XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

ВВЕДЕНИЕ

Эластомеры – это полимеры, способные к большим обратимым высокоэластическим деформациям в широком диапазоне температур (от -60 до +200 . Типичные представители эластомеров – каучуки и резины на их основе. Производство и переработка эластомерных материалов и в XXI веке остается одной из наиболее интенсивно развивающихся областей науки и промышленности, целью которой является получение материалов, готовых работать как в бытовых, так и в экстремальных условиях. Существует множество видов каучуков: натуральный каучук (НК), синтетический полиизопрен (СКИ), бутилкаучук, полихлоропрен, хлоркаучук (ХК), фторкаучук и т.д. На сегодняшний день самый большой объем производства имеет НК и СКИ. Из них делают автомобильные покрышки, резиновые прокладки, на его основе получают некоторые клея и производят множество каучуков специального назначения.

Все известные в настоящее время каучуки являются полимерами –высокомолекулярными соединениями с повторяющимися одной или несколькими структурными единицами (звеньями). Поведение и свойства каучуков определяются в основном строением, химическим составом, молекулярной массой, молекулярно-массовым распределением и взаимным расположением макромолекул.

В настоящее время производство натурального каучука превышает 6 млн. тонн в год. Практически весь латекс получают с плантаций бразильской гевеи, расположенных главным образом в тропической Юго-Восточной Азии.

Основным источником получения натурального каучука является млечный сок каучуконосных растений – латекс. Он представляет собой водную дисперсию каучука, содержание которого доходит до 40%. Вся масса частиц находится в броуновском движении. Внутреннюю часть глобулы составляет углеводород каучука. Наружный (адсорбционный) защитный слой содержит природные белки (протеины), липиды и мыла жирных кислот.

В последние годы в ряду многокомпонентных полимерных систем широкое развитие получили материалы, относящие к классу термопластичных эла­стомеров (ТПЭ). Термопластичные эластомеры - это полимерные материалы, которые сочетают механи­ческие свойства вулканизованных резин при эксплуатации со способностью к переработке в изделия по технологии, характерной для линейных термопластичных полимеров. Получение подобных материалов дает возможность сочетать два важных качества, присущих каждому из компонентов, - сохранить эластичные (резиноподобные) свойства получаемого материа­ла, и перерабатывать его как термопластичный полимер. В последнее время в резиноперерабатывающей отрасли наметилась устойчивая тен­денция замены эластомерных материалов, основу которых составляют традиционные тер­мореактивные каучуки, на композиции из термопластичных эластомеров.

ТПЭ являются одним из самых активно развивающихся направлений в области разработ­ки новых материалов. Европейский рынок термопластичных эластомеров вырос с 499 тыс. тонн в 2007 г. до 650 тыс. тонн в 2017 г. Наиболее широкое применение (40-50 %) ТПЭ находят в автомобильной отрасли.

Мировой спрос на эластомеры был спровоцирован растущим спросом на каучук и увеличивающимся дефицитом натурального каучука. Синтетические каучуки, придававшие дополнительные свойства изделиям, стали необходимой альтернативой натуральному каучуку.

Благодаря исследованиям, позволившим установить зависимость между способом получения и молекулярной структурой, между молекулярными параметрами и физическими, физико-механическими и технологическими свойствами полимеров, созданы предпосылки для осуществления направленного синтеза эластомеров с заданным комплексом свойств.

Для экспериментальных и теоретических методов исследований структуры и свойств диеновых эластомеров был выбран натуральный каучук, хотя предложенные в этом реферате методы пригодны и для других каучуков, в частности для синтетического каучука.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА

1.1 Общие сведения о структуре и свойствах натурального каучука

Каучуки – группа природных и синтетических полимеров, в результате вулканизации которых получают мягкие или твердые резины. Важнейшими физическими свойствами каучуков являются эластичность, т.е. способность к обратимым деформациям при различных температурах, и непроницаемость для воды и газов. На основе каучуков изготавливают большое количество непродовольственных и промышленных товаров: обувь, ткани, игрушки, ленты, ремни, трубки, шины для транспорта, медицинские приборы, электроизоляторы, строительные материалы и др.[20].

В основе производства диеновых каучуков лежит процесс полимеризации в присутствии различных катализаторов. Исходным сырьем в получении каучуков является сырая нефть, которую разделяют на фракции (углеводороды определенного размера) и далее уже используют в синтезе необходимых мономеров. Мономеры используют для производства синтетических каучуков различными методами полимеризации [21].

Первым промышленным эластомерным материалом был натуральный каучук, получаемый из сока каучукового дерева Hevea brasiliensis. Данное вещество представляет собой полимер изопрена (как правило, цис-1,4-полиизопрен), хотя некоторые разновидности натурального каучука состоят из транс-1,4-полиизопрена. В натуральном неочищенном виде изопреновые материалы содержат небольшие количества белков, жирных кислот, смол и неорганических материалов. Натуральный каучук представляет собой термопластический эластомер [8].

Натуральный каучук, являющийся важнейшим биополимером растительного происхождения, представляет собой цис-1,4-полиизопрен, хотя некоторое время считалось, что он содержит С=С связи только в транс-конфигурации. Натуральный каучук представляет собой биополимер, начинающийся с диметилаллильной группы, за которой сначала следует три мономерных остатка с транс-С=С связью, далее располагаются от 100 до 50000 мономерных остатка с цис-С=С связью, а на конце молекул находится терминирующая гидрокси-группа. Структурные формулы каучука и гуттаперчи представлены на рисунке 1.1 [11].

Рисунок 1.1. – Структурные формулы каучука и гуттаперчи [11]

Натуральный каучук, который представляет собой цис-1,4-полимер изопрена, состоит из 20–40 тыс. элементарных звеньев мономера-изопрена и является идеальным естественным сырьем для производства резинотехнических изделий. Натуральный каучук производится из латекса каучуконосных пальм, произрастающих в основном в таких странах, как Малайзия, Таиланд, Индонезия, Вьетнам, Бразилия и т.д. [10].

Основными производителями натурального каучука являются страны с тропическим климатом. Это связано с условиями произрастания каучуконосного дерева – бразильской гевеи, из млечного сока (латекса) которой получают натуральный каучук. Макромолекулы натурального каучука состоят из звеньев изопрена и характеризуются высокой степенью стереорегулярности: 98-99% мономерных звеньев соединены в положении цис-1,4. Молекулярная масса непластицированного НК находится в пределах 70000-2500000. Степень непредельности (ненасыщенности) составляет 95-98,5%. В макромолекулах имеется небольшое количество функциональных кислородсодержащих групп.Доля натурального каучука в мировом производстве резины составляет более 30% (медицина, авиастроение, транспорт, электроэнергетика и пр.) [7].

Сегодня в мире выпускается широкий спектр термопластичных эластомерных материалов или термоэластопластов (ТЭП), обладающих разнообразным комплексом важных эксплуатационных свойств. При этом наибольший интерес представляют «динамические» вулканизаты (ДТЭП) на основе смесей полиолефинов и различных каучуков. В качестве термопластов используются гомо- или сополимеры этилена и пропилена, а для создания эластомерной фазы известно применение натурального, изопренового, бутадиенового, бутадиен-стирольного, бутадиен-нитрильного, бутилкаучука, этилен-пропиленовых и других каучуков. Уникальные свойства ДТЭП определяются особенностями структуры и обусловлены формированием при совмещении каучука и термопласта специфического переходного (граничного) слоя [1].

Увеличение масштабов производства в автомобильной отрасли обуславливает необходимость расширения выпуска шин на основе резин из натурального каучука, обладающих повышенной износостойкостью, прочностью, гибкостью, низким теплообразованием и другими преимуществами. Сегодня до 85% поставок натурального каучука на мировой рынок приходится на долю Таиланда, Индонезии, Малайзии и Вьетнама [5].

В наше время разработаны и выпускаются синтетические каучуки, обладающие не только эластичностью и прочностью, подобно натуральным каучукам, но и имеющие высокую тепло- и морозостойкость, способность противостоять радиации, озону, коррозионным средам, атмосферным воздействиям, водонепроницаемые и «дышащие» каучуки и т.д. [4].

Сегодня большое внимание уделяется развитию высоких технологий и техники для Арктики, Сибири и Дальнего Востока, в связи с чем возрастает необходимость создания морозостойких каучуков и резин в составе новой техники [6].

У диеновых каучуков существенно хуже такие свойства, как скорость кристаллизации, когезионная прочность, сопротивление раздиру, морозостойкость и некоторые другие по сравнению с другими диеновыми эластомерами. До сих пор натуральный каучук, обладающий уникальным комплексом свойств, остается эталоном каучука общего назначения [22].

Освоение и внедрение новых технологий в различных отраслях промышленного производства связано с потребностью в эластомерных материалах, обладающих сложным комплексом специфических свойств, обеспечивающих их работоспособность в экстремальных условиях. Серийно выпускаемые в настоящее время синтетические полимеры (эластомеры) не в состоянии полностью удовлетворить все возрастающие потребности различных отраслей промышленности в новых материалах. В настоящее время мировой эластомерный рынок состоит из натурального каучука – 40% и синтетических каучуков – 60 %. По прогнозам специалистов наблюдается тенденция увеличения доли натурального каучука. Предполагается, что к 2015 – 2020 годам его доля составит 50% [14].

Для решения научно-исследовательских и технологических задач в производстве полимерных материалов широкое распространение получил метод светорассеяния, оказавшийся весьма полезным при изучении надмолекулярных структур (НМС) диеновых эластомеров. Это вполне понятно, так как размер НМС каучуков определяет плотность пространственной сетки и комплекс их эксплуатационных свойств. В связи с использованием диеновых каучуков в ответственных изделиях новой техники представляло интерес изучить разрушение надмолекулярных структур при пластикации эластомера в условиях, максимально приближенных к производственным режимам переработки. Но в настоящее время данный метод исследования остается малоизученным [3].

В настоящее время актуальной задачей является проведение теоретических и экспериментальных исследований, дающих возможность наметить принципиально новые пути получения каучуков с заданными свойствами, создания и применения в промыш­ленности новых и безотходных, энергоемких и экологически чистых технологий [18].

1.2 Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопия)

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) – это высокочувствительный метод исследования структуры и структурных свойств вещества. Использование метода ЯМР дает возможность получения информации, дополняющей данные, полученные реологическими методами. Метод поверхностного ЯМР оказывается более чувствительным к процессам вулканизации методом анализа, чем стандартный реологический метод [2].

Сущность метода заключается в наблюдении и регистрации погло­щения электромагнитного излучения магнитными ядрами молекул в присутствии приложенного внешнего магнитного поля. С помощью соответствующих приборов, спе­циально настроенных на ядра различных элементов, обладающие маг­нитным моментом (¹Н, ¹³С, ²⁹Si, ¹⁵N), можно получать спектры, пред­ставляющие зависимости интенсивности поглощения электромагнитной энергии от напряженности магнитного поля или частоты. Эти спектры характеризуются следующими основными параметрами: химическим сдвигом ( ), шириной ( ), формой и интегральной интенсивностью сигналов [25].

Эластичность каучуков связана непосредственно с подвижностью протонов, что можно наблюдать по сигналу спада. Угольный наполнитель влияет на структуру эластомера, связывая полимерные цепочки и ограничивая подвижность протонов. Такие смеси с различной степенью плотности сшивки были исследованы с помощью оборудования ООО «Резонансные системы» (см. рисунок 1.2) [2].

Наиболее важные данные при исследовании каучуков можно полу­чить, исследуя спектры высокого разрешения и спектры широких линий:

1. Спектры высокого разрешения, в которых измеряются химичес­кие сдвиги и интегральные интенсивности сигналов соответствующих ядер, отражающиеся в площади S сигналов от соответствующих протонов. Эти измерения проводят в растворах. Значение химического сдвига определяется по отношению к химическому сдвигу протонов стандарт­ного вещества и выражается величиной (в млн^-1):

= 10⁶ , (1)

где H_i - напряженность магнитного поля вблизи магнитного ядра, А/м;

H_j - то же для ядра стандартного вещества, А/м;

Н₀ - напряженность приложенного поля, А/м [25].

Рисунок 1.2. – ЯМР-анализатор для исследования

структуры и структурных свойств каучуков [2]

По значениям химичес­ких сдвигов можно качест­венно установить наличие в полимерной цепи звеньев различной структуры, по пло­щади сигналов - количество этих звеньев. Это особенно важно при изучении стерео-регулярности полиизопрена и полибутадиена. Для определения содержания различных звеньев пользуются фор­мулами:

Количество цис-1,4-звеньев: А = [S₁ /(S₂ – S₂ + S₃)] 100

Количество 3,4-звеньев: B = [(1/2 S₈) / (1/2 S₈ + S₇ + 1/2 S₉)] 100

Количество 1,2-звеньев: С = [S₃ /(S₁ + S₂ + S₃)] 100

Количество транс-1,4-звеньев: Т = 100 – (А + В + С) , (2)

где S_i - площади сигналов неэквивалентных протонов [25].

Натуральный каучук исследуется методами ИК-спектроскопии, ¹Н и ¹³С ЯМР-спектроскопии. Хроматограммы регистрировались на жидкостном хроматографе, оборудованном колонкой (количество вещества = 200-3000000 г/моль), при температуре 45°С, скорости потока 1 мл/мин. В качестве элюента использовался тетрагидрофуран. Спектры ЯМР регистрировались на спектрометре при комнатной температуре в растворителях CCl₄ (¹Н ЯМР) и CDCl₃ (¹³С ЯМР). Для получения ¹Н ЯМР-спектров достаточно использовать 20 мг вещества, для ¹³С ЯМР-спектров - 50-100 мг. Высота раствора в ампуле должна составлять 40-60 мм (0,4-0,6 мл). Пример получающегося ЯМР-спектра натурального каучука, полученного методом ¹³С ЯМР-спектроскопией, приведен на рисунке 1.3 [16].

2. Спектры широких линий, которые позволяют получить информацию о морфологии и молекулярном движении в твердых полимерах. Этим методом, в частности, удобно изучать процессы структурирова­ния полимеров, вулканизацию или отверждение каучуков. При этом измеряют времена спин-решеточной релаксации Т и спин-спиновой ре­лаксации Т₂, зависящие от состояния полимерной системы [25].

На подвижность участков полимерных цепей в дефектных областях влияют соединенные с ними химическими связями фрагменты макромолекул, входящих в упорядоченные структуры. Интенсивность роста молекулярной подвижности полимера (вращательной подвижности радикала) с подъемом температуры связана с постепенным распадом флуктуационных структур все большего размера до тех пор, пока первоначально существовавшие упорядоченные структуры не исчезнут. Существование релаксационных переходов вызвано неоднородностью структуры эластомеров, обусловленной наличием надмолекулярных образований [12].

Более сложные опыты по изучению релаксационных характеристик производятся при анализе динамических свойств и морфологии материалов (например, размеров доменов). Результаты используются для объяснения диэлектрических и механических свойств каучуков [8].

Следовательно, наблюдаемые на практике различия важных физических (например, температура стеклования) и физико-механических свойств диеновых каучуков различного происхождения обусловлены влиянием не внутри- , а межмолекулярных взаимодействий [13].

Рисунок 1.3. – Пример ЯМР-спектра натурального каучука,

полученного методом ¹³С ЯМР-спектроскопией [2]

Методом ¹Н ЯМР-спектроскопии невозможно определить содержание цис- и транс-изомерных звеньев, поскольку в спектре наблюдается взаимное перекрывание сигналов. Поэтому для определения содержания указанных звеньев применяют ¹³С ЯМР-спектроскопию [16].

Современная спектроскопия ЯМР обладает качествами, очень важными для количественных измерений: высокой чувствительностью, быстротой получения информации, отсутствием жестких требований к количеству и форме образца, широким динамическим диапазоном, однородностью магнитного поля и стабильностью условий резонанса. Трудность метода ЯМР при исследовании диеновых каучуков заключается в том, что каждое мономерное звено в макромолекулах диеновых каучуков содержит двойную связь, которая усиливает спин-спиновые взаимодействия, а высокая симметрия структурных элементов цепи усложняет тип спиновых систем. Вследствие этого сигналы представляют собой спектры не первого порядка с уширенными и перекрытыми линиями. Другая трудность использования метода ЯМР, особенно при количественном анализе, обусловлена высокой массой макромолекул диеновых каучуков (10⁵ г/моль и более) [9].

Метод ЯМР для установления структуры сшитых аморфных полимеров использу­ется в тех случаях, когда метод рассеяния рентгеновских лучей не­применим. ЯМР является мощным методом изучения различных уровней структуры эластомеров, а также ее изменения при разнооб­разных химических и физических процессах. Но некоторым преимуществом мето­да ЯМР является возможность изучения композитов и образцов боль­шего размера. Метод ЯМР позволяет опреде­лять гетерогенность структуры эластомеров и измерять размер гетерофазных включений, поскольку в таких системах ядра с различной подвижностью могут иметь разные времена релаксации [24].

1.3 Метод инфракрасной спектроскопии (ИК-спектроскопия)

ИК-Фурье спектроскопия обладает широкими возможностями предоставления информации о структуре и химическом составе материала. Быстрая неразрушающая химическая идентификация осуществляется с помощью простых в эксплуатации приставок НПВО. В сочетании с методикой термогравиметрического анализа (ТГА) комбинированный ТГА/ИК-Фурье спектрометр осуществляет мониторинг выделяемых образцами каучука газов в реальном времени и выявляет состав сложных химических соединений даже при температуре окружающей среды. В состав данных систем ТГА/ИК-Фурье входит ИК-Фурье спектрометр (см. рисунок 1.4) и интерфейсное устройство ТГА/ИК [8].

Рисунок 1.4. – ИК-Фурье спектрометр для исследования структуры и химического состава каучуков [8]

Наиболее благоприятным условием для коли­чественного спектрального анализа является на­личие в спектре неперекрывающнхея полос погло­щения, хотя анализ возможен и по перекрываю­щимся полосам.

При диеновой структуре 1,2; 3,4; транс-1,4- и цис-1,4-конфигураций в спектре каучуков имеют­ся неперекрывающиеся полосы поглощения при 909, 990, 890, 965, 730 см^-1 соответственно, позво­ляющие проводить количественные определения непредельности. Для изопреновой структуры цис- и транс-конфигураций полосы находятся при 840 и 845 см^-1 и отличаются также формой и интенсивностью. Однако и по этим полосам по­глощения проводится определение непредельности. Ряд авторов привлекают для анализа изопреповых структур полосы поглощения при 1125 и 1147 см^-1. Помимо выбора наиболее подходящих для ко­личественного анализа полос поглощения, необ­ходим правильный выбор толщины образца.

Для количественного спектрального анализа можно использовать следующие методы:

- Метод эталонов, основанный на сравнении глубины полосы поглощения исследуемого ве­щества с глубиной полосы поглощения эталонного вещества. При этом можно построить градуиро­вочную кривую, представляющую собой графи­ческую зависимость пропускания в максимуме полосы поглощения от процентного содержания поглощающего вещества.

- Метод аналитического расчета по закону Ламберта-Бера. Наиболее точным является метод использова­ния закона Ламберта-Бера, однако практиче­ски из-за несовершенства прибора, заставляю­щего пользоваться завышенными размерами щели, наличия рассеивания и др., необходимо вносить ряд поправок в измеряемые величины. Это де­лает анализ трудоемким и сложным.

Для количественной интерпретации результатов измерений оптичес­кой плотности необходимо иметь градуировочный график, выражающий зависимость логарифма отношений оптических плотностей среды I₀ и вещества Iот концентрации С, т.е. строят градуировочный график (lgI₀/I =f(C)) по результатам исследования искусственных смесей.

Определяя изменения непредельности каучу­ков при вулканизации, окислении и других про­цессах, приводящих к потере растворимости по­лимера, наиболее удобно использовать метод гра­дуировочной кривой, где эталонами при построе­нии градуировочной кривой могут служить кау­чуки, для которых известно содержание двойных связей в определенной конфигурации. Непредельность эталонных образцов определяют в рас­творе и параллельно химическим методом.

Указанные выше методы позволяют количест­венно определять различные группы в каучуках, такие как гидроксильная, карбонильная и т.д. Полосы поглощения различных типов карбо­нильных групп лежат в очень узком интервале частот, что приводит к их взаимному наложению [23].

В наиболее популярной монографии, посвященной вулканизации натурального каучука, отмечается, что решающее значение для выяснения строения сетки в усиленном активным углеродом вулканизате имеется проблема определения степени ее сшивания, т.е. нахождения концентрации химических поперечных связей в присутствии связей наполнитель-каучук и переплетений межузловых цепей сетки. При этом отмечается, что снятие кривых напряжение-деформация и измерение равновесного набухания представляют собой главные способы оценки густоты сетки вулканизата и резины. Однако тут же следует оговорка о весьма затруднительном и не всегда корректном анализе степени сшивания с помощью этих методов [19].

Полимеры алифатического характера (в частности натуральный и синтетический каучуки) практически не поглощают излучение и свет в УФ-области ( 200-400 нм), что не дает возможности исследовать данные диеновые эластомеры методом УФ-спектрофотометрии [25].

ИК-спектры натурального каучука регистрировались на ИК-фурье-спектрометре на приставке с кристаллом ZnSe/алмаз (угол отражения 45°, показатель преломления 2,4) в области частот 400-4000 см^-1 с разрешением 4 см^-1 и количеством сканов, равном 32. Пленки изготавливались с помощью гидравлического пресса, оборудованного температурной приставкой, при температуре 50-60 °С и давлении 10-15 MПа. Толщина пленок измерялась микрометром с ценой деления 0,001 мм и абсолютной погрешностью ±0,002 мм [16].

Структуру диеновых каучуков исследовали методом ИК-спектроскопии на спектрофотометре. Для этого готовили раствор каучука в растворителе, характеризующимся хорошим сродством с каучуком (0,9 г каучука на 30 мл растворителя), и суспензии образцов наполнителей, растирая навески порошкообразных продуктов в иммерсионной жидкости – вазелиновом масле. Суспензии и растворы (в виде пленок) наносили на стекла KBr или NaCl, и прописывали спектры при комнатной температуре. При этом расшифровка полос поглощения соединений проводилась с помощью программы Spectrum в области от 700 до 3600 см^-1, а интерпретацию полос производили на основании литературных данных. Пример получающегося ИК-спектра натурального каучука, полученного методом ИК-спектроскопии, приведен на рисунке 1.5 [15].

Рисунок 1.5. – Пример ИК-спектра натурального каучука, полученного методом ИК-спектроскопия [23]

Исследование структуры методом комбинационного рассеяния света во многом дополняет метод инфракрасной спектроскопии. Те моды, которые слабо проявляются в методе комбинационного рассеяния света, интенсивны в инфракрасной спектроскопии, и наоборот. Поэтому, для получения наиболее полной информации об образце, спектроскопия комбинационного рассеяния света используется в сочетании с инфракрасной спектроскопией [7].

1.4 Определение содержания 1,4-цис-, 1,4-транс- и 1,2-звеньев в каучуках

Метод основан на измерении оптической плотности раствора каучука с использо­ванием полос поглощения 910 и 967 см^-1 на ИК-спектрометре, по которым определяется содержание 1,2- и 1,4-транс-звеньев (см. рисунки 1.4 и 1.5). Содержание 1,4-цис-звеньев вычисляют по разности, исходя из общей непредельности.

Ход определения. Около 1 г каучука растворяют в колбе с притертой проб­кой в 100 мл бензола и осаждают в 200 мл этилового спирта. Переосажденный каучук высушивают в термостате при 50 °С до постоянной массы и растворяют в тетрахлориде углерода. Концентрация раствора в зависимости от ожидаемого соотношения звеньев различной конфигурации 0,5-2%. Часть раствора используют для точного определения концентрации раствора. Оптическую плотность определяют в кювете с толщиной слоя 0,05 см при 910 и 967 см^-1 на ИК-спектрометре.

Содержание 1,4-транс-звеньев x_транс и 1,2-звеньев x_1,2 рассчитывают по формулам:

x_транс = , (3)

x_1,2 = , (4)

где Е – оптическая плотность;

d – толщина слоя в кювете, см;

203 и 224 – коэф­фициенты экстинкции;

С – концентрация раствора каучука, г/л [25].

1.5 Исследование процесса набухания каучуков

Так как сравнимые результаты могут быть получены лишь для образцов одинакового объема и формы, для испытаний на набухание рекомендуется применять образцы размером 20х20 мм, вырубленные из каучуковых пластин толщиной 2,0±0,3 мм.

Испытание каучуков на набухание заключается в определении массы или объема образца до и после набухания. Для этой цели применяют три метода: весовой, объемный гидростатический и объемный пикнометри­ческий. В данном реферате рассмотрим только испытание каучуков на набухание объемным гидростатическим методом.

Объемный гидростатический метод.Подготовленный для испытания и взвешенный с точностью до 0,001 г на воздухе образец резины накалывают на проволоку 1 (см. рисунок 1.6), на которой образец подвешивают к плечу весов. На столик весов уста­навливают подставку 4, на которую ставят стакан с дистиллированной водой, имеющей температуру 20±1 °С. Испытуемый образец 2 погружают в воду и взвешивают с той же точностью. На поверхности погруженного образца и проволоки не должно быть пузырьков воздуха. При уравновешивании образец должен находиться ниже уровня воды приблизительно на 1 см.

Взвешенный образец подвергают набуханию, после чего снова взве­шивают на воздухе и в воде. Глубина погружения проволоки с образцом в воду должна быть такой же, как и при предыдущем взвешивании. Отдельно определяют массу проволоки, погруженной в воду до того же уровня, что и при взвешивании образца. Набухание проводят при заданной температуре. Через равные промежутки времени ( = 1, 5, 10, 15, 30 мин) исследуемый образец извлекают, удаляют капли растворителя с поверхности фильтровальной бумагой и взвешивают. Полученные результаты заносят в таблицу. После достижения постоянной массы образца исследование прекращают.

1 – проволока; 2 – образец каучука; 3 – стакан; 4 - подставка

Рисунок 1.6. – Исследование процесса набухания каучуков объемным гидростатическим методом [25]

Объемную степень набухания V (в %) вычисляют по формуле:

V = = , (5)

где V₀ и V₁ – объем образца до и после набухания, см³;

G₀ и G₁ – масса образца до набухания на воздухе и в воде, г;

G₂ и G₃ – масса образца после набухания на воздухе и в воде, г;

g – масса проволоки, погруженной в воду, г.

Изменение степени набухания V во времени представляют в виде кривой V = f( ). Перед взвешиванием набухшего образца с его поверхности удаляют избыток жидкости таким же образом, как и при весовом методе [25].

1.6 Определение плотности каучуков

Для определения плотности каучуков применяют три метода: гидро­статический, пикнометрический и взвешивание на весах Жоли. В данном реферате рассмотрим только метод определения плотности каучуков взвешиванием на весах Жоли.

Для определения берут образец объемом не менее 1 см³ без язв, пор и других дефектов и с чистой поверхностью. Для удаления пузырь­ков воздуха с поверхности образца при определении плотности каучу­ков гидростатическим взвешиванием и на весах Жоли образец опускают на 2-3 с в бюкс с этиловым спиртом, а затем на такое же время в сосуд с дистиллированной водой [25].

Взвешивание на весах Жоли. Устройство весов Жоли показано на рис. 1.7. На кронштейне 5 закрепле­на коническая спиральная пружина 6, к концу которой подвешена сис­тема, состоящая из чашек 7 и 9 и стерженька (на рисунке не показан). Штанга 4, на которой закреплен кронштейн 5, может перемещаться вверх и вниз при помощи кремальеры 1. Подъем штанги 4 замеряется на шкале с нониусом 3. Стерженек, на который нанесены три горизон­тальные риски, проходит внутри стеклянного цилиндра 8, в средней части которого имеется горизонтальный штрих. На кронштейне 11, закреплен­ном на стойке 2 прибора, установлен стеклянный стакан 10, наполнен­ный дистиллированной водой или спиртом с температурой 20±0,1 °С.

Весы Жоли устанавливают таким образом, чтобы стерженек не ка­сался стенок цилиндра 8, а нижняя чашка весов - стенок стакана. Крон­штейн 11 помещают на такой высоте, чтобы чашка 9 при загрузке образ­ца на верхнюю чашку 7 не касалась дна стакана. Во время испытаний чашка 9 должна быть полностью погружена в жидкость.

Ход определения. Вращением кремальеры 1 перемещают штангу 4, добиваясь совпадения метки на стеклянном цилиндре 8 со средней мет­кой на стержне, и производят отсчет нулевой точки весов при помощи нониуса 3 с точностью до 0,1 деления.

1 – кремальера; 2 – стойка; 3 – шкала с нониусом;

4 – штанга; 5,11 – кронштейны; 6 – пружина; 7,9 – чашки;

8 – стеклянный цилиндр; 10 – стеклянный стакан

Рисунок 1.7. – Определение плотности каучуков

методом взвешивания на весах Жоли [25]

Образец каучука пинцетом помещают на верхнюю чашку весов. Вра­щая кремальеру, опять добиваются совпадения метки на цилиндре 8 со средней меткой на стержне, после чего вновь производят отсчет по но­ниусу 3.

Снимают образец с верхней чашки весов и переносят его пинцетом на нижнюю чашку, погруженную в воду или спирт, после чего снова до­биваются совмещения метки на цилиндре 8 со средней меткой на стерж­не и производят отсчет.

Плотность (в г/см³) каучуков вычисляют с точностью до 0,01 по формуле:

= , (6)

где G и G₁ – отсчеты по шкале весов Жоли с образцом на верхней и нижней чашке;

G₂ – отсчет по шкале весов Жоли при приведении их к нулевой точке;

– плотность воды или спирта при 20°С, г/см³ [25].

1.7 Определение стойкости каучуков к воздействию агрессивных сред

Для проведения испытания получают пленки из каучуков, либо каучук измельчают. Образцы помещают в химические стаканы и добавляют кислоту, щелочь, органические растворители или масла. Эксперимент проводят при комнатной температуре и при повышенных температурах (80 °С); наблюдают реакцию каучука на среду. По полученным данным составляется отчет о проведении испытания [17].

1.8 Определение температуры стеклования на приборе Марея

Для определения температурных характеристик применяют методы: определение температуры стеклования на приборе Марея, cнятие термомеханических кривых и определение температур стеклования и текучести с помощью весов Каргина, определение характеристик процесса кристаллизации дилатометрическим методом, определение термической стабильности. В данном реферате рассмотрим только метод определения температуры стеклования на приборе Марея и определение характеристик процесса кристаллизации дилатометрическим методом.

Определение температуры стеклования каучука с помощью прибора Марея заклю­чается в измерении температуры, при которой переохлажденный образец каучука при медленном его нагревании приобретает способность к эластической деформации.

Прибор Марея для определения температуры стеклования (см. рисунок 1.8) сос­тоит из двух медных стаканов 3 и 10, соединенных между собой теплоизолирующей фарфоровой трубкой 8. Внутри этих стаканов движется ходовой винт 5, оканчивающийся расширением внизу и соединенный с накидной гайкой 2 наверху. Последняя, в свою очередь, соединена с нож­кой индикаторного микрометра 1, служащего для измерения деформа­ции испытуемого образца. На ходовой винт надета пружина 4, которая давит на основание ходового винта и на испытуемый образец с силой 49 Н. Давление передается образцу с помощью стеклянного цилиндра 6, соединенного с медным колпачком 9. Нижний стакан 10, изготовлен­ный из красной меди, имеет сквозное окно для установки испытуемого образца 11 точно по центру колпачка 9. В основании стакана 10 закреп­лена термопара, соединенная с милливольтметром. Стакан 10 и фарфо­ровую трубку 8 во время испытания заключают в наружный медный стакан 7.

1 – микрометр; 2 – накидная гайка; 3 – верхний стакан;

4 – пружина; 5 – ходовой винт; 6 – стеклянный цилиндр;

7 – наружный стакан; 8 – фарфоровая трубка;

9 – медный колпачок; 10 – нижний стакан; 11 – образец

Рисунок 1.8. – Определение температуры стеклования

каучуков на приборе Марея [25]

Ход определения. Образец каучука (высота 5-6 мм, диаметр около 6 мм), подлежащего испытанию, вырезают круглым ножом из соответ­ствующей пробы и помещают в прибор Марея. Для этого снимают наруж­ный стакан 7, поднимают ходовой винт 5 (вращая гайку 2) и вставляют образец пинцетом в зазор между основанием стакана и колпачком 9. Затем, вращая накидную гайку 2 против часовой стрелки, приводят кол­пачок 9 в соприкосновение с образцом и навинчивают наружный стакан 7.

Подготовленный таким образом прибор укрепляют в штативе и под­ставляют под него сосуд Дьюара с жидким воздухом или смесью ацетона с твердым диоксидом углерода (в зависимости от ожидаемой температуры стеклования каучука). Мед­ленно поднимают сосуд Дьюара до полного погружения нижней части при­бора в охлаждающую среду, после че­го выдерживают до тех пор, пока температура образца не будет на 10 °С ниже ожидаемой температуры стеклования. После этого вращением гайки 2 против часовой стрелки осво­бождают ходовой винт. При этом образец оказывается под действием пружины, давящей на него с силой 50 Н.

Устанавливают стрелку микрометра на нулевое деление шкалы и медленно опускают сосуд Дьюара, следя за тем, чтобы температура об­разца в области температуры стеклования повышалась не более чем на 1±0,5 °С/мин. Когда стрелка микрометра начинает двигаться, отмечают температуру, которая и является температурой стеклования. Проводят не менее двух параллельных определений (при расхождении не более 2 °С) и берут среднее значение, которое принимают за температуру стеклования [25].

1.9 Определение характеристик процесса кристаллизации дилатометрическим методом

Измерения проводят, отмечая изменения объемов образцов полиме­ра, помещенных в дилатометры, заполненные соответствующей рабочей жидкостью (ртуть, этиловый спирт) и охлаждаемые в криостате любой конструкции (см. рисунок 1.9).

В рабочей камере 1, снабженной мешалкой 2, с помощью контактно­го термометра поддерживается заданная температура путем циркуля­ции охлаждающей жидкости из термостата. Дилатометр представляет со­бой стеклянный сосуд объемом 2-3 см³ с пришлифованным капилляром длиной 700 мм. Закрепляются дилатометры в эбонитовом диске 5 резиновыми пробками 6.

1 – рабочая камера; 2 – мешалка; 3 – крышка;

4 – подвижная втулка; 5 – эбонитовый диск; 6 – резиновые пробки;

7 – дилатометры; 8 – контактный термометр;

9 – контрольный термометр; 10 – линейки

Рисунок 1.9. – Определение характеристик процесса

кристаллизации каучуков дилатометрическим методом [25]

Ход определения. Образец каучука массой около 2 г взвешивают на аналитических весах и помещают в дилатометр, за­полняют последний под вакуумом ртутью или подкрашенным этиловым спиртом. Дилатометр помещают в рабочую камеру криостата и выдержи­вают 30 мин при температуре, превышающей температуру кристаллиза­ции исследуемого вещества, для полного разрушения кристаллических структур. Затем настраивают контактный термометр на требуемую тем­пературу и включают криостат. Одновременно помещают в рабочую ка­меру контрольный дилатометр, заполненный жидкостью, но без образца полимера. После достижения заданной температуры отмечают начальные уровни в дилатометрах по линейкам 10. Затем продолжают наблюдения за уровнями в дилатометрах, фиксируя изменения через 3-5 с вплоть до прекращения изменений.

Выполняют 3-4 серии измерений при различных температурах, а затем рассчитывают изменение (в %) относительного объема - V/V для всех точек по формуле:

= , (7)

где d - диаметр капилляра, мм;

- плотность образца при Т_комн, г/мм³;

h - изменение высоты столба жидкости в капилляре, мм;

m - масса образца, г;

- температурный коэффициент объемного расширения образца, К^-1;

Т_комн и Т_оп - температуры комнатная и опыта, К.

По вычисленным значениям - V/V строят график изменения этой величины во времени, рассчитывают основные характеристики процесса кристаллизации при различных температурах и находят температуру максимальной скорости кристаллизации [25].

1.10 Определение молекулярной массы каучуков осмометрическим методом

Для определения молекулярной массы каучуков применяют методы: вискозиметрический метод, осмометрический метод, химический метод. В данном реферате рассмотрим только осмометрический метод определения молекулярной массы каучуков.

Осмометрический метод. Работу с модифицированным осмометром Цимма-Мейерсона проводят следующим образом. После того как раствор залит в ячейку 1, в капилляр 7 вводят нихромовую прово­локу 4 и в расширение 6 наливают ртуть (создается ртутный затвор). Затем осмометр помещают в высокий стеклянный стакан с крыш­кой, имеющий диаметр 5 см. В стакан наливают растворитель так, что­бы нижняя часть капилляра 3 оказалась в растворителе. Стакан с осмо­метром помещают в водяной термостат. После достижения постоянной температуры (на это затрачивается 30 мин) устанавливают с помощью нихромовой проволоки раствор в ка­пилляре 2 на высоте уровня раствори­теля в капилляре 3 или, еще лучше, на 0,5 см ниже ожидаемого равновес­ного значения. Этот момент принимают за начало измерений. Разность уровней h регистрируют каждый час и продолжают измерения до тех пор, пока h не достигнет постоянной величины (в пределах ±0,01 см). Это равно­весное значение h не должно изменяться в течение 3-4 ч.

1 – ячейка; 2 – капилляр; 3 – капилляр сравнения;

4 – проволока; 5 – пробка; 6 – ртутный затвор;

7 – капилляр для заполнения раствором; 8 – латунная пластинка

Рисунок 1.10. – Определение молекулярной массы каучуков осмометрическим методом (модифицированный осмометр Цимма-Мейерсона) [25]

Для контроля правильности измерения устанавливают уровень в измерительном капилляре с помощью проволоки на 0,5 см выше равно­весного значения и наблюдают за его изменением в обратном направле­нии. Конечное положение уровня не должно отличаться от найденного ранее более чем на 0,05 см.

Для нахождения значения lim (П/С) (при С 0, где П – осмотическое давление, МПа; С – концентрация растворенного вещества, г/см³) при определении молекулярной массы каучуков измеряют осмотическое давление при нескольких концентрациях. Предельное значение отноше­ния находят экстраполяцией, построив по опытным данным графичес­кую зависимость П/С = f(С) и вычисляют молекулярную массу каучуков [25].

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА

2.1 Определение двойных связей в каучуках

Взвешивают навеску каучука m 1г, помещают в бюкс и заливают избытком растворителя (не более 50 мл). Бюкс закрывают и помещают в эксикатор, герметично закрывают и оставляют до полного набухания. Готовят насыщенный раствор йода в бензине. Продолжительность набухания 170 часов (7 дней). Небольшой образец набухшего каучука помещают в чашку Петри и капают на него из пипетки свежеприготовленный раствор йода в бензине; наблюдают изменение окраски раствора. Делают вывод о наличии двойных связей в исследуемом образце [17].

Определение относительного содержания связей разной энергии в смесях проводят путем разрушения структуры полимерной композиции последовательно растворителями с разным термодинамическим сродством с каучуком: гексаном, толуолом, хлороформом и смесью хлороформа с уксусной кислотой (95:5 по массе). После обработки каждым из растворителей косвенно, по содержанию связанного каучука до и после экстракции, оценивали количество оставшихся связей [15].

Молярную массу золь-фракции каучука оценивают по характеристической вязкости растворов в толуоле либо в хлороформе при концентрации C = 0,06÷0,25 г/дл и при температуре, равной 25 °С [15].

Также существует наиболее распространенный и удобный метод определения непредельности натурального каучука с помощью раствора бромида иода.

Существует также метод определения содержания двойных связей в мономерах и полимерах с помощью спектрального анализатора. Принцип действия спектрального анализатора (см. рисунок 2.1) заключается в озонировании кратных связей озонокислородной смесью и фиксировании расхода озона путем определения его остаточной концентрации специальным ультрафиолетовым детектором. Показания детектора преобразуются в электрический сигнал, который регистрируется в виде кривой погло­щения озона на ленте самописца. Площадь, ограниченная кривой, пропорциональна количеству прореагировавшего озона и, следовательно, количеству двойных связей. Прибор позволяет также наблюдать результаты анализа на цифровом табло [25].

Рисунок 2.1. – Спектральный анализатор для исследования структуры и определения двойных связей в каучуках [15]

Порядок работы на спектральном анализаторе. Заливают в реакционный сосуд, помещающийся в блоке реактора, с помощью шприца 5-10 мл раство­рителя. Включают протяжку диаграммной ленты и нажимают кнопки «Счет» и «Множитель X 1» на передней панели интегратора. С помощью ручки «Уровень», расположенной там же, совмещают момент начала сче­та интегратора с началом движения указателя самописца вправо. Наконец, нажав соответствующую кнопку, устанавливают требуемую емкость счетчика интегратора (10², 10³ и т.д.) и, нажав кнопку «Сброс», уста­навливают счетчик на «0». Закончив эти предварительные операции, приступают к анализу. Сначала проверяют чистоту растворителя, вводя в реакционный сосуд шприцем 1 мл чистого растворителя. Если при этом наблюдается поглощение озона, его фиксируют и учитывают при расчете количества двойных связей. Затем вводят в реакционный сосуд 1 мл ис­следуемого раствора с помощью шпри­ца, иглой которого прокалывают мем­брану из бутилкаучука, установлен­ную в пробке реактора. Записывают кривую поглощения озона спектральным анализатором (см. рисунок 2.2) и после останова счета регистрируют показания табло инте­гратора. По этим данным рассчитывают количество двойных связей в исследуемом веществе В (в моль/мл или моль/г), пользуясь следующей формулой:

B = d (S – S_p) / n , (8)

где d - количество двойных связей в калибровочном веществе, соответствующее 1 см² площади пика или на 1 импульс, моль/см² или моль/имп;

S и S_p - площади пиков анализируемой пробы и чистого растворителя, в см² или в импульсах (по показаниям табло интегратора);

n - содержание исследуемого вещества в пробе, мл или г.

Рисунок 2.2. – Пример вида кривой поглощения озона натуральным каучуком, регистрируемый самописцем спектрального анализатора [25]

Величина d определяется предварительно согласно специальной ин­струкции и является характеристикой прибора при использовании при­нятой шкалы озона [25].

2.2 Определение летучести и влажности каучуков

Для проведения анализа необходимо высушить две навески каучука (массой 0,5 г каждая) в бюксе при температуре 100 °С. Навеску для определения летучести сушат в течение 30 минут, а навеску для определения влажности сушат до постоянной массы около двух часов. Высушенный образец с бюксом помещают в эксикатор и после охлаждения взвешивают. Расхождение между результатами двух последних измерений не должно превышать 0,5%.

Относительную влажность и летучесть каучука W в процентах рассчитывают по одной формуле:

W = 100 , (9)

где m₀ – масса пустого бюкса, г;

m₁ – масса бюкса с навеской до высушивания, г;

m₂ – масса бюкса с навеской после высушивания, г [17].

2.3 Определение влагопоглощения паров воды в каучуках

Влагопоглощение определяется статическим методом сорбции паров воды. 0,5 г абсолютно-сухого каучука помещают в предварительно взвешенный бюкс, ставят бюкс с навеской в герметичный эксикатор с водой на 24 часа. По истечении заданного времени бюкс с навеской взвешивают и определяют массу каучука после поглощения паров воды.

Влагопоглощение A в процентах рассчитывают по формуле:

A = 100 , (10)

где m₁ – масса абсолютно сухого каучука до поглощения паров воды, г;

m₂ – масса каучука после поглощения паров воды, г [17].

2.4 Определение растворимости каучуков

Качественное определение. Навеску (0,25 г) мелко нарезанного каучука помещают в мерный ци­линдр объемом 25 мл и заливают 25 мл растворителя, после чего цилиндр закрывают пробкой. Встряхивают содержимое цилиндра через каждые 30 мин и определяют время, в течение которого навеска каучу­ка растворилась. Это время и служит характеристикой растворимости каучука. Наблюдение ведут не более 24 ч. Если навеска растворилась не полностью, то каучук считают нерастворимым [25].

Общий количественный метод. Метод основан на растворении каучука, помещенного в среду растворителя, и определении количества растворенного каучука в полученном растворе.

Ход определения. Навеску мелко измельченного каучука ( 0,5 г), взвешенную с точностью до 0,0002 г, помещают в мешочек, который плотно завязывают ниткой. Затем мешочек с каучуком вносят в колбу, наливают в нее 50 мл растворителя и закрывают колбу пробкой, кото­рую укрепляют с помощью резиновых колец или мягкой проволоки. После 40 ч предварительного набухания каучука колбу помещают в ап­парат для встряхивания на 6 ч и затем полученный раствор каучука сли­вают в бюретку. Из бюретки 25 мл раствора отбирают в предварительно прокаленную и взвешенную фарфоровую чашку и выпаривают раствори­тель, нагревая чашку на водяной или паровой бане. Остаток сушат в термостате при 80 °С до постоянной массы.

Содержание растворившегося каучука х (в процентах) определяют по формуле:

x = , (11)

где G и G₀ – масса чашки с остатком после сушки и пустой чашки соответственно, г;

– навеска каучука, г.

Результаты двух параллельных определений не должны отличаться более чем на 3% [25].

2.5 Определение летучих веществ в каучуках

Определение суммарного содержания летучих примесей с точностью, при­годной для технической характеристики каучука, состоит в определе­нии потери массы навески каучука при нагревании до постоянной массы при 105-110 °С для углеводородных каучуков.

Ход определения. Навеску каучука (1-2 г) нарезают мелкими ку­сочками и помещают в бюксе на часовом стекле в термостат. Нагревание ведут до постоянной массы, на что обычно требуется 3-4 ч.

Массовую долю летучих х (в %) вычисляют по формуле:

x = , (12)

где a и b – масса бюкса (часового стекла) с навеской соответственно до и после нагревания, г;

g – навеска каучука, г.

Проводят два параллельных определения, расхождение между кото­рыми не должно превышать 0,1% [25].

2.6 Определение содержания каучуков в растворе

Это определение важно при контроле полимеризации в растворах. Оно состоит в осаждении полимера из раствора этиловым спиртом и высу­шивании выделенного каучука до постоянной массы.

Ход определения. Сухой бюкс со стеклянной палочкой взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Затем вносят в бюкс с помощью стеклянной палочки 2 г раствора каучука, быстро и плотно закрывают бюкс крышкой и снова взвешивают с той же точностью. После этого в бюкс приливают 6-8 мл этилового спирта и с помощью стеклянной палочки тщательно перемешивают и собирают каучук в общую массу, которую переносят на предварительно взвешенную с точ­ностью до 0,0002 г металлическую тарелку. Тарелку ставят на закрытую электроплитку и, включив последнюю, высушивают каучук. Конец сушки устанавливают по цвету (светло-коричневый) и запаху (запах горелого масла). По окончании сушки тарелку с полимером охлаждают до температуры помещения и взвешивают (с той же точностью). Продолжительность анализа 1 ч.

Массовую долю каучука в растворе Х (в %) вычисляют по формуле:

Х= , (13)

где a и a₁ – масса пустой тарелки и тарелки с высушенным каучуком соответственно, г;

b и b₁ – масса пустого бюкса и бюкса с каучуком соответственно, г [25].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, натуральный каучук, являющийся важнейшим биополимером растительного происхождения и представляющий собой (если брать в целом) цис-1,4-полиизопрен, был и остается стратегическим сырьем, имеющим, в том числе и оборонное значение.

Сейчас считается, что натуральный каучук в послевоенные годы был ошибочно потеснен с рынка его синтетическими аналогами, которые в тот
момент по своим характеристикам более-менее удовлетворяли резиновую промышленность и другие отрасли, пользующиеся различными резиново-техническими изделиями. Но с повышением сложности техники и возросших требований к резиновым изделиям стало ясно, что синтетический каучук не полностью удовлетворяет всем запросам и посему в последние десятилетия
наблюдается опережающий рост производства натурального каучука, так как по совокупности свойств он превосходит синтетические каучуки.

Натуральный каучук - единственный несинтетический эластомер, нашедший широкое применение, хотя продолжаются исследования возможностей применения некоторых его разновидностей, таких как гваюла, в шинах и других изделиях. Высокая когезионная прочность и клейкость являются двумя важнейшими свойствами натурального каучука. Когезионная прочность позволяет невулканизованным изделиям, таким как шина, сохранять свою форму во время сборки и хранения перед вулканизацией, тогда как
клейкость полезна тогда, когда идет сборка различных деталей шины. Как
правило, из натурального каучука могут производиться изделия с твердостью между 30 и 95 единиц по Шору.

Сочетание хороших технологических свойств резиновых смесей с комплексом ценных технических свойств вулканизатов обусловило широкое применение натурального каучука как самостоятельно, так и в комбинации с другими каучуками для производства автомобильных шин и разнообразных резиновых технических изделий (амортизаторов, прокладок, уплотнителей и других деталей). На основе натурального каучука изготовляют клеи, эбониты, губчатые изделия. Важные области применения натурального каучука - резиновые изделия санитарии, медицинского, пищевого, бытового и спортивного назначения.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло-звуко-воздухо-гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике. Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции и т.д.

Основная масса производимых в настоящее время каучуков используется в виде резин для изготовления разнообразных изделий в машиностроении, автомобилестроении, авиации, космонавтике, медицине, химической, нефтяной, газовой, угольной и других отраслях промышленности. Наибольшее количество каучуков потребляется для производства автомобильных шин, а также различных амортизирующих деталей и узлов, разнообразных резинотехнических изделий, пленочных изделий и т.д. Ассортимент вырабатываемых на сегодняшний день изделий из каучука и резины превышает шестьдесят тысяч наименований.

С каждым днем растет рынок потребления термопластичных эластомеров. Постоянно ведутся исследования в области создания и получения материалов с уникальными свойства­ми, разрабатываются рецептуры для конкретных изделий, отвечающие требованиям как переработчиков пластмасс, так и конечных потребителей.

Продукты на основе высокотехнологичных каучуков будут использоваться в нашей повседневной жизни и в будущем, поскольку потенциал материала еще далеко не исчерпан.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Аблеев, Р.И. Исследование структуры и свойств олефиновых термоэластопластов методом диэлектрической спектроскопии [Текст] / Р.И. Аблеев, А.Р. Валиев, З.А. Пересторонина, С.К. Курлянд, А.С. Рамш, И.В. Баранец, Р.Н. Гимаев // Сборник научных трудов «SWORLD». – 2012. – №1. Том №32. –С. 60-72.

Анализ структуры и свойств эластомеров методами ЯМР-спектроскопии [Электронный ресурс] / ООО «Резонансные системы» – Режим доступа: http://www.nmr-design.com/sites/default/files/downloads/ru/rubber.pdf, свободный – Загл. с экрана.

Афанасьев, С.В. О применении метода светорассеяния для исследования каучука СКИ-3НТП [Текст] / С.В. Афанасьев, Г.И. Мерзликина, О.С. Рощенко // Научный симпозиум «Экологический мониторинг промышленно-транспортных комплексов» 16-20 сентября 2015 г. Сборник трудов пятого международного экологического конгресса (седьмой международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ELPIT»: сборник трудов / А.В. Васильев [и др.] – Самара-Тольятти: АНО «Издательство СНЦ», 2015. Том №4. –С. 6-11.

Глазьева, И.А. Натуральные и синтетические каучуки и необходимость их улучшения с точки зрения экологического воздействия на окружающую среду [Текст] / И.А. Глазьева, М.В. Глазьев, В.Ю. Бажин // Universum: технические науки. – 2017. – №7 (40). – С. 27-29.

Головченко, А.О. Изучение термомеханической стабильности бутадиен-стирольных термоэластопластов [Текст] / А.О. Головченко, Т.С. Лозовская // XXII Научно-практическая конференция «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технологии» 29 мая-2 июня 2017 г. Тезисы докладов XXII Научно-практической конференции: сборник тезисов докладов / А.М. Пичугин [и др.] – М.: Обракадемнаука, 2017. – С. 40-41.

Третьякова, Н.А. Исследование температуры стеклования каучуков специального назначения методом ДСК [Текст] / Н.А. Третьякова, Ю.Г. Турутина, К.С. Лукошко // XXII Научно-практическая конференция «Резиновая промышленность: сырье, материалы, технологии» 29 мая-2 июня 2017 г. Тезисы докладов XXII Научно-практической конференции: сборник тезисов докладов / А.М. Пичугин [и др.] – М.: Обракадемнаука, 2017. – С. 156-158.

Горбунов, Ф.К. Композиционные материалы, полученные модифицированием каучукоподобных полимеров нанодисперсными механически
активированными керамическими частицами [Текст] / Ф.К. Горбунов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: диссертация / В.А. Полубояров [и др.] - Красноярск: ФГБУН «Институт химии твердого тела и механохимии. Сибирское отделение РАН», ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет», 2014. – 146 с.

Сандерс, Г. Анализ эластомеров методами гель-проникающей хроматографии [Текст] / Г. Сандерс, Б. МакКрис, Agilent Technologies Inc. // The Measure of Confidence. – 2012. – С. 1-16.

Давлетбаев, Р.Р. Определение молекулярных характеристик цис-бутадиеновых каучуков с помощью спектроскопии ЯМР [Текст] / Р.Р. Давлетбаев, Н. Махиянов // Вестник СПбГУ. – 2016. – №2. Том №3 (61). Сер. №4. – С. 164-170.

Дыкман, А.С. Перспективные возможности мирового производства натурального и изопренового каучуков [Текст] / А.С. Дыкман, В.М. Бусыгин, Х.Х. Гильманов, И.И. Моисеев, Е.В. Федорцова // Экономика и управление. – 2011. – №10 (72). – С. 46-51.

Кулуев, Б.Р. Натуральный каучук, его источники и составные части [Текст] / Б.Р. Кулуев, Р.Р. Гарафутдинов, И.В. Максимов, А.М. Сагитов, Д.А. Чемерис, А.В. Князев, З.Р. Вершинина, Ан.Х. Баймиев, А.А. Мулдашев, Ал. Х. Баймиев, А.В. Чемерис // Биомика. – 2015. – №4. Том №7. – С. 224-283.

Ливанова, Н.М. Исследование микро- и надмолекулярной структуры бутадиен-нитрильных каучуков методом парамагнитного зонда [Текст] / Н.М. Ливанова, С.Г. Карпова, А.А. Попов // Высокомолекулярные соединения. – 2011. – №12. Том №53. Серия А. – С. 2043-2049.

Махиянов, Н. Микроструктура полиизопренов, синтезированных на титан- и неодимсодержащих каталитических системах [Текст] / Н. Махиянов, И.Г. Ахметов, А.М. Вагизов // Высокомолекулярные соединения. – 2012. – №12. Том №54. Серия А. – С. 1722-1730.

Михайлов, И.А. Исследования свойств натурального каучука в процессе механической переработки [Текст] / И.А. Михайлов, Ю.О. Андриасян, А.А. Попов, К.В. Сухарева, С.К. Раковски // XV Ежегодная международная молодежная конференция ИБХФ РАН-ВУЗы «Биохимическая физика» 23–25 ноября 2015 г. Труды XV Ежегодной международной молодежной конференции ИБХФ РАН-ВУЗы: сборник трудов конференции / Н.С. Воробьева [и др.] – М.: Издательство «Российский университет дружбы народов, Москва», 2016. – С. 202-204.

Овсянникова, Д.В. Модификация композиций на основе бутадиен-нитрильных каучуков и кремнекислотных наполнителей [Текст] / Д.В. Овсянникова // Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук: диссертация / О.Ю. Соловьева [и др.] - Ярославль: ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет», 2015. – 181 с.

Орлов, А.С. Определение состава бутадиен-стирольных каучуков методом ИК-спектроскопии НПВО [Текст] / А.С. Орлов, С.А. Киселев, Е.А. Кисилева, А.В. Будеева, В.И. Машуков // Журнал прикладной спектроскопии. – 2013. – №1. Том №80. – С. 51-57.

Осовская, И.И. Эластомеры [Текст]. / И.И. Осовская, Е.В. Савина, В.Е. Левич; под ред. Титовой Л.Я. – СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного университета технологий и дизайна, 2016 – 126 с.: ил. – ISBN 978-5-91646-085-8. – 50 экз.

Прут, Э.В. Термопластичные эластомеры: инновации и потенциал [Текст] / Э.В. Прут // Инноватика и экспертиза. – 2013. – №1 (10). – С. 68-75.

Рахматуллина, А.П. Термомеханическая кривая эластомеров на основе натурального каучука. Часть 2. Исследование влияния наполнителя и серы на молекулярно-топологическое строение резины [Текст] / А.П. Рахматуллина, М.А. Ибрагимов, Ю.А. Ольхов, А.А. Аристова, А.Г. Лиакумович // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – №2. Том №17. – С. 189-195.

Сайфетдинова, К.Р. Каучуки [Текст] / К.Р. Сайфетдинова // Бюллетень медицинских Интернет-конференций. – 2014. – №5. Том №4. – С. 865.

Чалдаева, Д.А. Исторические предпосылки получения, производства и использования синтетического каучука [Текст] / Д.А. Чалдаева, А.Д. Хусаинов // Вестник Казанского технологического университета. – 2012. – №8. Том №15. – С. 72-76.

Чан, Х.Т. Выделение и анализ некаучуковых компонентов из латекса натурального каучука [Текст] / Х.Т. Чан, А.П. Рахматуллина // Вестник технологического университета. – 2017. – №8. Том №20. – С. 69-71.

Словохотова, Н.А. Атлас инфракрасных спектров каучуков и некоторых ингредиентов резиновых смесей [Текст]. / Н.А. Словохотова [и др.]; под ред. Яковлевой З.И. – М.: Химия, 1965 – 128 с.: ил. – 2 000 экз.

Аверко-Антонович, И.Ю. Методы исследования структуры и свойств полимеров [Текст]. / И.Ю. Аверко-Антонович, Р.Т. Бикмуллин; под ред. Абдрахмановой Л.А. – Казань: Изд-во Казанского государственного технологического университета, 2002 – 604 с.: ил. – ISBN 5-7882-0221-3. – 300 экз.

Лазарев, С.Я. Лабораторный практикум по синтетическим каучукам [Текст]. / С.Я. Лазарев, В.О. Рейхсфельд, Л.Н. Еркова; под ред. Кирпичникова П.А. – 2-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1986 – 224 с.: ил. – 1 000 экз.

Код для цитирования: Скопировать