Что такое эластомеры и какие материалы к ним относятся
Что такое эластомеры и где они применяются
Огромным рывком в области развития синтетических соединений стало изобретение эластомеров (полимерных материалов). Начало их активного использования приходится на вторую половину XIX века.
Основными ценными характеристиками эластомеров являются высокие показатели эластичности и вязкости, а также способность к обратимой деформации (эластомеры сохраняют первоначальную форму при динамических и статических нагрузках даже в условиях высоких температур).
К типичным представителям эластомеров относятся:
Каучуки и резина
Различают натуральные и синтетические каучуки. Процесс производства, а точнее добычи натурального каучука из сока некоторых растений, весьма сложен и часто нерентабелен. В итоге конечный продукт получается дорогим. Синтетические каучуки изготавливать дешевле, и их химический состав нетрудно изменить под конкретные производственные задачи. В настоящее время по причине развитого производства синтетических каучуков доля натуральных в промышленности сокращается.
В зависимости от того, какими техническими свойствами должно обладать будущее изделие, определяют количество и вид основополагающего сырья.
Синтетические каучуки бывают общего и специального назначения.
Каучуки общего назначения
Каучуки специального назначения
Полиуретан
Современным эластомером, который часто заменяет изделия из резины и металла, считается полиуретан. Рецептура приготовления этого материала весьма сложна и позволяет на выходе получить мягкий или твердый, вспененный или полностью монолитный продукт.
Широкий разброс технических характеристик полиуретана позволяет применять этот уникальный эластомер во многих сферах деятельности. В автомобильной промышленности он используется для изготовления деталей ответственных узлов, которые подвержены постоянным динамическим и статическим нагрузкам, значительным температурным перепадам. Также из полиуретана производят различные прокладки и элементы обуви, втулки и пружинные механизмы. Ознакомиться с изделиями из эластомеров можно здесь.
На сегодняшний день эластомеры занимают значительную часть ниши синтетических материалов. Благодаря их свойствам готовые изделия способны служить долго в разных условиях эксплуатации.
Эластомеры – их особенности и свойства
Эластомеры окружают нас в повседневной жизни, в быту, в профессиональной деятельности, но что это такое и насколько это значимо для людей? Эластомер – это вещество с уникальными свойствами, схожими с эксплуатационными свойствами резины. Но не совсем правильно называть эластомер резиной, так как резина изготавливается на основе натурального каучука методом вулканизации серой, пероксидами и оксидами металлов, некоторыми другими вулканизирующими агентами. Скорее можно сказать, что резина относится к группе эластомеров, многие из которых же являются высокоэластичными полимерами (полибутадиен, полиизобутилен и полиуретаны).
Какие же свойства делают эластомеры особенными? В первую очередь это их эластичность. Благодаря особой структуре молекул, они могут растягиваться в 2-3, а иногда и в 7-10 и более раз. И что еще более важно, по факту снятия нагрузки они способны восстанавливать исходную форму. Никаких остаточных деформаций при этом не наблюдается. Это происходит благодаря одному особому явлению, именуемому энтропией, к высокой степени которой стремится любое вещество.
Энтропия – что это такое?
Впервые само понятие и термин энтропия были введены при выведении второго закона термодинамики. В нашем случае энтропия – это степень упорядоченности вещества.
Простыми словами
Доводилось ли вам когда-либо строить песчаные замки на морском берегу? Из песка можно возвести довольно сложные конструкции, которыми можно любоваться какое-то время, нежась на солнышке. Но с течением времени вы начинаете замечать, что четкость форм и контуров начинает утрачиваться. Песчинка за песчинкой – под воздействием ветра и прочих физических сил замок разрушается. Песок стремится вернуться в свое исходное состояние – в состояние полной (правильнее – максимально возможной) неупорядоченности. Причем этот возврат происходит без каких-либо последствий для самого песка и каждой отдельной песчинки. Это и есть высокая энтропия. Песок, как и вода, например, являются веществами с высокой энтропией, в то время как хрустальная ваза является объектом с низкой энтропией, так как, разбившись, она будет навсегда безвозвратно утеряна, а осколки в их исходном виде не годятся для постройки новой вазы.
Эластомеры не отличаются настолько же высокой энтропией, как песок или вода, но именно это свойство молекул заставляет их стягиваться.
Внутри эластомеров молекулы пребывают в спутанном, смешанном или беспорядочном состоянии. Когда на вещество оказывается внешнее воздействие, молекулы растягиваются и упорядочиваются, но в соответствии с законами физики, энтропия заставляет их стремиться вернуться в исходное – менее упорядоченное состояние. Если растянуть молекулы достаточно сильно, они утрачивают свои свойства, так как наступает состояние достаточной упорядоченности для старта процесса кристаллизации.
Именно поэтому длительное пребывание резины в сильно растянутом состоянии приводит к ее порче – она утрачивает свои свойства эластичности и упругости, на ней появляются трещины, она легко рвется или даже крошится. Схожими свойствами обладают все эластомеры, а ключевыми различиями между ними можно считать степень эластичности и упругости. Но для аморфных полимеров есть еще одно определяющее свойство – температура стеклования.
Что такое порог стеклования?
Порог стеклования – это пороговая температура (Tg). При значениях ниже Tg аморфный полимер приобретает свойства стекла или пластика – он становится хрупким и твердым. При значениях температуры выше Tg он отличается мягкостью, эластичностью и податливостью. Аморфный полимер считается термопластиком в том случае, если температура его стеклования находится в пределах +15… +20 градусов и ниже. То есть, при комнатной температуре он будет твердым. Если же температура стеклования выше этих значений, то он считается эластомером.
Как добиться наиболее высоких эксплуатационных свойств эластомера?
Чтобы придать эластомеру наибольшую упругость, эластичность и прочность, ученые пошли на хитрость, применив тактику сшивания макромолекул. В результате химической реакции между отдельными макромолекулами устанавливаются ковалентные связи. Это своеобразные мостики, соединяющие между собой отдельные макромолекулы и превращая их в одну гигантскую молекулу. Это значительно повышает эксплуатационные свойства вещества, позволяет такому материалу значительно легче восстанавливать исходную форму и значительно сложнее растягиваться – делает его максимально упругим. Да, фактически, держа в руках кусок такого эластомера, вы, по сути, держите всего лишь одну огромную молекулу. И это далеко не все хитрости современной химии, благодаря которым вы можете наслаждаться повседневными благами, комфортом, даже не обращая внимания и не задумываясь над тем, как много эластомеров вы используете в повседневной жизни!
Эластомеры
Эластомеры, также как и реактопласты, состоят из пространственно-сетчатых макромолекул. Однако молекулярная сетка у эластомеров имеет более широкие ячейки и более редкая, чем у реактопластов. При изменении формы ячейки раздвигаются, не разрушая места связи. После снятия напряжения ячейки, подобно резине, притягиваются в свое первоначальное положение, синтетический материал снова принимает свою первоначальную форму.
эластомеры или резиновые материалы являются высокополимерами, макромолекулы которых сшиты крупными петлями с помощью добавления вулканизационного средства. Благодаря подобному химическому сшиванию они не поддаются плавлению и распадаются при высоких температурах. Более того, подобное сшивание способствует тому, что резиновые материалы являются нерастворимыми и в зависимости от среды менее или более сильно разбухают или сокращаются.
– это материалы, которые обладают характерными свойствами эластомеров в пределах достаточно широкого температурного диапазона. Однако их сшивание происходит физическим, а не химическим путём. Благодаря этому они плавятся при высоких температурах и поддаются переработке путем обычных термопластических методов переработки.
Термопластические эластомеры растворимы и обладают в общем более низкой способностью набухания по сравнению с их химически сшитыми эквивалентами.
Эластомеры в общем подразделяются на «полярные» и «неполярные», а эти в свою очередь на «насыщенные» и «ненасыщенные» типы. Исходя из полярности можно сделать вывод о набухании и химической устойчивости. Судя по насыщению можно сделать вывод об озоно устойчивости, а также устойчивости к старению.
Насыщение эластомеров дает информацию о том, содержится ли в макромолекулах материалов свободные двойные соединения. В макромолекулах насыщенных эластомеров не содержится двойных соединений. В силу этого они располагают более высокой озоно устойчивостью, а также устойчивостью к старению, чем ненасыщенные эластомеры.
Полярность синтетического материала, как уже было упомянуто выше, дает информацию о способности набухания и химической устойчивости материала в различных средах, при чем, как правило, полярные эластомеры и полярная среда и неполярные эластомеры и неполярная среда являются несовместимыми.
При этом необходимо отметить, что неспециалист не в состоянии (или в недостаточной степени) определить химическую устойчивость эластомера. Полярная среда – это например: вода, моющее средство, спирт, кислоты и основания, сложный эфир и так далее. Неполярная среда – это например: минеральные масла, бензин, масла и жиры растительного и животного происхождения, силиконовые масла и жиры, углеводы.
Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на
Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на
Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий
Эластомеры
Эластомер (Elastomer) — под этим термином понимают полимеры, обладающие в диапазоне эксплуатации высокоэластичными свойствами. Называют резиной или эластомером любой упругий материал, который может растягиваться до размеров, во много раз превышающих его начальную длину (Эластомерная нить), и, что существенно, возвращаться к исходному размеру, когда нагрузка снята. Не все аморфные полимеры являются эластомерами. Некоторые из них являются термопластами. Это зависит от его температуры стеклования: эластомеры обладают низкими температурами стеклования, а термопластики — высокими. (Это правило работает только для аморфных полимеров, а не для кристаллических.)
Также эластомером называют часть амортизатора, выполняющую роль демпфера в пружинно-эластомерных вилках.
Примеры эластомеров
Типичные эластомеры — различные каучуки и резины.
Ненасыщенные резины которые могут быть вулканизированы при помощи соединений серы:
Насыщенные каучуки, которые не вулканизируются при помощи соединений серы:
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Эластомеры» в других словарях:
ЭЛАСТОМЕРЫ — ЭЛАСТОМЕРЫ, полимеры, обладающие при обычных температурах высокоэластичными свойствами, т.е. способные к огромным (до многих сотен %) обратимым деформациям растяжения. Типичные эластомеры каучуки и резина … Современная энциклопедия
ЭЛАСТОМЕРЫ — полимеры, обладающие при обычных температурах высокоэластичными свойствами, т. е. способные к огромным (до многих сотен процентов) обратимым деформациям растяжения. Типичные эластомеры каучуки и резины … Большой Энциклопедический словарь
Эластомеры — ЭЛАСТОМЕРЫ, полимеры, обладающие при обычных температурах высокоэластичными свойствами, т.е. способные к огромным (до многих сотен %) обратимым деформациям растяжения. Типичные эластомеры каучуки и резина. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
эластомеры — полимеры, обладающие при обычных температурах высокоэластичными свойствами, то есть способные к огромным (до многих сотен процентов) обратимым деформациям растяжения. Типичные эластомеры каучуки и резины. * * * ЭЛАСТОМЕРЫ ЭЛАСТОМЕРЫ, полимеры,… … Энциклопедический словарь
эластомеры — Полимеры и материалы на их основе, обладающие высоко эластичными свойствами в широком интервале температур, охватывающем практически всю область температур их эксплуатации. Типичные эластомеры – каучук натуральный, каучуки синтетические, резина … Текстильный глоссарий
Эластомеры — полимеры, способные к большим обратимым, так называемым высокоэластическим, деформациям в широком диапазоне температур (для большинства Э. от 60 до 200 °С). Типичные представители Э. каучуки и резины на их основе. См. также… … Большая советская энциклопедия
ЭЛАСТОМЕРЫ — полимеры и материалы на их основе, обладающие во всем диапазоне их эксплуатации высокоэластичными св вами, т. е. способностью к большим (до сотен процентов) обратимым деформациям (см. Высокоэластическое состояние). Типичные Э. разл. каучуки и… … Химическая энциклопедия
ЭЛАСТОМЕРЫ — полимеры и материалы на их основе, обладающие высокоэластич. св вами (см. Высокоэластическое состояние) в широком интервале темп р, охватывающем практически всю область темп р их эксплуатации. Типичные Э. каучук натуральный, каучуки синтетические … Большой энциклопедический политехнический словарь
ЭЛАСТОМЕРЫ — полимеры, обладающие при обычных темп pax высокоэластичными свойствами, т. е. способные к огромным (до мн. сотен процентов) обратимым деформациям растяжения. Типичные Э. каучуки и резины … Естествознание. Энциклопедический словарь
Свойства и типы эластомеров
Конструкция автомобиля включает двигатель, шасси, КПП, тормозную систему и многое другое. Работу всех этих систем невозможно представить без различных эластомеров, сюда можно отнести от различных сальников, пыльников и уплотнений, до различных сайлентблоков, шлангов и опор. Все эти эластомеры должны полностью соответствовать заложенным требованиям исходя из их области применения и условия работы.
Давайте рассмотрим основные свойства эластомеров:
Предел прочности при растяжении
Это максимальное напряжение, которое резина может выдержать при растяжении или вытягивании перед разрывом. Прочность на растяжение чрезвычайно важна при высоких нагрузках на компоненты, такие как шины или сайлентблоки подвески, но менее важна для таких изделий, как например прокладки.
Максимальное удлинение
Это максимальная деформация/растяжение, которую резина может выдержать во время вытягивания перед разрывом. Удлинение чрезвычайно важно в таких областях применения, как втулки и шланги.
Твердость
Твердость определяется как устойчивость материала к вдавливанию. Чем больше твердость компонента, тем меньше он будет деформироваться под давлением, напряжением. Как правило, увеличение твердости приводит к увеличению предела прочности, уменьшению удлинения и увеличению остаточной деформации. Что касается наилучшего сочетания физических свойств, «золотая середина» считается около 60 Шора А.
Остаточная деформация
Это, возможно, самое важное свойство для прокладок, уплотнений, уплотнительных колец. Остаточная деформация — деформация, оставшаяся после снятия сжимающего напряжения. Оно выражается в процентном отношении к первоначальной толщине образца. Чем ниже остаточная деформация, тем лучше. Прокладки/уплотнения с высокой остаточной деформацией со временем вызывают потерю герметичности уплотнений и, следовательно, разрушения/утечки.
Старение под воздействием солнечного света, озона, высокой температуры и т.д.
Все полимеры и продукты на их основе подвергаются деградации под воздействием различных сред, таких как, старение при хранении, кислород, высокая температура, ультрафиолет и погода, а также каталитическая деградация из-за присутствия ионов тяжелых металлов (Cu, Mn, Fe и т.д.), динамической нагрузки — усталость, озон (статическое / динамическое / прерывистое воздействие). Эти факторы приводят к деградации каучуков / резинотехнических изделий, вызывая существенные изменения их технических свойств и, в конечном счете, приводят к их разрушению в процессе эксплуатации или сокращению ожидаемого срока службы при отсутствии антиоксидантов. Следовательно, при изготовлении резинотехнических изделий необходимо учитывать защиту от окислительных и других факторов старения. Выбор и уровень дозировки антидеградантов (антиоксиданты / антиозонанты, воск) играют важную роль в сроке службы и эффективности продукта. Аминовый тип антидеградантов более эффективен против теплового старения, в то время как парафенилендиамин эффективен против озона и усталостной прочности при изгибе. В случае «нечерных» продуктов используются бисфенол и MBI. При старении вулканизированный (продукт) разрушается и физические свойства падают, в конечном счете, до такой степени, что продукт выходит из строя.
Эстетические свойства
— Скорость восстановления после деформации
— Гибкость
— Газопроницаемость
Защитные свойства, характеризующие устойчивость к:
— кислотам и щелочам
— масла
— углеводородным растворителям
— кислородосодержащим растворителям
— высокой температуре и огню
— разрывам
— истиранию.
При производстве эластомера важно знать, какие физические, механические и химические свойства необходимы. Также важно, чтобы материал был изготовлен и протестирован на соответствие всем
необходимым промышленным спецификациям, таким как международные стандарты UL, ASTM, IS, BS, SAE, FDA, NSF. Ниже приведены краткие обзоры свойств наиболее универсальных эластомеров.
>NR 
Как следует из названия, является единственным эластомером природного происхождения. Он имеет превосходную прочность, эластичность, прочность на разрыв, устойчивость к истиранию и разрыву. Не рекомендуется для применения, где требуется устойчивость к нефти, бензину и углеводородным растворителям. Натуральный каучук не подходит для высокотемпературных применений и воздействия внешних элементов, таких как УФ и озон. Обычно используется там, где требуются наивысшие физические свойства, т.е. в шинах, сайлентблоках, демпферах, опорах двигателя и КПП.
>EPDM 
Хорошо известен своей отличной устойчивостью к озону, атмосферным воздействиям, высокой температуре и старению. Также имеет отличную водо- и паронепроницаемость, сохраняет свою гибкость при низких температурах. Отличная устойчивость к щелочам, кислотам и насыщенным кислородом растворителям. Не рекомендуется применять с маслом, бензином и углеводородными растворителями. EPDM находит широкое применение и отлично подходит для наружного применения. Используется в шлангах системы охлаждения, опорах глушителя, различных уплотнениях и компонентах тормозной системы.
>SBR 
Имеет превосходную ударную прочность, хорошую упругость, прочность на растяжение, износостойкость и сохраняет гибкость при более низких температурах. Не устойчив к маслу, бензину и углеводородным растворителям. Материалы SBR также не подходят для воздействии внешних сред, таких как ультрафиолет и озон. Типичные области применения SBR — протекторы шин, чехлы конвейерных лент, коврики и даже подошва для обуви.
>NBR 
Особенно устойчив к горячей воде и пару, поэтому подходит для уплотнений, вулканизированных деталей и шлангов. Обладает очень хорошей устойчивостью к маслу, бензину и абразивному износу. Его устойчивость к щелочам и кислотам увеличивается по мере увеличения содержания нитрила в составе. Нитрил должен быть специально компаундирован для устойчивости к озону, солнечным лучам и естественному старению. У него низкая устойчивость к кислородосодержащим растворителям. Нитрил превосходит неопрен по маслостойкости и стойкости к растворителям, но не рекомендуется к применению в тех случаях, когда он подвергается воздействию суровых погодных условий.
>CR 
Обладает умеренной устойчивостью к маслам и бензину. Он обладает хорошей огнестойкостью, хорошо переносит погодное воздействие и устойчив к истиранию, трещинообразованию, щелочам и кислотам. Тем не менее, слабая устойчивость к ароматическим и насыщенным кислородом растворителям и обладает ограниченной гибкостью при низких температурах. Неопрен, как правило, считается отличным универсальным эластомером с хорошим балансом свойств c некоторыми ограничениями. Данные материал часто используется в пыльниках различных элементов подвески и рулевого управления
>VMQ FKM PUR 
febi гарантирует своим клиентам, что резиновая смеси точно соответствует спецификациям OE продукта или находятся в пределах допусков. Мы проверяем все эти резиновые материалы в нашей лаборатории — не только химически, но и в ходе эксплуатационных испытаний. Отчет о химических испытаниях всегда является частью нашей документации.
В каталоге partsfinder Вы может увидеть описание каждой детали, в том числе и тип используемого эластомера. В ассортименте febi вы найдете детали полностью соответствующие оригинальным изделиям, как по типу используемого эластомера, так и по своим характеристикам.
febi предлагает один из самых широких ассортиментов на рынке резинометаллических запасных частей – проверенного качества. Ассортимент включает детали от различных сайлентблоков, таких как опоры рычагов, и втулок стабилизатора до уплотнительных колец, пыльников, опор двигателя и КПП. Благодаря нашему многолетнему опыту мы уверенно соблюдаем самые высокие стандарты.
Гарантия на все запасные части febi составляет 3 года без ограничения по пробегу.