Групповой химический состав нефти и продуктов ее переработки

Литейные свойства, применительно  к термопластам, хорошие. Ковкость (деформируемость) - понятие, применимое лишь в части  горячего прессования, когда пластмасса находится в жидкотекучем (полужидком) состоянии. Свариваемость - для пластмасс этот термин не применим ввиду малой температуры плавления. Неразъемные же соединения пластмасс осуществляются склеиванием. Обрабатываемость резанием - весьма удовлетворительная из-за низкой теплопроводности пластмасс, что приводит к значительной концентрации тепла в зоне резания.

Углепластики. Матрица или связующее- это термореактивные синтетические смолы  или термопласты. Наполнители – углеродные нити, жгуты, ленты, ткани, маты, короткие рубленные волокна.

 

 

 

Резинотехнические изделия

 

Резинотехнические изделия, благодаря высокой эластичности (упругости) и способности поглощать вибрации и ударные нагрузки, является незаменимым материалом в автомобилестроении. Резина обладает также высокими показателями прочности, сопротивлением к истираемости и эластичностью, т.е. способностью восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия сил, вызывающих деформацию.

Резину используют для  изготовления шлангов, уплотнений, прорезиненных ремней привода вентилятора, генератора и компрессора, амортизирующих прокладок и втулок, а также ряда других деталей. Однако главное применение резины в автомобиле - это изготовление шин.

Резину получают вулканизацией  резиновой смеси, главными составляющими  которой являются каучук и вулканизирующее  вещество, а также противостарители, активные и неактивные наполнители, красители и др. Основным вулканизирующим веществом служит сера. Ее содержание в резиновой смеси от 4 до 15 и более процентов. Процесс химического взаимодействия каучука с серой называется вулканизацией. Вулканизация заключается в нагреве резиновой смеси в специальных камерах-вулканизаторах до температуры 120...160°С при давлении 0,4...0,6 МПа. От процентного содержания серы зависит твердость резины. Так, при максимально возможном насыщении каучука серой (30%) образуется твердый материал называемый эбонитом.

Основой всякой резины является каучук натуральный (НК) или синтетический (СК). Натуральный каучук получают главным образом из млечного сока - латекса каучуконосного тропического дерева гевеи, в котором его содержание может доходить до 40%.

Натуральный каучук- это полимер непредельного углеводорода изопрена [-H₂С-C(CH₃)=CH-CH₂-]_n. Из-за дефицитности и дороговизны натурального каучука последний в производстве резин был заменен на синтетический каучук. Достаточно отметить, что его доля в производстве шин составляет около 85%. Натуральный же каучук в ряде случаев используют в качестве добавки к резиновой смеси. Отечественная химическая промышленность производит десятки разновидностей синтетических каучуков, используя для этого, главным образом, достаточно экономическое нефтяное сырье.

 

 

 

По назначению резины подразделяются на резины общего и  специального назначения. В группу резин общего назначения входят синтетические каучуки: бутадиеновый (СКВ), бутадиеностирольный (СКС), изопреновый (СКИ), дивинильный (СКД). Изопреновый синтетический каучук по химическому составу наиболее близок к натуральному и обладает высокой клейкостью. Каучук СКД не уступает натуральному по эластичности и превосходит его по сопротивлению истиранию. Основной недостаток СКД состоит в низкой его клейкости. С учетом этого, при производстве шин применяют смесь СКД и СКИ (СКИ-3). Сравнительная характеристика свойств натурального и синтетического каучуков показана на рис. 16.

Виды специальные резин- износостойкие, маслобензостойкие, морозостойкие, теплостойкие и др. Наиболее перспективным для изготовления шин являются износостойкие резины на основе полиуретановых каучуков СКУ.

Помимо основных составляющих резиновой смеси (каучука и серы) в нее входят, противостарители (парафин, воск); наполнители активные, повышающие механические свойства резины (углеродистая сажа, оксид цинка и др.) и неактивные -для удешевления стоимости резины (мел, тальк и др.); красители минеральные или органические для окраски резин.

 

Рис. 16. Сравнительная  характеристика свойств натурального и синтетических каучуков.

 

Причем, некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают  коротковолновую часть солнечного спектра и защищают резину от светового старения.

Подробные сведения о  конкретных марках синтетических каучуков, предназначенных для резин общего и специального назначения, приведены в литературном источнике [2].

 

 

Основные  материалы для изготовления автомобильных  шин

 

Автомобильные шины ссотоят из каркаса -несущая часть шины, протектора с определенным рисунком для осуществления сцепления с дорожным покрытием и промежуточного (подушечный) слой - брекера, являющегося связующим звеном между каркасом и протектором.

Каркас состоит из нескольких слоев прорезиненного корда. Количество слоев у грузовых автомобилей 6...28, у легковых 2...6. В каркасах радиальных шин всегда четное количество слоев корда, что позволяет обеспечивать более равномерное распределение нагрузки на шину.

Протектор представляет слой резины, толщина которого составляет для грузовых автомобилей 14...32 мм, для легковых - 7... 17 мм. Как отмечалось, на протектор наносят рисунок в виде выступов и впадин, от расположения которых, помимо сцепления шин с дорогой, зависят эластичность протектора, мягкость и бесшумность хода автомобиля. Протектор большего сечения рассчитан на больший пробег, однако утяжеляет шину, повышает сопротивление качению, увеличивает момент инерции колеса и нагрев шины.

Брекер толщиной 3...8 мм смягчает удары передаваемые от протектора к каркасу при езде по неровным дорогам. В радиальных шинах брекер часто выполняют из металлокорда или прорезиненного стеклопластика.

Кордная ткань состоит  из скрученных хлопчатобумажных, капроновых или нейлоновых нитей. Волокна тканей расположены либо по диагонали, либо по радиусу с наклоном скрученных нитей под определенным углом. Такое строение кордовых тканей позволяет, в ходе соответствующей обработки, покрыть резиной каждую отдельную нить, что предохраняет их от интенсивного истирания, снижает трение между нитями и резиной, а значит и теплообразование, придает прочность и эластичность всему изделию.

Помимо тканевых материалов, для каркаса и брекера применяют  и металлокорд, представляющий собой стальную проволоку в виде тросиков толщиной 0,5... 1,5 мм, свитых из проволоки диаметром 0,1...0,25 мм. Металлокорд отличается высокой прочностью, намного превосходящей прочность кордных тканей из природных и искусственных волокон. Шины с металлокордом на дорогах с усовершенствованным (асфальтобетонным или бетонным) покрытием служат приблизительно в 2 раза больше обычных.

Недостаток же металлокорда заключается в его невысокой усталостной прочности для дорог с несовершенным покрытием, а также сравнительно высокой стоимости, что в определенной степени ограничивает его широкое применение в нашей стране.

 

 

Технологические материалы

 

Технологические материалы, связанные с производством и  ремонтом подвижного состава автомобильного транспорта, включают лакокрасочные материалы (ЛКМ), материалы для обработки металлов резанием и сварочные материалы.

 

Лакокрасочные материалы

 

 

Назначение, состав и основные показатели качества лакокрасочных материалов

 

Лакокрасочные материалы  выполняют две функции - техническую (защитную) и декоративную (эстетическую). При нанесении ЛКМ на окрашиваемую поверхность они образуют пленку, защищающую металлические изделия от коррозии, а деревянные - от гниения. Одновременно с этим, благодаря соответствующему подбору красящих пигментов, достигается эстетичность - красивый внешний вид, что особенно важно для кузовов легковых автомобилей и автобусов с учетом того, что стоимость, например, кузова легкового автомобиля составляет ориентировочно 2/3 стоимости всего автомобиля.

В состав ЛКМ входят: пленкообразующие вещества, растворители, лаки, эмали и шпатлевки. Схема получения ЛКМ представлена на рис.17.

 

Рис. 17. Схема  получения лакокрасочных материалов.

 

Пленкообразующие  вещества включают вещества растительного происхождения и синтетические. В качестве растительных пленкообразующих веществ используют льняное и конопляное масла, применяющиеся для бытовых нужд в виде олифы, которую получают термической обработкой растительных масел путем длительного нагрева до температуры 300°С с добавкой сиккативов - веществ ускоряющих образование пленки (окислов свинца, марганца, кобальта и др.) с последующей добавкой соответствующего растворителя. К пленкообразующим веществам растительного происхождения относят также и нитроцеллюлозу, являющуюся продуктом переработки древесины.

К синтетическим пленкообразующим веществам - продуктам переработки угля, нефти и др. относят алкидные (глифталевые, пентафталевые и др.), а также меламиноалкидные смолы.

В практике использования ЛКМ для  подвижного состава автомобильного транспорта наибольшее распространение получили нитроцеллюлозные (НЦ), глифталевые (ГФ), пентафталеиые(ПФ) и меламиноалкидные (МЛ) пленкообразующие вещества.

Из приведенной на рис. 17 схемы  следует, что при добавлении растворителя к пленкообразующему веществу (пленкообразователю) получается лак - бесцветное вещество, которое является исходным продуктом для грунтовых и покровных эмалей, а также шпатлевок. Растворители служат для придания пленкообразователям определенной вязкости и представляют собой летучие жидкие органические соединения, которые должны испаряться без остатка после нанесения лакокрасочного покрытия на поверхность изделия. В практике, помимо растворителей, применяют также и разбавители, используемые для их частичной замены. Разбавители дешевле растворителей и поэтому снижают стоимость ЛКМ. Растворители и разбавители применяют в строгом соответствии с пленкообразующим веществом. Так, для нитроцеллюлозных пленкообразователей используется ацетон, спирты (главным образом этиловый) и их смеси; для алкидных - уайт-спирит, скипидар, ксилол и др.

Помимо названных, используются также  различные многокомпонентные растворители, обозначаемые соответствующими цифровыми и буквенными индексами, например, 646, 648 и др. - для нитроцеллюлозного пленкообразователя; 651, РДВ и др. - для алкидных и меламиноалкидных эмалей.

Различают грунтовые эмали (грунты) и покровные эмали (краски). В покровные и грунтовые эмали добавляют пигменты, в покровные - красящие, придающие ЛКМ необходимый цвет, в грунтовые - нейтральные. К числу распространенных красящих пигментов, например, относятся: окись хрома, железный сурик, сажа, которые придают изделиям соответственно цвета: зеленый, красный и черный. К нейтральным пигментам относят цинковые, свинцовые и титановые белила.

Грунтовые эмали, как правило, бесцветны и предназначены для обеспечения прочных связей лакокрасочного покрытия с окрашиваемой поверхностью, а также для ее надежной антикоррозионной защиты.

Покровные эмали служат для получения наружного слоя покрытия, придают ему необходимый цвет, блеск, устойчивость против вредного воздействия окружающей среды, механическую прочность и химическую стойкость.

Шпатлевки, в которые вводят наполнители (мел, гипс, каолин и др.), а также красящие пигменты, соответствующие пигментам покровных эмалей, служат для устранения неровностей окрашиваемых поверхностей. Шпатлевка не улучшает механических свойств покрытия, более того, при ее значительной толщине (более 500 мкм) происходит снижение прочности лакокрасочного покрытия. Поэтому для уменьшения слоя шпатлевки, поверхность перед окраской, должна быть тщательно выровнена. Шпатлеванием устраняют только риски и незначительные углубления.

Качество ЛКМ, покрытий характеризуется:

1. Прочностью при ударе, измеряемая в Н/м, определяется высотой падения груза массой в 1 кг, при котором боек прибора не вызывает механического разрушения покрытия, нанесенного на металлическую пластинку.

2. Прочностью при изгибе характеризуется эластичностью и устойчивостью покрытия при деформациях. Ее определяют путем изгибания металлической пластинки с нанесенным покрытием вокруг стержней различного диаметра и выражают минимальной величиной диаметра стержня (мм), при изгибании вокруг которого покрытие не разрушается.

3. Вязкостью лакокрасочных материалов измеряется в секундах потребных для вытекания 100 мл из отверстия колбы диаметром 4 мм простейшего прибора - вискозиметра при температуре 18...20°С. Ее значение зависит от выбора способа нанесения покрытия. Так, например, для пневматического способа нанесения покрытия без подогрева с использованием обычного краскораспылителя значение вязкости составляет 18...35 с.

4. Адгезией, т.е. сцеплением, прилипанием- это явления соединения приведенных в контакт поверхностей конденсиров. фаз. Эти фазы составляют основу образующегося в результате молекулярного (т.е. по всей межфазной площади) контакта адгезионного соед. и наз. субстратами, а в-ва, обеспечивающие соединение субстратов, - адгезивами. Обычно субстраты-твердые тела (металлы, полимеры, реже-стекла, керамика), адгезивы — жидкости (р-ры или расплавы полимеров, реже-низкомол. продукты). Закономерности образования и разрушения адгезионных соед. связаны с когезионными св-ва адгезивов и субстратов (прочность, вязкость адгезива, а также условия их контакта (т-ру, давление и продолжительность) наиб. изучена А. полимеров, определяющая закономерности склеивания, сварки, совмещения, получения композитов.. Между неполярными адгезивами и субстратами реализуются преимущественно ван-дер-ваальсово взаимод. или водородные связи, при протекании на границе раздела фаз р-ций обмена или присоединения-хим. связи.