Гума (від латів.(латинський) resina — смола), вулканізат, продукт вулканізація каучуку (див. Каучук натуральний, Каучуки синтетичні ). Технічний Р. — композиційний матеріал, який може містити до 15—20 інгредієнтів, виконуючих в Р. всілякі функції (див. Гумова суміш ). Основна відмінність Р. від ін. полімерних матеріалів (див. Пластичні маси,Полімери ) — здібність до великих оборотних, так званих високоеластичних, деформаціям в широкому інтервалі температур, що включає кімнатну і більш низькі температури (див. Високоеластичний стан ). Необоротна, або пластична, складова деформації Р. набагато менша, ніж в каучуку, оскільки макромолекули останнього сполучені в Р. поперечними хімічними зв'язками (так звана сітка вулканізації). Р. перевершує каучук по прочностним властивостях, тепло- і морозостійкості, стійкості до дії агресивних середовищ і ін.
Класифікація. Залежно від температурних і ін. умов експлуатації, в яких Р. зберігає високоеластичні властивості, розрізняють наступні основні групи Р.
Р. загального призначення, експлуатовані при температурах від —50 до 150 °С. Виготовляються на основі натурального, синтетичних ізопренах, стереорегулярних стиролових для бутадієну, хлоропренових каучуків бутадієну і їх всіляких комбінацій. Теплостійкі Р., призначені для тривалої експлуатації при 150—200 °С. Основою таких Р. служать етілен-пропіленовиє і кремнійорганічні каучуки, бутілкаучук. Для Р., експлуатованих при вищих температурах (до 300 °С і вище), використовують деякі фторсодержащие каучуки, а також каучукоподібні полімери типа поліфосфонітрілхлоріда . Морозостійкі Р., придатні для тривалої експлуатації при температурах нижче —50 °С (інколи до —150 °С). Для їх здобуття застосовують каучуки з низькою температурою склування (див. Склування полімерів ), наприклад стереорегулярний бутадієн, кремнійорганічні, деякі фторсодержащие. Такі Р. можуть бути отримані і з неморозостійких каучуків, наприклад бутадієні-нітрилі, при введенні до складу гумової суміші деяких пластифікаторів (ефірів себациной кислоти і ін.). Масло- і бензостійкі Р., тривало експлуатовані у контакті з нафтопродуктами, маслами і ін. Їх отримують з бутадієну-нітрилу, полісульфідних, уретанових, хлоропренових, вінілпірідінових, фторсодержащих, деяких кремнійорганічних каучуків. Р., стійкі до дії різних агресивних середовищ (кислото- і лугостійкі, озоностійкі, паростойкие і ін.). Виготовляються на основі бутілкаучука, кремнійорганічних, фторсодержащих, хлоропренових, акрілатних каучуків, хлорсульфірованного поліетилену. Електропровідні Р. Для їх здобуття використовують різні каучуки, наповнені великими кількостями електропровідної (ацетиленовою) сажі. Діелектричні (кабельні) Р., такі, що характеризуються малими діелектричними втратами і високою електричною міцністю. Отримують їх з кремнійорганічних, етілен-пропіленових, каучуків ізопренів, наповнених світлими мінеральними наповнювачами. Радіаційностійкі Р. (рентгенозащитниє і ін.). Основою їх служать фторсодержащие, бутадієн-нітрил, стиролові для бутадієну каучуки, наповнені оксидами свинцю або барії.
Окрім перерахованих Р., розрізняють також вакуумні, вібро-, свето-, огне-, водостійкі, фрикційні Р., а також медичні, харчові і ін.
Механічні властивості гум на основі різних качуков 1
Показники
Натуральний
Синтетичний ізопрен
Стереорегуляр- ний бутадієн
Бутадієдн-a-метілстіроль- ний маслонаполнен- ний
Бутілкаучук
Етіленпропі- леновий
бутадієн-нітрил
Хлоропрено- вий
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
Напруга при 300% удліненія 2 , Мн/м 2
2-3
12-14
1,5-3
8-13
1-1,3
7-11
0,8-1,3
10-11
0,6-1,5
4-7
9-15
11-19
1,5-2,5
11-12
1-1,5
6,5-10,5
Міцність при растяженії 2 , Мн/м 2
25-33
25-35
23-35
23-35
2-5
16-19
2-3
19-25
15-20
15-23
17,5-28
20-26
3-4
28-31
21-28
19,5-21
Відносне подовження %
800-850
600-850
700-1000
600-800
250-750
400-600
700-800
550-650
800-950
400-850
400-600
370-500
500-700
550-700
750-1100
450-700
Опір раздіру, кн/м, або кгс/см
50-100
130-150
30-90
110-160
5-7
35-45
7-10
70-90
8-20
50-85
40-55
40-50
—
65-80
25-45
55-70
Твердість по ТМ-2
35-40
60-75
30-40
60-70
40-52
57-68
32-43
50-60
27-32
60-85
42-68
40-68
—
69-72
37-50
55-60
Еластичність по відскоку %
68-75
40-55
65-75
37-51
65-78
45-50
50-55
35-46
8-20
20-25
—
55
50-55
28-32
40-42
32-40
Модуль внутрішнього тертя, Мн/м 2
0,12-0,26
1,8-2,2
0,13-0,26
2-2,4
0,25
1,6-1,8
0,28-0,35
2,2-2,6
—
—
—
—
—
—
—
—
Коефіцієнт істіраємо-сті, cм 3 l ( квт • ч )
—
270-330
—
280-340
0,5
170-190
—
300-340
—
300-350
—
220-300
—
170-200
—
350-450
Витривалість при багатократних деформаціях, тис. циклів
—
170-180
—
130-160
—
100-130
—
60-85
—
—
—
—
—
—
—
—
1 Дані для температури 22 ± 2 •С; I — ненаповнена гума; II — гума, наповнена активною сажею.
2 1 Мн / м-коду 2 » 10 кгс / см 2 .
Властивості. Комплекс властивостей Р. визначається перш за все типом каучуку. Істотний вплив на механічні характеристики Р. (деформаційні, прочностниє) надають наповнювача (див. таблиці.), а також структура і щільність сітки вулканізації. Найважливіша деформаційна властивість Р. — модуль (відношення напруги до деформації) залежить від ряду чинників: умов механічного вантаження (статичні або динамічні ); абсолютного значення напруги і деформації, а також від вигляду останньої (розтягування, стискування, зрушення, вигин); тривалість або швидкості вантаження, що обумовлене релаксаційними явищами, тобто зміною реакції Р. на механічну дію (див. Релаксація,Релаксаційні явища в полімерах ); складу (рецептури) Р.
В області відносний невеликій деформації (< 100%) модуль Р. при розтягуванні на 5 порядків нижче за модуль Юнга для сталі [відповідно 0,5—8,0 і 2•10 5 Мн / м-код 2 (5—80 і 2•10 6 кгс / см 2 )] (див. також Модуль високоеластичний,Модулі пружності ). У вказаної області деформації модуль Р. при зрушенні приблизно в 3 рази менше, ніж при розтягуванні. Унаслідок практичної нестискуваної Р. (коефіцієнт Пуассона 0,48—0,50 проти 0,28—0,35 для металів) об'ємний модуль Р. на 4 порядки вищий, ніж модуль при розтягуванні.
Залежність модуля Р. від її складу може бути в окремих випадках описана узагальненими співвідношеннями, використання яких дозволяє прогнозувати значення модуля Р. і створювати т.ч. матеріали із заданими властивостями.
Деформація сажонаповнених Р., що характеризуються високим внутрішнім тертям, обумовлює перетворення механічної енергії деформації в теплову. Цим пояснюється висока амортизаційна здатність Р., непрямою характеристикою якого служить показник еластичності по відскоку. Проте із-за низької теплопровідності Р. багатократне циклічне вантаження масивних виробів, наприклад шин, приводить до їх саморазогреву (т.з. теплоутворення), обумовленого пружним гістерезисом . Наслідком цього може бути погіршення експлуатаційних властивостей виробів.
В реальних умовах експлуатації Р. знаходиться в сложнонапряженном стані, оскільки на вироби діють одночасно різні деформації. Проте руйнування Р. викликається, як правило, максимальним розтягуючою напругою. З цієї причини прочностниє властивості Р. оцінюють в більшості випадків при деформації розтягування.
Технічні характеристики Р. істотно залежать від режимів приготування гумової суміші і її вулканізації, від умов зберігання напівфабрикатів і виробів і ін. Властивості Р. на основі каучуків, макромолекули яких містять ненасичені зв'язки (наприклад, натурального або синтетичного ізопрена), можуть погіршуватися при експлуатації Р. в умовах тривалої дії підвищених температур, кисню, озону, ультрафіолетового світла (див. Старіння полімерів ).
Вживання. Гумова промисловість — один з найважливіших постачальників комплектуючих деталей і виробів для багатьох галузей народного господарства. Р. — незамінний матеріал у виробництві шин, різних амортизаторів і ущільнювачів; її застосовують також для виготовлення конвеєрних стрічок, пріводних ременів, рукавів, всіляких виробів побутового призначення, зокрема взуттю (див. Гумові вироби ). З Р. виготовляють ізоляцію кабелів, еластичні електропровідні покриття, протези (наприклад, штучні клапани серця), деталі наркозних апаратів, катетери, трубки для переливання крові і багато що ін. Обсяг світового виробництва виробів з Р. в 1974 перевищив 20 млн. т. Найбільш крупні споживачі Р. — шинна промисловість (понад 50%) і промисловість гумотехнічних виробів (близько 22 % ).
Літ.: Кошельов Ф. Ф., Корнев А. Е., Клімов Н. С., Загальна технологія гуми, 3 видавництва, М., 1968; Резниковський М. М., Лукомськая А. І., Механічні випробування каучуку і гуми, 2 видавництва, М., 1968; Посилення еластомерів, під ред. Дж, Крауса, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Довідник гумовика. Матеріали гумового виробництва, М., 1971; Праці міжнародної конференції з каучуку і гуми, М., 1971; Лукомськая А. І., Евстратов Ст Ф., Основи прогнозування механічної поведінки каучуків і гум, М. [у пресі].
