ВУЛКАНИЗА́ЦИЯ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ВУЛКАНИЗА́ЦИЯ, превращение каучука в резину. При В. гибкие линейные или разветвлённые макромолекулы каучука связываются поперечными химич. связями в единую пространственную сетчатую структуру. В. – заключительный технологич. процесс перехода пластического каучуксодержащего материала в упругую эластичную резину (вулканизат). Резина теряет способность к пластическим деформациям, растворению в углеводородных средах и проявляет способность к большим обратимым деформациям в сочетании с высокими прочностью, модулями упругости, ограниченным набуханием в растворителях, устойчивостью к многократным деформациям, способностью амортизировать ударные нагрузки, стойкостью к тепловым, атмосферным и др. воздействиям. Открытие В. независимо Ч. Гудьиром (США) в 1839 и Т. Хэнкоком (Великобритания) в 1843 дало начало развитию резиновой промышленности.
По изменению свойств каучука процесс В. делится на неск. периодов: индукционный (до начала образования поперечных связей), главный (резкое увеличение плотности сетки поперечных связей), оптимум В. (достижение заданной величины плотности сетки и сохранение её при дальнейшем нагревании), перевулканизация (уплотнение сетки) или реверсия (распад образовавшейся сетки). Технологич. приёмы осуществления В. разнообразны, но их сущность заключается в нагревании горячим воздухом, перегретым водяным паром и др. теплоносителями резиновой смеси, содержащей необходимые компоненты: каучук, вулканизующие агенты, ускорители и активаторы В., иногда замедлители преждевременной В. (подвулканизации), наполнители и др. Процесс осуществляется в прессах, автоклавах, котлах, солевых ваннах при нормальном или повышенном давлении.
Выбор вулканизующих агентов определяется гл. обр. химич. структурой каучука и условиями эксплуатации изделия. Каучуки, имеющие в макромолекулах двойные связи (напр., натуральный каучук, синтетич. изопреновые, бутадиеновые), обычно вулканизуют серой и серосодержащими соединениями при нагревании – т. н. серная В. Для получения резин со спец. свойствами применяют В. полифункциональными соединениями (феноло-формальдегидными смолами, алифатич. или ароматич. полигалогенидами, реакционноспособными олигоэфиракрилатами и др.). Каучуки, не содержащие двойных связей (напр., кремнийорганические, фторкаучуки), вулканизуют органич. пероксидами, действием высоких темп-р или излучений высоких энергий. В. каучуков, в макромолекулах которых есть функциональные группы (напр., акрилатных, винилпиридиновых, хлоропреновых, уретановых), проводят с помощью соединений, вступающих в химич. реакции по этим группам.
Режим В. (темп-ру, давление и пр.) выбирают с учётом теплофизич. характеристик каучуков (теплопроводность каучуков значительно ниже теплопроводности металлов). Даже при введении технич. углерода в качестве активного наполнителя теплопроводность смеси повышается недостаточно для быстрого и равномерного прогревания заготовки будущего изделия, особенно толстостенного или многослойного. Для В. многослойных изделий (напр., шин) подбирают резиновые смеси таким образом, чтобы более реакционноспособные оказались внутри заготовки, менее реакционноспособные – в её наружных частях. Иногда для более равномерного прогревания массивных изделий применяют токи высокой частоты. Совершенствование технологич. приёмов В. направлено на более качественное управление процессом с помощью компьютеров и автоматизир. систем, организацию непрерывных процессов изготовления материалов и изделий (напр., формовая В. в аппаратах карусельного типа, произ-во транспортёрных лент, линолеума, прорезиненных тканей, шприцуемых изделий заданного профиля и др.).