Применение эластомеров в качестве конструкционных материалов

Эластомеры (резины) являются уникальным видом конструкционных материалов. Лишь данный вид КМ характеризуется сочетанием достаточно большой механической прочности (σ_р=20 – 50 МПа) с высокой эластичностью – способностью к обратимым деформациям растяжения большой величины (e_р=300 – 800%), развивающимся под воздействием небольших нагрузок.

Наиболее распространенными видами промышленной продукции на основе эластомеров в настоящее время являются:

§ пневматические шины (камерные и бескамерные);

§ резиновые технические изделия (РТИ);

§ асбестово-резиновые технические изделия (АТИ);

§ резиновая обувь.

В основной ассортимент РТИ входят:

§ рукава и трубчатые изделия;

§ конвейерные ленты и плоские приводные ремни;

§ клиновые приводные ремни;

§ формовые изделия (виброизоляторы; уплотнительные манжеты и кольца; регулировочные диафрагмы; защитные детали; пробки; изделия медицинского и бытового назначения);

§ неформовые изделия (шприцованные уплотнители стёкол, окон, дверей; пластины, маты, коврики; покрытия для полов);

§ изделия на основе прорезиненных тканей;

§ изделия из клеев и латексов.

Важными видами АТИ являются:

· накладки (колодки) тормозные;

· лента тормозная;

· кольца фрикционные;

· паронит и электронит – герметизирующие и электроизолирующие материалы.

В настоящее время трудно представить изготовление сколько-нибудь сложного механического устройства или машины без применения деталей из полимеров – резиновых и пластмассовых. В подтверждение данного тезиса приведём положительные эффекты применения резиновых и пластмассовых деталей в конструкции автомобиля:

· высокая скорость движения;

· повышенная грузоподъёмность;

· большая долговечность;

· безопасность эксплуатации;

· комфортабельность;

· уменьшение расхода топлива.

Высокие требования к механической прочности резиновых деталей и изделий, предназначенных к использованию в технике, удовлетворяются путём введения в резины армирующих наполнителей – волокон (нитей), шнуров, тканей, металлической проволоки. Указанные армирующие материалы в технологии эластомеров носят название корд (от французского сorde –верёвка, шнурок). В результате введения в конструкцию РТИ кордного материала прочность на разрыв изделия возрастает в 10 раз.

3.3.2. Применение эластомеров в качестве электротехнических
и радиотехнических материалов

Эластомеры различного состава имеют неплохие диэлектрические свойства, обусловленные тем, что основу эластомера составляют органические полимеры – каучуки.

Заметной областью применения эластомеров в электротехнике является изготовление гибкой резиновой изоляции электрических кабелей и проводов. Достоинства кабелей и проводов с резиновой изоляцией общеизвестны:

· большая гибкость в широком диапазоне температур;

· способность выдерживать многократные перегибы;

· влагостойкость.

Указанные достоинства особенно выгодно используются при необходимости передачи электрической энергии к перемещающимся токоприёмникам (к сварочным аппаратам, врубовым машинам, экскаваторам, бытовым приборам и т.п.).

В конструкции кабелей резина может выполнять две функции: функцию электрической изоляции токопроводящих жил (изоляционные резины) и функцию защиты изоляции от внешних воздействий (шланговые резины).

Диэлектрические свойства резины зависят, во-первых, от химической природы каучука и, во-вторых, от состава (рецепта) резиновой смеси, поэтому показатели диэлектрических свойств резин колеблются в некоторых пределах. Для изоляционных резин эти показатели таковы:

r_V=10¹⁶-10¹⁷ Ом·м; ε'=2,5-5; tg δ=0,01-0,03; Е_{п р} =20-45 МВ/м.

Электроизоляционные резины для различных случаев применения изготавливают на основе различных каучуков. Шланговые резины производят на основе бутадиен-стирольных каучуков (СКС). Высоковольтную электрическую изоляцию выполняют с применением бутилкаучука (БК) вследствие высокой озоностойкости получающихся резин. Хлоропреновые резины – незаменимый материал для защиты электрических проводов и кабелей, работающих в условиях контакта с бензинами, смазочными маслами, нефтепродуктами. Так, хлоропреновую защитную оболочку имеют провода систем зажигания тракторных, автомобильных и других двигателей. Стойкость резин к нефтепродуктам выгодно используют в кабелях, применяемых при бурении нефти и в разведочных работах. Нагревостойкие провода для длительной работы при 180ºC изготовляют с изоляцией из кремнийорганических (силиконовых) резин. Силиконовые резины также широко применяют в качестве уплотняющих прокладочных материалов в электрической аппаратуре, работающей при высоких температурах.

На основе ряда каучуков производят ещё один технически важный материал – эбонит. В структуре эбонита содержится большое число поперечных химических связей, в результате чего эбонит практически полностью утрачивает эластичность и приобретает свойства пластика – высокую прочность и жёсткость (в сочетании с хорошими диэлектрическими свойствами). В электротехнической промышленности эбонит применяется как материал конструкционного и электроизоляционного назначения.