Қатты резеңке: қасиеттері, өндірісі және қолданылуы
Ebonite
Эбонит: қатты резеңке түрі, табиғи резеңкені ұзақ уақыт вулкандау арқылы алынады. Құрамында күкірт пен зығыр майы бар. Ебонит, вулканит сияқты аталады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары вулканизацияланған каучук, жалпы "қатты каучук" деп аталады – бұл каучук түрі.
Highly vulcanized rubber that is generically known as "hard rubber"
the type of rubber
Ебонит – табиғи каучукты ұзақ уақыт бойы вулканизациялау арқылы алынатын, жалпы "қатты каучук" деп танылатын материалдың тауарлық атауы. Ебонитте күкірт пен зығыр майы 25%-дан 80%-ға дейін болуы мүмкін. Оның атауы эбен ағашына жасалған жасанды алмастырғыш ретінде қолданылуынан туындаған. Бұл материалды "вулканит" деп те атайды, бірақ бұл атау ресми түрде вулканит минералына қатысты. Чарльз Гудйердің інісі Нельсон Гудйер ебонит композицияларының химиялық қасиеттерін зерттеген. 1851 жылы ол цинк тотығын толтырғыш ретінде пайдаланған. Хью Сильвер осы материалға атау берген.
Ebonite is a brand name for a material generically known as hard rubber, obtained via vulcanizing natural rubber for prolonged periods. Ebonite may contain from 25% to 80% sulfur and linseed oil. Its name comes from its intended use as an artificial substitute for ebony wood. The material has also been called vulcanite, although that name formally refers to the mineral vulcanite. Charles Goodyear's brother, Nelson Goodyear, experimented with the chemistry of ebonite composites. In 1851, he used zinc oxide as a filler. Hugh Silver was responsible for giving it its name.
Қасиеттері
Күкірт пайыздық мөлшері, қолданылатын температуралар және вулканизациялау ұзақтығы – қатты резеңке полисульфидті эластомердің техникалық қасиеттерін анықтайтын негізгі факторлар. Реакция негізінен қос байланыстарға күкірт қосылуынан және молекулаішілік сақиналық құрылымдардың түзілуінен тұрады, сондықтан күкірттің көп бөлігі молекулаішілік қосылу түрінде күшті байланыста болады. Күкірттің максималды мөлшері 40%-ға дейін жетеді, бұл оны ісінуге қарсы тұруға және диэлектрлік шығындарды азайтуға мүмкіндік береді. Күкірт мөлшері шамамен 35% болғанда ең жоғары механикалық қасиеттер мен жылуға төзімділікке қол жеткізіледі, ал ең жоғары соққыға төзімділік күкірт мөлшері 30% төмен болғанда байқалады. Қатты резеңкенің бөлме температурасындағы қатаңдығы молекулаішілік күкірт атомдары арасындағы Ван дер Ваальс күштерімен байланысты. Температураның көтерілуі молекулалық дірілдерді біртіндеп арттырады, бұл Ван дер Ваальс күштерін жеңіп, оны серпімді етеді. Қатты резеңкенің тығыздығы құрамындағы қоспаларға байланысты шамамен 1,1-1,2 аралығында болады. Қайта қыздырылғанда қатты резеңке пішін жады әсерін көрсетеді және белгілі бір шекте ішінде оңай қайта қалыптастырылуы мүмкін. Материалтың қасиеттеріне байланысты, мысалы, күкірт қышқылының ағуына жол бермеу үшін корпус тұтастығы маңызды болған жағдайда, батарея корпустарында оны қолдану қиындықтар тудыруы мүмкін. Қазір ол көбінесе көміртекті қарамен толтырылған полипропиленмен алмастырылған.
The sulfur percentage and the applied temperatures and duration of vulcanizing are the main variables that determine the technical properties of the hard rubber polysulfide elastomer. The occurring reaction is basically addition of sulfur at the double bonds, forming intramolecular ring structures, so a large portion of the sulfur is highly cross linked in the form of intramolecular addition. As a result of having a maximum sulfur content up to 40%, it may be used to resist swelling and minimize dielectric loss. The strongest mechanical properties and greatest heat resistance is obtained with sulfur contents around 35% while the highest impact strength can be obtained with a lower sulfur content of 30%. The rigidity of hard rubber at room temperature is attributed to the van der Waals forces between the intramolecular sulfur atoms. Raising the temperature gradually increases the molecular vibrations that overcome the van der Waals forces making it elastic. Hard rubber has a content mixture dependent density around 1.1 to 1.2. When reheated hard rubber exhibits shape memory effect and can be fairly easily reshaped within certain limits. Depending on the sulfur percentage hard rubber has a thermoplastic transition or softening temperature of
The material is brittle, which produces problems in its use in battery cases for example, where the integrity of the case is vital to prevent leakage of sulfuric acid. It has now been generally replaced by carbon black filled polypropylene.
Ультрафиолет және күндізгі жарық сәулесіне әсер ету
Күн сәулесінің ультракөк сәулесінің әсерінен қатты резеңке тотығады. Содан кейін ылғалға ұшырағанда, су бетіндегі бос күкіртпен байланысып, сульфаттар мен күкірт қышқылын түзетіп, олардың ылғалды сіңіру қабілетін арттырады. Сульфаттар ауадан ылғалды конденсициялап, бетте жақсы су өткізгіштік қасиеттері бар гидрофильді қабатты қалыптастырады. Бұл қартаю процестері бетті біртіндеп сұрғылт жасылдан қоңыр түске өзгертеді және электр бетінің кедергісін жылдам нашарлатады.
Under the influence of the ultraviolet portion of daylight, hard rubber oxidizes. Subsequent exposure to moisture bonds water with free sulfur on the surface, creating sulfates and sulfuric acid at the surface that are very hygroscopic. The sulfates condense water from the air, forming a hydrophilic film with favorable wettability characteristics on the surface. These aging processes will gradually discolor the surface grayish green to brown and cause rapid deterioration of electric surface resistivity.
Ластану
Электроникада қолданылған ластанған эбонит мәселе тудырды. Дайындау кезінде эбонит металл фольга қабаттары арасынан өтетілді, олар жұлып алынғанда металл іздерін қалдыратын. Электрондық қолдану үшін осы металл бөлшектерін жою үшін беті тегістелді.
Contaminated ebonite was problematic when it was used for electronics. During manufacturing the ebonite was rolled between metal foil sheets, which were peeled off, leaving traces of metal behind. For electronic use the surface was ground to remove these metal particles.
Қолданбалар
Қатты каучук 20-ғасырдың басында боулинг шарларында қолданылған; алайда ол басқа материалдардың пайдасына біртіндеп қолданудан шығарылды (Эбонит атауы полимерлік шарлардың ірі өндірушілерінің бірі үшін сауда белгісі ретінде сақталған). Ол электр ашаларында, темекі құбырларының мундштуктарында (Луситпен бәсекелесе отырып), балық аулау катушкаларында, хоккей шайбаларында, қаламдардың корпустары мен қаламұштарында, саксофон мен кларнет мундштуктарында, сондай-ақ ылғалға төзімді кларнеттерде қолданылған. Қатты резеңке көбінесе дөңгелектері бар тұғырлардың материалы ретінде кездеседі. Ол физика сабақтарында статикалық электрді көрсету үшін де жиі қолданылады, себебі ол трибоэлектрлік қатардың теріс басында немесе оған жақын орналасқан. Қатты каучук автомобиль аккумуляторларының корпустарында көп жылдар бойы қолданылды, осылайша қара түс олардың дәстүрлі түсі ретінде қалыптасты, тіпті полипропилен сияқты берік заманауи пластиктерге ауысқаннан кейін де. Ace компаниясы (қазір Newell Rubbermaid компаниясының бөлігі) ондаған жылдар бойы шаш тарақтарын жасау үшін оны пайдаланды, бірақ қазіргі модельдер тек пластиктен жасалған. Эбонит сұйытылған тұз қышқылын сақтауға арналған әртүрлі (көбінесе сақтау) ыдыстарды коррозиядан қорғау үшін қолданылады. Бөлме температурасынан жоғары температурада немесе ұзақ сақтағанда фторсутекті қышқылмен контактіде ол көпіршіктер түзетін болады.
Hard rubber was used in early 20th century bowling balls; however, it was phased out in favor of other materials (the Ebonite name remains as a trade name for one of the major manufacturers of polymer balls). It has been used in electric plugs, tobacco pipe mouthpieces (in competition with Lucite), fishing reels, hockey pucks, fountain pen bodies and nib feeds, saxophone and clarinet mouthpieces, as well as complete humidity stable clarinets. Hard rubber is often seen as the wheel material in casters. It is also commonly used in physics classrooms to demonstrate static electricity, because it is at or near the negative end of the triboelectric series. Hard rubber was used in the cases of automobile batteries for years, thus establishing black as their traditional colour even long after stronger modern plastics like polypropylene were substituted. It was used for decades in hair combs made by Ace, now part of Newell Rubbermaid, although the current models are known to be produced solely with plastics. Ebonite is used as an anticorrosive lining for various (mainly storage) vessels that contain diluted hydrochloric acid. It forms bubbles when storing hydrofluoric acid at temperatures above room temperature, or for prolonged durations.