Нашият робот разпозна:
лаборатория 2

Измерване на модула на еластичност на гумата

Работата никъде не е по-забавна: обикновено първите няколко минути

Пускане на каучук във всички краища на класа и приглушен yash. гласове Какво правиш! Ще го получите сега... и така нататък. За да приключим бързо този необходим ритуал и да преминем към учебника, ще извършим малка умствена дъвка.

Да вземем психически гума! кабел и прикачвам мислено тежест от сто грама към него. Нека мислено издърпаме въжето за тежестта и мислено разстигнем пръстите си. Съвет Можете да отговорите писмено и да следвате въпросите: 1 Каква траектория ще лети тежестта и какво ще се случи в края на пътя

Със своите крехки 2 куки като o зелена I nr South pa llr круша:

B лабораторен шкаф, скрин; ркамн и термометри:

В главата пред седящия и ще може ли да направи нещо психически след това

Накратко, ние сме в десети клас, момчета. Започваме да се отучаваме от глупостта. За да предотвратите описаното по-горе езели да се случи без злонамерен умисъл, запомнете: закачете внимателно тежестите на кабела, не разтягайте шнура повече от необходимото; когато отивате към Камчатка за линийка, уверете се, че конструкцията не се придържа към лиляка и не достига зад вас с наклонения катапулт. Най-предпазливите могат да дойдат на час с хокейна каска - училищна програмане е забранено.

Хубаво е да използвате готова формула, но още по-приятно е да знаете откъде идва тази формула. Разбрахме го от закона на Хук. Ако си спомняте, този закон е валиден за деформации на тялото Има още един аргумент в полза на факта, че гумата не може да се разтяга силно и изглежда така:

Модулът на Янг, следователно е равен на

Механичното напрежение o по дефинирано

по следния начин:

Знакът на модула във формулата за ъгловост и когато тялото е компресирано: тъй като V модул използваме обикновени скоби

Това е нашата работна формула. Последното препятствие, което трябва да преодолеете, е това определение.

Пън иш r.;: I., - .: m sechsile cr>. .тези. ,. я ..... ри-оо ;. o.o. моята gch.sh

Каучук-5 ab ширината се умножава по дебелината. Шнурът е топъл и като цяло е малко вероятно с къдраво напречно сечение

Разстояние 1, м.07

Разстояние 1, m 0,088

Ширина shshr, 1 i, m 0,01

Дебелина на шнура /, m 0,0005

Площ на напречното сечение K. m 50-

Еластична сила U. N s

Изчислено

Инструментал gkm rs ..... chs1 b tsigeiki. D, 1, m 0,0001

Грешка при отчитане на дължината, D-, 1, m 0,0005

Абсолютна грешка. A1. m 0,0006

Инструментална грешка на микрометъра. LL. m +0,000005

Грешка при отчитане на дебелината. L.L m +0,000005

Абсолютна грешка Li m 0,00001

Те:...-.:; ; Динамометър 1Sh10S1k, DR. Н 0,005

Грешка при четене на сила, L-, R. 11 0,05

Lbeo.ikch pan LK грешка. Н 0,055

Модул на Янг W. Pa 2.3x o

Относителна грешка e, 14

LH абсолютна грешка. Pa 1,22x10

Площ на напречното сечение на кабела: 5 L

5 0,01 m 0,0005 m 0,000005 m2 5x 10 mg.

Модул на Янг: E,.,.

7 2.3x10 Pa.

S 5х106м20,088м-0,07м

E Изчисляването на грешката в нашия пример се усложнява от факта, че, както вече разбрахте, кабелът има правоъгълно напречно сечение: измерихме го с линийка и го измерихме с микрометър, тоест с инструменти с различна точност. Въпреки това, с известно внимание при последващото изчисление, не е трудно да го разберете. Ichmerchnin грешка:

D1 - D1 + 4,1; D1 0,0001 m + 0,0005 m 0,0006 m; B DCL + ab; AB 0,000005 m - 0,000005 m - 0,00001 m: DG - D, D + DR; DR 0,005 N + 0,05 N 0,055 11. Относителна грешка: DR D! D1 Dy. D1 E R +1+ a + b + 21-1
0,055 P 0,0006 m 0,0006 m 0,00001 m 0,0006 m

Е ЗН + 0,07 m + 0,01 m 0,0005 m 0,088 m - 0,07 m

0,018 + 0,008 + 0,06 + 0,02 + 0,033 - 0,14 14 Грешка при споделяне на Dosol J1: DE - Ee; DE 2.3x106 Pa 0.14 3.22x105. Отговор: E 2.3x10 3.22x10 Pa.

Лабораторна работа

"Измерване на модула на еластичност на каучука"

Дисциплина Физика

Лектор Виноградов A.B.

Нижни Новгород

2014 г

Цел на работата: Определете експериментално модула на еластичност на гумата.

Оборудване: гумена лента с примка в единия край и възел в другия, динамометър (или два лабораторни комплекта тежести), статив, линийка с милиметрови деления, допирателен шублер.

Кратка теоретична информация.

Модулът на Юнг характеризира еластичните свойства на материала. Това е постоянна стойност, която зависи само от материала и неговото физическо състояние. Тъй като модулът на Йънг е включен в закона на Хук, който е валиден само за еластични деформации, модулът на Йънг също характеризира свойствата на веществото само при еластични деформации.

Модулът на Янг може да се определи от закона на Хук:

F / S = E дл/л 0 , следователно E = F л 0 / С дл, където дl = l-l 0 , S = a b, F = mg.

Упражнение:

2. Подгответе отговори на въпроси за сигурност.

3. Подгответе формуляр за отчет.

Работна поръчка:

1. Измерете ширината и дебелината на лентата с шублер и изчислете нейната площ на напречното сечение S 0.

3. Фиксирайте края на лентата с възела в крака на статива и вкарайте куката на динамометъра (или тежестта) в примката, така че да разтегнете лентата с 1-2 cm.

4. Извадете товара и измерете първоначалната му дължина (от точката на закрепване до отвора).

5. Разтегнете лентата 2-3 см и измерете деформиращата сила.

6. Повторете експеримента за удължители от 4 и 6 см.

7. От резултатите от всеки от експериментите изчислете модула на Янг.

8. Намерете средната стойност на модула на Янг за три измерения.

9. Оценете точността на измерванията. d = д E / E = д F / F +2 дл / л +2да / а

10. Обяснете с каква цел е било необходимо да се извърши операцията, описана в параграф 3.

11. Въведете резултатите от измерванията и изчисленията в таблицата:

опит

Първоначална дължина на лентата л 0 , m

Ширина на колана

а, m

Дебелина на лентата

б, m

Кръстосана площ

та секция от лентата

S, m 2

Дефор

миролюбива сила

Ф, Х

Удължаване

Δ л, m

Модул на Янг

Е, Па

Среден модул на Янг

Д вж, па

Грешка

д,%

Съдържание на доклада.

Докладът трябва да съдържа:

1. Заглавие на произведението.

2. Целта на работата.

3. Списък на необходимото оборудване.

4. Формули на необходимите количества и техните грешки.

5. Таблица с резултатите от измерванията и изчисленията.

6. Отговори на въпроси за сигурност.

7. Заключения за извършената работа.

Контролни въпроси.

1. Какъв е модулът на Янг?

2. Какво се нарича граница на еластичност?

3. На стоманена нишка с диаметър 2 mm и дължина 1 m е окачен товар с тегло 200 g. Колко ще се удължи нишката, ако модулът на Юнг за стоманата е 2,2 * 1011 Pa? Какво е удължението на нишката?

4.Какво е механично напрежение и как се измерва?

Библиография.

1.Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика (учебник за средно профил. образователни институции- М. висше училище 1995) § 13.1-8 (2).

2. Дмитриева В.Ф. Физика ( Урокза средни специализирани учебни заведения - М. висше училище 2001) § 42-49 (2).

*

Практическа работа номер 5

Тема. Определяне на модула на еластичност на гумата

Цел: експериментално да се провери закона на Хук и да се определи модулът на еластичност на каучука.

Устройства и материали: гумена лента с дължина 20-30 см; комплект тежести по 102 г всяка; мерна линийка с градуировка 5 мм / под; универсален статив със съединител и краче; шублери.

Теоретична информация

Когато тялото се деформира, възниква еластична сила. При малки деформации еластичната сила създава механично напрежение σ, което е право пропорционално на относителната деформация ε. Тази зависимост се нарича закон на Хук и има следната форма:

където σ = F / S; F е еластичната сила; S е площта на напречното сечение на пробата; l - l 0 - абсолютна деформация; l 0 - началната дължина на пробата; l е дължината на разтегнатия образец; E = σ / ε-модул на еластичност (Young). Той характеризира способността на материала да устои на деформация и е числено равен на механичното напрежение при ε = 1 (т.е. когато l = 2l 0). В действителност никое твърдо тяло не може да издържи на такава деформация и колапс. Вече след значителна деформация, тя престава да бъде еластична и законът на Хук не се изпълнява. Колкото по-голям е модулът на Янг, толкова по-малко се деформира пръчката, при равни други условия (същите F, S, l 0).

ПРОГРЕС

1. С помощта на шублер измерете диаметъра D на гумената лента и изчислете нейната площ на напречното сечение по формулата:

2. Фиксирайте свободния край на гумената лента в статива и измерете с линийка началната му дължина l 0 от долния ръб на крака на статива до точката, където е закрепена шината.

3. Висящи тежести към долната панта на свой ред (фиг. 1), измервайте всеки път нова дължина на гумената лента l. Изчислете абсолютното удължение на лентата: l - l 0.

4. Определете приложената сила F = mg, където g = 9,8 m / s 2. Запишете резултатите в таблицата.

	Ф, Х	л, м	l - l 0, m

5. Използвайки получените данни, начертайте зависимостта на механичното напрежение σ от относителното удължение ε.

6. Изберете прав участък на графиката и в него изчислете модула на еластичност по формулата:

7. Изчислете относителните и абсолютните грешки на измерването на модула на Йънг за една от точките, които принадлежат към праволинейния участък на графиката, като използвате формулите:

където ΔF = 0,05 N, Δl = 1,5 mm, ΔD = 0,1 mm; ΔE = Eε.

8. Запишете резултата като:

9. Направете заключение за извършената работа.

Контролни въпроси

1. Защо модулът на Янг се изразява в толкова голямо число?

2. Защо е практически невъзможно да се определи модулът на Йънг чрез директни измервания по дефиниция?

ЛАБОРАТОРНА РАБОТА No8

тема:« Определяне на модула на еластичност на материала (модула на Янг) "

Цел:определете модула на еластичност на гумената корда и оценете резултатите от експеримента, като го сравнявате със стойността на таблицата.

Оборудване:статив със съединител и краче, гумен шнур (с кръгло напречно сечение), чаша за тежести, комплект тежести (тежести), мерна линийка с милиметрова скала.

Теоретична част

Модул на Янг ( Е) характеризира еластичните свойства на всеки твърд материал. Тази стойност зависи само от самото вещество и неговото физическо състояние. Тъй като модулът на Йънг е включен в закона на Хук, който е валиден само за еластични деформации, модулът на Йънг също характеризира свойствата на веществото само при еластични деформации.

Модулът на Янг може да се определи от закона на Хук: (1)

от и тогава , тогава . (2)

Тъй като деформацията на пръти, изработени от твърди материали, изисква доста големи усилия, в тази лабораторна работа се препоръчва използването на материали с ниска стойност на модула на еластичност, например гума.

Работна процедура:

Изчислете площта на напречното сечение на гумената връв по формулата:

(измерете диаметъра на кабела с микрометър или попитайте вашия учител).

Първоначална дължина на пробата

Абсолютно удължаване на образеца

S - площ на напречното сечение на кабела

Ф – еластична сила , възникващ в опъната връв и равен на тежестта на тежестите върху чашата (P)

Извършете измервания и изчисления три пъти при различни натоварвания, въведете резултатите в таблицата.

1. Изчислете средната стойност на модула на еластичност на гумената корда.

Оценете точността на измерванията и изчисленията, като изчислите относителната грешка чрез сравняване среден резултатс табличната стойност на модула на Янг за каучук: E табл. = 1 ∙ 10 6 Pa.

Въз основа на резултатите от работата направи заключение.

ОТЧЕТ ЗА РАБОТА

ИЗХОД:

Контролни въпроси:

Какви деформации сте изследвали в тази работа? Дайте характеристика (определение) на този вид деформация.

Начертайте диаграма напрежение-деформация за твърдо тяло. Каква зависимост може да се проследи от тази диаграма?

ОТГОВОРИ НА КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ:

1. Какви деформации изследвахте в тази работа? Дайте характеристика (определение) на този вид деформация.

3. Начертайте диаграмата на опън на твърдо тяло. Каква зависимост може да се проследи от тази диаграма?

Каучук и еластомери (еластопласти) Класификация, свойства, съхранение.

КАУЧУК- еластичен материал, получен от вулканизацията на естествен (NR) и синтетичен каучук (SC). Това е мрежест еластомерен продукт от омрежване на каучукови молекули чрез химични връзки. Свойствата се определят както от използваната гума, така и от съставките на каучуковата смес (повече подробности по-долу). Гумите обикновено имат по-висока устойчивост на топлина от гумите. Съвременната физическа теория на втвърдяването на каучука обяснява увеличаването на нейната якост с наличието на свързващи сили (адсорбция и адхезия), възникващи между гумата и пълнителя, както и образуването на непрекъсната верижно-мрежеста структура на пълнителя поради взаимодействие между частиците на пълнителя. Възможно е и химическо взаимодействие на каучук с пълнител.

ПРОИЗВОДСТВО НА КАУЧУК

Пластификация.Едно от най-важните свойства на каучука - пластичност - се използва при производството на каучукови изделия. За да се смеси каучукът с други съставки за смесване на каучук, той първо трябва да бъде омекотен или омесен чрез механична или топлинна обработка. Този процес се нарича месене на каучук. Откритието от Т. Ханкок през 1820 г. на възможността за пластифициране на каучук е от голямо значение за каучуковата индустрия. Неговата месилка се състоеше от ротор с шипове, въртящ се в кух цилиндър с шипове; това устройство имаше ръчно задвижване. В съвременната каучукова индустрия се използват три типа подобни машини, преди останалите компоненти на каучуковата смес да бъдат включени в каучука. Това е гумена мелница, миксер Banbury и месилка Gordon.

Използване гранулатори - машини, които нарязват каучук на малки гранули или люспи със същия размер и форма, - улеснява операцията по дозиране и контрол на процеса на обработка на каучук. гумата се подава в гранулатора на изхода от месилката. Получените гранули се смесват с сажди и масла в миксер Banbury, за да се образува основна смес, която също се гранулира. След обработка в смесител Banbury се смесва с вулканизиращи агенти, сяра и ускорители на вулканизация.

Приготвяне на каучукова смес. Химическо съединениесамо каучук и сяра биха ограничени практическа употреба... За да се подобрят физическите свойства на гумата и да се направи по-използваема при различни приложения, е необходимо да се модифицират нейните свойства чрез добавяне на други вещества. Всички вещества, които се смесват с каучука преди вулканизация, включително сяра, се наричат ​​съставки за смесване на каучук. Те причиняват както химически, така и физически промени в каучука. Тяхната цел е да променят твърдостта, здравината и издръжливостта и да увеличат устойчивостта на абразия, масла, кислород, химически разтворители, топлина и напукване. За производството на гуми за различни приложения се използват различни съединения.

Ускорители и активатори . Веществата, наречени ускорители, когато се използват заедно със сяра, намаляват времето за втвърдяване и подобряват физическите свойства на каучука. Примери за неорганични ускорители са бяло олово, олово (оловен оксид), вар и магнезиев оксид (магнезиев оксид). Органичните ускорители са много по-активни и са важна част от почти всяка гума. Те се въвеждат в сместа в относително малка пропорция: обикновено са достатъчни от 0,5 до 1,0 части на 100 части каучук. Повечето ускорители са напълно ефективни в присъствието на активатори като цинков оксид, а някои изискват органична киселина като стеаринова киселина. Следователно съвременните гумени формулировки обикновено включват цинков оксид и стеаринова киселина.

Омекотители (пластификатори). Омекотителите и пластификаторите обикновено се използват за съкращаване на времето за смесване на каучук и по-ниски температури на процеса. Те също така спомагат за разпръскването на * съставките в сместа, което води до набъбване или разтваряне на каучука. Типични омекотители са парафинови и растителни масла, восъци, олеинова и стеаринова киселини, боров катран, каменовъглен катран и колофон, вазелин, битум и дибутилфталат**. Количеството омекотители е 8-30% от масата на каучука.

* Дисперсия - фино смилане на твърди вещества и течности във всякаква среда за получаване на прахове, суспензии и емулсии.

**Дибутил фталат, ди-n-бутилов естер на о-фталова киселина, С 6 Н 4 (СООС 4 Н 9) 2 , безцветна мазна течност със слаб плодов мирис; t kip 206 ° C (10 mm Hg); плътност 1047-1050 kg / m 3 (25 ° C); коефициент на пречупване n 25 D 1.490-1.493; разтворимост във вода 0,1% (20 ° C). D. се получава от n-бутилов алкохол и фталов анхидрид в присъствието на киселинни катализатори. D. е пластификатор за поливинилхлорид, полистирол и много други пластмаси и синтетични каучуци (BSE).

Пълнители. Вещества, добавени към каучук за намаляване на цената на продуктите, получени от него (пълнители или инертни пълнители). Някои вещества укрепват каучука, като му придават здравина и устойчивост на износване, те се наричат ​​подсилващи пълнители (или активни, или подсилващи пълнители). Фино смлените въглеродни (газови) сажди са най-разпространеният подсилващ пълнител; той е сравнително евтин и едно от най-ефективните вещества от този вид. Каучукът на протектора за автомобилна гума съдържа приблизително 45 части сажди на 100 части гума. Други често използвани подсилващи пълнители са цинков оксид, магнезиев карбонат, силициев диоксид, калциев карбонат и някои глини, но всички те са по-малко ефективни от сажди. Трябва да се спомене, че често в каучуковия състав се въвежда регенерация - продукт от преработка на стари каучукови изделия и отпадъци от производството на каучук. В допълнение към намаляването на разходите, регенерираният каучук подобрява качеството на каучука, намалявайки склонността му към стареене.

Антиоксиданти и антиоксиданти. Използването на антиоксиданти за запазване на желаните свойства на каучуковите изделия по време на тяхното стареене и експлоатация започва след Втората световна война. Подобно на ускорителите на вулканизацията, антиоксидантите са сложни органични съединения, които в концентрация от 1-2 части на 100 части каучук предотвратяват нарастването на твърдостта и чупливостта на каучука. Излагането на въздух, озон, топлина и светлина е основна причина за стареенето на каучука. Някои антиоксиданти също предпазват каучука от огъване и увреждане от топлина. Опростено, ефектът на антиоксидантите е, че те инхибират окисляването на каучука, като се окисляват или чрез разрушаване на получените каучукови пероксиди, се използват алдол, неозон D и др.). Антиоксидантите (парафин, восък) образуват повърхностни защитни филми, те се използват по-рядко.

Пигменти ... Въпреки че втвърдителите и ексципиентите и другите гумени съставки често се наричат ​​пигменти, истинските пигменти също се използват за придаване на цвят на каучуковите продукти. Като бели пигменти се използват цинкови и титанови оксиди, цинков сулфид и литопон. Жълтото на короната, пигментът от железен оксид, антимоновият сулфид, ултрамаринът и черното на лампата се използват за придаване на разнообразни цветове на продуктите. Някои оцветители (бяло, жълто, зелено) абсорбират късовълновата част на слънчевия спектър и по този начин предпазват гумата от светлинно стареене.

Каландриране.След като суровата гума е омесена и смесена със съставките за смесване на каучук, тя се обработва допълнително преди вулканизация, за да й се придаде формата на крайния продукт. Видът на третиране зависи от приложението на гумения продукт. Каландрирането и екструдирането се използват широко на този етап от процеса.

Каландри са машини, предназначени за валцоване на каучукови смеси в листове или намазване на тъкани с тях. Стандартният каландр обикновено се състои от три хоризонтални ролки, подредени една върху друга, въпреки че за някои задачи се използват четириролкови и петролкови каландри. Кухи каландрови ролки имат дължина до 2,5 м и диаметър до 0,8 м. Парата се подава към ролките и студена водаза контрол на температурата, чийто избор и поддържане са от решаващо значение за получаване на качествен продукт с постоянна дебелина и гладка повърхност. Съседните валове се въртят навътре противоположни посокии скоростта на всеки вал и разстоянието между валовете са точно контролирани. Каландрът се използва за покриване на тъкани, намазване на тъкани и валцоване на каучуковата смес на листове.

Екструдиране.Екструдерът се използва за формоване на тръби, маркучи, протектори на гуми, пневматични гуми, уплътнения за автомобили и други продукти. Състои се от стоманено цилиндрично тяло, покрито за отопление или охлаждане. Шнекът, плътно прилепнал към тялото, подава невтвърдената гумена смес, предварително

нагрява се върху ролките, през тялото до главата, в която се вкарва сменяем формовъчен инструмент, който определя формата на получения продукт. Продуктът, напускащ главата, обикновено се охлажда с струя вода. Тръбите на пневматичните гуми излизат от екструдера под формата на непрекъсната тръба, която след това се нарязва на парчета с желаната дължина. Много продукти, като уплътнения и малки тръбички, излизат от екструдера в крайната си форма и след това се втвърдяват. Други продукти, като протекторите на гумите, излизат от екструдера под формата на прави заготовки, които впоследствие се нанасят върху тялото на гумата и се вулканизират към него, променяйки първоначалната си форма.

Втвърдяване.След това трябва да вулканизирате детайла, за да получите готов продукт, подходящ за употреба. Вулканизацията се извършва по няколко начина. Много продукти не получават окончателната си форма до етапа на вулканизация, когато каучуковата смес, затворена в метални форми, се подлага на температура и налягане. Автомобилните гуми, след като бъдат сглобени на барабан, се формоват до желания размер и след това се вулканизират в набраздени стоманени форми. Формите се подреждат една върху друга във вертикален вулканизационен автоклав и парата се пуска в затворен нагревател. Въздушна възглавница със същата форма като тръбата на гумата се вкарва в невтвърдена заготовка за гума. Чрез гъвкави медни тръби въздух, пара, гореща вода се пускат в него поотделно или в комбинация един с друг; тези предаващи налягане течности разширяват каркаса на гумата, карайки гумата да тече в оформените вдлъбнатини на матрицата. В съвременната практика технолозите се стремят да увеличат броя на вулканизираните гуми в отделни вулканизатори, наречени калъпи. Тези шприцформи имат кухи стени, за да позволят вътрешна циркулация на пара, топла водаи въздух, които доставят топлина на детайла. В зададеното време формите се отварят автоматично.

Разработени са автоматизирани преси за вулканизиране, които вмъкват камера за готвене в заготовка на гумата, вулканизират гумата и отстраняват камерата за готвене от готовата гума.

Камера за готвене е неразделна част от вулканизиращата преса. Гумите са вулканизирани в подобни форми, които имат гладка повърхност. Средното време за вулканизация за една камера е около 7 минути при 155 ° C. При по-ниски температури времето за вулканизация се увеличава.
Много по-малки продукти се втвърдяват в метални форми, които се поставят между успоредни хидравлични пресови плочи. Пресовите плочи са кухи отвътре, за да позволят нагряване на пара без директен контакт с продукта. Продуктът получава топлина само през металната форма.
Много продукти се втвърдяват чрез нагряване във въздух или въглероден диоксид. По този начин се вулканизират гумирани тъкани, дрехи, дъждобрани и гумени обувки. Процесът обикновено се извършва в големи хоризонтални вулканизатори с парна обвивка. Вулканизираните каучукови смеси със суха топлина обикновено съдържат по-малко сяра, за да се предотврати достигането на част от сярата до повърхността на продукта. За да се намали времето за вулканизация, което обикновено е по-дълго, отколкото при вулканизация с открита пара или пресова вулканизация, се използват ускорители.

Някои каучукови изделия се вулканизират чрез потапяне в гореща вода под налягане. Гуменият лист се навива между слоеве муселин върху барабан и се вулканизира в гореща вода под налягане. Гумени крушки, маркучи, изолация на проводници са вулканизирани в отворена двойка. Вулканизаторите обикновено са хоризонтални цилиндри с плътно прилепнали капачки.
Пожарните маркучи са вулканизирани с пара отвътре и по този начин действат като свои собствени вулканизатори. Гуменият маркуч се изтегля във вътрешността на сплетения памучен маркуч, към тях са прикрепени свързващи фланци и парата се впръсква в детайла за определено време под налягане.

Вулканизиращите вещества (агенти) участват във формирането на пространствената мрежова структура на вулканизата. Обикновено като такива вещества се използват сяра и селен, за някои каучуци, пероксиди. За каучук за електрически цели вместо елементарна сяра (която взаимодейства с медта) се използват органични серни съединения - тиурам (тиурамови каучуци).

Обещаващо е използването на прахообразни каучуци и състави и производството на формовани каучуци чрез течни методи за формоване от състави на основата на течни каучуци. При вулканизиране на смеси, съдържащи 30-50% от масата S, изчислено като каучук, се получава ебонити .

ТВЪРДА * ГУМА И МЕКА ГУМА

Продуктите от твърд каучук се различават от меките каучукови изделия главно по количеството сяра (или друг агент), използвано при вулканизацията. Когато количеството сяра в каучуковата смес надвиши 5%, чрез вулканизация се получава твърд каучук. Каучуковата смес може да съдържа до 47 части сяра на 100 части каучук; това произвежда твърд и здрав продукт, наречен ебонит, защото е подобен на абаносово (абаносово) дърво.

Продуктите от твърд каучук имат добри диелектрични свойства и се използват в електрическата индустрия като изолатори като разпределителни табла, щепсели, контакти, телефони и батерии. Тръбите, клапаните и фитингите, изработени от твърд каучук, се използват в онези области на химическата промишленост, където се изисква устойчивост на корозия. Правенето на играчки за деца е друг елемент от консумацията на твърда гума.

* Твърдост на каучука Твърдостта на каучука се характеризира с устойчивост на вдлъбване на метална игла или топка (индентор) в гумата под действието на компресирана сила

пружини или под действието на товар. За определяне на твърдостта на гумата се използват различни тестери за твърдост. Често за определяне на твърдостта на гумата се използва тестер за твърдост TM-2 (тип Shore), който има тъпа игла, свързана с пружина вътре в устройството. Твърдостта се определя от дълбочината на вдлъбнатина на иглата в пробата под действието на компресирана пружина, когато равнината на основата на устройството докосва повърхността проба (GOST 263-75). Натискането на иглата предизвиква пропорционално движение на стрелката по скалата на устройството. Максималната твърдост, съответстваща на твърдостта на стъклото или метала, е 100 конвенционални единици. Каучукът, в зависимост от състава и степента на вулканизация, има твърдост от 40 до 90 конвенционални единици. С увеличаване на съдържанието на пълнители и увеличаване на продължителността на вулканизация, твърдостта се увеличава; омекотителите намаляват твърдостта на гумата.

Имоти.Каучукът може да се разглежда като омрежена колоидна система, в която каучукът представлява дисперсионна среда, а пълнителите представляват дисперсна фаза. Най-важното свойство на каучука е неговата висока еластичност, тоест способността да претърпява големи обратими деформации в широк температурен диапазон. твърди вещества(еластичност, стабилност на формата), течности (аморфност, висока деформируемост при ниска обемна компресия) и газове (увеличаване на еластичността на вулканизационните мрежи с повишаване на температурата, ентропен характер на еластичността).

Каучукът е относително мек, почти несвиваем материал. Комплексът от неговите свойства се определя преди всичко от вида на каучука (вижте списъка и таблицата по-долу); свойствата могат да се променят значително при комбиниране на каучуци разл. видове или техни модификации.

Модул на еластичносткаучук от различни видове с малки деформации е 1-10 MPa, което е с 4-5 порядъка по-ниско, отколкото за стомана;

Коефициент на Паусонкаучукът е близо до 0,5.

Еластични свойства на каучукса нелинейни и имат подчертан релаксационен характер: зависят от режима на натоварване, величината, времето, скоростта (или честотата), повторението на деформациите и температурата. Удължението достига 1000%

Обратима деформация на опънкаучукът може да достигне 500-1000% (за стомана около 1%).

Свиваемост на каучук- за инженерни изчисления гумата обикновено се счита за несвиваема.

Долна граница на температурния диапазони високата еластичност на каучука се дължи главно на температурата на встъкляване на каучуците, а за кристализиращите гуми също зависи от температурата и скоростта на кристализация.

Горна температурна границаработата на гумата е свързана с термичното съпротивление на гумите и напречните химически връзкиобразувани по време на вулканизация. Ненапълнените каучуци на базата на некристализиращи гуми имат ниска якост. Използването на активни пълнители (силно диспергирани сажди, SiO 2 и др.) дава възможност да се увеличат якостните характеристики на каучука с порядък и да се постигне ниво на производителност на каучука от кристализиращи гуми.

Твърдост на каучукасе определя от съдържанието на пълнители и пластификатори в него, както и от степента на вулканизация.

Плътност на каучукаизчислено като обемно претеглена средна стойност на плътностите на отделните компоненти. По същия начин топлофизичните характеристики на каучука могат да бъдат приблизително изчислени (с обемно пълнене по-малко от 30%): коефициент на топлинно разширение, специфичен обемен топлинен капацитет и коефициент на топлопроводимост.

Гумите абсорбират незначително вода и набъбват в ограничена степен в органични разтворители.

Известните гуми се характеризират с устойчивост на масло, бензин, вода, пара и топлина, устойчивост на химически агресивни среди, озон, светлина, йонизиращи лъчения. Кога трае. съхранението и експлоатацията на каучуците са подложени на стареене и умора, което води до влошаване на техните механични свойства, намаляване на якостта и разрушаване. Срокът на експлоатация на гумата, в зависимост от условията на работа, варира от няколко дни до няколко десетки години.

Класификация на каучуците.

По предназначение се разграничават следните основни групи каучук:

С общо предназначение,

Специално предназначение, включително:

Топлоустойчив,

Устойчив на замръзване,

Устойчив на масло,

Устойчив на химически агресивни среди, включително устойчив на хидравлични течности,

диелектрик,

Електрически проводим,

магнитен,

Огнеупорен,

Устойчив на радиация,

Вакуум,

Триене (устойчив на износване *),

За хранителни и медицински цели,

за тропически и други климатични условия

По видове:

също получавате

Пореста или гъбеста

Цветни и прозрачни гуми.

* Износоустойчивост - Основният показател за устойчивост на износване е устойчивостта на износване и износване, които се определят в условия на търкаляне с приплъзване (GOST 12251-77) или в условия на плъзгане по абразивна повърхност, обикновено, както в предишния случай, върху абразивна хартия GOST 426-77).

Абразия (дефинирана като съотношението на намаляването на обема на пробата по време на абразия към работата, изразходвана за абразия, и се изразява в m3 / MJ [cm3 / (kW (h)]).
Устойчивост на абразия (дефинирана като съотношението на работата, изразходвана за износване, към намаляването на обема на пробата по време на абразия и се изразява в MJ / m3 [cm3 / (kW (h)]).
Изтриването на пръстеновидните образци по време на търкаляне с приплъзване е по-съвместимо с условията на износване на протекторите на гумите по време на работа и следователно се използва при изпитвания за износоустойчивост на гумите на протектора.

Гуми и еластомери (еластопласти).

1) Естествен (NK) и синтетичен изопрен (SKI).Плътността на каучуците е 910-920 kg / m 3, якостта на опън е 24-34 MPa, относителното удължение е 600-800%. По отношение на еластичните свойства марката SKI-3 превъзхожда повечето от известните в момента SK и практически е еквивалентна на NK. Освен това произвеждат хранителен изопренов каучук SKI-Zp, SKI-Zs-за цветни продукти, SKI-ZNTP - за леки тънкостенни изделия и др. Изопреновите гуми се използват при производството на транспортни ленти, формовани изделия, гъбести медицински и други продукти.

2) Бутадиен (SKD).Плътността на каучука е 900-920 kg / m 3, якостта на опън е 13-16MPa, относителното удължение е 500-600%. Известни: SKD групи I и II, различаващи се по пластичност, както и SKDM - напълнени с масло, със съдържание на масло от 16 до 25 часа (тегловно), SKDP - съдържащи 9-10% пиперилен. SKD има висока устойчивост на замръзване и абразия. Каучуковите смеси на базата на SKD са слабо обработени чрез екструдиране и каландриране. За подобряване на тези свойства към SKD се добавят NK и SKI-3. Напълненият с масло SKD има най-добрите пластоеластични свойства, а вулканизаторите на негова основа имат комплекс от подобрени физични и механични свойства. Смесите на базата на SKD се характеризират с ниска лепкавост. SKD е по-нисък от NK по сила на вулканизати.

3) бутилова гума (BK)е устойчив на кислород, озон и други химически реагенти. Каучукът има висока устойчивост на абразия и високи диелектрични свойства. По отношение на температурната устойчивост е по-нисък от другите гуми. Основното физическа собственост BC е необичайно висока устойчивост на газ и влага. Гуми, изработени от този материал, задържат въздух 10 пъти по-дълго от гумата от естествен каучук. Бутиловият каучук се използва широко като общо и със специално предназначение... При производството на каучукови изделия от BK се произвеждат маркучи за пара, транспортни ленти и гумени технически части, които изискват повишена устойчивост на топлина, пара, озон и химикали. BK се използва за производството на електрически изолационни гуми, различни гумирани тъкани и облицовка на химическо оборудване. BK гумите се използват в части на доилни машини и в хранително-вкусовата промишленост.

Каучукът е кристализиращ, което прави възможно получаването на материал с висока якост (въпреки че еластичните свойства са ниски).

4) Стирен бутадиен (SKS) и метилстирен бутадиен (SKMS) каучук.Плътността на каучука е 919-920 kg / m 3, якостта на опън е 19-32MPa, удължението е 500-800%.Каучуците на основата на стирен бутадиен и метилстирен бутадиен каучук имат висока устойчивост на абразия. Гумите от тези каучуци намират широко приложение в производството на транспортни ленти за покриване на гуми, различни гумени изделия. Произвеждат се специални марки мразоустойчиви каучуци с намалено съдържание на стирол или метилстирол: SKS-Yu, SKMS-10 и SKS-10-1.

5) Бутадиен нитрил (SKN).Гумите на базата на SKN имат висока якост, издържат добре на абразия, но са по-ниски по еластичност от каучуците на база NK, превъзхождат ги по издръжливост до стареене и действието на разредени киселини и основи. Нитрил бутадиенът е основният вид масло и бензиноустойчив каучук, широко използван при производството на много широка гама от каучукови изделия. Нитрилните каучуци са маслоустойчиви до степента, в която съдържат акрилонитрил. Индустрията на RTI използва следните видове каучук: SKN-18, SKN-18M, SKN-26, SKN-26M, SKN-40M, SKN-40T, SKN-18RVDM, SKN-26RVDM. В момента са разработени нови видове нитрилен бутадиен каучук. Те включват: каучук с високо съдържание на акрилонитрил, мек тип, получен с нетоксичен емулгатор - SKN-50SM; модифициран с поливинилхлорид - SKN-18PVH и др.

6) Етилен пропилен (EPDM и EPDM)съполимер на етилен с пропилен - представлява бяла каучукова маса, която има висока якост и еластичност, много е устойчива на топлинно стареене, има добри диелектрични свойства. В допълнение към EPDM се произвеждат и тройни кополимери от EPDM.
Каучуците притежават комплекс от ценни свойства (топло, светло- и озоноустойчивост), които им позволяват да се използват в производството на каучук както за общо, така и за специални цели. Устойчиви на силни окислители (HNO3, H2O2 и др.), използвани за уплътняване на продукти, диафрагми, гъвкави маркучи и др., не се влошават при работа в атмосферни условия в продължение на няколко години. Използва се за производство на формовани и неформовани изделия, изолации, уплътнители за хидравлични системи. Тази гума е направена от евтини суровини и намира множество промишлени приложения.
EPDM каучукът е силно дишащ.

7) Хлоропрен (HC) = нирит.Гумите на базата на Nairite имат висока еластичност, устойчивост на вибрации, устойчивост на озон, устойчивост на гориво и масла и добра устойчивост на топлинно стареене. (Окисляването на каучука се забавя от екраниращия ефект на хлора върху двойните връзки.) (Масло -, бензо -, озоноустойчивост, негоримост, повишена топлоустойчивост), които определят спецификата на неговото приложение. Те не съдържат сяра в молекулярната верига, по-редовни са и кристализират с по-бърза скорост. отлични динамични свойства. Найритите се използват в производството на клинови ремъци, формовани и неформани съоръжения, ръкави, колани и други гумени изделия. Гумите на базата на найрит се използват успешно за облицоване на химическо оборудване, изложени на алкали, солеви разтвори и други агресивни среди. Индустрията произвежда и течни наирити, които се използват за антикорозионни и защитни покрития.
Произвежданите хлоропренови каучуци могат да се разделят на две основни групи: модифицирани със сяра и модифицирани с меркаптани. Първата група включва Nairite CP-50, Nairite CP-100, Nairite KR-50, които съдържат сяра в молекулярната верига, са по-малко редовни и имат относително ниска скорост на кристализация. Втората група включва Nairit P, Nairit NP, Nairite PNA, Nairit NOT. Усвоено е производството на нови марки наирите - DF, DKR, DN и др.

8) Хлоросулфониран полиетилен (CSPE)имат повишена устойчивост на абразия при нагряване, устойчиви на озон, масла и бензин, добри диелектрици. Използва се като структурен и защитен материал (антикорозионен, без замърсяване морска водаводорасли и покривни микроорганизми) за защита от излагане на радиация. Неговите вулканизатори имат отлична устойчивост на озон, висока устойчивост на износване и атмосферни влияния, ниска водопоглъщаемост, добри диелектрични свойства, висока химическа устойчивост. HSPE се използва за облицоване на конвейерни ленти, транспортиращи нагрети материали. Препоръчва се използването му при производството на ръкави, колани, термоустойчиви уплътнения, уплътнения, гъбести продукти, специални видове гумирани тъкани.
Недостатъците включват относително високо генериране на топлина, значителна постоянна деформация и отделяне на газ при нагряване.

9) Уретан (SKU) / Полиуретанимат висока якост, еластичност, устойчивост на износване, масло и бензин. Устойчив на кислород и озон, газонепроницаемостта му е 10 - 20 пъти по-висока от тази на NK. Уретановите гуми са устойчиви на радиация. Гумите на базата на SKU се използват за автомобилни гуми, транспортни ленти, облицовка на тръби и улуци за транспортиране на абразивни материали, обувки и др.

На базата на полиестери се произвеждат SKU-7, SKU-8, SKU-50; на базата на полиетери - SKU-PF, SKU-PFL.

10) Полисулфид (PSK) Тиокол.Устойчив на горива и масла, кислород, озон, слънчева светлина... Има висока газонепроницаемост - добър уплътняващ материал, добри характеристики на стареене, висока устойчивост на разкъсване. Водните дисперсии на тиоколите се използват за уплътняване на стоманобетонни резервоари.
Механичните свойства на каучук на основата на тиокол ​​са ниски.

11) Акрилат (AK) / Полиакрилат.Предимството на акрилатните каучуци е устойчивост на действието на масла, съдържащи сяра при високи температури; те се използват широко в автомобилната индустрия. Те са устойчиви на кислород, достатъчно топлоустойчиви, прилепват към полимери и метали. Отличителните свойства на акрилните гуми са тяхната висока устойчивост на топлина и масло. По отношение на топлоустойчивостта те са по-ниски само от силоксан и флуороеластомери. Обща характеристика на SKU е изключително високата му устойчивост на абразия. По този показател те значително превъзхождат не само всички видове гуми с общо и специално предназначение, но и много метали. Наред с това, SKU се отличават с добра еластичност.
Препоръчва се използването на акрилатни каучуци за различни топло- и маслоустойчиви уплътнителни продукти (например маслени уплътнения, пръстени, уплътнения), ръкави, диафрагми, защитни покрития, гумиране на оборудване, лепящи ленти; за производство на продукти, работещи в условия на абразия: различни формовани продукти, печатни ролки, облицовки на тръбопроводи и улеи, по които се транспортират абразивни материали и др.
Недостатъците са ниска устойчивост на замръзване, ниска устойчивост на гореща вода и пара.
SKU на базата на етери са известни под марките SKU-PF, SKU-PFL; на базата на естери - SKU-8, SKU-7, SKU-8P, SKU-7L, SKU-7P.

12) Флуороеластомер (SKF).Гумите са устойчиви на топлинно стареене, въздействието на масла, горива, различни разтворители (дори при повишени температури), незапалими, устойчиви на силни окислители (HNO3, H2O2 и др.), използват се за уплътняване на продукти, диафрагми, гъвкави маркучи, и др., не се влошават при работа в атмосферни условия в продължение на няколко години.
Вулканизираните гуми имат висока устойчивост на абразия. Дългосрочна устойчивост на топлина. Гумите, произведени от флуороеластомери, намират широко приложение в автомобилната и авиационната промишленост. Уплътнителните и уплътнителните части, предназначени за работа в масла и горива при 200°C и повече, са изработени от флуороеластомери. Флуороеластомерите са намерили приложение в производството на маркучи, маркучи и тръби за запалими агресивни течности и газове, изолация на проводници и кабели, работещи при високи температури. От флуороеластомер се произвежда гъбест материал, който се характеризира с висока устойчивост на агресивни течности и електрическа якост в широк температурен диапазон. Широко се използват и уплътнители от флуороеластомери.

Недостатъците са ниската устойчивост на повечето спирачни течности и ниската еластичност.

Най-широко индустриално приложение се намира в две марки флуороеластомери: SKF-26 и SKF-32; флуороеластомерът SKF-26NM се произвежда за производството на термично масло и бензиноустойчиви уплътнители.

13) Силоксан = силикон (SKT).Плътността на каучука е 1700-2000 kg / m 3, якост на опън е 35-80MPa, относително удължение е 360%.
SKT - термоустойчив синтетичен каучук. Те се използват като еластични материали за специални цели в различни индустрии и в много области на технологиите. Силиконовите гуми се използват за производството на уплътнения, мембрани, профилни части за уплътняване на врати и прозорци, кабини на самолети, както и гъвкави съединения, които издържат на много ниски температури във високи атмосферни слоеве, значителни концентрации на озон и слънчева радиация. Тяхната устойчивост на стареене и диелектрични характеристикисъщо са доста високи.
Високата топлоустойчивост на гумите от силиконов каучук позволява използването им и за производството на гумено-метални виброизолатори (амортисьори), антивибратори за въздуховоди, корпуси на свещи, уплътнения за прожектори и др. за оборудването на индустриални пещи и различни устройства, работещи при високи температури със силиконова гума (кули за крекинг на нефтопродукти, газопроводи, агрегати за възстановяване и др.). Топлоустойчивите ръкави са изработени от гуми на основата на силиконова гума. В допълнение, повишената цена на такива гуми се отплаща за дългосрочните им характеристики в сравнение с конвенционалните гуми.
В разтворители и масла той набъбва, има ниска механична устойчивост, висока газопропускливост и лоша устойчивост на абразия.
Произвеждат се гумите SKT, SKTV, SKTV-1 и SKTN и др.

14) Флуоросилоксан = Флуоросиликон = (SKTFT).Комбинира добрите температурни характеристики на силиконите с определена химическа устойчивост на масла и горива. Осигурява значително разширяване на областта на приложение на силиконите. Поради много ограничените механични свойства се препоръчва използването на флуоросиликони само във фиксирани съединения. Основното приложение е намерено в горивни системи при температури до +177 o C.

15) Епихлорхидрин -модерен еластопласт, който е търсен преди всичко поради отличната си газонепроницаемост и отличната устойчивост на петролни масла. Устойчив на озон, окисляване, атмосферни влияния и слънчева светлина.
Недостатъците включват сложността на механичната обработка и възможността за корозивност на полимера.

Гумените изделия не трябва да се съхраняват в условия на ниска или висока влажност. За да се предпазите от излагане на озон, гумени изделия не трябва да се поставят в близост до електрическо оборудване, което може да отделя озон. Също така не трябва да се допуска дългосрочно съхранение на промишлени каучукови изделия в географски райони с високо съдържание на озон. Не излагайте продуктите на пряка или отразена слънчева светлина.

Тъй като някои видове гризачи и насекоми могат да повредят гумени изделия, трябва да се осигури адекватна защита и срещу тях.