резина

РЕЗИНА (вулканизат) (от лат. resina — смола)

эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натурального и синтетических каучуков. Представляет собой сетчатый эластомер-продукт поперечного сшивания молекул каучуков хим. связями.

Получение. Р. получают гл. обр. вулканизацией композиций (резиновых смесей), основу которых (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 Р., способный к повторной вулканизации), замедлители подвулканизации, модификаторы, красители, порообра-зователи, антипирены, душистые вещества и др. ингредиенты, общее число которых может достигать 20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техн. требованиями к изделию, технологией производства, экономич. и др. соображениями (см. каучук натуральный, каучуки синтетические).

Технология производства изделий из Р. 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 которой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации. Широко применяют формование в вулканизац. прессе и литье под давлением, при которых 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. Р. можно рассматривать как сшитую коллоидную систему, в которой каучук составляет дисперсионную среду, а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее свойство Р. — высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале температур (см. высокоэластическое состояние).

Р. сочетает в себе свойства твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизац. сеток с ростом температуры, энтропийная природа упругости).

Р. — сравнительно мягкий, практически несжимаемый материал. Комплекс ее свойств определяется в первую очередь типом каучука (см. табл. 1); свойствa могут существенно изменяться при комбинировании каучуков разл. типов или их модификации.

Модуль упругости Р. 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 свойства Р. нелинейны и носят резко выраженный релаксац. характер: зависят от режима нагружения, величины, времени, скорости (или частоты), повторности деформаций и температуры. Деформация обратимого растяжения Р. может достигать 500–1000%.

Ниж. предел температурного диапазона высокоэластич-ности Р. обусловлен гл. обр. температурой стеклования каучуков, а для кристаллизующихся каучуков зависит также от температуры и скорости кристаллизации. Верх. температурный предел эксплуатации Р. связан с термич. стойкостью каучуков и поперечных хим. связей, образующихся при вулканизации. Ненаполненные Р. на основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность. Применение активных наполнителей (высокодисперсных саж, SiO₂ и др.) позволяет на порядок повысить прочностные характеристики Р. и достичь уровня показателей Р. из кристаллизующихся каучуков. Твердость Р. определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов, а также степенью вулканизации. Плотность Р. рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Аналогичным образом м. б. приближенно вычислены (при объемном наполнении менее 30%) теплофиз. характеристики Р.: коэф. термич. расширения, уд. объемная теплоемкость, коэф. теплопроводности. Циклич. деформирование Р. сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает их хорошие амортизац. свойства. Р. характеризуются также высокими фрикционными свойствами, износостойкостью, сопротивлением раздиру и утомлению, тепло- и звукоизоляц. свойствами. Они диамагнетики и хорошие диэлектрики, хотя м. б. получены токопроводящие и магнитные Р.

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

Классификация. По назначению различают след. осн. группы Р.: 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 Р.

Применение. Р. широко используют в технике, сельском хозяйстве, быту, медицине, строительстве, 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, герметики и др. Более половины объема вырабатываемой Р. используется в производстве шин.

Мировое производство резиновых изделий более 20 млн. т/год (1987).

^{Лит.: Справочник резинщика. Материалы резинового производства, М., 1971; Кузьминский А. С., Кавун С. М., Кирпичев В. П., Физико-химические основы получения, переработки и применения эластомеров, М., 1976; Энциклопедия полимеров, 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}