновые

Данный класс каучуков делится на два вида:

1. Стереорегулярные. Обладают высокой прочностью на разрыв, износостойкостью и хорошей эластичностью. Материал широко применяют на заводах по изготовлению автошин и транспортерных лент;
2. Нестереорегулярные. Имеют низкую прочность на разрыв, а при замерзании эластичность снижается и не восстанавливается при нагреве. Из материала делают твердые бытовые изделия, к которым предъявляются повышенные требования к химической стойкости. 

Изопреновые

Прочные и эластичные каучуки, которые практически не склонны к старению. Их недостатком является реакция с кислотно-щелочными средами. Изопрены подходят для изготовления кабельных оболочек, обуви, товаров медицинского назначения, автошин и транспортерных лент. 

Хлоропреновые

По эластичности близки к натуральным каучукам, но превосходят их по прочности и износостойкости. Материал является нерастворимым, поэтому его добавляют в резину для повышения маслобензостойких свойств. Врагом хлоропрена считаются низкие температуры. При замерзании каучук становится хрупким. 

Полимеры хорошо зарекомендовали себя в производстве изделий, которые постоянно контактируют с химическими средами:

1. Уплотнительных элементов;
2. Рукавов высокого давления;
3. Лент конвейеров;
4. Приводных ремней;
5. Защитных оболочек кабельной продукции;
6. Перчаток. 

Бутилкаучук

Выделяется среди других представителей группы каучуковых превосходным растяжением и низкой газопроницаемостью. Плюс к этому, материал стойкий к атмосферным воздействиям и химии. Все это предрешило активное использование в производстве мембран для возведения садовых прудов, одежды, автомобильных покрышек и медицинских изделий. 

Бутадиен-стирольный

Благодаря большому содержанию стирола, конечный продукт обладает хорошей прочностью и стойкостью к разрыву, но в ущерб эластичности. Поэтому каучук применяют в автомобилестроении, обувной промышленности и изготовлении РТИ. 

Этиленпропиленовый (EDPM)

Как и предыдущий вариант, достойно выдерживает воздействие внешней среды, стойкий к низким температурам, не боится контакта с агрессивными средами. Из него часто делают изоляционные оболочки кабельной продукции, уплотнения и шланги для перекачки химических материалов. 

Каучуки специального назначения

Вкратце рассмотрим ходовые варианты:

1. Кремнийорганические — превосходят остальные разновидности по электроизоляционным параметрам и обладают стойкостью к низким температурам. На их основе делают имплантаты и трубки для переливания крови, в жидком виде — пастообразные составы для герметизации. Идеально подходят для изготовления РТИ в авиастроении;
2. Фторсодержащие — благодаря термостойкости, получаются хорошие уплотнения, рассчитанные на эксплуатацию при температуре более +200°C;
3. Уретановые — визитной карточкой этих материалов является превосходная атмосферостойкость, устойчивость растворителям, влагонепроницаемость. Каучуки часто используют заводы по изготовлению герметиков, искусственных тканей и уплотнений для агрессивных условий эксплуатации. 

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ КАУЧУКА

Все конструкции, в состав которых входит каучук, являются ремонтопригодными. Их легко восстановить с помощью клея, обладающим хорошей адгезией с полимером. Лучше всего подходят составы для холодной вулканизации. При застывании они приобретают такую же эластичность, как и изделие. 

Еще каучукам характерна низкая теплопроводность. Этим и обусловлено широкое применение материала в производстве защитных ручек на кухонной утвари и строительных инструментах. 

Благодаря высокой вибростойкости, резина отлично подходит для изготовления подушек под тяжелую спецтехнику и мебель. Материал не только выдерживает высокие нагрузки, но и предупреждает скольжение конструкций.