Название дисциплины: «ОП.04 Материаловедение»

1. Название дисциплины: «ОП.04 Материаловедение»

2. Номер группы: ТОР 19-1

3. Форма и дата занятия: комбинированное, 26.11.2020

4. ФИО преподавателя: Гумерова Сабарчан Шамсулеймановна soja1984renat@mail.ru,вк: 89526782142, https://vk.com/public194376261

5. Срок выполнения (сдачи) задания27.11. 2020г

1.Тема:Резиновые материалы. Тема урока: «Каучук строение, свойства, область применения. Свойства резины, основные компоненты резины. Физико-механические свойства резины»

Задание

1.Составить краткий конспект.

2. Дополнить материал

3. Ответить на вопросы тестового задания

Теоретическая часть

Если бы мы могли спросить, что такое каучук, у индейцев, то они бы ответили, что это слезы деревьев. Именно так дословно переводится данный термин с древнего языка тупи-гуарани. До открытия Америки европейцы о таком чудесном материале ничего не слышали. В Новом Свете они впервые увидели мячи, обувь и прочие изделия из эластичного и прочного материала. Всё дело в том, что уникальное каучуковое дерево — источник каучука — произрастает только на экваторе, в небольшом поясе в 1500 км шириной. В так называемой гевее бразильской содержится много латекса, и она легко отдает его человеку. Лес: pixabay.com

В наших широтах похожим млечным соком обладают одуванчики, молочай и полынь. Однако ни его количество, ни качество не позволяют производить из него каучуки. Вот почему только древним народам американского континента этот материал оказался отлично знаком, а история открытия каучука связана с эпохой географических открытий. Вскоре предприимчивые европейцы научились выращивать гевею в промышленных масштабах и распространили уникальное сырье по всему миру. Более того, в 1839 году на основе каучука была синтезирована резина. Ученый Чарльз Гудьир попробовал нагревать его с серой и получил еще более прочный и удобный материал. Процесс назвали вулканизацией, а резиновые изделия быстро покорили планету.

Каучук: свойства Какими качествами наделен природный каучук? Этот полимер абсолютно уникален и меняет свои свойства в зависимости от температуры окружающей среды. Он может быть и высокоэластичным, и текучим, и даже стеклообразным. В диапазоне от 20 до 30 °С для материала характерны:

- белая окраска или отсутствие цвета;

- аморфная рыхлая структура;

- способность растворяться только в бензине, бензоле, эфире;

- нерастворимость в воде и спиртах.

Среди важных свойств каучука следует отметить:

- Упругость и эластичность. Каучуковое изделие можно растянуть на 1000%, и даже после этого оно быстро возвращается в исходное состояние. Данное качество теряется только при очень длительном хранении;

- Мягкость при комнатной температуре и проявление пластичности при нагревании. Если подобрать правильные условия работы с материалом, то форму, полученную при его тепловой обработке, удастся сохранить;

- Непроницаемость для электричества, тепла, газов и воды. Это свойство делает применение каучука очень удобным во всех сферах. Изготовленные из него изделия обладают длительным сроком хранения и мало подвержены воздействиям окружающей среды. Вот почему ни один из известных ранее материалов не смог сравниться с каучуком и тем более конкурировать с ним.

Каучук: виды и применение. Два основных вида данного материала — это природный и синтетический каучук.

Последний в свою очередь сегодня представлен широким разнообразием подвидов. Всё дело в том, что не так-то просто выращивать специальные деревья и добывать их млечный сок. На это также требуется много времени. Поэтому с момента знакомства с каучуком ученые начали искать способы производства его искусственных заменителей. Первой молекулой, на основе которой ученым удалось создать синтетический аналог каучука, стал 1,3-бутадиен. Полученный дивиниловый каучук по свойствам оказался очень похож на натуральный. Резина, полученная после его вулканизации, также была прочной, пластичной и эластичной. Из нее начали изготавливать обувь, шины, ленты для конвейеров и медицинские изделия.

По аналогичному принципу ученые разработали также бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный, винилпиридиновый и изопреновый каучук. Свойства каждого нового полимера несколько отличались и позволяли расширить области их применения. Далее ассортимент каучуков расширился за счет введения в структуру молекул новых фрагментов, а именно появился: кремнийорганический каучук. Из него изготавливают трубки для переливания крови, искусственные сердечные клапаны, а также кабель и провода; полиуретановый каучук. Необходим для получения износостойкой резины; фторсодержащий каучук. В отличие от природного аналога не разрушается даже при температуре выше 200 °C; хлоропреновый каучук. Устойчив к действию окислителей и большинства растворителей. Также сегодня известны неорганический, вспененный каучук и многие другие виды. Каучук: pixabay.com Что касается применения, то синтетические каучуки, наряду с натуральными, широко используются в производстве резины. Последняя важна в изготовлении обуви и одежды, искусственной кожи, медицинских изделий, военных деталей, шин для автомобилей, изоляционных материалов и многого другого. К примеру, сегодня модным украшением стал каучуковый браслет.

Природа приготовила для человека много загадок. Их понимание всегда выводило цивилизацию на новый уровень. Так произошло и с каучуком. Ученым удалось не только исследовать уникальный материал, но и создать его искусственные аналоги, а вместе с тем — индустрию резиновых изделий.

1. Черепахин, А. А. Материаловедение : учебник / А. А. Черепахин. — Москва : КУРС, ИНФРА-М, 2020. — 336 с. — (Среднее профессиональное образование). - ISBN 978-5-906923-18-9.- URL: https://new.znanium.com/catalog/product/1060478 - Текст: электронный

2. http://zadachi-po-khimii.ru/organic-chemistry/kauchuk-vidy-poluchenie-i-primenenie.html

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты).
Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже.

· Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата.

Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические сернистые соединения.
Ускорители процесса вулканизации; полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов, называемых поэтому в составе резиновой смеси активаторами.

· Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины,который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств.

Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первыхзаключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих или за счет разрушения образующихся перекисей каучука.
Физические Противостарители образуют поверхностные защитные пленки, они применяются реже.

· Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси,увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины.

В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат,растительные масла.

· Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные).

Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость.
Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины.
Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат — продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового Производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.

· Красители минеральные или органические вводят для окраски резин.

Некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.

Свойства резины

Подавляющее большинство каучуков является непредельными, высокополимерными (карбоцепными) соединениями с двойной химической связью между углеродными атомами в элементарных звеньях макромолекулы. (Некоторые каучуки получают на основе насыщенных линейных полимеров.)
Молекулярная масса каучуков исчисляется в 400 000—450 000. Структура макромолекул линейная или слаборазветвленная и состоит из отдельных звеньев, которые имеют тенденцию свернуться в клубок, занять минимальный объем, но этому препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия, поэтому молекулы каучука извилистые (зигзагообразные). Такая форма молекул и является причиной исключительно высокой эластичности каучука (под небольшой нагрузкой происходит выпрямление молекул, изменяется их конформация).

Вулканизация

По свойствам каучуки напоминают термопластичные полимеры. Наличие в молекулах каучука непредельных связей позволяет при определенных условиях переводить его в термостабильное состояние. Для этого по месту двойной связи присоединяется двухвалентная сера (или другое вещество), которая образует в поперечном направлении как бы «мостики» между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине (вулканизату). Процесс химического взаимодействия каучуков с серой в технике называется вулканизацией.

Тестовое задание:

1. В качестве вулканизирующего вещества применяют:

а) каучук; б) сера; в) перекись водорода

2. Резина это –

а) каучук; б) материал, образующийся в результате вулканизации в) полимер

3. Для улучшения свойств резины служит:

а) краситель; б) наполнитель; в) пластификатор

4. Первый в мире завод по производству резины был запущен в:

а) Костроме; б) Ярославле; в) Москве

5. Процесс взаимодействия каучука с серой при их нагреве называется:

а) катализацией ; б) вулканизацией; в) адсорбированием

6. Процесс вальцевания состоит:

а) в окрашивании; б) в пропускании листов резины между валами; в) в тиснении

7. Для улучшения плотности, увеличения гладкости резину пропускают на:

а) валах ; б) каландре; в) прессе

8. Устойчивая эмульсия полимера в воде:

а) кашица; б) латекс; в) резина

9. Какие резины применяют в производстве изделий санитарии и гигиены, спортивных товаров:

а) изопреновые ; б) пористые; в) нейритовые

10. Первый опыт по вулканизации каучука провел:

а) Лебедев; б) Гудьир; в) Кондаков

Источники:

1.https://www.wikipro.ru/wiki/rezina-i-kauchuki-klassifikaciya-svojstva/

2.https://videouroki.net/razrabotki/mietodichieskaia-razrabotka-uroka-niemietallichieskiie-matierialy-riezina.html