История резины. Для чего нужна вулканизация

КАУЧУК И РЕЗИНА
Каучук - вещество, получаемое из каучуконосных растений, растущих главным образом в тропиках и содержащих млечную жидкость (латекс) в корнях, стволе, ветвях, листьях или плодах либо под корой. Резина - продукт вулканизации композиций на основе каучука. Латекс не является соком растения, и его роль в жизнедеятельности растения до конца не выяснена. Латекс содержит частицы, выделяемые путем коагуляции в виде сплошной упругой массы, называемой сырым, или необработанным, каучуком.
ИСТОЧНИКИ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА
Сырой натуральный каучук бывает двух видов:
1) дикий каучук, добываемый из произрастающих в естественных условиях деревьев, кустов и лозы;
2) плантационный каучук, добываемый из возделываемых человеком деревьев и других растений. В течение 19 в. вся масса сырого каучука промышленного применения представляла собой дикий каучук, добывавшийся подсочкой гевеи бразильской в экваториальных тропических лесах Латинской Америки, из деревьев и лозы в экваториальной Африке, на Малаккском полуострове и Зондских островах.

СВОЙСТВА КАУЧУКА
Сырой каучук, предназначенный для последующего промышленного применения, является плотным аморфным эластическим материалом с удельной массой 0,91-0,92 г/см3 и показателем преломления 1,5191. Его состав неодинаков для различных латексов и методов приготовления на плантации. Результаты типичного анализа представлены в таблице.
Углеводород каучука - это полиизопрен, углеводородное полимерное химическое соединение, имеющее общую формулу (C5H8)n. Как именно в дереве синтезируется углеводород каучука, неизвестно. Невулканизованный каучук становится мягким и липким в теплую погоду и хрупким - в холодную. При нагреве выше 180° С в отсутствие воздуха каучук разлагается и выделяет изопрен. Каучук относится к классу ненасыщенных органических соединений, которые проявляют значительную химическую активность при взаимодействии с другими реакционноспособными веществами. Так, он реагирует с хлороводородной кислотой с образованием гидрохлорида каучука, а также с хлором по механизмам присоединения и замещения с образованием хлорированного каучука. Атмосферный кислород действует на каучук медленно, делая его жестким и хрупким; озон делает то же самое быстрее. Сильные окислители, например азотная кислота, перманганат калия и перекись водорода, окисляют каучук. Он устойчив к действию щелочей и умеренно сильных кислот. Каучук реагирует также с водородом, серой, серной кислотой, сульфоновыми кислотами, окислами азота и многими другими реакционноспособными соединениями, образуя производные, часть из которых имеет промышленное применение. Каучук не растворяется в воде, спирте или ацетоне, однако набухает и растворяется в бензоле, толуоле, бензине, сероуглероде, скипидаре, хлороформе, четыреххлористом углероде и других галогенсодержащих растворителях, образуя вязкую массу, применяемую в качестве клея. Углеводород каучука присутствует в латексе в виде суспензии мельчайших частиц, размер которых составляет от 0,1 до 0,5 мкм. Самые крупные частицы видны через ультрамикроскоп; они находятся в состоянии непрерывного движения, которое может служить иллюстрацией явления, называемого броуновским движением. Каждая каучуковая частица несет отрицательный заряд. Если через латекс пропускать ток, то такие частицы будут двигаться к положительному электроду (аноду) и осаждаться на нем. Это явление используется в промышленности для нанесения покрытий на металлические предметы. На поверхности каучуковых частиц присутствуют адсорбированные белки, которые препятствуют сближению латексных частиц и их коагуляции. Заменяя вещество, адсорбированное на поверхности частицы, можно изменить знак ее заряда, и тогда каучуковые частицы будут осаждаться на катоде. Каучук обладает двумя важными свойствами, которые обусловливают его промышленное применение. В вулканизованном состоянии он упруг и после растяжения принимает первоначальную форму; в невулканизованном состоянии он пластичен, т.е. течет под воздействием тепла или давления. Одно свойство каучуков уникально: при растяжении они нагреваются, а при сжатии - охлаждаются. Наоборот, при нагревании каучук сжимается, а при охлаждении - расширяется, демонстрируя явление, называемое эффектом Джоуля. При растяжении на несколько сот процентов молекулы каучука ориентируются до такой степени, что его волокна дают рентгенограмму, свойственную кристаллу. Молекулы каучука, добытого из гевеи, имеют цис-конфигурацию, а молекулы балаты и гуттаперчи - транс-конфигурацию. Будучи плохим проводником электричества, каучук используется и как электрический изолятор.
ОБРАБОТКА КАУЧУКА И ПРОИЗВОДСТВО РЕЗИНЫ
Пластикация. Одно из важнейших свойств каучука - пластичность - используется в производстве резиновых изделий. Чтобы смешать каучук с другими ингредиентами резиновой смеси, его нужно сначала умягчить, или пластицировать, путем механической или термической обработки. Этот процесс называется пластикацией каучука. Открытие Т.Хэнкоком в 1820 возможности пластикации каучука имело огромное значение для резиновой промышленности. Его пластикатор состоял из шипованного ротора, вращающегося в шипованном полом цилиндре; это устройство имело ручной привод. В современной резиновой промышленности используются три типа подобных машин до ввода других компонентов резиновой смеси в каучук. Это - каучукотерка, смеситель Бенбери и пластикатор Гордона. Использование грануляторов - машин, которые разрезают каучук на маленькие гранулы или пластинки одинаковых размеров и формы, - облегчает операции по дозировке и управлению процессом обработки каучука. каучук подается в гранулятор по выходе из пластикатора. Получающиеся гранулы смешиваются с углеродной сажей и маслами в смесителе Бенбери, образуя маточную смесь, которая также гранулируется. После обработки в смесителе Бенбери производится смешивание с вулканизующими веществами, серой и ускорителями вулканизации.
Приготовление резиновой смеси. Химическое соединение только из каучука и серы имело бы ограниченное практическое применение. Чтобы улучшить физические свойства каучука и сделать его более пригодным для эксплуатации в различных применениях, необходимо модифицировать его свойства путем добавления других веществ. Все вещества, смешиваемые с каучуком перед вулканизацией, включая серу, называются ингредиентами резиновой смеси. Они вызывают как химические, так и физические изменения в каучуке. Их назначение - модифицировать твердость, прочность и ударную вязкость и увеличить стойкость к истиранию, маслам, кислороду, химическим растворителям, теплу и растрескиванию. Для изготовления резин разных применений используются различные составы.
Ускорители и активаторы. Некоторые химически активные вещества, называемые ускорителями, при использовании вместе с серой уменьшают время вулканизации и улучшают физические свойства каучука. Примерами неорганических ускорителей являются свинцовые белила, свинцовый глет (монооксид свинца), известь и магнезия (оксид магния). Органические ускорители гораздо более активны и являются важной частью почти любой резиновой смеси. Они вводятся в смесь в относительно малой доле: обычно бывает достаточно от 0,5 до 1,0 части на 100 частей каучука. Большинство ускорителей полностью проявляет свою эффективность в присутствии активаторов, таких, как окись цинка, а для некоторых требуется органическая кислота, например стеариновая. Поэтому современные рецептуры резиновых смесей обычно включают окись цинка и стеариновую кислоту.
Мягчители и пластификаторы. Мягчители и пластификаторы обычно используются для сокращения времени приготовления резиновой смеси и понижения температуры процесса. Они также способствуют диспергированию ингредиентов смеси, вызывая набухание или растворение каучука. Типичными мягчителями являются парафиновое и растительные масла, воски, олеиновая и стеариновая кислоты, хвойная смола, каменноугольная смола и канифоль.
Упрочняющие наполнители. Некоторые вещества усиливают каучук, придавая ему прочность и сопротивляемость износу. Они называются упрочняющими наполнителями. Углеродная (газовая) сажа в тонко измельченной форме - наиболее распространенный упрочняющий наполнитель; она относительно дешева и является одним из самых эффективных веществ такого рода. Протекторная резина автомобильной шины содержит приблизительно 45 частей углеродной сажи на 100 частей каучука. Другими широко используемыми упрочняющими наполнителями являются окись цинка, карбонат магния, кремнезем, карбонат кальция и некоторые глины, однако все они менее эффективны, чем газовая сажа.
Наполнители. На заре каучуковой промышленности еще до появления автомобиля некоторые вещества добавлялись к каучуку для удешевления получаемых из него продуктов. Упрочнение еще не имело большого значения, и такие вещества просто служили для увеличения объема и массы резины. Их называют наполнителями или инертными ингредиентами резиновой смеси. Распространенными наполнителями являются бариты, мел, некоторые глины и диатомит.
Антиоксиданты. Использование антиоксидантов для сохранения нужных свойств резиновых изделий в процессе их старения и эксплуатации началось после Второй мировой войны. Как и ускорители вулканизации, антиоксиданты - сложные органические соединения, которые при концентрации 1-2 части на 100 частей каучука препятствуют росту жесткости и хрупкости резины. Воздействие воздуха, озона, тепла и света - основная причина старения резины. Некоторые антиоксиданты также защищают резину от повреждения при изгибе и нагреве.
Пигменты. Упрочняющие и инертные наполнители и другие ингредиенты резиновой смеси часто называют пигментами, хотя используются и настоящие пигменты, которые придают цвет резиновым изделиям. Оксиды цинка и титана, сульфид цинка и литопон применяются в качестве белых пигментов. Желтый крон, железоокисный пигмент, сульфид сурьмы, ультрамарин и ламповая сажа используются для придания изделиям различных цветовых оттенков.
Каландрование. После того как сырой каучук пластицирован и смешан с ингредиентами резиновой смеси, он подвергается дальнейшей обработке перед вулканизацией, чтобы придать ему форму конечного изделия. Тип обработки зависит от области применения резинового изделия. На этой стадии процесса широко используются каландрование и экструзия. Каландры представляют собой машины, предназначенные для раскатки резиновой смеси в листы или промазки ею тканей. Стандартный каландр обычно состоит из трех горизонтальных валов, расположенных один над другим, хотя для некоторых видов работ используются четырехвальные и пятивальные каландры. Полые каландровые валы имеют длину до 2,5 м и диаметр до 0,8 м. К валам подводятся пар и холодная вода, чтобы контролировать температуру, выбор и поддержание которой имеют решающее значение для получения качественного изделия с постоянной толщиной и гладкой поверхностью. Соседние валы вращаются в противоположных направлениях, причем частота вращения каждого вала и расстояние между валами точно контролируются. На каландре выполняются нанесение покрытия на ткани, промазка тканей и раскатка резиновой смеси в листы.
Экструзия. Экструдер применяется для формования труб, шлангов, протекторов шин, камер пневматических шин, уплотнительных прокладок для автомобилей и других изделий. Он состоит из стального цилиндрического корпуса, снабженного рубашкой для нагрева или охлаждения. Плотно прилегающий к корпусу шнек подает невулканизованную резиновую смесь, предварительно нагретую на вальцах, через корпус к головке, в которую вставляется сменный формующий инструмент, определяющий форму получаемого изделия. Выходящее из головки изделие обычно охлаждается струей воды. Камеры пневматических шин выходят из экструдера в виде непрерывной трубки, которая потом разрезается на части нужной длины. Многие изделия, например уплотнительные прокладки и небольшие трубки, выходят из экструдера в окончательной форме, а потом вулканизуются. Другие изделия, например протекторы шин, выходят из экструдера в виде прямых заготовок, которые впоследствии накладываются на корпус шины и привулканизовываются к нему, меняя свою первоначальную форму.
Вулканизация. Далее необходимо вулканизовать заготовку, чтобы получить готовое изделие, пригодное к эксплуатации. Вулканизация проводится несколькими способами. Многим изделиям придается окончательная форма только на стадии вулканизации, когда заключенная в металлические формы резиновая смесь подвергается воздействию температуры и давления. Автомобильные шины после сборки на барабане формуются до нужного размера и затем вулканизуются в рифленых стальных формах. Формы устанавливаются одна на другую в вертикальном вулканизационном автоклаве, и в замкнутый нагреватель запускается пар. В невулканизованную заготовку шины вставляется пневмомешок той же формы, что и камера шины. По гибким медным трубкам в него запускаются воздух, пар, горячая вода по отдельности или в сочетании друг с другом; эти служащие для передачи давления текучие среды раздвигают каркас шины, заставляя каучук втекать в фасонные углубления формы. В современной практике технологи стремятся к увеличению числа шин, вулканизуемых в отдельных вулканизаторах, называемых пресс-формами. Эти литые пресс-формы имеют полые стенки, обеспечивающие внутреннюю циркуляцию пара, горячей воды и воздуха, которые подводят тепло к заготовке. В заданное время пресс-формы автоматически открываются. Были разработаны автоматизированные вулканизационные прессы, которые вставляют в заготовку шины варочную камеру, вулканизуют шину и удаляют варочную камеру из готовой шины. Варочная камера является составной частью вулканизационного пресса. Камеры шин вулканизуются в сходных пресс-формах, имеющих гладкую поверхность. Среднее время вулканизации одной камеры составляет около 7 мин при 155° С. При меньших температурах время вулканизации возрастает. Многие изделия меньшего размера вулканизуются в металлических пресс-формах, которые размещаются между параллельными плитами гидравлического пресса. Плиты пресса внутри полые, чтобы обеспечить доступ пара для нагрева без непосредственного контакта с изделием. Изделие получает тепло только через металлическую пресс-форму. Многие изделия вулканизуются нагревом в воздухе или углекислом газе. Прорезиненная ткань, одежда, плащи и резиновая обувь вулканизуются таким способом. Процесс обычно проводится в больших горизонтальных вулканизаторах с паровой рубашкой. Резиновые смеси, вулканизуемые сухим теплом, обычно содержат меньшую добавку серы, чтобы исключить выход части серы на поверхность изделия. Для уменьшения времени вулканизации, которое, как правило, больше, чем при вулканизации открытым паром или под прессом, используются вещества-ускорители. Некоторые резиновые изделия вулканизуются погружением в горячую воду под давлением. Листовой каучук наматывается между слоями муслина на барабан и вулканизуется в горячей воде под давлением. Резиновые груши, шланги, изоляция для проводов вулканизуются в открытом паре. Вулканизаторы обычно представляют собой горизонтальные цилиндры с плотно подогнанными крышками. Пожарные шланги вулканизуются паром с внутренней стороны и таким образом играют роль собственных вулканизаторов. Каучуковый шланг втягивается вовнутрь плетеного хлопчатобумажного шланга, к ним прикрепляются соединительные фланцы и внутрь заготовки на заданное время под давлением нагнетается пар. Вулканизация без подвода тепла может проводиться с помощью хлористой серы S2Cl2 путем либо погружения в раствор, либо воздействия паров. Только тонкие листы или такие изделия, как фартуки, купальные шапочки, напальчники или хирургические перчатки, вулканизуются таким способом, поскольку реакция протекает быстро, а раствор при этом не проникает глубоко в заготовку. Дополнительная обработка аммиаком необходима для удаления кислоты, образующейся в процессе вулканизации.
ТВЕРДАЯ РЕЗИНА
Изделия из твердой резины отличаются от изделий из мягкой резины главным образом количеством серы, используемой при вулканизации. Когда количество серы в резиновой смеси превышает 5%, в результате вулканизации получается твердая резина. Резиновая смесь может содержать до 47 частей серы на 100 частей каучука; при этом получается твердый и жесткий продукт, называемый эбонитом, поскольку похож на эбеновое (черное) дерево. Изделия из твердой резины обладают хорошими диэлектрическими свойствами и используются в электротехнической промышленности в качестве изоляторов, например в распределительных щитах, вилках, розетках, телефонах и аккумуляторах. Изготовленные с применением твердой резины трубы, клапаны и арматура применяются в тех областях химической промышленности, где требуется коррозионная стойкость. Изготовление детских игрушек - еще одна статья потребления твердой резины.
СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК
Синтез каучука, происходящий в дереве, никогда не выполнялся в лаборатории. Синтетические каучуки являются эластичными материалами; они сходны с натуральным продуктом по химическим и физическим свойствам, но отличаются от него структурой. Синтез аналога натурального каучука (1,4-цис-полиизопрена и 1,4-цис-полибутадиена). Натуральный каучук, получаемый из гевеи бразильской, имеет структуру, состоящую на 97,8% из 1,4-цис-полиизопрена:

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

Изобретатель : Чарльз Гудиер
Страна : США
Время изобретения : 1839 г.

Еще испанские конкистадоры привезли из Южной Америки чудесные изделия (эластичные мячи, непромокаемую обувь). Индейцы изготавливали их из застывшего млечного сока гевеи. Делалось это просто. Например, чтобы изготовить мяч, они обмазывали круглый предмет соком слой за слоем по мере его застывания. Когда получался достаточно толстый слой, форму удаляли. Подобным образом делали и непромокаемую обувь, причем колодкой служили собственные ноги. Материал этот жители Бразилии называли «каучу» («кау» - дерево, «учу» - плакать), а ныне он известен как каучук.

Серьезное внимание на каучук обратили лишь после того, как французский инженер из Кайенны Франсуа Фрейсине доставил в Парижскую академию наук из Южной Америки каучук, изделия из него и описание способов его добычи. Его записка и образцы попали в руки исследователя Шарля Мари де ля Кондамина, который использовал эти образцы, чтобы укрывать от дождя инструменты. В 1751 г. Кондамин сообщил о записке Ф.Фрейсине Парижской академии наук.

Долгое время каучук использовали преимущественно для изготовления мягких игрушек, пробовали им покрывать обувь, чтобы сделать ее водонепроницаемой. Каучук попытались использовать и для шин повозок, но материал был очень мягок и легко стирался о покрытие дороги. Кроме того, в жару он становился липким, а в мороз - хрупким.

Английский химик и изобретатель Чарльз Макинтош (1766-1843) нашел новое применение каучуку. Он изготовил плащ из двух слоев материи, связанных раствором каучука в нефтяных углеводородах, и начал выпуск непромокаемых пальто, названных впоследствии его именем. В 1823 г. Ч.Макинтош получил патент на это изобретение. Но и макинтоши портились при высокой и низкой , поэтому каучуковая промышленность переживала период упадка.

Многие исследователи пытались устранить недостатки каучука, сохранив его достоинства, но безуспешно. Наконец, это удалось американскому изобретателю Чарльзу Гудиеру (Charles Goodyear).

Чарльз Гудиер (29.12. 1800 — 1.07.1860) родился в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. В молодости он делил свое время между магазином, фабрикой и фермой отца, который среди прочих инструментов продавал и собственные изобретения. В 1826 г. Чарльз с отцом организовали в Филадельфии первый американский специализированный магазин скобяных товаров, бизнес оказался неудачным: в 1830 г. фирма разорилась.

Энергичный молодой человек занялся изобретательством. В 1834 г. на витрине нью-йоркского магазина его заинтересовали изделия из каучука. Узнав, что требуется улучшить термостойкость этого перспективного материала, Гудиер после ряда опытов предложил добавлять в каучук оксиды магния и кальция. Он начал делать обувь из полученного «гумм-эластика», но в сильный мороз тот вел себя не лучше обычного каучука.

В 1836 г. изобретатель научился обрабатывать каучук азотной кислотой, нитратами висмута и меди и 17 июня 1837 г. получил патент, а затем основал фабрику в Нью-Йорке. Однако дела шли неважно. Гудиер продолжал эксперименты. В 1838 г. он приобрел патент Хэйварда, состоящий в смешивании каучука с раствором серы.

Но лишь в 1839 г. Гудиер изобрел способ, который ныне именуется вулканизацией и получил широкое распространение во всем мире. Отчасти это произошло случайно, когда оставленный на горячей печи образец из смеси каучука с серой не растекся, а превратился в твердый обугленный материал, который нам известен как резина. Еще пять лет изобретатель посвятил напряженной работе над технологическим процессом, прежде чем 15 июня 1844 г. появился патент №3633. Однако автор не мог получать с патента прибыль, ибо не располагал средствами для его юридического оформления.

В 1841 г. Гудиер дал несколько кусков резины англичанину. Эти образцы, попавшие в руки английского химика Т. Хэнкока, помогли ему повторить технологию вулканизации и получить в 1843 г. британский патент. Название процесса по имени бога Вулкана предложил также английский изобретатель.

Ч. Гудиер пытался широко распространить свое изобретение сначала в США, затем в Европе, затратил огромные деньги на выставки в Лондоне и Париже, экспозицию которых составляли изделия из резины, вплоть до страниц книги самого Гудиера. Изобретатель способствовал развитию резиновой промышленности в Старом и Новом свете, но сам не смог разбогатеть. Он шутил, что его можно узнать как человека, одетого во все резиновое и с резиновым кошельком без единого цента. Гудиер умер в бедности, оставив большие долги. Лишь его» сыну, тоже Чарлзу, который продолжил дело отца, удалось добиться успеха в резиновом бизнесе.

В 1846 г. А.Паркс предложил процесс холодной вулканизации при помощи хлористой серы. Каучуковые изделия при комнатной температуре помещают в хлористую серу, растворенную в сероуглероде, либо в камеру, наполненную парами хлористой серы. Процесс длится 1-2 мин, после чего остатки реагента удаляют с изделия. Этот метод применяют при изготовлении тонкостенных изделий (перчатки, детские игрушки и т.п.). Полученные при холодной вулканизации изделия обладают худшими свойствами, чем продукты горячей вулканизации.

Развивающейся промышленности все больше и больше требовалось резины. Разрастались огромные плантации гевеи в Южной Америке и Индонезии. Примерно в то же время один предприимчивый англичанин тайком вывез из Бразилии 70 тыс. семян гевеи, но прижились они только в одном месте – на Цейлонских островах, принадлежавших тогда Англии.

На мировом рынке каучука появились два крупных монополиста, и стало ясно: природный каучук не экономичен и не рентабелен, необходимо обнаружить способ получения искусственного каучука. Дальнейшая история освоения резины – это история химических исследований, в основном, российской химической науки.

В России резиновая промышленность возникла в первой половине 19 века. До революции резиновое производство было представлено четырьмя предприятиями: «Треугольник», «Проводник» и сравнительно небольшими заводами «Богатырь» и «Каучук». В 1913 году на них работало 23 тыс. человек и выпускали они главным образом обувь.

Сырье и оборудование были заграничными, техническое руководство осуществляли иностранцы. Мало кто знает, что производство туалетной губки являлось в 19 веке секретом завода «Треугольник»; как ни странно, этот незамысловатый предмет был наиболее конкурентоспособным резиновым изделием на мировом рынке. После Октябрьской революции резиновая промышленность представляла достаточно мощную отрасль. Был взят общий курс на индустриализацию, а потому резко возросла потребность в комплектующих резинотехнических изделиях.

Но производство резины находилось в исключительной зависимости от импорта натурального каучука. Существовало два возможных варианта решения проблемы. Первый — изыскание каучуконосов, пригодных для разведения в районах с умеренным климатом. В СССР этим занимался Н.И. Вавилов, в США инициаторами этих работ были Т. Эдисон и Г. Форд.

В России в том же направлении работал И. И. Остромысленский, проводя опыты на заводе «Богатырь», в Германии – К. Гарриес, в Англии – Ф. Мэтьюс и Е. Стрейкедж. Таким образом, наука шла по стопам природы: сначала надо было получить полимер диеновых углеводородов, а затем синтезировать из них каучук.

Но этот безусловный прорыв не решал проблему, так как, например, на изготовление одной уходило 500 кг картофеля. Потом ученые, усовершенствовав изобретение С. В. Лебедева, стали добывать дивинил из природных газов. И уже в 1929 году правительство приняло решение строить в Ленинграде опытный завод по получению синтетического каучука из спирта по методу Лебедева и еще два завода, которые должны были опробовать другие известные методы: Б. В. Бызова и группы ученых под руководством А. Л. Клебанского.

15 февраля 1931 года газеты всего мира сообщили, что в СССР выпущена первая большая партия искусственного каучука. Ни Германия, ни Англия на тот момент не были готовы предложить свой вариант решения этой промышленной проблемы.

Интересно, что Т. Эдисон в своем интервью так оценил это событие: «Известие о том, что Советы достигли успехов в производстве синтетического каучука из нефти, невероятно. Этого нельзя сделать. Я бы даже сказал больше: весь этот отчет является фальшивкой. На основании моего собственного опыта и опыта других сейчас нельзя сказать, что получение синтетического каучука вообще когда-нибудь будет успешным». И тем не менее, уже в 1932 году в Ярославле дал продукцию первый завод синтетического каучука.

С 1951 года началось производство каучука из нефтяных газов и продуктов переработки нефти. Долгое время искусственный каучук, превосходя настоящий по отдельным показателям (температурный диапазон, прочность, химическая стойкость), уступал в одном – в эластичности (что очень важно для, например, автомобильных и авиационных шин), но и эта проблема была решена.

Таким образом, и природный дар – дерево гевея, и ряд случайностей, и долгий кропотливый труд ученых сделали резину одним из самых необходимых и универсальных материалов, востребованным каждый день, в самых разных ситуациях, в самых разных сферах деятельности человека.

И изделия из нее прочно вошли в наш обиход: они востребованы в быту, медицине, практически во всех отраслях промышленности – всего и не перечислить. Но история появления в нашей жизни, казалось бы, естественной и хорошо знакомой резины не так проста, как это может показаться на первый взгляд. В общем, «история резины» - это история проникновения и освоения европейским сообществом каучука.

Начало этой истории относится к тому времени, когда Колумб в экзотической тогда Америке увидел индейцев, играющих в мяч, довольно тяжелый, из черной массы, прыгающий намного лучше кожаных европейских мячей. Секрет изготовления этих мячей заключался в обнаруженных индейцами интересных свойствах каучуконосных деревьев, которые растут в странах с тропическим климатом – Индонезии, Индии, на Цейлоне, в Бразилии. Наиболее распространена бразильская гевея, ее высота – 30 метров, в обхвате – 3,5 метра. При надрезе ее коры выступает белый млечный сок, латекс. Если его собрать побольше и подержать на солнце, то получится желтоватая масса, тягучая и немного липкая. Еще несколько манипуляций – и индейцы использовали природный каучук и для развлечений, и для бытовых нужд: делали из него бутылки, промазывали пироги, некоторые индейцы покрывали ноги этой массой и держали над костром, было больно, но зато индеец получал на всю жизнь пару непромокаемых чулок. Аборигены Америки нашли применение на практике не только непромокаемости и упругости каучука, но и его клейкости: птичьи перья для украшения они приклеивали к телу именно каучуком.

Следующий этап – путешествие по Южной Америке французского путешественника Ш. Кондамина, который второй раз открыл каучук. Именно с 1738 года обычно ведут историю натурального каучука, когда Кондамин представил в АН в Париже образцы каучука и описание способов его добычи. К сожалению, значительных практических результатов этот доклад не дал: привезенные образцы высохли и затвердели. Тогда каучук сумели использовать только для одного дела – стирания карандашных записей. Таким образом, ластик – это первая вещь, сделанная в Европе из каучука.

Прошло еще 80 лет. Ч. Макинтош искал способ вернуть высохшему каучуку природные свойства. Совершенно случайно он пролил на образец каучука солвент-нафта (вещество, добываемое из каменноугольной смолы). Макинтош пропитал каучуком плотную материю, и она стала непромокаемой. Так появились первые плащи-макинтоши, а потом и первые галоши, и сумки для перевозки почты. Правда, потом стал очевиден большой недостаток всей этой продукции, делавший ее совершенно непригодной: в сильную жару материал становился слишком мягким, а в холодную погоду затвердевал, как камень.

1839 год. Америка. Ч. Гудьир искал способ сделать каучук нечувствительным к изменениям температуры. Многократные опыты требовали денег, и в итоге исследователь оказался в долговой тюрьме; именно там, продолжая опыты, он обнаружил, что липкость исчезает, если посыпать каучук серой и высушить его. Уже выйдя из тюрьмы, Гудьир, опять же по рассеянности, положил кусочек каучука с серой не на стол, а на горячую плиту. Ошибка оказалась открытием, потому что на плите Гудьир обнаружил не липкую смесь, а сухой мягкий упругий кусок… уже резины. Под действием серы при умеренном нагревании каучук приобретал большую прочность, твердость, становился менее чувствительным к переменам температуры. Процесс назвали вулканизацией, а вулканизированный каучук – резиной. Изделия из резины начали быстро завоевывать рынок, а в конце 19 века в период повсеместной электрификации резина стала использоваться и как хороший изолятор.

Все больше и больше требовалось резины. Разрастались огромные плантации гевеи в Южной Америке и Индонезии. Примерно в то же время один предприимчивый англичанин тайком вывез из Бразилии 70 тыс. семян гевеи, но прижились они только в одном месте – на Цейлонских островах, принадлежавших тогда Англии. На мировом рынке каучука появились два крупных монополиста, и стало ясно: природный каучук не экономичен и не рентабелен, необходимо обнаружить способ получения искусственного каучука. Дальнейшая история освоения резины – это история химических исследований, в основном, российской химической науки.

В России резиновая промышленность возникла в первой половине 19 века. До революции резиновое производство было представлено 4-мя предприятиями: «Треугольник», «Проводник» и сравнительно небольшими заводами «Богатырь» и «Каучук». В 1913 году на них работало 23 тыс. человек и выпускали они главным образом обувь; сырье и оборудование были заграничными, техническое руководство осуществляли иностранцы. Мало кто знает, что производство туалетной губки являлось в 19 веке секретом завода «Треугольник»; как ни странно, этот незамысловатый предмет был наиболее конкурентоспособным резиновым изделием на мировом рынке. После Октябрьской революции резиновая промышленность представляла достаточно мощную отрасль. Был взят общий курс на индустриализацию, а потому резко возросла потребность в комплектующих резинотехнических изделиях. Но производство резины находилось в исключительной зависимости от импорта натурального каучука. Существовало два возможных варианта решения проблемы. Первый - изыскание каучуконосов, пригодных для разведения в районах с умеренным климатом. В СССР этим занимался Н. И. Вавилов, в США инициаторами этих работ были Т. Эдисон и Г. Форд.

Второй вариант – создание синтетического каучука. Химические исследования состава каучука начались еще с опытов М. Фарадея в 1826 году. В 1879 А. Бушард наблюдал превращение изопрена в каучукоподобную массу, а в 1910 – И. Л. Кондаков подобное превращение диметилбутадиена. В 1909 г. Сергей Васильевич Лебедев показал вещество, близкое к каучуку, приготовленное из дивинила – бесцветного летучего газа. Но после долгих трудов ему удалось добыть всего лишь 19 граммов. В России в том же направлении работал И. И. Остромысленский, проводя опыты на заводе «Богатырь», в Германии – К. Гарриес, в Англии – Ф. Мэтьюс и Е. Стрейкедж. Таким образом, наука шла по стопам природы: сначала надо было получить полимер диеновых углеводородов, а затем синтезировать из них каучук.

В 1926 году Советское правительство объявило всемирный конкурс на производство искусственного каучука, причем выдвигались 3 условия: 1) сырье должно быть дешевым; 2) качество не хуже натурального; 3) срок до представления результатов разработок – 2 года. В мае 1928 года этот конкурс выиграл С. В. Лебедев. В качестве сырья он использовал обыкновенный картофель, из которого получал спирт, а уже из спирта – дивинил. Причем еще два года назад из 1 л спирта он получал 5 гр дивинила, а сейчас - 50 гр, тем самым сокращая расходы в 10 раз. Но этот безусловный прорыв не решал проблему, так как, например, на изготовление одной автомобильной шины уходило 500 кг картофеля. Потом ученые, усовершенствовав изобретение С. В. Лебедева, стали добывать дивинил из природных газов. И уже в 1929 году правительство приняло решение строить в Ленинграде опытный завод по получению синтетического каучука из спирта по методу Лебедева и еще два завода, которые должны были опробовать другие известные методы: Б. В. Бызова и группы ученых под руководством А. Л. Клебанского. 15 февраля 1931 года газеты всего мира сообщили, что в СССР выпущена первая большая партия искусственного каучука. Ни Германия, ни Англия на тот момент не были готовы предложить свой вариант решения этой промышленной проблемы. Интересно, что Т. Эдисон в своем интервью так оценил это событие: «Известие о том, что Советы достигли успехов в производстве синтетического каучука из нефти, невероятно. Этого нельзя сделать. Я бы даже сказал больше: весь этот отчет является фальшивкой. На основании моего собственного опыта и опыта других сейчас нельзя сказать, что получение синтетического каучука вообще когда-нибудь будет успешным». И тем не менее, уже в 1932 году в Ярославле дал продукцию первый завод синтетического каучука.

Вулканизация является одной из существенных операций каучукового производства.

Изобретателем способа вулканизации считают американца Чарльза Гудьира (1800-1860), который с 1830 года пытался создать материал, способный оставаться эластичным и прочным в жару и холод. Он обрабатывал резиновую смолу кислотой, кипятил ее в магнезии, добавлял различные вещества, однако все его изделия превращались в липкую массу в первый же жаркий день. Открытие пришло к изобретателю случайно.

В 1839 году, работая на Массачусетской резиновой фабрике, он однажды уронил на раскаленную плиту ком резины, перемешанной с серой. Вопреки ожиданию, она не расплавилась, а наоборот, обуглилась, словно кожа. В первом своем патенте он предложил подвергать каучук воздействию нитрита меди и царской водки. Впоследствии изобретатель обнаружил, что резина становится невосприимчивой к температурным воздействиям при добавлении серы и свинца. После многочисленных испытаний Гудьир нашел оптимальный режим вулканизации; он смешал каучук, серу и свинцовый порошок и нагрел эту смесь до определенной температуры, в результате чего получилась резина, которая не изменяла свои свойства ни под влиянием солнечных лучей, ни под воздействием холода. Самой необыкновенной ее особенностью являлась упругость.

15 июня 1844 года он запатентовал способ вулканизации резины. Это изобретение, по мнению многих историков, поставило Чарльза Гудьира в один ряд с другими великими создателями автомобиля. А открытое явление по превращению каучука в резину получило название в честь бога огня Вулкана - вулканизация.

Для вулканизации резины прежде употребляли одну серу, но потом было предложено множество веществ, содержащих в составе серу: сернистые щелочи, сернистый кальций, сернистые мышьяк, сурьма, свинец, ртуть серноватисто-свинцовая, цинковые соли, хлористая сера и др. Таким образом, процесс вулканизации сделал возможным использование каучука в производстве, что дало толчок к промышленному производству резины и автомобильных покрышек. Начало применению каучука в шинной промышленности положили, сами того не подозревая, англичанин Роберт Вильям Томсон, который в 1846 году изобрёл «патентованные воздушные колеса», и ирландский ветеринар Джон Бойд Денлоб, натянувший каучуковую трубку на колесо велосипеда своего маленького сына.
По всему миру быстро стали множиться заводы и фабрики бытовых резиновых изделий, сильно возрос спрос на каучук в связи с развитием транспорта, особенно в автомобильной промышленности.

Крупнейшим производителем резинотехнических изделий является американская компания "Гудьир тайр энд раббер", известная прежде всего своими автомобильными покрышками. Ей принадлежат также торговые марки "Dunlop", "Fulda", "Kelly", "Debica", "Sava". История фирмы началась в 1898 году в США, когда братья Фрэнк и Чарлз Сейберлинги основали в Арконе (штат Огайо) компанию по производству шин для велосипедов и грузовиков. Новейшая история GoodYear ознаменована, прежде всего, появлением в 1992 году дождевых шин Aquatread. Идея разделить протектор глубокой центральной канавкой для лучшего водоотвода оказалась революционной. В настоящее время компания представлена на шести континентах. CoodYear продает свои шины в 185 странах. GoodYear отождествляется с безусловно высоким качеством и ведущими позициями в шинной промышленности мира.

В России первое крупное предприятие резиновой промышленности было основано в Петербурге в 1860 году, впоследствии названное "Треугольником" (с 1922 года "Красный треугольник"). За ним были основаны и другие русские заводы резиновых изделий: "Каучук" и "Богатырь" в Москве, "Проводник" в Риге и другие.

Сегодня лидирующие позиции по объемам производства всех видов шин России занимают компании «Сибур-Русские шины», «Нижнекамскшина» и «Amtel-Vredestein» (в совокупности 92,2% от общего объема производства).

Современная шинная промышленность требует постоянного обновления оборудования и технологии, так как требования к шинам стремительно повышаются. Например, в 1980-е годы легковые радиальные шины категории S (скорость до 180 км/час) являли собой одно из достижений технического прогресса, в 1990-х годах их заменили шины категории Н (скорость 210 км/час), а в настоящее время рынок требует шины категории Z (240 км/час). Для таких скоростей важнейшим эксплуатационным фактором становится силовая неоднородность. Сегодня используются новые материалы: высокопрочный текстильный корд, металлокорд, новые типы каучуков и техуглерода, кремнекислотные наполнители и другие химикатные добавки. В России только на шинных заводах «АК «Сибур» производятся такие уникальные виды шинной продукции, как цельнометаллокордные шины с металлокордом в каркасе (ЦМК, All steel), шинопневматические муфты для буровых установок, массивные шины и шины «Суперэластик».

), основу к-рых (обычно 20-60% по массе) составляют каучуки . Др. компоненты резиновых смесей-вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации (см. Вулканизация), наполнители , противо-старители, пластификаторы (мягчители). В состав смесей могут также входить регенерат (пластичный продукт регенерации резины, способный к повторной вулканизации), замедлители подвулканизации , модификаторы, красители , порообра-зователи, антипирены , душистые в-ва и др. ингредиенты, общее число к-рых может достигать 20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техн. требованиями к изделию, технологией произ-ва, экономич. и др. соображениями (см. Каучук натуральный , Каучуки синтетические).

Технология произ-ва изделий из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах, изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных тканей , корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия сложной конструкции или конфигурации с применением спец. сборочного оборудования и вулканизацию изделий в аппаратах периодич. (прессы, котлы, автоклавы , форматоры-вулканизаторы и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы). При этом используется высокая пластичность резиновых смесей , благодаря к-рой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации . Широко применяют формование в вулканизац. прессе и литье под давлением , при к-рых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков . При вулканизации смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук , получают эбониты .

Свойства. Резину можно рассматривать как сшитую коллоидную систему , в к-рой каучук составляет дисперсионную среду , а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее св-во резины- высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале т-р (см. Высокоэластическое состояние).

Р езина сочетает в себе св-ва твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизац. сеток с ростом т-ры, энтропийная природа упругости).

Р езина-сравнительно мягкий, практически несжимаемый материал. Комплекс ее св-в определяется в первую очередь типом каучука (см. табл. 1); cв-вa могут существенно изме няться при комбинировании каучуков разл. типов или их модификации.

Модуль упругости резин разл. типов при малых деформациях составляет 1-10 МПа, что на 4-5 порядков ниже, чем для стали; коэф. Пауссона близок к 0,5. Упругие св-ва резины нелинейны и носят резко выраженный релаксац. характер: зависят от режима нагружения, величины, времени, скорости (или частоты), повторности деформаций и т-ры. Деформация обратимого растяжения резины может достигать 500-1000%.

Ниж. предел температурного диапазона высокоэластичности резины обусловлен гл. обр. т-рой стеклования каучуков , а для кристаллизующихся каучуков зависит также от т-ры и скорости кристаллизации . Верх. температурный предел эксплуатации резины связан с термич. стойкостью каучуков и поперечных хим. связей, образующихся при вулканизации . Ненаполненные резины на основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность . Применение активных наполнителей (высокодисперсных саж , SiO 2 и др.) позволяет на порядок повысить прочностные характеристики резины и достичь уровня показателей резин из кристаллизующихся каучуков . Твердость резины определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов , а также степенью вулканизации . Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Аналогичным образом м. б. приближенно вычислены (при объемном наполнении менее 30%) теплофиз. характеристики резин: коэф. термич. расширения, уд. объемная теплоемкость , коэф. теплопроводности . Циклич. деформирование резины сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает их хорошие амортизац. св-ва. Резины характеризуются также высокими фрикционными св-вами, износостойкостью, сопротивлением раздиру и утомлению, тепло- и звукоизоляц. св-вами. Они диамагнетики и хорошие диэлектрики , хотя м. б. получены токопроводящие и магнитные резины.

Р езины незначительно поглощают воду и ограниченно набу-хают в орг. р-рителях. Степень набухания определяется разницей параметров р-римости каучука и р-рителя (тем меньше, чем выше эта разность) и степенью поперечного сшивания (величину равновесного набухания обычно используют для определения степени поперечного сшивания). Известны резины, характеризующиеся масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью , стойкостью к действию хим. агрессивных сред, озона , света, ионизирующих излучений . При длит. хранении и эксплуатации резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их мех. св-в, снижению прочности и разрушению. Срок службы резин в зависимости от условий эксплуатации от неск. дней до неск. десятков лет.

Классификация . По назначению различают след. осн. группы резин: общего назначения, теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию хим. агрессивных сред, диэлектрич., электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные, фрикционные, пищ. и мед. назначения, для условий тропич. климата и др. (табл. 2); получают также пористые, или губчатые (см. Пористая резина), цветные и прозрачные резины.

Применение. Резины широко используют в технике, с. х-ве, быту, медицине, стр-ве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, т. 3, М., 1977, с. 313-25; Кошелев Ф.Ф., Кор-нев А.Е., Буканов А.М., Общая технология резины, 4 изд., М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А.А., Шершнев В.А., Химия эластомеров , 2 изд., М., 1981; Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А., Технические и технологические свойства резин, М., 1985; Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве. Справочное пособие, М., 1986; Зуев Ю. С., Дегтева Т. Г., Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях, М., 1986; Лепетов В. А., Юрцев Л. Н., Расчеты и конструирование резиновых изделий , 3 изд., Л., 1987. Ф.Е. Куперман.