ХЛОРОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ
(полихлоропрены,
наириты, неопрены, байпрены, бутахлоры, скайпрены), продукты гомо- и сополимеризации
хлоропрена. Выпускают гл. обр. высокомол. гомополимеры хлоропрена и его
сополимеры с 3-10% дихлорбутадиена.
Структура и свойства каучуков.
Звенья
хлоропрена в макромолекуле X. к. имеют конфигурации 1,4-транс
(ф-ла
I, 88-92%), 1,4-цис
(II, 7-12%), 1,2 (III, 4,5%) и 3,4 (IV, 1%).
Вследствие регулярности строения X. к.
склонны к кристаллизации (сополимеры менее склонны, чем гомополимеры).
Среднемассовая мол. м.
100-500 тыс.; индекс полидисперсности=
1,5-3,0 (- среднечисловая
мол. м.); плотн. 1,20-1,15 г/см3 (25 °С), т. стекл. от - 40
до -43 °С;
8,4 кДж/моль; плотн. энергии когезии 342-390 МДж/м3. Раств.
в СНС13, кетонах, этилацетате, смесях р-рителей (напр., метилэтилкетон-толуол),
набухают в алифатич. углеводородах.
Х. к. достаточно стойки к воздействию
О2, солнечного света, с О3 образуют полимерные пероксиды,
под действием ионизирующих излучений структурируются. При нагр. до 170
°С интенсивно выделяют НС1. Стабилизируют X. к. антиоксидантами аминного
или фенольного типа (1-3% от массы каучука).
Получение каучуков. Осн. пром. способ
- эмульсионная полимеризация в водной фазе при 40 °С, протекающая по радикальному
механизму. Эмульгаторы - алкилсульфонаты или канифольные мыла, регуляторы
мол. м.- S, тиурамдисульфиды, тиолы (меркаптаны). Инициатор полимеризации
гл.обр. K2S2O7. Макромолекулы X. к., получаемого
в присуг. серы, имеют строение
где п = 100 - 1000, х = 2 — 8. При достижении необходимой
степени превращения мономеров (65-75%) в латекс вводят эмульсии или р-ры
тиурамдисульфидов (напр., тетраэтилтиурамдисульфида) и антиоксиданта и
выдерживают неск. часов при 25 °С для созревания латекса. При получении
Х. к., регулированных тиолами (напр., тpeт
-додецилтиолом), в латекс
добавляют только антиоксидант; стадия созревания в этом случае исключается.
После отгонки непрореагировавших мономеров каучук коагулируют вымораживанием
на барабанах, промывают водой и сушат.
Цвет X. к. от светло-янтарного до темно-желтого,
содержание примесей (остатков эмульгаторов, влаги и др.) до 5% по массе;
осн. форма выпуска - гранулы. Производят также жидкие X. к. и латексы (см. Латексы синтетические
).
Технологические характеристики каучуков.
Вязкость
Х. к. по Муни (100 °С) может достигать 35-75 и более. Перерабатывают X.
к. на обычном оборудовании резиновых заводов (вальцах, смесителях, каландрах,
экструдерах); изделия вулканизуют при 140-160 °С в прессах, котлах и др.
X. к. технологически совместимы с др. каучуками, напр. бутадиен-нитрильными,
бутадиен-стирольными, бутадиеновыми, изопреновыми, НК, а также с
реакто- и термопластами. Перед изготовлением резиновых смесей гомополимеры
хлоропрена декристаллизуют в распарочных камерах при 60-70 С в течение
4-6 ч или пластицируют. Для вулканизации Х. к. применяют гл. обр. ZnO (2-5
мас. ч.), MgO (2-10 мас. ч.), ускоритель вулканизации - 2-меркаптоимидазолин;
для X. к. меркаптанового регулирования - смесь серы, дифенилгуанидина и
тетраметилтиурамдисульфида. Наполнители резиновых смесей - техн. углерод
(сажа), мел, каолин и др., пластификаторы - гл. обр. сложные эфиры (фталаты,
себацинаты), а также канифоль, кумароно-инденовые и феноло-формальдегидные
смолы. Общее содержание ингредиентов 50-150 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.
Свойства вулканизатов.
Св-ва резин
на основе X. к. определяются способом регулирования мол. м. (табл.). Резины
на основе X. к. масло-, бензо-, озоно-, свето-, тепло- и огнестойки, сравнительно
стойки в нек-рых к-тах (Н3ВО3, НС1, разб. H2SO4),
щелочах; под действием HNO3, конц. H2SO4,
CS2, SO3, Н2О2 разрушаются.
Пригодны для эксплуатации при т-рах от -40 до 110 °С, кратковременно до
140 С.
СВОЙСТВА РЕЗИН НА ОСНОВЕ ХЛОРОПРЕНОВЫХ
КАУЧУКОВ*
Показатель
|
Ненаполненные
резины
|
Наполненные резины**
|
|
регулятор
|
регулятор
|
|
сера
|
тиол***
|
сера
|
тиол***
|
|
Напряжение при
удлинении
300%, МПа
|
1,0-1,5
|
1,9-2,3
|
8,5-9,5
|
17-18
|
|
,МПа
|
24-28
|
21-23
|
15-17
|
19-22
|
|
Относит. удлинение,
%
|
880-11000
|
780-900
|
450-550
|
450-550
|
|
Сопротивление
раздиру, кН/м (20 °С)
|
30-45
|
25-35
|
55-70
|
55-65
|
|
Эластичность
по отскоку, %
|
40-42
|
40-42
|
32-35
|
38-40
|
|
Твердость по
Шору А
|
45-50
|
37-42
|
63-70
|
60-65
|
|
Т-ра хрупкости,
оС
|
-37
|
-37
|
-37
|
-37
|
|
Остаточная деформация
при сжатии на 20% (120 ч, 100 °С), %
|
80-90
|
35-40
|
80-85
|
45-53
|
|
Коэф. теплового
старения (120 ч, 100 °С) по
|
0,80-0,85
|
0,85-0,92
|
0,90-0,95
|
0,90-0,94
|
|
по относит. удлинению
|
0,72-0,78
|
0,78-0,86
|
0,73-0,77
|
0,78-0,86
|
|
Изменение массы
при набухании в смеси изооктан: толуол (7:3 по объему) в течение 24 ч,
%
|
50-50
|
50-60
|
35-40
|
35-40
|
|
*Состав смеси (мас. ч.): каучук - 100;
ZnO 0-7; MgO - 5; вулканизация 30 мин при 143 °С. **Наполнитель - техн.
углерод (40 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука). ***Ускорители (мас. ч.): сера
- 1,0; дифенилгуанидин - 1,0; гетраметнлтиурамдисульфид - 1,0 на 100 мас.
ч. каучука.
Газопроницаемость резин из Х. к. ниже,
чем резин из неполярных каучуков (изопреновых, бутадиеновых); коэф. газопроницаемости
разл. газов [м2/(Па х с); 60 °С] для ненаполненных резин составляет
соотв. 30,6 х 10-18 (О2); 12,2 х 10-18 (N2);
256 х 10-18 (СО2); 133 х 10-18 (Н2),
214 х 10-18 (Не). Коэф. объемного расширения резин из Х. к.
6 х 10-4 К-1, коэф. теплопроводности 0,19Вт/(м х
К), уд. теплоемкость 2,18 кДж/(кг х К), электрич. проводимость р 4,4 х
10-10 - 6 х 10-12 Ом х см. Х. к. и резины на их основе
не поддерживают горения.
Применение каучуков. X. к. используют
в произ-ве разнообразных изделий и деталей, эксплуатируемых в контакте
с агрессивными средами, напр. уплотнителей, шлангов, рукавов, ремней, прорезиненных
тканей, защитных оболочек кабелей, как основу адгезивов; жидкие X. к.-
для получения антикоррозионных покрытий, как пластификаторы.
Объем мирового произ-ва св. 330 тыс. т
в год (1989).
Лит.: Захаров Н. Д., Хлоропреновые
каучуки и резины на их основе, М., 1978; Синтетический каучук, под ред.
И. В. Гармонова, 2 изд., Л., 1983, с. 310-27; Свойства и применение новых
марок хлоропреновых каучуков. Тематич. обзор, М., 1986.
Г.
А. Лысова.