Каучук и резина

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Челябинский государственный  университет»

ГОУ ВПО «ЧелГУ»

 

Факультет заочного и дистанционного обучения

Кафедра менеджмента

 

 

 

Тема «Каучук и резина»

 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «Технологические основы промышленного  производства»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил:

Студент гр. 15МС-101

Иванов М.А.

 

Работу проверила:

 Прохорова Л.В.,

 канд.техн.наук, доцент

 

 

 

 

 

г. Челябинск,  2012

 

Оглавление

 

Введение…………………………………………………………………………..3

Глава 1. Свойства и применение каучуков и резины………………………....3

1.1Значение каучука и  резины для народного хозяйства  страны……......…3

1.2 Основные потребители  выпускаемой продукции…………………………3

1.3 Натуральный каучук………………………………………………………...6

1.4. Синтетический каучук  ……………………………………………………....9

Глава 2.Технологический процесс получения синтетического каучука и резины……………………………………………………………………………13

2.1. Ингредиенты резиновых  смесей………………………………………….16

Глава 3. Технико_экономическая  эффективность   и  научно - технический  прогресс………………………………………………………………………….18

3.1. Экологические проблемы…………………………………………………26

Заключение……………………………………………………………………..29

Список использованной литературы…………………………………………31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение. Целый ряд событий повлиял на изобретение синтетического каучука: индустриальная революция, прогресс в моторостроении, две мировые войны, растущий спрос на каучук и дефицит натурального каучука спровоцировали мировой спрос на эластомеры. Синтетические каучуки стали необходимой альтернативой натуральному каучуку и придали дополнительные свойства изделиям.

Глава 1. Свойства и применение каучуков и резины.

1.1Значение каучука и резины для народного хозяйства страны.

Для народного хозяйства каучук имеет неоценимое значение. Его чаще всего используют в виде резины, а не в чистом виде. Изделия из резины применяются в изготовлении различных шин, в технике для изоляции проводов, в военной промышленности, в производстве промышленных товаров. Ее используют в производстве искусственной кожи, медицинских изделий, обуви. 

Резина – сложная многокомпонентная система, которая состоит из полимерной основы (каучука) и различных добавок. Это прочное соединение, высокоэластичное, но не такое пластичное, как сам каучук.

1.2 Основные потребители выпускаемой продукции.

 Самые крупные потребители  технических изделий из резины: сельскохозяйственное машиностроение  и автомобильная промышленность. Одним из показателей удобства,  надежности и совершенности многочисленных  видов продукции машиностроения, является уровень их насыщенности  резиновыми изделиями. С увеличением  производства машин и механизмов, одновременно и возрастает их  резиноемкость. 

Уникальные свойства резины предопределили широкое ее применение в самых  различных отраслях народного хозяйства  и в быту, что по уровню развития резиновой промышленности в стране можно судить о состоянии тяжелой  индустрии. Чем сложнее и совершеннее  техническое устройство, тем больше в нем использовано резиновых  деталей. В автомобиле «КАМАЗ» применяется  более 1000 резиновых изделий, в современном  самолете – 10-12 тыс. К резиновой промышленности относится производство шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий, резиновой обуви, шиноремонтные. От качества шинной промышленности зависит развитие таких ключевых отраслей, как автотракторная промышленность, автотранспорт, авиация, сельское хозяйство, строительство и др.

В стоимости  автомобиля и его эксплуатации на шины приходится 30-50%. Объемы, темпы  развития и динамика структуры производства шин находятся в корреляционной зависимости от состояния и перспектив производства и наличия парка  автомобилей и других машин в  стране.

Шинная  промышленность предопределяет развитие таких отраслей промышленности, как  производство каучука, технического углерода, корда, химических добавок и т.п. Рост механизации производственных процессов в добывающей и обрабатывающей промышленности, развитие транспорта и сельского хозяйства обусловливают  все увеличивающийся спрос на высокопрочные конвейерные ленты, приводные ремни, маслобензостойкие  рукава, антивибрационные резиновые  и резинометаллические прокладки, эластичные и гибкие соединения для  движущихся деталей механизмов, трубопроводов  и др. В связи с быстро растущими  требованиями к резинотехническим  изделиям решается комплекс сложных  научно-технических задач, включающий наряду с использованием новых полимеров  разработку специфических способов создания эластомерных композиционных материалов, высокомеханизированных и  автоматизированных процессов, более  совершенных конструкций и методов  продления срока службы изделий  путем дополнительной обработки.

Производство  товаров культурно-бытового назначения включает помимо резиновой обуви  разнообразные изделия для повседневного  обихода, спорта, туризма, санитарно-гигиенических  целей и т.д. Ассортимент их непрерывно расширяется, а объем производства растет опережающими темпами по сравнению  со всей продукцией отрасли. В настоящее  время приоритетное развитие получают наиболее прогрессивные методы производства: литье под давлением из термопластичных материалов и резиновых смесей, жидкое формование из олигомерных композиций и пластизолей. Научные разработки в области производства обуви из полимерных материалов направлены на замену многостадийных технологических процессов с большой долей ручных операций высокопроизводительной автоматизированной малоотходной технологией 

Каучук  и резины на его основе обладают уникальным комплексом свойств: эластичностью в широком диапазоне температур, высоким сопротивлением истиранию, низкой газопроницаемостью, хорошими диэлектрическими свойствами, стойкостью ко многим деформациям и ко многим средам. Области применения очень обширны и постоянно увеличиваются. Около 60% производимого каучука расходуется на резины для механизированного транспорта. Долгое время единственным продуктом, из которого получали резины, был натуральный каучук (НК).

С развитием  новой техники постоянно увеличивалась  потребность в новых специализированных резинах, а следовательно, и в  каучуках с новыми свойствами. Учитывая это, а также стратегическое значение натурального каучука, в Европе с  XIX века стали уделять много внимания изучению структуры и свойств НК, а также методов получения синтетического каучука, способного частично или полностью заменить НК в резинах.

Промышленность  синтетического каучука (СК) является одной из ведущих отраслей химической и нефтехимической промышленности.

В настоящее  время на предприятиях, производящих синтетический каучук, благодаря  постоянному совершенствованию  существующих и внедрению новых  технологических процессов выпускается  более 200 марок синтетических каучуков и латексов, что позволяет удовлетворять  потребности шинной, резинотехнической, электротехнической, легкой и других отраслей промышленности. Характерной  особенностью промышленности синтетического каучука на современном этапе  являются значительные масштабы производства.

Благодаря успехам в области химии и  технологии, достигнутым в начале 60-х годов, было организовано производство новых типов синтетических каучуков, обладающих комплексом ценных эксплуатационных свойств. К ним в первую очередь  следует отнести стереорегулярные изопреновый и бутадиеновый каучуки, полноценно заменяющие натуральный  каучук при изготовлении основной массы  шин и резинотехнической продукции. В промышленности СК, широко используются мономеры на основе наиболее экономичного и доступного нефтяного сырья. Современные  производства мономеров и каучуков включают многочисленные технологические  процессы, такие как нефтепереработка, органический синтез, выделение индивидуальных углеводородов из их смесей, дегидрирование, полимеризация и др.

1.3 Натуральный каучук.

Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука — углеводород полиизопрен (91—96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:

паренхимные — каучук в  корнях и стеблях;

хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов;

латексные — каучук в  млечном соке;

 травянистые латексные  каучуконосные растения из семейства  сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз  и другие), произрастающие в умеренной  зоне, в том числе в южных  республиках, содержащие каучук  в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют.

Природные каучуконосы

Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: «кау»  — дерево, «учу» — течь, плакать. «Каучу» — сок гевеи, первого  и самого главного каучуконоса. Европейцы  прибавили к этому слову всего  одну букву. Среди травянистых растений России есть всем знакомые одуванчик, полынь и молочай, которые тоже содержат млечный сок.

Промышленное значение имеют  латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом  количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее — гевея бразильская (Hevea brasiliensis), дающая по разным оценкам  от 90 до 96% мирового производства натурального каучука.

Сырой каучук из других растительных источников обычно засорён примесями  смол, которые должны быть удалены. Такие сырые каучуки содержат гуттаперчу — продукт некоторых  тропических деревьев семейства  сапотовых (Sapotaceae).

 Физические и химические свойства натурального каучука

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело. Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород. Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике. Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности. Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет. При температуре жидкого воздуха -195°C он жёсткий и прозрачный; от 0° до 10°C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20°C — мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50°C он становится пластичным и липким; при температуре 80°C натуральный каучук теряет эластичность; при 120°C — превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250°C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а  в сероуглероде, хлороформе и бензине  он сначала набухает, а уж затем  растворяется. Легко окисляется химическими  окислителями, медленно — кислородом воздуха. Теплопроводность каучука  в 100 раз меньше теплопроводности стали. Наряду с эластичностью, каучук ещё  и пластичен — он сохраняет  форму, приобретённую под действием  внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и  механической обработке, является одним  из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его  часто называют пласто-эластическим материалом. При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается  переход его из аморфного в  кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а  во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы  каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы. При температуре около -70°C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу. Вообще все каучуки, как и  многие полимерные материалы, могут  находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и  вязкотекучем. Высокоэластическое состояние  для каучука наиболее типично.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым  рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2, Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность  каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц. Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

1.4. Синтетический каучук

Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С.В.Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в мире осуществлен  его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США – в 1942 году