100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем отличается каучук от резины?

Чем отличается каучук от резины?

Чем отличается каучук от резины?

Чем отличается

Резина и каучук — материалы, нашедшие применение в разных сферах жизнедеятельности человека. Оба продукта относятся к полимерам и имеют схожие характеристики, но если соединения рассматривать в разрезе химического состава, различия между ними довольно значительные.

Добыча каучука

Добыча каучука

Что такое каучук и резина?

  • Каучук — высокомолекулярное соединение, основанное на диеновых углеводородах.
  • Резина — материал с повышенным уровнем эластичности, производимый путем вулканизации каучуковой массы в присутствии химреагента.
    Каучук бывает синтетическим либо природным, резина — только искусственной.

Сравнение

Каучук — исходное сырье для получения резины, нагреваемое до нужного температурного уровня при участии вулканизирующего вещества. Способность к растяжению и мгновенному возвращению в исходную форму резина получила благодаря углеродным цепочкам, скрученным по спирали в хаотичном порядке и соединенным молекулами серы. Это делает ее универсальным материалом, отличающимся податливостью, высокой упругостью, износостойкостью и водонепроницаемостью.

Каучук и резина разнятся между собой химическим составом, который определяет их основные свойства. Для получения резины в каучук вводятся агенты, антистарители (стабилизаторы), смягчители и различные наполнители, что улучшает эксплуатационные характеристики получаемого полимера.

Производство резины

Производство резины

В химический состав резины может входить до 60% каучуковой массы, оставшуюся часть составляют примеси, обеспечивающие полимеру специфические свойства. К примеру, масло-, бензо- и термостойкость, устойчивость к ультрафиолетовым излучениям.

Натуральный каучук, отличающийся экологичностью и повышенной стоимостью, получают из молочка коры гевеи (латекса). Для изготовления недорогого аналога — синтетического каучука, используется хлоропрен, ненасыщенные и жидкие углеводороды, бутадиен и другие составляющие.

К недостаткам натурального каучука можно отнести способность быстро стареть, что наиболее проявлено при взаимодействии со всевозможными реагентами. Синтетический материал обладает большей устойчивостью к разрушению, но может ломаться при минусовых температурах и легко распадаться при нагреве. Хотя резина более универсальный материал, со временем она так же способна разрушаться.

Вывод kipmu.ru

Каучук — натуральное сырье, в состав которого входят соединения, вступающие в химическую реакцию с добавками, улучшающими свойства вторичного продукта (резины). В результате получается пластичный, стойкий к агрессивному воздействию материал, имеющий более высокий ресурс использования. Резина может сохранять свои качественные характеристики в широком температурном диапазоне.

Каучук при взаимодействии с окислителями и кислородом быстро старится. При низких температурах становится хрупким и утрачивает эластичность, а при высоких разлагается. Подводя итог, можно сказать, что для резины характерны лучшие свойства, но именно ими она обязана каучуку.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Каучук

натуральный латекс и каучук из негонатуральный латекс и каучук из него Что такое каучук

Кроме сложных веществ наподобие полиэтиленов, представляющих из себя высокомолекулярные полимеры, существует класс химических веществ, который образован сопряжёнными диенами.

После процесса полимеризации диенов образуются новые химические вещества, имеющие высокомолекулярную структуру, называемые каучуками.

Каучук был уже известен в конце 15 веке в северной Америке. Именно индейцы в то время использовали его для изготовления обуви, небьющихся вещей и посуды. А получали тогда его из сока растения гевеи, который называли – «слёзы дерева».

Что касается европейцев, то о каучуке узнали впервые только в момент открытия Америки. Именно Кристофор Колумб первым узнал о его свойствах и получении. В Европе каучук долгое время не мог найти себе применение. В 1823 г в первые было предложено использование этого материала для изготовления водонепроницаемых плащей и одежды. Каучуком и органическим растворителем пропитывали ткань, таким образом, ткань приобретала водостойкие свойства. Но, конечно же, был замечен и недостаток, который заключался в том, что ткань, пропитанная каучуком, прилипала в жаркую погоду к коже, а при морозе – растрескивалась.

Читайте так же:
Слон – описание, характеристики, ареал, виды, питание, сколько весит, фото и видео

Отличие каучука и резины

изопренизопрен (2-метилбутадиен-1,3 (изопрен)) бутадиенбутадиен-1,3 изопреновый каучукНатуральный изопреновый каучук Синтетический бутадиеновый каучукСинтетический бутадиеновый каучук

Через 10 лет после первого применения натурального каучука и более детального изучения его химических физических свойств было предложено вводить каучук в оксиды кальция и магния. А ещё через 5 лет после изучения свойств нагретой смеси оксидов свинца и серы с каучуком научились получать резину. Сам процесс превращения каучука в резину назвали вулканизацией.

Конечно же, каучук отличается от резины. Резина – это «сшиты» полимер, который способен распрямляться и снова сворачиваться при растяжении и при действии механической нагрузки. Резина – это также «сшитые» макромолекулы, которые не способы к кристаллизации при охлаждении и не плавятся при нагревании. Тем самым резина – более универсальный материал, чем каучук, и способен сохранять свой механические и физические свойства про более широком диапазоне температур.

В начале 20 века, когда появился первый автомобиль, спрос на резину значительно возрос. В то же время возрос спрос и на натуральный каучук, так как на тот момент вся резина изготавливалась из сока тропических деревьев. Например, чтобы получить тонну резины, необходимо было обработать почти 3 тонны тропических деревьев, при этом работой было занято одновременно более 5 тысяч человек, причём такую массу резины могли получить только через год.

Поэтому, резина и натуральный каучук считались достаточно дорогим материалом.

Только в конце 20х годов русским учёным Лебедевым С.В. при химической реакции — полимеризации бутадиена-1,3 на натриевом катализаторе были получены образцы первого натрий-бутадиенового синтетического каучука.

Кстати, из курса физики 8-ого класса мы, вероятно, впервые познакомились с эбонитовой палочкой. Но что такое эбонит. Как оказывается, эбонит — это производная от процесса вулканизации каучука: если при вулканизации каучука добавить серу (около 32% от массы), то в результате получается твёрдый материал — этот материал и есть эбонит!

Одним из достаточно дешёвых способов получения бутадиена-1,3, является его получение из этилового спирта. Но только в 30-х годах было налажено промышленное производство каучука в России.

реакция получения бутадиенареакция получения бутадиена

В середине 30-х годов 20 века научились производить сополимеры, представляющие полимеризованный 1,3-бутадиен. Химическая реакция производилась в присутствии стирола или некоторых других химических веществ. Вскоре получаемые сополимеры начали с большими темпами вытеснять каучуки, которые ранее широко использовались для производства шин. Каучук бутадиен-стирольный получил широкое применение для производства шин легковых автомобилей, но для тяжёлого транспорта — грузовых автомобилей и самолётов, использовался натуральный каучук (или изопреновый синтетический).

В середине 20 века после получения нового катализатора Циглера — Натты был получен синтетический каучук , который по своим свойствам эластичности и прочности значительно выше, чем все ранее известные каучуки, — был получен полибутадиен и полиизопрен. Но как оказалось, к общему удивлению полученный синтетический каучук по своим свойствам и строению подобен натуральному каучуку! А к концу 20 века натуральный каучук был почти полностью вытеснен синтетическим.

Свойства каучука

Все хорошо знают, что при нагревании материалы способны расширяться. В физике даже имеются коэффициенты температурного расширения, для каждого взятого материала этот коэффициент свой. Расширению поддаются твёрдые тела, газы, жидкости. Но что, если температура увеличилась на несколько десятков градусов?! Для твёрдых тел изменений мы не почувствуем (хотя они есть!). Что касается высокомолекулярных соединений, например полимеров, их изменение сразу становится заметным, особенно если речь идёт об эластичных полимерах, способных хорошо тянуться. Заметным, да ещё к тому же с совсем обратным эффектом!

Читайте так же:
Где раки зимуют?

Ещё в начале 19 века английские учёные обнаружили, что растянутый жгут из нескольких полосок натурального каучука при нагревании уменьшался (сжимался), а вот при охлаждении — растягивался. Опыт был подтверждён в середине 19 века.

Вы сами с лёгкостью можете повторить этот опыт, подвесив на резиновую ленту грузик. Она растянется под его весом. Потом обдуйте её феном — увидите, как она сожмётся от температуры!

Почему так происходит?! К этому эффекту можно применить принцип Ле Шателье, который гласит, что если воздействовать на систему , находящуюся в равновесии, то это приведёт к изменению равновесия самой системы, а это изменение будет противодействовать внешним силовым факторам. То есть если на растянуть под действием груза жгуты каучука (система в равновесии) подействовать феном (внешнее воздействие), то система выйдет из равновесия (жгут будет сжиматься), причём сжатие — действие направлено в обратную сторону от силы тяжести груза!

При очень резком и сильном растяжении жгута он нагреется (нагрев может на ощупь быть и незаметным), после растяжения система будет стремиться принять равновесное состояние и постепенно охладится до окружающей температуры. Если жгуты каучука также резко сжать — охладится, далее будет нагреваться до равновесной температуры.

Что происходит при деформации каучука?

При проведённых исследованиях оказалось, что с точки зрения термодинамики, никакого изменения внутренней энергии при различных положениях (изгибах) этих каучуковых жгутов не происходит. А вот если растянуть — то внутренняя энергия увеличивается из-за возрастания скорости движения молекул внутри материала. Из курса физики и термодинамики известно, что изменение скорости движения молекул материала (тот же каучук) отражается на температуре самого материала.

дальнейшем, растянутые жгуты каучука будут постепенно охлаждаться, так как движущиеся молекулы будут отдавать свою энергию, например, рукам и другим молекулам, то есть произойдёт постепенное выравнивание энергии внутри материала между молекулами (энтропия будет близка к нулю).

И вот теперь, когда наш жгут каучука принял температуру окружающей среды, можно снять нагрузку. Что при этом происходит?! В момент снятия нагрузки молекулы каучука ещё имеют низкий уровень внутренней энергии (они же ей поделились при растяжении!). Каучук сжался — с точки зрения физики была совершена работы за счёт собственной энергии, то есть своя внутренняя энергия (тепловая) была затрачена на возврат в исходное положение. Естественно ожидать, что температура должна понизится, — что и происходит на самом деле!

Резина — как уже говорилось, высокоэластичный полимер. Её структура состоит из хаотично расположенных длинных углеродным цепочек. Крепление таких цепочек между собой осуществлено с помощью атомов серы. Углеродные цепочки в нормальном состоянии находятся в скрученном виде, но если резину растянуть, то углеродные цепочки будут раскручиваться.

Можно провести интересный опыт с резиновыми жгутами и колесом. Вместо велосипедных спиц в велосипедном колесе использовать резиновые жгуты. Такое колесо подвесить, чтобы оно могло свободно вращаться. В случае, если все жгуты одинаково растянуты, то втулка в центре колеса будет расположена строго по его оси. А теперь попробуем нагреть горячим воздухом какой-нибудь участок колеса. Мы увидим, что та часть жгутов, которая нагрелась — сожмётся и сместит втулку в свою сторону. При этом произойдёт смещение центра тяжести колеса и соответственно колесо развернётся. После его смещения действию горячего воздуха подвергнутся следующие жгуты, что в свою очередь приведёт к их нагреванию и снова — к повороту колеса. Таким образом, колесо может непрерывно вращаться!

Это опыт подтверждает факт того, что при нагревании каучук и резина будут сжиматься, а при охлаждении — растянутся!

Читайте так же:
Почему изнутри кажется, что самолет летит медленно?

АнглийскийПерейти на английский
Rubber and caoutchouc

Резина и каучук — чем они отличаются

reez608

Эластичные материалы знакомы человеку с давних времен. Они тогда применялись преимущественно в бытовых целях. Сегодня без резины и каучука трудно представить развитие промышленности, транспорта и строительства и связи, повседневную жизнь людей.

Что появилось раньше

Еще до того, как Америку открыли европейцы, индейцы, жившие там, пользовались каучуком. Его получали из сока тропической гевеи. Высушенный сок коптили, получая непромокаемый и упругий материал. Он шел на изготовление емкостей для воды, игрушек, предметов культа. Из него делали примитивную обувь и одежду.

В середине XVIII века каучук путешественники привезли в Европу. Однако долго не могли найти способ его применения. За исключением стирающих карандаш ластиков. Считалось, что из-за его высыхания и затвердевания он не имеет перспектив практического применения. В следующем веке появились непромокаемые ткани, сумки и галоши, которые твердели в холодную погоду и становились мягкими в тепле.

Через сотню лет после появления каучука в Старом Свете был придуман способ, позволивший сделать эластичность этого материала устойчивой. Он получил название вулканизации. Его суть в смешивании сырого каучука с серой и дальнейшим разогревом этой смеси. Получившийся продукт стали называть резиной. Она начала широко использоваться в качестве уплотнителя и электроизолятора. В начале ХХ века в связи с ростом потребности в резине была решена проблема производства синтетических каучуков в промышленно развитых странах.

Куда идет латекс

Натуральный каучук добывают из каучуконосных деревьев, которые растут в тропических лесах или на специальных плантациях. Такое дерево начинает давать сок через семь лет. Для этого на нем ножом делается спиралевидное углубление, по которому в емкость попадает вытекающий сок белого цвета, называемый латексом. Спустя несколько часов набирается примерно полторы сотни граммов. После загустевания и высыхания образуются комочки натурального каучука. Такую процедуру можно проводить раз в два дня.

Каучуковое дерево

Всего в мире натуральный каучук достигает 40% в общем производстве и потреблении всех видов каучуков. Это примерно 9 млн. тонн.

Необработанный каучук растворяется в бензине, образуя каучуковый клей, и других органических растворителях. После вулканизации он только набухает, а не растворяется.

Кроме бензина он растворяется в бензоле, хлороформе, сероуглероде и других углеводородах. Он практически не растворяется и не набухает в спирте, воде и ацетоне.

Каучук

Свыше половины натурального каучука идет на производство автошин. В странах Юго-Восточной Азии (Вьетнам, Индонезия, Малайзия и Таиланд) организовано крупномасштабное его производство.

Как делают резину

Оба эластичных материала неразрывно связаны. Резину получают из натурального или синтетического каучука в результате вулканизации. Добавляется наполнитель, которым чаще всего является сажа. Нагретый до 130-160 градусов каучук начинает взаимодействовать с серой. Во время этого технологического процесса молекулы каучука сшиваются в единую сетку с помощью атомов серы. Это резко повышает его эластичность и твердость, прочностные качества. Регулируется набухаемость и растворимость органическими растворителями.

Резина

Помимо серы для вулканизации применяются оксиды металлов, соединения аминного типа, убыстряющие процесс катализаторы, и другие химические компоненты. Они обеспечивают нужную пластичность, свойства против старения и другие эксплуатационные качества. В результате каучук превращается в резину. В зависимости от содержания серы образуется материал разной степени упругости. Самой мягкой получается резина с минимальным содержанием серы, а самой твердой та, в которой она составляет треть и более.

Производство резины

При изготовлении резины ей задаются определенные качества для производства изделий из нее:

  • Кислотостойкость.
  • устойчивость в агрессивных средах.
  • Маслобензостойкость.
  • устойчивость против высоких и низких температур.
  • Озоностойкость.
  • Электропроводимость и пр.
Читайте так же:
Аисты – интересные факты, описание, птенцы, гнезда, фото и видео

Резина широко применяется для изготовления шин для транспортных средств, различных шлангов и уплотнителей, лент транспортеров, бытовых, гигиенических и медицинских товаров.

В чем сходство и разница

Резина и каучук схожи, прежде всего, своей эластичностью и тем, что они могут перерабатываться. Их отличия существеннее.

  1. Не пригоден для промышленного производства. В мире применяют не более 1% добываемого натурального каучука. В основном в виде резинового клея.
  2. У него низкая прочность, и высокая липучесть, которая сильно проявляется при высокой температуре. На морозе он твердеет и ломается. Полезные качества он приобретает только после вулканизации.
  3. При комнатной температуре начинается его старение, следствием которого становится потеря прочности и эластичности.
  4. Когда температура поднимается до 200 градусов, он разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов.
  5. Растворяется органическими растворителями типа бензина.
  6. Служит сырьем для производства резины.

Резина, полученная в результате вулканизации каучуков, служит для массового производства многих тысяч наименований различных изделий.

В центре внимания. Все о производстве тяжелых шин

Процесс производства любых шин состоит из нескольких этапов. Давайте подробнее рассмотрим их, а также проясним, в чем же отличия шин для спецтехники от обычных автомобильных.

Итак, производство покрышек начинается, конечно, с производства резины. Качественная резина — залог "долгожительства " шины. И здесь же следует сказать о первом и самом главном отличии шины дорожной от шины специальной. Если для первой в большей степени важна скорость, то для второй принципиальным моментом является прочность и возможность работать при больших нагрузках. Поэтому состав резины будет отличаться.

Ингредиенты, добавляемые в резину, производители держат в строжайшем секретеИсточник фото: www.sibkro.ru Ингредиенты, добавляемые в резину, производители держат в строжайшем секрете

Каучук, латекс, резина…

Каучук — основной элемент при производстве резины. Если при изготовлении обычной автошины могут использоваться синтетические аналоги, то для спецшины — только натуральный и высококачественный каучук. Вообще, рецептура шин сродни рецептуре сложного блюда: какие именно " ингредиенты " входят в ее состав, до конца неясно. Каждый производитель, как шеф-повар ресторана, старается сохранить рецептуру в секрете. Ведь именно от того, какие новые "ингредиенты" подмешиваются в "рецепт", зависит качество шины, ее востребованность на рынке, а, следовательно, конкурентоспособность и успешность того или иного бренда. Сам по себе материал, из которого изготовлена шина, уникальный, и вот некоторые факты, подтверждающие это.

Латекс - ни что иное, как млечный сок деревьевИсточник фото: www.tayland.ru Латекс — ни что иное, как млечный сок деревьев

А знаете ли вы, что:

  • " Местом рождения " натурального латекса является лес. На планете всего несколько мест, где добывают латекс, одно из крупнейших — в Гватемале.
  • Латекс — ни что иное, как защитная реакция дерева (белый сок, который выпускает дерево при надрезе коры).
  • 1 дерево в год может "дать" примерно 10 кг латекса.
  • Без специальных химических добавок натуральная резина очень мягкая.
  • 1839 год — переломный год в производстве резины. Учеными было доказано, что смешение натурального латекса с серой и воздействия на эту смесь высоких температур приводит к скреплению полимерных цепей, и, следовательно, делает резину более жесткой.
  • Синтетическая резина производится из нефтепродуктов. Она лучше противостоит различным растворителям, маслам, озону и т.д. Одна шина содержит около 9 литров этого ценнейшего продукта;
  • Производство синтетической резины непосредственно связано с именем президента Рузвельта. Именно он однажды постановил производить этот продукт.
  • Процесс переработки шин освоили лишь несколько мировых производств. В основном же тонны шин хранятся под слоем земли на специально отведенных для этого зонах. Переработать шины можно, применив к ним процесс девулканизации — разрушения серы, которая когда-то придала покрышке жесткость.
Читайте так же:
Самые коварные грибы двойники: список, описание, названия, фото и видео

Скоро из этого куска получится шина Источник фото: www.sibur.ru Скоро из этого куска получится шина

Шины разные важны, шины разные нужны

Любая шина, из какой бы резины она ни была произведена, анатомически содержит следующие элементы: каркас, брекер, протектор и борт. Пневматические шины для спецтехники бывают радиальные и диагональные. Большей популярностью пользуется первый вариант, так как по своей структуре такая "обувь" более прочная и имеет большую несущую способность.

Тем не менее, использование пневматических шин предпочтительно на ровных поверхностях. Все чаще для внедорожных условий эксплуатации применяют литые шины. Они легко справятся с неровностями, которые часто приходится преодолевать спецтехнике, к тому же такая шина не подвержена проколам, а значит — срок ее службы будет в разы увеличен. Воздуха в этих шинах нет, а это прямое свидетельство, что она сможет выдержать большой вес машины.

Шинный путьИсточник фото: www.topof.ru Шинный путь

Мнем, раскатываем, греем

Что касается самого процесса производства литых шин, то возможно два варианта их создания: изготовление непосредственно с диском и без него (когда литая шина надевается на обод колеса для пневматической). И в том, и в другом случае первым делом необходимо обработать резину. Для производства литых шин с дисками резина сначала проходит через металлические горячие желоба, которые прокручивают ее, придавая однородность всей массе. Затем при помощи специальных станков происходит " намотка " резины на диск будущего колеса. Предварительно диск проходит дробеструйную обработку и покраску. Резина наматывается на диск до 100 раз, в зависимости от вида шины. Потом такую шину нужно взвесить, обрезать "лишнее" в соответствии со стандартом. В случае, когда литая шина производится без диска, слои жесткой резины наматываются на специальный вал, прижимаются таким образом, чтобы в них не " застряли " воздушные пузырьки.

А теперь рисуем

Важным элементом шины является протектор. Именно благодаря этому " узору " машина сможет в будущем передвигаться плавно и не стопорить на сложных участках. Например, самым популярным рисунком для экскаваторной шины являются " елка " , " клюшка " , " универсальный " . Каждый из этих узоров отличается своими характеристиками. Если, предположим, экскаватор задействован на стройплощадке и нет частой необходимости в его перемещениях по дороге, то рисунок " клюшка " наиболее приемлем, если же, наоборот, машину приходится " перебрасывать " с объекта на объект — выбирайте универсальный тип протектора.

Протектор - важнейший элемент шиныИсточник фото: www.eurocarnews.com Протектор — важнейший элемент шины

Как же делается протектор? Процесс это небыстрый, и, наверно, если можно было бы заглянуть в паровую камеру, интересный. Так как возможности такой нет ни у кого, в словесном описании это будет выглядеть так: покрышки зажимают между двумя огромными горячими плит-формами, предварительно нанеся на шину все маркировочные элементы. Под воздействием высокого давления и горячего пара происходит процесс вулканизации (молекулярного изменения резины), резина расплавляется, и таким образом получается нужный рисунок. После этого шину можно спокойно " выпускать " на дорогу!

И напоследок…

Не забудьте правильно утилизировать вашу старую шину. Процесс ее разложения длится сотнями лет, сжигание — вредит атмосфере. Поищите в своем городе производство или завод по шинной переработке и, возможно, завтра, кто-то будет ездить на вашей старой новой шине!

Шины разлагаются годами, а процесс их переработки - сложен и под силу лишь нескольким заводамИсточник фото: www.opa.kg Шины разлагаются годами, а процесс их переработки — сложен и под силу лишь нескольким заводам

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию