РЕЗИ́НА

РЕЗИ́НА (вул­кани­зат), кон­ст­рук­ци­он­ный эла­сто­мер­ный ма­те­ри­ал, спо­соб­ный лег­ко де­фор­ми­ро­вать­ся под дей­ст­ви­ем не­боль­ших на­гру­зок и вос­ста­нав­ли­вать свою фор­му по­сле весь­ма зна­чи­тель­ных де­фор­ма­ций, по­лу­чае­мый в ре­зуль­та­те хи­мич. про­стран­ст­вен­но­го струк­ту­ри­ро­ва­ния на­ту­раль­ных или син­те­тич. кау­чу­ков; боль­шая груп­па ма­те­риа­лов. Тер­мин «Р.» (от лат. resina – смо­ла) поя­вил­ся в Рос­сии в пет­ров­ские вре­ме­на и от­но­сил­ся ис­клю­чи­тель­но к разл. смо­лам. Про­цесс пре­вра­ще­ния пла­стич­но­го кау­чу­ка в уп­ру­гую эла­стич­ную Р. (вул­ка­ни­за­ция) от­крыт не­за­ви­си­мо Ч. Гудьи­ром (США) в 1839 и Т. Хэн­ко­ком (Ве­ли­ко­бри­та­ния) в 1843, и бла­го­да­ря это­му от­кры­тию кау­чук стал тех­ни­че­ски цен­ным ма­те­риа­лом.

При вул­ка­ни­за­ции про­ис­хо­дят хи­мич. ре­ак­ции с об­ра­зо­ва­ни­ем ме­ж­ду мо­ле­ку­ла­ми кау­чу­ка по­пе­реч­ных хи­мич. свя­зей (сши­вок), в ре­зуль­та­те че­го фор­ми­ру­ет­ся трёх­мер­ная сет­ча­тая струк­ту­ра ма­те­риа­ла, оп­ре­де­ляю­щая его вы­со­ко­эла­сти­че­ское со­стоя­ние. С уве­ли­че­ни­ем гус­то­ты вул­ка­ни­за­ци­он­ной сет­ки свя­зей – сте­пе­ни струк­ту­ри­ро­ва­ния – уве­ли­чи­ва­ет­ся мо­дуль уп­ру­го­сти и твёр­дость вул­ка­ни­за­тов и умень­ша­ет­ся от­но­сит. и ос­та­точ­ное уд­ли­не­ние, а зна­че­ние проч­но­сти про­хо­дит че­рез мак­си­мум. При дос­ти­же­нии боль­шой сте­пе­ни струк­ту­ри­ро­ва­ния рас­стоя­ние ме­ж­ду сшив­ка­ми ста­но­вит­ся слиш­ком ма­лым, что за­труд­ня­ет ори­ен­та­цию мо­ле­ку­ляр­ной струк­ту­ры при де­фор­ма­ции, при­во­дит к ло­каль­ным пе­ре­на­пря­же­ни­ям и раз­ры­ву хи­мич. свя­зей, вы­зы­ваю­ще­му сни­же­ние проч­но­ст­ных свойств.

Для по­лу­че­ния Р. с за­дан­ным ком­плек­сом свойств не­об­хо­ди­мо обес­пе­чить оп­ти­маль­ную сте­пень струк­ту­ри­ро­ва­ния кау­чу­ков пу­тём вве­де­ния в них оп­ре­де­лён­но­го ко­ли­че­ст­ва ве­ществ, обес­пе­чи­ваю­щих струк­ту­ри­ро­ва­ние, – вул­ка­ни­зую­щих аген­тов. Их вы­бор оп­ре­де­ля­ет­ся хи­мич. при­ро­дой кау­чу­ка, ис­поль­зуе­мо­го для по­лу­че­ния Р. Для Р. на ос­но­ве кау­чу­ков, со­дер­жа­щих в струк­ту­ре мак­ро­мо­ле­кул двой­ные свя­зи, осн. вул­ка­ни­зую­щим ве­ще­ст­вом яв­ля­ет­ся се­ра, ак­ти­ви­руе­мая до­бав­ка­ми ус­ко­ри­те­лей и ак­ти­ва­то­ров вул­ка­ни­за­ции. В свя­зи с тем, что на прак­ти­ке всё боль­шее при­ме­не­ние на­хо­дят син­те­тич. кау­чу­ки, не со­дер­жа­щие в струк­ту­ре мак­ро­мо­ле­кул двой­ных свя­зей и не спо­соб­ные вул­ка­ни­зо­вать­ся се­рой, чис­ло хи­мич. со­еди­не­ний, при­ме­няе­мых в ка­че­ст­ве вул­ка­ни­зую­щих аген­тов, зна­чи­тель­но воз­рос­ло. К ним от­но­сят­ся ор­га­нич. пе­рок­си­ды, ди- и по­ли­суль­фи­ды, диа­ми­ны, хи­но­ны, дии­зо­циа­на­ты, разл. оли­го­мер­ные смо­лы и т. д.

Для фор­ми­ро­ва­ния ком­плек­са свойств Р., от­ве­чаю­ще­го ус­ло­ви­ям экс­плуа­та­ции из­де­лий, в их со­ста­ве, кро­ме кау­чу­ка и вул­ка­ни­зую­щих аген­тов, ис­поль­зу­ют­ся разл. ин­гре­ди­ен­ты, спо­соб­ст­вую­щие не толь­ко наи­бо­лее пол­ной реа­ли­за­ции свойств по­ли­ме­ра, но и обес­пе­чи­ваю­щие не­об­хо­ди­мый уро­вень фи­зи­ко-ме­ха­нич. по­ка­за­те­лей. Ин­гре­ди­ен­ты раз­де­ля­ют­ся по сво­ему дей­ст­вию на на­пол­ни­те­ли, пла­сти­фи­ка­то­ры, ста­би­ли­за­то­ры, кра­си­те­ли, ан­ти­пи­ре­ны и др. Их со­дер­жа­ние ко­леб­лет­ся от до­лей до де­сят­ков про­цен­тов от со­дер­жа­ния кау­чу­ка. Для улуч­ше­ния фи­зи­ко-ме­ха­нич. свойств Р. (из­но­со­стой­ко­сти, проч­но­сти, твёр­до­сти и др.) до­бав­ля­ют зна­чит. ко­ли­че­ст­ва тон­ко­дис­перс­ных уси­ли­ваю­щих на­пол­ни­те­лей, в т. ч. тех­нич. уг­ле­ро­да (са­жи), аморф­но­го ди­ок­си­да крем­ния. Пе­ре­чень ком­по­нен­тов, вхо­дя­щих в со­став Р., с ука­за­ни­ем со­дер­жа­ния, рас­счи­тан­но­го в мас­со­вых час­тях на 100 мас­со­вых час­тей кау­чу­ка, на­зы­ва­ют её ре­цеп­том.

При вы­бо­ре ин­гре­ди­ен­тов не­об­хо­ди­мо, что­бы они со­хра­ня­ли свой хи­мич. со­став и фи­зич. свой­ст­ва при дос­та­точ­но дли­тель­ном хра­не­нии, име­ли вы­со­кую дис­перс­ность и хо­ро­шие тех­но­ло­гич. свой­ст­ва – лег­ко до­зи­ро­ва­лись и дис­пер­ги­ро­ва­лись в сре­де кау­чу­ка. Та­кие свой­ст­ва ин­гре­ди­ен­тов, как ток­сич­ность, ле­ту­честь, не­при­ят­ный за­пах, мо­гут стать пре­пят­ст­ви­ем для их при­ме­не­ния. При раз­ра­бот­ке ре­цеп­та Р. не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать эко­но­мич. фак­то­ры и про­бле­мы ох­ра­ны ок­ру­жаю­щей сре­ды.

Соб­ст­вен­но Р. об­ра­зу­ет­ся не­по­сред­ст­вен­но при из­го­тов­ле­нии ре­зи­но­вых из­де­лий. Для их про­из-ва из кау­чу­ка и ин­гре­ди­ен­тов, до­зи­ро­ван­ных в стро­гом соот­вет­ст­вии с ре­цеп­том, го­то­вят тер­море­ак­тив­ную ком­по­зи­цию – ре­зи­но­вую смесь (сы­рую Р.). Для при­го­тов­ле­ния сы­рой Р. ин­гре­ди­ен­ты в мас­се кау­чу­ка, на­хо­дя­ще­го­ся в вяз­ко­те­ку­чем со­стоя­нии, рас­пре­де­ля­ют­ся под дей­ст­ви­ем де­фор­ма­ций сдви­га, воз­ни­каю­щих при их об­ра­бот­ке в спец. ма­ши­нах – ре­зи­нос­ме­си­те­лях или на валь­цах. При сме­ше­нии кау­чу­ков с ин­гре­ди­ен­та­ми про­ис­хо­дит ряд фи­зи­ко-хи­мич. и хи­мич. яв­ле­ний – струк­тур­ные пре­вра­ще­ния по­ли­ме­ров под дей­ст­ви­ем ме­ха­нич. на­пря­же­ний (напр., пла­сти­ка­ция по­ли­ме­ров), взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду ком­по­нен­та­ми сме­си, их рас­тво­ре­ние в кау­чу­ке и др., ха­рак­тер ко­то­рых оп­ре­де­ля­ет­ся ус­ло­вия­ми про­ве­де­ния про­цес­са. По­это­му ре­зи­но­вые сме­си оди­на­ко­во­го со­ста­ва мо­гут иметь разл. свой­ст­ва. Для по­лу­че­ния вос­про­из­во­ди­мых свойств ре­зи­но­вых сме­сей и для их ре­гу­ли­ро­ва­ния ис­поль­зу­ют­ся спец. тех­но­ло­гич. до­бав­ки. Ре­жи­мы при­го­тов­ле­ния ре­зи­но­вых сме­сей стро­го рег­ла­мен­ти­ру­ют­ся по ря­ду па­ра­мет­ров – дли­тель­но­сти и ин­тен­сив­но­сти пе­ре­ме­ши­ва­ния ком­по­нен­тов, по­ряд­ку их вве­де­ния, темп-ре. При раз­ра­бот­ке ре­жи­мов при­го­тов­ле­ния ре­зи­но­вых сме­сей нель­зя до­пус­кать на­ча­ла преж­де­вре­мен­ной вул­ка­ни­за­ции.

Ре­зи­но­вые сме­си яв­ля­ют­ся осн. по­лу­фаб­ри­ка­та­ми, из ко­то­рых из­го­тав­ли­ва­ют ре­зи­но­вые из­де­лия. Ре­зи­но­вые сме­си, как и кау­чу­ки, об­ла­да­ют пла­стич. свой­ст­ва­ми и при темп-рах 50–120 °С дос­та­точ­но лег­ко фор­му­ют­ся ме­то­да­ми ка­лан­д­ро­ва­ния, экс­тру­зии (шпри­це­ва­ния), прес­со­ва­ния, мо­гут быть на­не­се­ны на тка­ни, ме­тал­лич. и др. по­верх­но­сти. Из ка­лан­д­ро­ван­ных лис­тов, об­ре­зи­нен­ных тка­ней мо­гут быть по­лу­че­ны про­стые за­го­тов­ки (де­та­ли), из ко­то­рых склеи­ва­ни­ем со­би­ра­ют­ся слож­ные мно­го­слой­ные ре­зи­но­вые из­де­лия. За­вер­шаю­щая ста­дия в про­из-ве ре­зи­но­вых из­де­лий – вул­ка­ни­за­ция, в про­цес­се ко­то­рой осу­ще­ст­в­ля­ют­ся ак­ти­ви­ро­ван­ные те­п­лом хи­мич. ре­ак­ции, в ре­зуль­та­те ко­то­рых ре­зи­но­вая смесь пре­вра­ща­ет­ся в вы­со­ко­эла­стич­ную ре­зи­ну. На прак­ти­ке при вул­ка­ни­за­ции со­б­ран­ные за­го­тов­ки на­гре­ва­ют в те­че­ние оп­ре­де­лён­но­го вре­ме­ни под дав­ле­ни­ем в ап­па­ра­тах разл. ти­па при темп-ре 135–200 °С.

Р., не раз­ру­ша­ясь, без за­мет­ных ос­та­точ­ных де­фор­ма­ций, вы­дер­жи­ва­ет мно­го­крат­ное рас­тя­же­ние на 100–1000%. Мо­дуль уп­ру­го­сти для Р. име­ет низ­кие зна­че­ния (0,1–100 MПа), в то вре­мя как для ста­ли (при до­пу­ще­нии, что при та­кой де­фор­ма­ции ма­те­ри­ал не раз­ру­шит­ся) пре­вы­ша­ет 10⁵ МПа. Спе­ци­фи­ка де­фор­ма­ци­он­ных свойств Р. за­клю­ча­ет­ся в том, что зна­чит. часть ме­ха­нич. энер­гии де­фор­ма­ции (от 20 до 95% в за­ви­си­мо­сти от со­ста­ва Р.) не­об­ра­ти­мо рас­сеи­ва­ет­ся в ви­де те­п­ло­ты (на внут­рен­нее тре­ние). Уни­каль­ные ме­ха­нич. свой­ст­ва Р. (т. н. вы­со­ко­эла­сти­че­ские), про­яв­ляе­мые в дос­та­точ­но ши­ро­ком тем­пе­ра­тур­ном диа­па­зо­не, в со­че­та­нии с вы­со­кой из­но­со­стой­ко­стью, во­до- и га­зо­не­про­ни­цае­мо­стью, от­лич­ны­ми элек­тро­изо­ляц. и др. свой­ст­ва­ми оп­ре­де­ли­ли её при­ме­не­ние для про­из-ва ог­ром­но­го ко­ли­че­ст­ва раз­но­об­раз­ных из­де­лий, ис­поль­зуе­мых в са­мых разл. об­лас­тях че­ло­ве­че­ской дея­тель­но­сти. Клас­си­фи­ка­ция Р. по на­зна­че­нию ана­ло­гич­на клас­си­фи­ка­ции кау­чу­ков син­те­ти­че­ских.

Ра­бо­то­спо­соб­ность ре­зи­но­вых из­де­лий в экс­плуа­та­ции ог­ра­ни­че­на в осн. не­обра­ти­мым ухуд­ше­ни­ем проч­но­ст­ных и эла­сти­че­ских свойств Р. в ре­зуль­та­те воз­дей­ст­вия спо­соб­ных вли­ять на хи­мич. струк­ту­ру ма­те­риа­ла внеш­них фак­то­ров, та­ких как по­вы­шен­ные темп-ры, ки­сло­род, озон, дей­ст­вие жид­ко­стей, вы­зы­ваю­щих на­бу­ха­ние, из­лу­че­ний и др. По­вы­ше­ние ра­бо­то­спо­соб­но­сти ре­зи­но­вых из­де­лий, экс­плуа­ти­руе­мых в ус­ло­ви­ях дей­ст­вия не­бла­го­при­ят­ных фак­то­ров, до­с­ти­га­ет­ся при­ме­не­ни­ем для их про­из-ва Р. на ос­но­ве кау­чу­ков спец. на­зна­че­ния.

Ас­сор­ти­мент ре­зи­но­вых из­де­лий по­сто­ян­но рас­ши­ря­ет­ся и в на­стоя­щее вре­мя пре­вы­ша­ет 100 тыс. на­име­но­ва­ний. Свы­ше по­ло­ви­ны объ­ё­ма про­из-ва ре­зи­но­вой пром-сти со­став­ля­ют ав­то­мо­биль­ные ши­ны, бо­лее тре­ти – ре­зи­но­вые тех­нич. из­де­лия, но­менк­ла­ту­ра ко­то­рых осо­бен­но мно­го­об­раз­на. Сре­ди них наи­боль­ший объ­ём со­став­ля­ют транс­пор­тёр­ные лен­ты, при­вод­ные рем­ни, ру­ка­ва, про­ре­зи­нен­ные тка­ни и из­де­лия из них, слож­ные де­та­ли ма­шин – уп­лот­ни­те­ли, амор­ти­за­то­ры, кла­па­ны и т. д.; ок. ¹/₁₀ – ре­зи­но­вая обувь и из­де­лия нар. по­треб­ле­ния (мед. из­де­лия, иг­руш­ки, спор­тив­ные при­над­леж­но­сти). Объ­ём про­из-ва Р. оце­ни­ва­ет­ся объ­ё­мом по­треб­ле­ния кау­чу­ков, ко­то­рый в 2010 пре­вы­сил 20 млн. т.

Во 2-й пол. 20 в. поя­ви­лись но­вые типы эла­сто­мер­ных ма­те­риа­лов, от­ли­чаю­щих­ся от тра­ди­ци­он­ных Р. по струк­ту­ре и тех­но­ло­гии пе­ре­ра­бот­ки в из­де­лия, – тер­мо­эла­сто­пла­сты, эла­стич­ные по­ли­уре­та­ны, пла­сти­фи­ци­ро­ван­ный по­ли­ви­нил­хло­рид и др., зна­чи­тель­но обо­га­тив­шие ас­сор­ти­мент эла­сто­мер­ных из­де­лий и по­зво­ляю­щие соз­дать вы­со­ко­про­из­во­дит. без­от­ход­ные тех­но­ло­гии их про­из­вод­ст­ва.