Najboljši gumijasti material za natezno trdnost in uvrstitev
Guma je pomemben elastičen polimerni material in njene mehanske lastnosti, vključno z natezno trdnostjo, raztezkom ob pretrganju, odpornostjo proti obrabi, odpornostjo proti trganju itd., se pogosto uporabljajo v industriji, letalstvu, letalstvoin potrošniška polja. Natezna trdnost je ključni indikator za ocenjevanje mehanskih lastnosti gumijastih materialov in se običajno nanaša na največjo natezno silo, ki jo material lahko prenese, preden se zlomi, na enoto površine prečnega prereza. V nadaljevanju so obravnavani vrhunski gumijasti materiali v smislu natezne trdnosti z vidika kemične strukture, značilnosti delovanja in specifičnih področij uporabe.
Sledi razvrstitev in podroben opis običajnih visokozmogljivih gum na podlagi natezne trdnosti kot glavnega kriterija:
Poliuretanska guma (PU)
Razpon natezne trdnosti: 30–50 MPa
Poliuretanska guma je eden najbolj mehansko izjemnih elastomerov, z izjemno visoko natezno trdnostjo in raztezkom ob pretrganju (do 500%).
Prednosti molekularne strukture: trdi segmenti (aromatski ali alifatski izocianati) in mehki segmenti (polieter ali poliester) v molekularni verigi so razporejeni izmenično, kar ji daje odlično natezno odpornost in odpornost proti trganju.
Značilnosti delovanja: Poliuretanska guma ima najvišjo natezno trdnost med vsemi gumijastimi materiali ter je odporna na obrabo in udarce.
Uporaba: Uporablja se predvsem za dele v okoljih z visoko obremenitvijo, kot so tekoči trakovi, valji, blazinice za blaženje udarcev, deli strojev za naftna polja itd.
Naravni kavčuk (NR)
Razpon natezne trdnosti: 20–30 MPa (višja po vulkanizaciji)
Naravni kavčuk je poliizoprenski polimer, pridobljen iz kavčukovca, njegova edinstvena molekularna struktura pa mu daje visoko elastičnost in odlično natezno trdnost, zlasti po vulkanizaciji.
Prednosti molekularne strukture: Molekularno ogrodje naravnega kavčuka vsebuje veliko število cis-1,4-poliizoprenskih struktur, zaradi česar je učinkovito in enakomerno porazdeljeno med nateznim postopkom.
Značilnosti delovanja: naravni kavčuk ima izredno velik raztezek pri pretrganju (do 500 % ~ 700 %), ko je raztegnjen, in lahko pokaže odlično odpornost proti trganju pri visokih obremenitvah.
Uporaba: Zaradi svoje natezne trdnosti in odpornosti proti utrujenosti se pogosto uporablja v pnevmatikah, tesnilih, amortizerjih, tekočih trakovih in drugih področjih, ki zahtevajo visoko mehansko trdnost.
Polibutadienski kavčuk (BR)
Razpon natezne trdnosti: 15–25 MPa
Butadienski kavčuk je znan po izjemno visoki elastičnosti in dobri odpornosti na širjenje razpok, njegova natezna trdnost pa se po vulkanizaciji in mešanju znatno poveča, zaradi česar je pomemben material na številnih industrijskih področjih.
Nitril butadien kavčuk (NBR)
Območje natezne trdnosti: 10–20 MPa (znatno povečano po vulkanizaciji)
Nitrilna guma se pogosto uporablja v industrijskih izdelkih zaradi svoje odpornosti na olje in dobre mehanske trdnosti, še posebej primerna za kemično jedka okolja.
Etilen propilen dien monomer (EPDM)
Razpon natezne trdnosti: 10–18 MPa
EPDM ima odlično odpornost na vremenske vplive, ozon in toploto ter se pogosto uporablja vavtomobilskiin gradbena področja.
Silikonska guma (VMQ)
Razpon natezne trdnosti: 6–15 MPa
Silikonska guma je znana po svoji odpornosti na visoke in nizke temperature, kljub nizki natezni trdnosti pa blesti na področju letalstva in medicine.
Fluoroogljična guma (FKM)
Razpon natezne trdnosti: 10–18 MPa
Fluoroelastomeri so odlični v kemičnih in visokotemperaturnih okoljih in se uporabljajo predvsem v posebnih aplikacijah, ki so odporne proti koroziji in visokim temperaturam.
| Vrsta gume | Natezna trdnost (MPa) | Raztezek pri pretrganju (%) | Ključne prednosti |
|
PU |
30–50 |
500–800 |
Izjemno visoka natezna trdnost in odpornost proti obrabi |
|
št |
20–30 |
500–700 |
Visoka elastičnost in pretržna trdnost |
|
BR |
15–25 |
400–600 |
Dobra odpornost proti širjenju razpok |
|
CR |
10–20 |
200–300 |
Odpornost na vremenske vplive, odpornost na olje in negorljivost |
|
NBR |
10–20 |
250–350 |
Odlična odpornost na olje in kemikalije |
|
EPDM |
10–18 |
300–400 |
Odpornost na staranje in odpornost na ozon |
|
VMQ |
6–15 |
150–300 |
Odpornost na visoke in nizke temperature ter biokompatibilnost |
Poliuretanska guma zaseda prvo mesto z največjo natezno trdnostjo in odpornostjo proti obrabi, medtem ko je naravna guma na drugem mestu z visoko elastičnostjo in trdnostjo. Neopren je pomemben material v inženirstvu in industriji zaradi svoje dobro uravnotežene natezne trdnosti (15–25 MPa po vulkanizaciji) ter odlične odpornosti na vremenske vplive in negorljivosti. Glede na zahteve specifične uporabe imajo različni gumijasti materiali svoj optimalen obseg uporabe in prednosti.