Наш робот розпізнав:
Лабораторна робота 2

Вимірювання модуля пружності гуми

Робота - веселіше нікуди: зазвичай перші хвилини

Бавовнами гуми по всіх кінцях класу і приглушеними яш. голосами Чого ти робиш! Зараз отримаєш... і таке інше. Щоб швидше покінчити з цим необхідним ритуалом і перейти до того, що підручнику, проведемо невеликий уявний жепернченг.

Візьмемо подумки різі нові! шнур і причепимо I подумки до нього стограмовий грузик. Натягнемо подумки шнур за грузик і розтиснемо подумки пальці. Порада Дайте відповідь письмово спадщині питання: 1 По якій траєкторії полетить грузик і що трапиться в кінці шляху

З його крихкими гачками 2 як про грен I нр юг па ллр грушка:

Б лабораторна шафа, чст;ркамн і термометрам:

У голову сидить попереду, і чи зможе вона потім так зробити щось подумки

Коротше, ми у десятому класі, хлопці. Починаємо відвикати від дурощів. Щоб вищеописане аеселі не трапилося без злого наміру, пам'ятайте: грузики на шнур вішати обережно, шнур не розтягувати більше, ніж треба; вирушаючи на камчатку за лінійкою, переконуватися, що конструкція не причепилася до лілжака і не тягнеться за вами катапультою, що зводиться. Найбільш небезпечні можуть прийти на урок а хокейному шоломі - шкільною програмоюце не забороняється.

Приємно користуватися вже готовою формулою, але ще приємніше знати, звідки ця формула взялася. Л отримали ми гтроблемьг її із закону Гука. Якщо пам'ятаєте, цей закон справедливий при їх деформаціях тіла ще один аргумент на користь того, гуму сильно розтягувати не можна і виглядає так:

Н модуль Юнга, він звідси дорівнює

Механічне напруження про визначено

Наступним чином:

Знак модуля у формулі уг женні, і при стисканні тіла: так як V модуля використовуємо звичайні дужки

Такою є наша робоча формула. Остання перешкода, яку вам належить подолати це визначення ДО I погані гіперемії про а

Пня іш р.;: I .,-.: м сечсіле кр>. .ті. ,. її.....рі-оо;. о.о.моє гч.ш

Гума-5 аЬ ширину множимо на товщину. Шнурі греуюльн і взагалі фігурним поперечним перетином вам навряд чи п

Відстань 1, м.07

Відстань 1, м 0.088

Ширина шшр,1 і, м 0,01

Товщина шнура/, м 0.0005

Площа поперечного перерізу К. м 50-

Сила пружності У. Н з

Обчислено

Інструментальна гкм рс.....чс1 ь цигейки. Д,1, м 0.0001

Похибка відліку довжини, Д-1, м 0,0005

Абсолютна похибка. А1. м 0,0006

Інструментальна похибка мікрометра. ЛЛ. м +0,000005

Похибка відліку товщини. Л.Л м +0.000005

Абсолютна похибка Лі м 0,00001

Їм:...-.:; ;1Ш10С1к динамометра, ДР. Н 0,005

Похибка відліку сили, Л-Р. 11 0,05

Лбео.ікч пан похибка ЛК. Н 0,055

Модуль Юнга У. Па 2,3 х

Відносна похибка е, 14

Абсолютна похибка ЛГ. Па.1, 22x10

Площа поперечного перерізу шнура: 5 л

5 0,01 м 0.0005 м 0,000 005 м2 5х 10 мг.

Модуль Юнга: Е,.,.

7 2.3x10 Па.

З 5х106м20, 088м-0.07м

Розрахунок похибки в нашому прикладі ускладнюється тим, що, як ви вже зрозуміли, шнур має прямокутний переріз: ширтк с: про ми виміряли лінійкою, і ю.нпннч мікрометром, тобто приладами з різною точністю. Втім, за відомої уважності у подальшому розрахунку розібратися неважко. Похибка ічмерчнин:

Д1 – Д1 + 4,1; Д1 0,0001 м+0,0005 м 0,0006 м; Ь ДКЛ + АЬ; АЬ 0,000005 м – 0,000005 м – 0,00001 м: ДГ – Д,Г + ДР; ДР 0,005 Н + 0,05 Н 0,055 11. Відносна похибка: ДР Д! Д1 Дй. Д1 Е Р +1+ а+ Ь +21-1
0.055 П 0,0006 м 0.0006 м 0.00001 м 0,0006 м

Е ДТ + 0,07 м + 0,01 м 0,0005 м 0,088 м - 0,07 м

0,018 + 0,008 + 0,06 + 0,02 + 0,033 - 0,14 14 Досол Ю1 паю похибка: ДЕ - Її; ДЕ 2,3 х106 Па 0,14 3,22 х105. Відповідь: Е 2,3 x10 3,22 x10 Па.

Лабораторна робота

«Вимір модуля пружності гуми»

Дисципліна Фізика

Викладач Виноградов О.Б.

Нижній Новгород

2014 р.

Мета роботи: експериментально визначити модуль пружності гуми.

Обладнання: гумова стрічка з петелькою на одному кінці та вузлом на іншому, динамометр (або два лабораторні набори вантажів), штатив, лінійка з міліметровими поділками, тангенциркуль.

Короткі теоретичні відомості.

Модуль Юнг характеризує пружні властивості матеріалу. Це стала величина, що залежить тільки від матеріалу та його фізичного стану. Оскільки модуль Юнга входить у закон Гука, який справедливий лише пружних деформацій, те й модуль Юнга характеризує властивості речовини лише за пружних деформаціях.

Модуль Юнга можна визначити із закону Гука:

F/S= E Dl/l 0 , Звідси E = F l 0 /s Dl, де Dl= l-l 0 , S = a b, F = mg.

Завдання:

2.Підготувати відповіді на контрольні питання.

3.Підготувати форму звіту.

Порядок виконання роботи:

1.Виміряти ширину і товщину стрічки за допомогою штангенциркуля та обчислити площу її поперечного перерізу S 0 .

3.Зміцнити кінець стрічки з вузлом у лапці штатива і, вставивши в петельку гачок динамометра (або вантажу) так, щоб розтягнути стрічку на 1-2 см.

4.Зніміть навантаження і виміряйте його початкову довжину (від точки закріплення до петельки).

5. Розтягніть стрічку на 2-3 см і виміряйте деформуючу силу.

6.Повторіть досвід при подовження 4 і 6 см.

7. За результатами кожного з дослідів обчисліть модуль Юнга.

8. Знайдіть середнє значення модуля Юнга за трьома вимірами.

9.Оцінити точність проведених вимірів. d = D E/E = D F / F +2 Dl / l +2Da / a

10. Поясніть, з якою метою треба було провести операцію, описану у п.3.

11.Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці:

досвіду

Початкова довжина стрічки l 0 , м

Ширина стрічки

а, м

Товщина стрічки

b, м

Площа поперечно

го перерізу стрічки

S , м 2

Дефор

мируюча сила

F, Н

Подовження

Δ l, м

Модуль Юнга

E, Па

Середнє значення модуля Юнга

E ср, па

Похибка

d, %

Зміст звіту.

Звіт повинен містити:

1. Назва роботи.

2.Мета роботи.

3.Перелік необхідного устаткування.

4. Формули шуканих величин та їх похибок.

5.Таблиця з результатами вимірювань та обчислень.

6.Відповіді на контрольні питання.

7.Висновки про проведену роботу.

Контрольні питання.

1. Що таке модуль Юнга?

2.Что називається межею пружності?

3.До сталевої нитки діаметром 2 мм і довжиною 1 м підвішений вантаж масою 200 гр. На скільки подовжиться нитка, якщо модуль Юнга для сталі дорівнює 2,2*1011 Па? Яке відносне подовження нитки?

4.Що таке механічне натяг і у чому воно вимірюється?

Список літератури.

1.Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Фізика (підручник для середніх спеціальних навчальних закладів– М. вища школа 1995) § 13.1-8 (2).

2. Дмитрієва В. Ф. Фізика ( Навчальний посібникдля середніх спеціальних навчальних закладів - М. Вища школа 2001) § 42-49 (2).

*

Практична робота № 5

Тема. Визначення модуля пружності гуми

Мета: експериментально перевірити закон Гука та визначити модуль пружності гуми.

Прилади та матеріали: гумова смужка довжиною 20-30 см; набір гирь по 102 г; вимірювальна лінійка з ціною поділу 5 мм/під; штатив універсальний з муфтою та лапкою; штангенциркуль.

Теоретичні відомості

При деформації тіла з'являється сила пружності. При малих деформаціях сила пружності створює механічну напругу, прямо пропорційна відносної деформації ε. Ця залежність називається законом Гука і має такий вигляд:

де σ = F / S; F – сила пружності; S – площа поперечного перерізу зразка; l - l 0 - абсолютна деформація; l 0 - Початкова довжина зразка; l - Довжина розтягнутого зразка; Е = σ/ε-модуль пружності (Юнга). Він характеризує здатність матеріалу протистояти деформації та чисельно дорівнює механічній напрузі при ε = 1 (тобто коли l = 2l 0). Реально такої деформації не витримує жодне тверде тіло та руйнується. Вже через значну деформацію вона перестає бути пружною і закон Гука не виконується. Чим більший модуль Юнга, тим менше деформується стрижень за інших рівних умов (однакових F , S , l 0).

ХІД РОБОТИ

1. Штангенциркулем виміряйте діаметр D гумової смужки та обчисліть її площу поперечного перерізу за формулою:

2. Закріпіть вільний кінець гумової смужки у штативі та виміряйте за допомогою лінійки її початкову довжину l 0 від нижнього краю лапки штатива до місця кріплення тягарця.

3. Підвішуючи до нижньої петлі по черзі грузики (рис. 1), вимірюйте щоразу нову довжину гумової смужки l . Обчисліть абсолютне подовження смужки: l – l 0.

4. Визначте прикладену силу F = mg, де g = 9,8 м/c2. Результати запишіть до таблиці.

	F, H	l, м	l - l 0, м

5. За отриманими даними побудуйте графік залежності механічної напруги від відносного подовження ε.

6. Виділіть на графіку прямолінійну ділянку та в її межах обчисліть модуль пружності за формулою:

7. Обчисліть відносну та абсолютну похибки вимірювань модуля Юнга для однієї з точок, що належить прямолінійній ділянці графіка, за формулами:

де ΔF = 0,05 Н, Δl = 1,5 мм, ΔD = 0,1 мм; ΔE = Eε.

8. Запишіть результат у вигляді:

9. Зробіть висновок про виконану роботу.

Контрольні питання

1. Чому модуль Юнга виражається таким великим числом?

2. Чому практично неможливо визначити модуль Юнга прямими вимірами щодо визначення?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Тема:« Визначення модуля пружності матеріалу (модуля Юнга)»

Ціль:визначити модуль пружності гумового шнура та оцінити результати досвіду, порівнявши його з табличним значенням.

Обладнання:штатив з муфтою та лапкою, гумовий шнур (з поперечним перерізом у формі кола), чашка для вантажів, набір вантажів (гір), вимірювальна лінійка з міліметровою шкалою.

Теоретична частина

Модуль Юнга ( Е) характеризує пружні властивості будь-якого твердого матеріалу. Ця величина залежить тільки від самої речовини та її фізичного стану. Оскільки модуль Юнга входить у закон Гука, який справедливий лише пружних деформацій, те й модуль Юнга характеризує властивості речовини лише за пружних деформаціях.

Модуль Юнга можна визначити із закону Гука: (1)

т.к. і то , тоді. (2)

Так як для деформації стрижнів, виготовлених з жорстких матеріалів, необхідні досить великі зусилля, то в даній роботі рекомендовано використовувати матеріали з невеликим значенням модуля пружності, наприклад гуму.

Порядок проведення роботи:

Обчислити площу перерізу гумового шнура, використовуючи формулу:

(Діаметр шнура виміряйте за допомогою мікрометра або дізнайтеся у викладача).

Початкова довжина зразка

Абсолютне подовження зразка

S– площа перерізу шнура

F – сила пружності , що виникає в розтягнутому шнурі і рівна вазі гир на чашці (Р)

Провести вимірювання та обчислення тричі при різних навантаженнях, результати занести до таблиці.

1. Обчислити середнє значення модуля пружності гумового шнура.

Оцінити точність проведених вимірювань та розрахунків шляхом обчислення відносної похибки, порівнявши середній результатз табличним значенням модуля Юнг для гуми: Е табл. = 1∙10 6 Па.

За підсумками роботи зробити висновок.

ЗВІТ З РОБОТИ

ВИСНОВОК:

Контрольні питання:

Які деформації ви досліджували у цій роботі? Дайте характеристику (визначення) цього виду деформації.

Викреслити діаграму розтягування твердого тіла. Яку залежність можна простежити за даною діаграмою?

ВІДПОВІДІ НА КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Які деформації ви досліджували у цій роботі? Дайте характеристику (визначення) цього виду деформації.

3. Викреслити діаграму розтягування твердого тіла. Яку залежність можна простежити за даною діаграмою?

Гуми та еластомери (еластопласти) класифікація, властивості, зберігання.

ГУМА- еластичний матеріал, що утворюється в результаті вулканізації натурального (НК) та синтетичних каучуків (СК). Є сітчастим еластомером-продуктом поперечного зшивання молекул каучуків хімічними зв'язками. Властивості визначаються як каучуком, що застосовуються, так і інгредієнтами гумової суміші (докладніше нижче). Гуми загалом мають більш високу теплостійкість, ніж каучуки. Сучасна фізична теорія зміцнення каучуку пояснює підвищення його міцності наявністю сил зв'язку (адсорбції та адгезії), що виникають між каучуком та наповнювачем, а також утворенням безперервної ланцюжково-сітчастої структури наповнювача внаслідок взаємодії між частинками наповнювача. Можлива і хімічна взаємодія каучуку з наповнювачем.

ВИРОБНИЦТВО ГУМИ

Пластикація.Одна з найважливіших властивостей каучуку – пластичність – використовується у виробництві гумових виробів. Щоб змішати каучук з іншими інгредієнтами гумової суміші, його потрібно спочатку пом'якшити або пластицировать, шляхом механічної або термічної обробки. Цей процес називається пластикацією каучуку. Відкриття Т.Хенкоком у 1820 р. можливості пластикації каучуку мало величезне значення для гумової промисловості. Його пластикатор складався із шипованого ротора, що обертається в шипованому підлогою циліндрі; цей пристрій мав ручний привід. У сучасній гумовій промисловості використовуються три типи подібних машин до введення інших компонентів гумової суміші в каучук. Це – каучукотерка, змішувач Бенбері та пластикатор Гордона.

Використання грануляторів - машин, які розрізають каучук на маленькі гранули або пластинки однакових розмірів та форми, - полегшує операції з дозування та управління процесом обробки каучуку. каучук подається в гранулятор після виходу із пластикатора. Гранули, що виходять, змішуються з вуглецевою сажею і маслами в змішувачі Бенбері, утворюючи маткову суміш, яка також гранулюється. Після обробки в змішувачі Бенбері проводиться змішування з вулканізуючими речовинами, сіркою та прискорювачами вулканізації.

Приготування гумової суміші. Хімічне з'єднаннятільки з каучуку та сірки мало б обмежене практичне застосування. Щоб покращити фізичні властивості каучуку та зробити його більш придатним для експлуатації у різних застосуваннях, необхідно модифікувати його властивості шляхом додавання інших речовин. Усі речовини, які змішуються з каучуком перед вулканізацією, включаючи сірку, називаються інгредієнтами гумової суміші. Вони викликають як хімічні, і фізичні зміни у каучуку. Їх призначення - модифікувати твердість, міцність і ударну в'язкість і збільшити стійкість до стирання, олій, кисню, хімічних розчинників, тепла та розтріскування. Для виготовлення гум різних застосувань використовують різні склади.

Прискорювачі та активатори . Речовини, які називаються прискорювачами, при використанні разом із сіркою зменшують час вулканізації та покращують фізичні властивості каучуку. Прикладами неорганічних прискорювачів є свинцеві білила, свинцевий глет (монооксид свинцю), вапно та магнезія (оксид магнію). Органічні прискорювачі набагато активніші і є важливою частиною майже будь-якої гумової суміші. Вони вводяться в суміш відносно малої частці: зазвичай буває достатньо від 0,5 до 1,0 частини на 100 частин каучуку. Більшість прискорювачів повністю виявляють свою ефективність у присутності активаторів, таких, як окис цинку, а для деяких потрібна органічна кислота, наприклад, стеаринова. Тому сучасні рецептури гумових сумішей зазвичай включають окис цинку та стеаринову кислоту.

Пом'якшувачі (пластифікатори). Пом'якшувачі та пластифікатори зазвичай використовуються для скорочення часу приготування гумової суміші та зниження температури процесу. Вони також сприяють диспергування інгредієнтів суміші, викликаючи набухання або розчинення каучуку. Типовими пом'якшувачами є парафінове та рослинні олії, воски, олеїнова та стеаринова кислоти, хвойна смола, кам'яновугільна смола та каніфоль, вазелін, бітуми та дибутилфталат**. Кількість пом'якшувачів становить 8-30% маси каучуку.

*Диспергування - тонке подрібнення твердих і рідких тіл у будь-якому середовищі для одержання порошків, суспензій та емульсій.

**Дибутилфталат, ді-н-бутиловий ефір про-фталевої кислоти, С 6 Н 4 (СООС 4 Н 9) 2 безбарвна масляниста рідина зі слабким фруктовим запахом; t kіп 206 ° С (10 мм рт. ст.); густина 1047-1050 кг/м 3 (25°С); показник заломлення n 25 D 1490-1493; розчинність у воді 0,1% (20 ° С). Д. отримують з н-бутилового спирту та фталевого ангідриду в присутності кислотних каталізаторів. Д. - пластифікатор полівінілхлориду, полістиролу та інших пластмас і синтетичних каучуків (БСЕ).

Наповнювачі. Речовини, що додаються до каучуку для здешевлення одержуваних з нього продуктів (наповнювачі або інертні наповнювачі). Деякі речовини підсилюють каучук, надаючи йому міцність і опірність зносу, вони називаються зміцнюючими наповнювачами (або активними, або підсилювачами). Вуглецева (газова) сажа в тонко подрібненій формі - найпоширеніший наповнювач, що зміцнює; вона відносно дешева і є однією з найефективніших речовин такого роду. Протекторна гума автомобільної шини містить приблизно 45 частин вуглецевої сажі на 100 частин каучуку. Іншими широко використовуваними зміцнюючими наповнювачами є окис цинку, магнію карбонат, кремнезем, карбонат кальцію і деякі глини, проте всі вони менш ефективні, ніж газова сажа. Слід згадати, що часто до складу гумової суміші вводять регенерат – продукт переробки старих гумових виробів та відходів гумового виробництва. Крім зниження вартості, регенерат підвищує якість гуми, знижуючи її схильність до старіння.

Антиоксиданти та протистарільники. Використання антиоксидантів для збереження необхідних властивостей гумових виробів у процесі їхнього старіння та експлуатації почалося після Другої світової війни. Як і прискорювачі вулканізації, антиоксиданти – складні органічні сполуки, які при концентрації 1-2 частини на 100 частин каучуку перешкоджають зростанню жорсткості та крихкості гуми. Вплив повітря, озону, тепла та світла – основна причина старіння гуми. Деякі антиоксиданти також захищають гуму від пошкодження при згинанні та нагріванні. Спрощено, дія антиоксидантів полягає в тому, що вони затримують окислення каучуку за допомогою окислення їх самих або за рахунок руйнування перекисів каучуку, що утворюються, застосовуються альдоль, неозон Д і ін.). Протистарільники (парафін, віск) утворюють поверхневі захисні плівки, вони застосовуються рідше.

Пігменти . Хоча зміцнювальні та інертні наповнювачі та інші інгредієнти гумової суміші часто називають пігментами, хоча використовуються і справжні пігменти, які надають кольору гумовим виробам. Оксиди цинку та титану, сульфід цинку та літопон застосовуються як білі пігменти. Жовтий крон, залізоокисний пігмент, сульфід сурми, ультрамарин та лампова сажа використовуються для надання виробам різних колірних відтінків. Деякі барвники (білі, жовті, зелені) поглинають короткохвильову частину сонячного спектру і цим захищають гуму від світлового старіння.

Каландрування.Після того, як сирий каучук пластикований і змішаний з інгредієнтами гумової суміші, він піддається подальшій обробці перед вулканізацією, щоб надати йому форми кінцевого виробу. Тип обробки залежить від галузі застосування гумового виробу. На цій стадії процесу широко використовуються каландрування та екструзія.

Каландри являють собою машини, призначені для розкочування гумової суміші в листи або промазання нею тканин. Стандартний каландр зазвичай складається з трьох горизонтальних валів, розташованих один над одним, хоча для деяких видів робіт використовуються четирехвальні і пятівальні каландри. Порожнисті каландрові вали мають довжину до 2,5 м і діаметр до 0,8 м. До валів підводяться пар і холодна вода, щоб контролювати температуру, вибір та підтримка якої мають вирішальне значення для отримання якісного виробу з постійною товщиною та гладкою поверхнею. Сусідні вали обертаються в протилежних напрямках, причому частота обертання кожного валу та відстань між валами точно контролюються. На каландрі виконуються нанесення покриття на тканини, промазування тканин і розкочування гумової суміші в листи.

Екструзія.Екструдер застосовується для формування труб, шлангів, протекторів шин, камер пневматичних шин, прокладок ущільнювачів для автомобілів та інших виробів. Він складається із сталевого циліндричного корпусу, з сорочкою для нагрівання або охолодження. Шнур, що щільно прилягає до корпусу, подає невулканізовану гумову суміш, попередньо

нагріту на вальцях, через корпус до головки, в яку вставляється змінний формує інструмент, що визначає форму виробу. Виріб, що виходить з голівки, зазвичай охолоджується струменем води. Камери пневматичних шин виходять із екструдера у вигляді безперервної трубки, яка потім розрізається на частини потрібної довжини. Багато виробів, наприклад прокладки ущільнювачів і невеликі трубки, виходять з екструдера в остаточній формі, а потім вулканізуються. Інші вироби, наприклад, протектори шин, виходять з екструдера у вигляді прямих заготовок, які згодом накладаються на корпус шини і привулканізовуються до нього, змінюючи свою початкову форму.

Вулканізація.Далі необхідно вулканізувати заготівлю, щоб отримати готовий виріб, придатний для експлуатації. Вулканізація проводиться декількома способами. Багато виробів надається остаточна форма тільки на стадії вулканізації, коли укладена в металеві форми гумова суміш піддається впливу температури і тиску. Автомобільні шини після збирання на барабані формуються до потрібного розміру і потім вулканізуються в сталевих рифлених формах. Форми встановлюються одна на одну у вертикальному вулканізаційному автоклаві, і замкнутий нагрівач запускається пара. У невулканізовану заготівлю шини вставляється пневмомішок тієї ж форми, що камера шини. По гнучким мідним трубкам у нього запускаються повітря, пара, гаряча вода окремо чи поєднанні друг з одним; ці службовці передачі тиску текучие середовища розсувають каркас шини, змушуючи каучук втікати у фасонні поглиблення форми. У сучасній практиці технологи прагнуть збільшення числа шин, вулканізованих в окремих вулканізаторах, званих прес-формами. Ці литі прес-форми мають порожнисті стінки, що забезпечують внутрішню циркуляцію пари, гарячої водита повітря, які підводять тепло до заготівлі. В даний час прес-форми автоматично відкриваються.

Були розроблені автоматизовані вулканізаційні преси, які вставляють у заготівлю шини варильну камеру, вулканізують шину та видаляють варильну камеру з готової шини.

Варильна камера є складовою вулканізаційного преса. Камери шин вулканізуються у подібних прес-формах, що мають гладку поверхню. Середній час вулканізації однієї камери становить близько 7 хв при 155 ° С. За менших температур час вулканізації зростає.
Багато виробів меншого розміру вулканізуються у металевих прес-формах, які розміщуються між паралельними плитами гідравлічного пресу. Плити преса всередині порожнисті, щоб забезпечити доступ пари для нагрівання без безпосереднього контакту з виробом. Виріб отримує тепло лише через металеву прес-форму.
Багато виробів вулканізуються нагріванням у повітрі чи вуглекислому газі. Прогумована тканина, одяг, плащі та гумове взуття вулканізуються в такий спосіб. Процес зазвичай проводиться у великих горизонтальних вулканізаторах із паровою сорочкою. Гумові суміші, що вулканізуються сухим теплом, зазвичай містять меншу добавку сірки, щоб виключити вихід частини сірки на поверхню виробу. Для зменшення часу вулканізації, яке, як правило, більше, ніж при вулканізації відкритою парою або під пресом, використовуються речовини-прискорювачі.

Деякі гумові вироби вулканізуються зануренням у гарячу воду під тиском. Листовий каучук намотується між шарами мусліну на барабан і вулканізується у гарячій воді під тиском. Гумові груші, шланги, ізоляція для проводів вулканізуються у відкритій парі. Вулканізатори зазвичай є горизонтальними циліндрами з щільно підігнаними кришками.
Пожежні шланги вулканізуються парою з внутрішньої сторони і таким чином відіграють роль власних вулканізаторів. Каучуковий шланг втягується всередину плетеного бавовняного шланга, до них прикріплюються сполучні фланці і всередину заготовки на заданий час під тиском нагнітається пара.

Вулканізуючі речовини (агенти) беруть участь в утворенні просторово-сіткової структури вулканізату. Зазвичай як такі речовини застосовують сірку і селен, для деяких каучуків перекису. Для гуми електротехнічного призначення замість елементарної сірки (яка взаємодіє з міддю) застосовують органічні сірчисті сполуки - тіур (тіурамові гуми).

Перспективними є використання порошкоподібних каучуків та композицій та отримання ливарних гум методами рідкого формування з композицій на основі рідких каучуків. При вулканізації сумішей, що містять 30-50% за масою S у розрахунку на каучук, одержують ебоніти .

ТВЕРДА* ГУМА І М'ЯКА ГУМА

Вироби з твердої гуми відрізняються від виробів з м'якої гуми переважно кількістю сірки (або іншого агента), що використовується при вулканізації. Коли кількість сірки у гумовій суміші перевищує 5%, в результаті вулканізації виходить тверда гума. Гумова суміш може містити до 47 частин сірки на 100 частин каучуку; при цьому виходить твердий і твердий продукт, який називається ебонітом, оскільки схожий на ебенове (чорне) дерево.

Вироби з твердої гуми мають хороші діелектричні властивості і використовуються в електротехнічній промисловості як ізолятори, наприклад, у розподільних щитах, вилках, розетках, телефонах і акумуляторах. Виготовлені із застосуванням твердої гуми труби, клапани та арматура застосовуються в тих галузях хімічної промисловості, де потрібна корозійна стійкість. Виготовлення дитячих іграшок – ще одна стаття споживання твердої гуми.

*Твердість гуми Твердість гуми характеризується опором утиску в гуму металевої голки або кульки (індентора) під дією зусилля стиснутої

пружини чи під дією вантажу. Для визначення твердості гуми застосовують різні твердоміри. Часто для визначення твердості гуми використовується твердомір ТМ-2 (типу Шора), який має притуплену голку, пов'язану з пружиною, що знаходиться всередині приладу. Твердість визначається глибиною вдавлювання голки у зразок під дією стиснутої пружини при зіткненні площини основи приладу з поверхнею зразка (ГОСТ 263-75). Вдавлювання голки викликає пропорційне переміщення стрілки за шкалою приладу. Максимальна твердість, що відповідає твердості скла або металу, дорівнює 100 умовним одиницям. Гума в залежності від складу та ступеня вулканізації має твердість у межах від 40 до 90 умовних одиниць. Зі збільшенням вмісту наповнювачів та збільшенням тривалості вулканізації твердість підвищується; пом'якшувачі знижують твердість гуми.

Властивості.Гуму можна розглядати як зшите колоїдну систему, в якій каучук складає дисперсійне середовище, а наповнювачі - дисперсну фазу. Найважливіша властивість гуми - висока еластичність, тобто здатність до великих оборотних деформацій у широкому інтервалі температур. Гума поєднує в собі властивості твердих тіл(Пружність, стабільність форми), рідин (аморфність, висока деформованість при малому об'ємному стиску) та газів (підвищення пружності вулканізаційних сіток зі зростанням температури, ентропійна природа пружності).

Гума - порівняно м'який, практично стисливий матеріал. Комплекс її властивостей визначається насамперед типом каучуку (див. Список та Таблицю нижче); властивості можуть істотно змінюватися при комбінуванні каучуків разл. типів чи їх модифікації.

Модуль пружностігуми різних типів при малих деформаціях становить 1-10 МПа, що у 4-5 порядків нижче, ніж сталі;

Коефіцієнт Пауссонагуми близький до 0,5.

Пружні властивості гуминелінійні і мають різко виражений релаксаційний характер: залежить від режиму навантаження, величини, часу, швидкості (чи частоти), повторності деформацій і теспературы. Відносне подовження досягає 1000%

Деформація оборотного розтягуваннягуми може досягати 500-1000% (для сталі приблизно 1%).

Стисність гуми- для інженерних розрахунків гуму зазвичай вважають несжимаемой.

Нижня межа температурного діапазонуа високоеластичність гуми обумовлений головним чином температурою склування каучуків, а для каучуків, що кристалізуються, залежить також від температури і швидкості кристалізації.

Верхня температурна межаексплуатації гуми пов'язаний з термічною стійкістю каучуків та поперечних хімічних зв'язків, що утворюються при вулканізації Ненаповнені гуми на основі каучуків, що не кристалізуються, мають низьку міцність. Застосування активних наповнювачів (високодисперсних саж, SiO 2 та ін.) дозволяє на порядок підвищити характеристики міцності гуми і досягти рівня показників гуми з каучуків, що кристалізуються.

Твердість гумивизначається вмістом у ній наповнювачів та пластифікаторів, а також ступенем вулканізації.

Щільність гумирозраховують як середньозважене за обсягом значення густин окремих компонентів. Аналогічним чином можуть бути приблизно обчислені (при об'ємному наповненні менше 30%) теплофізичні характеристики гуми: коефіцієнт термічного розширення, питома об'ємна теплоємність, коефіцієнт теплопровідності.

Гуми трохи поглинають воду і обмежено набухають в органічних розчинниках.

Відомі гуми, що характеризуються масло-, бензо-, водо-, паро-і термостійкістю, стійкістю до дії хімічно агресивних середовищ, озону, світла, іонізуючих випромінювань. При довж. зберіганні та експлуатації гуми піддаються старінню та втомі, що призводить до погіршення їх механічних властивостей, зниження міцності та руйнування. Термін служби гуми в залежності від умов експлуатації від кількох днів до кількох десятків років.

Класифікація гум.

За призначенням розрізняють такі основні групи гуми:

Загального призначення,

Спеціального призначення, зокрема:

Теплостійкі,

Морозостійкі,

Маслобензостійкі,

Стійкі до дії хімічно агресивних середовищ, у тому числі стійкі до гідравлічних рідин,

Діелектричні,

Електропровідні,

Магнітні,

Вогнестійкі,

Радіаційностійкі,

Вакуумні,

Фрикційні (зносостійкі*),

Харчового та медичного призначення,

для умов тропічного та іншого клімату

За типами:

отримують також

Пористі, або губчасті

Кольорові та прозорі гуми.

*Зносостійкість - Основним показником зносостійкості є стирання і опір стирання, які визначаються в умовах кочення з прослизанням (ГОСТ 12251-77) або в умовах ковзання по поверхні, що стирає, зазвичай, як і в попередньому випадку, по шліфувальній шкірці ГОСТ 426-77).

Стирання (визначається як відношення зменшення обсягу зразка при стиранні до роботи, витраченої на стирання, і виражається в м3/МДж[см3/(кВт(ч)]).
Опір стирання (визначається як відношення витраченої роботи на стирання до зменшення обсягу зразка при стиранні та виражається в МДж/м3 [см3/(кВт(ч)]).
Стирання кільцевих зразків при коченні з прослизом більше відповідає умовам зносу протекторів шин при експлуатації і тому застосовується при випробуваннях на зносостійкість протекторних гум.

Каучуки та еластомери (еластопласти).

1) Натуральний (НК) та синтетичні ізопренові (СКІ).Щільність каучуків 910-920кг/м 3 межа міцності 24-34МПа, відносне подовження 600-800%. За еластичними властивостями марка СКІ-3 перевершує більшу частину відомих нині СК і практично рівноцінна ПК. Крім того, випускають ізопреновий каучук харчовий СКІ-ЗП, СКІ-ЗС-для кольорових виробів, СКІ-ЗНТП - для світлих тонкостінних виробів та ін.

2) Бутадієновий (СКД).Щільність каучуку 900-920кг/м 3 межа міцності 13-16МПа, відносне подовження 500-600%. Відомі: СКД I і II груп, що розрізняються за пластичністю, а також СКДМ - маслонаповнений, з вмістом олії від 16 до 25 ч. (за масою), СКДП - 9-10% містить піперилену. СКД має високі морозостійкість і опір стирання. Гумові суміші на основі СКД погано переробляються екструзією та каландруванням. Для поліпшення цих властивостей до СКД додають НК і СКІ-3. Маслонаповнений СКД має кращі пластоеластичними властивостями, а вулканізати на його основі - комплексом покращених фізико-механічних властивостей. Суміші на основі СКД характеризуються низькою клейкістю. СКД поступається ПК за міцністю вулканізатів.

3) Бутилкаучук (БК)має стійкість до кисню, озону та інших хімічних реагентів. Каучук має високий опір стирання та високі діелектричні характеристики. По температуростійкості поступається іншим гумам. Основним фізичною властивістюБК є надзвичайно висока газо-і вологонепроникність. Камера шини з цього матеріалу утримує повітря вдесятеро довше, ніж камера з натурального каучуку. Бутилкаучук широко застосовують як каучук загального та спеціального призначення. У виробництві РТІ з БК виготовляють паропровідні рукави, конвеєрні стрічки та гумові технічні деталі, від яких потрібні підвищені тепло-, паро-, озоно- та хімічна стійкість. БК застосовують виготовлення електроізоляційних гум, різних прогумованих тканин і обкладки хімічної апаратури. Гуми з БК використовуються в деталях доїльних апаратів та в харчовій промисловості.

Каучук кристалізується, що дозволяє одержувати матеріал із високою міцністю (хоча еластичні властивості низькі).

4) Бутадієнстирольний (СКС) та бутадієнметилстирольні (СКМС) каучуки.Щільність каучуку 919-920кг/м 3 межа міцності 19-32МПа, відносне подовження 500-800% Гуми на основі бутадієнстирольних і бутадієнметилстирольних каучуків мають високий опір стирання. Гуми з цих каучуків широко застосовуються у виробництві конвеєрних стрічок для обкладок гум, різних РТІ. Випускаються спеціальні марки морозостійких каучуків зі зниженим вмістом стиролу або метилстиролу: СКС-Ю, СКМС-10 та СКС-10-1.

5) Бутадієнітрильний (СКН).Гуми на основі СКН мають високу міцність, добре пручаються стирання, але за еластичністю поступаються гумам на основі ПК, перевершують їх за стійкістю до старіння та дії розведених кислот та лугів. Бутадієнітрильний-основний тип маслобензостійкого каучуку, що широко застосовується при виготовленні дуже великого асортименту РТІ. Нітрильні каучуки маслостійкі в мірі, що відповідає вмісту в них акрилонітрилу. Промисловість РТІ застосовує такі типи каучуків: СКН-18, СКН-18M, СКН-26, СКН-26М, СКН-40М, СКН-40Т, СКН-18РВДМ, СКН-26РВДМ. В даний час розроблено нові типи бутадієнітрильних каучуків. До них відносяться: каучук з великим вмістом акрилонітрилу, м'якого типу, що отримується з нетоксичним емульгатором, - СКН-50СМ; модифікований полівінілхлоридом - СКН-18ПВХ та ін.

6) Етиленпропіленові (СКЕП та СКЕПТ)сополімер етилену з пропіленом - являє собою білу каучукоподібну масу, яка має високу міцність і еластичність, дуже стійка до теплового старіння, має Хороші діелектричні властивості. Крім СКЕП випускають потрійні кополімери СКЕПТ.
Каучуки мають комплекс цінних властивостей (тепло-, світло- і озоностійкість), що дозволяють використовувати їх у виробництві гум як загального, так і спеціального призначення. Стійки до дії сильних окислювачів (HNOз, Н2О2 та ін.), Застосовуються для ущільнювальних виробів, діафрагм, гнучких шлангів і т. д., не руйнуються при роботі в атмосферних умовах протягом декількох років. Він використовується для виробництва формових та неформових виробів, ізоляції, герметиків для гідравлічних систем. Такий каучук виготовляється з дешевих сировинних матеріалів і знаходить численні застосування у промисловості.
Етиленпропіленовий каучук має високу повітропроникність.

7) Хлоропреновий (ХК) = Найріт.Гуми на основі наіриту мають високу еластичність, вібростійкість, озоностійкість, стійкі до дії палива і масел, добре опираються тепловому старінню. (Окислення каучуку уповільнюється екрануючою дією хлору на подвійні зв'язки.) (масло -, бензо -, озоностійкість, негорючість, підвищену теплостійкість), що визначають специфіку його застосування. Вони не містять сірки в молекулярному ланцюзі, регулярніші і кристалізуються з більшою швидкістю. Відмінні динамічні властивості. Наірити застосовуються у виробництві клинових ременів, формової та неформової техніки, рукавів, стрічок та інших РТІ. Гуми на основі наіриту з успіхом використовують для обкладання хімічної апаратури, що піддається дії лугів, розчинів солей та інших агресивних середовищ. Промисловістю випускаються і рідкі наірити - які використовують для антикорозійних та захисних покриттів.
Хлоропренові каучуки, що випускаються, можуть бути розділені на дві основні групи: модифіковані сіркою і модифіковані меркаптанами. До першої групи відносяться наірит СР-50, наірит СР-100, наірит КР-50, які містять сірку в молекулярному ланцюгу, менш регулярні та мають порівняно невисоку швидкість кристалізації. До другої групи відносяться наірит П, наїрит НП, наїрит ПНК, наїрит НЕ. Освоєно виробництво найритів нових марок - ДФ, ДКР, ДН та ін.

8)Хлорсульфірованний поліетилен (ХСПЕ)мають підвищений опір стирання при нагріванні, озоно-, масло-і бензостійки, хороші діелектрики. Застосовують як конструкційний і захисний матеріал (протикорозійні, що не обростають в морській водіводоростями та мікроорганізмами покриття), для захисту від впливу випромінювання. Його вулканізати мають відмінну озоностійкість, високий опір зносу і стійкість до атмосферних впливів, низьке водопоглинання, хороші діелектричні показники, високу хімічну стійкість. ХСПЕ використовують для обкладання конвеєрних стрічок, що транспортують нагріті матеріали. Рекомендується застосовувати його у виробництві рукавів, ременів, теплостійких ущільнювачів, прокладок, губчастих виробів, спеціальних видів гумових тканин.
До недоліків відносяться порівняно висока теплоутворення, значні залишкові деформації та газовиділення при нагріванні.

9) Уретановий (СКУ) / Поліуретановиймають високу міцність, еластичність, опір стирання, маслобензостійкості. Стійок до кисню та озону, його газонепроникність у 10 — 20 разів вища, ніж у ПК. Уретанові гуми стійки до дії радіації. Гуми на основі СКУ застосовують для автомобільних шин, транспортерних стрічок, обкладання труб та жолобів для транспортування абразивних матеріалів, взуття та ін.

На основі складних поліефірів виробляють СКУ-7, СКУ-8, СКУ-50; на основі простих поліефірів - СКУ-ПФ, СКУ-ПФЛ.

10) Полісульфідний (ПСК) Тіокол.Стійкий до палива та олій, до дії кисню, озону, сонячного світла. Має високу газонепроникність - хороший герметизуючий матеріал, хороші характеристики старіння, високий опір роздирання. Водні дисперсії тіоколів використовують для герметизації залізобетонних резервуарів.
Механічні властивості гуми на основі тіоколо невисокі.

11) Акрилатний (АК) / Поліакрилатний.Перевагою акрилатних гум є стійкість до дії сірковмісних масел при високих температурах; їх широко застосовують у автомобілебудуванні. Вони стійкі до дії кисню, досить теплостійкі, мають адгезію до полімерів і металів. Відмінні властивості акрилових каучуків - це їх висока тепло- та маслостійкість. За теплостійкістю вони поступаються лише силоксановим та фторкаучукам. Загальною особливістю СКУ є виключно високий опір стирання. За цим показником вони значно перевершують не тільки всі типи каучуків загального та спеціального призначення, а й багато металів. Поряд із цим СКУ вирізняються гарною еластичністю.
Рекомендується застосовувати акрилатні каучуки для різних тепло- та маслостійких виробів ущільнювачів (наприклад, сальників, кілець, прокладок), рукавів, діафрагм, захисних покриттів, гумування апаратури, липких стрічок; для виготовлення виробів, що працюють в умовах стирання: різних формових виробів, друкарських валиків, обкладок трубопроводів та спускових жолобів, якими транспортуються абразивні матеріали, і т.д.
Недоліками є низька морозостійкість, невисока стійкість до дії гарячої води та пари.
СКУ на основі простих ефірів відомі під марками СКУ-ПФ, СКУ-ПФЛ; на основі складних ефірів - СКУ-8, СКУ-7, СКУ-8П, СКУ-7Л, СКУ-7П.

12) Фторкаучук (СКФ).Каучуки стійкі до теплового старіння, впливу масел, палива, різних розчинників (навіть при підвищених температурах), негорючі стійки до дії сильних окислювачів (HNOз, Н2О2 та ін), застосовуються для виробів ущільнювачів, діафрагм, гнучких шлангів і т. д., не руйнуються під час роботи в атмосферних умовах протягом кількох років.
Вулканізовані гуми мають високий опір стирання. Теплостійкість тривала. Гуми з фторкаучуків широко застосовують в авто- та авіапромисловості. З фторкаучуків виготовляють ущільнювальні та герметизуючі деталі, призначені для роботи в олії та паливі при 200 °С і вище. Фторкаучуки знайшли застосування і у виробництві рукавів, шлангів та трубок для горючих агресивних рідин та газів, ізоляції проводів та кабелів, що експлуатуються в умовах високих температур. З фторкаучуків виготовляють губчастий матеріал, що характеризується високою стійкістю до агресивних рідин та електричною міцністю у широкому інтервалі температур. Широко використовують також герметики із фторкаучуків.

Недоліками є мала стійкість до більшості гальмівних рідин та низька еластичність.

Найбільш широке промислове застосування знайшли дві марки фторкаучуків: СКФ-26 та СКФ-32, випускається фторкаучук СКФ-26НМ для виготовлення термомаслобензостійких герметиків.

13) Силоксановий = Силіконовий (СКТ).Щільність каучуку 1700-2000кг/м 3 межа міцності 35-80МПа, відносне подовження 360%.
СКТ - синтетичний каучук теплостійкий. Їх застосовують як еластичні матеріали спеціального призначення у різних галузях промисловості, багатьох галузях техніки. Силоксанові гуми використовують для виготовлення ущільнювачів, мембран, профільних деталей для герметизації дверей та вікон, кабін літаків, а також гнучких з'єднань, що витримують дуже низькі температури у високих шарах атмосфери, значні концентрації озону та сонячної радіації. Їхній опір старінню та діелектричні характеристикитакож дуже високі.
Висока теплостійкість гум з силоксанового каучуку, дозволяє застосовувати їх також для виготовлення гумометалевих віброізоляторів (амортизаторів), антивібраторів повітропроводів, оболонок свічок запалювання, ущільнювачів прожекторів і т. п. Слід сказати також про оснащення силоксанових гум та промислових (веж для крекінгу нафтопродуктів, газопроводів, рекупераційних установок тощо). З гум на основі силоксанового каучуку виготовляють теплостійкі рукави. Крім того, підвищена вартість таких гум окупається тривалою працездатністю їх у порівнянні із звичайними гумами.
У розчинниках та оліях він набухає, має низьку механічну стійкість, високу газопроникність, погано пручається стирання.
Випускаються каучуки СКТ, СКТВ, СКТВ-1 та СКТН та ін.

14) Фторсилоксановий = Фторсиліконовий = (СКТФТ).Поєднує хороші температурні характеристики силіконів із певною хімічною стійкістю на оліях та паливах. Забезпечує значне розширення сфери застосування силіконів. Через дуже обмежені механічні властивості рекомендується застосовувати фторсиликони тільки в нерухомих сполуках. Первинне застосування знайшли у паливних системах при температурах до +177°С.

15) Епіхлоргідрин -сучасний еластопласт затребуваний насамперед через чудову газонепроникність при відмінній стійкості до нафтових олій. Стійкий до озону, окислення, атмосферних впливів та сонячного світла.
До недоліків слід віднести складність механічної обробки та можливість прояву корозійної активності полімеру.

РТІ не повинні зберігатися в умовах зниженої чи підвищеної вологості. Для захисту від впливу озону РТІ не слід розміщувати біля електричного обладнання, яке може виділяти озон. Також не слід допускати тривалого зберігання РТІ у географічних районах із підвищеним вмістом озону. Потраплення прямого або відбитого сонячного світла на вироби не допускається.

Оскільки деякі види гризунів та комах можуть пошкодити гумові вироби, слід передбачити адекватний захист від них.