Введение
Высоковулканизированный каучук, обычно известный как "твердый каучук", – это тип каучука. Эбонит – это торговое название материала, обычно называемого твердым каучуком, получаемого путем длительной вулканизации натурального каучука. Эбонит может содержать от 25% до 80% серы и льняного масла. Свое название он получил из-за предполагаемого использования в качестве искусственной замены древесины эбони. Этот материал также называют вулканитом, хотя это название формально относится к минералу вулканиту. Брат Чарльза Гудиера, Нельсон Гудиер, экспериментировал с химией композитов на основе эбонита. В 1851 году он использовал оксид цинка в качестве наполнителя. Хью Сильвер дал ему это название.
the type of rubber
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.
Свойства
Процент содержания серы, применяемые температуры и продолжительность вулканизации являются основными переменными, определяющими технические свойства полисульфидного эластомера твердой резины. Происходящая реакция по сути представляет собой присоединение серы к двойным связям с образованием внутримолекулярных кольцевых структур, поэтому значительная часть серы образует высокосшитую структуру посредством внутримолекулярного присоединения. Благодаря максимальному содержанию серы до 40%, материал может использоваться для сопротивления набуханию и минимизации диэлектрических потерь. Наилучшие механические свойства и максимальная термостойкость достигаются при содержании серы около 35%, а наибольшая ударная вязкость – при более низком содержании серы, 30%. Жесткость твердой резины при комнатной температуре обусловлена силами Ван-дер-Ваальса между внутримолекулярными атомами серы. Повышение температуры постепенно увеличивает молекулярные колебания, преодолевающие силы Ван-дер-Ваальса, что придает материалу эластичность. Плотность твердой резины зависит от состава смеси и составляет примерно от 1,1 до 1,2. При повторном нагреве твердая резина проявляет эффект памяти формы и может быть относительно легко переформована в определенных пределах. В зависимости от процента содержания серы, твердая резина имеет температуру термопластичного перехода или размягчения. Материал хрупкий, что создает проблемы при его использовании, например, в корпусах аккумуляторов, где целостность корпуса критически важна для предотвращения утечки серной кислоты. В настоящее время он в основном заменен полипропиленом, наполненным техническим углеродом.
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.
Ультрафиолетовое и дневные воздействия
Под воздействием ультрафиолетовой части дневного света твёрдая резина окисляется. Последующее воздействие влаги связывает воду со свободной серой на поверхности, образуя сульфаты и серную кислоту, которые обладают высокой гигроскопичностью. Сульфаты конденсируют воду из воздуха, формируя гидрофильную плёнку с хорошими смачивающими свойствами на поверхности. Эти процессы старения постепенно изменяют цвет поверхности от серовато-зелёного до коричневого и приводят к быстрому снижению электрического поверхностного сопротивления.
Загрязнение
Загрязненный эбонит создавал проблемы при использовании в электронике. В процессе производства эбонит прокатывали между листами металлической фольги, которые затем удаляли, оставляя на поверхности следы металла. Для применения в электронике поверхность шлифовали, чтобы удалить эти металлические частицы.
Приложения
Твердая резина использовалась в шарах для боулинга в начале 20-го века; однако, её постепенно заменили другими материалами (название Ebonite сохранилось как торговая марка одного из крупнейших производителей полимерных шаров). Она применялась в электрических вилках, мундштуках для трубок (в конкуренции с Lucite), рыболовных катушках, хоккейных шайбах, корпусах и каналах подачи чернил перьевых ручек, мундштуках саксофонов и кларнетов, а также в цельных кларнетах, устойчивых к изменениям влажности. Твердую резину часто используют в качестве материала колес в роликах и поворотных опорах. Её также часто применяют на уроках физики для демонстрации статического электричества, поскольку она находится вблизи отрицательного конца трибоэлектрического ряда. В течение многих лет твердая резина использовалась для изготовления корпусов автомобильных аккумуляторов, благодаря чему черный цвет стал их традиционным цветом, даже после замены более прочными современными пластиками, такими как полипропилен. Компания Ace, теперь входящая в Newell Rubbermaid, на протяжении десятилетий производила расчески для волос из твердой резины, хотя современные модели изготавливаются исключительно из пластика. Эбонит используется как антикоррозийная облицовка для различных (в основном хранилищных) емкостей, содержащих разбавленную соляную кислоту. При хранении плавиковой кислоты при температуре выше комнатной или в течение длительного времени в ней образуются пузыри.