ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

ГАЛОИДИРОВАННЫИ БУТИЛКАУЧУК

В шинной промышленности применяется галс/генированные бутилкаучуки - продукты модификации бутил каучука галогеном на стадии получение За рубежом производится хлорбутилкаучук и бромбутилкаучук. При галогенировании сохраняются ценные свойства бутилкаучука, например, низкая газо, влагопроницаемость, приобретается способность к совулкани зации с высоконенасыщенными каучуками повышается сопротивление старению.

Реакция галогенирования бутилкаучука ионного типа проводится в строго контролируемых условиях, обеспечивающих получение модифицированного бутилкаучука заданной структуры. Процесс включает следующие стадии: получение раствора бутилкаучука в растворителе, инертном по отношению к галогену; галогенирование; нейтрализация галогенводородов, выделившихся при реакции; стабилизация. Синтез бутилкаучука и его модификация осуществляется в одном потоке.

Реакционная среда при галогенировании исключительно коррозионно­активная, процесс взрывоопасный, что предъявляет жесткие требования к

Технологической схеме и аппаратуре. Примеси соединений железа, которые могут попадать в каучук из-за некачественной аппаратуры, снижают стабильность ГЬК.

Структура галогенированных бутилкаучуков. Содержание двойных связей в ГБК близко к каучуку, взятому для галогенирования. Галоген присоединен только к изонреновым звеньям молекулярной цепи, содержание которых состапляет в среднем 1,5-2.0 на 100 мономерных звеньев Методом ЯМР установлено, что галоген присоединен в А, - положении по отношению к двойной связи (в аллилыюм положении; и большинство (до 90%) модифицированных звеньев имеют структуру:

Где Г атом гапогепа

Вероятность присутствия модифицированных звеньев со структурой, отличающейся от вышеприведенной, для ББК больше по сравнению о ХБК.

1аким образом, в результате галогенирования каучук приобретает дополнительную функциональное гь: реакционноспособными являются как двойные связи изопреноных звеньев, активность киторых повышается, 1ак и а'юмы галогена. Энергия связи С - Вг, ниже, чем С - О, активность двойных связей выше в случае ББК, и поэтому по реакционной способности ББК превосходи г ХЬК.

ББК и ХБК значительно различаются по процентному содержанию галогена: 2,0-2,1% брома и 1,1-1,3% хлора. Но ввиду большой разницы в атомной массе

Галогенов по их процентному содержании нельзя судить о сравнительном

Содержании галогенированных изопрсновых звеньев и только на основании данных по молярному содержанию галогенов (2,28x1011 моль/г брома и 3 38x10^ моль/г хлора) можно сделать заключение относительно меньшего содержания модифицированных звеньев в ББК.

Наличие галогена не влияет на когезионное взаимодействие, которое определяется полиизобутиленовой частью молекулярной цепи. Поэтому при расчете средневязкостной молекулярной массы можно испольювать эмпирические

Коэффициенты уравнения Марка - Хувинка, определенные для полии юбутилена и бутилкаучука. Коэффициенты взаимодействия каучук - растворитель,

Определенные для бутилкаучука, также справедливы для ГБК.

Температура стандартной смеси одинаковая с рецептурной для каучуков других марок, за исключением типа и содержания гсхуглерода - используется гехутлерод марки 5У?/7 в дозировке 50 мае. ч.

Оптимальными с точки зрения технологических свойств месей технических показателей вулканизатов являются галоидированные ГБК следующих физико­химических характеристик:

- молекулярная масса 350-450 тыс.

- непрсдельность 1.3 -1,9%

- содержание галогена 1,2-1,4%

- содержание стеарата кальция 1,0-1,15%

Фирма Байер способ получения галоидированного БК с конечным содержанием галогенов (0,5-1,0). который может применяться в производстве шин (герметизирующий слой, боковина, протектор).

Эффективный способ получения новых композиций на основе разных типов и марок ХБК явпяется применение некоторых сульфидов металлов взамен оксидов металлов в сочетании с меркаптановым ускорителем и добавками высокоактивного техугперода При этом сульфиды металлов выполняют функции антискорчингов на стадиях получения и переработки резиновых смесей, а в процессе вулкаьизации являются акцепторами кислоты (хлористого водорода, отщепляющегося от каучука при нагревании), активаторами, ускорителями вулканизации и совулканизирующими агентам и сульфилно-меркаптаино-серио-техуглериуцюй вулканизующей системы.

Гатогенированные БК применяются в шинной промышленности для производства герметизирующего слоя бескамерных шин; они могут быть испопьзованы для производства протектора, боковин, ездовых камер

Протекюр. Применение галоидированною БК улучшает эксплуатационные характеристики проекторных резин при использовании комбинации 1 БК с высоконенасыщенными каучуками.

ОСновные свойства резин. Озоностойкость резин на основе бутилкаучука иыше по сравнению с резинами на основе изопренового, бутадиенового, бутадисн- стирольного каучуков, но ниже по сравнению с резинами на основе этиленпропилендиенового каучука (ЭПДК). Вместе с хлоропреновым каучуком бутилкаучк входят в группу каучуков со средней озоностойкостью, и то время как ЭПДК относится к высокоозоностойким каучукам. Такое положение бутилкаучука, имеющего практически насыщенную молекулярную цепь, обусловлено высоким содержанием метальных групп, активирующих взаимодействие с кислородом. Озоностойкость ГБК такая же, как немодифицированного бутилкаучука.

Резина на основе бутилкаучука отличается от резин на основе высоконенасыщенннх каучуков высоким сопротивлением старению. В случае ГБК при использовании вулканизующей группы, включающей оксид цинка и доноры серы, обра$уются термостабильные поперечные связи с участием атомов галогена и такая резина превосходит по сопротивлению старению резину на основе

^модифицированного бутилкаучука с серной вулканизующей группой. Резина на основе БЬК превосходит по сопротивлению старению разину на основе ХБК.

Резина на основе ГБК, так же как и на основе немодифицированного бутилкаучука, имеет высокие гистерезисные потери и низкую пластичность вследствие малой гибкости молекулярной цепи. Характер зависимости гистерезисных потерь и эластичности от температуры для резин на основе этих каучуков совершенно отличен от тех же показателей для резин на основе других каучуков, применяемых в производстве шин. максимум гистерезисных потерь наблюдается при температуре около 25°; эластичность при комнатной температуре низкая и значительно повышается с ростом температуры, достигая при 100° значения, характерного для других каучуков. Однако в случае I ЬК отмечается некоторое снижение гистерезисных потерь и повышение эластичности но сравнению с немодифицированным бутил каучуком.

Для повышения работоспособности изделий из резин на основе бутилкаучука при низких температурах вводится пластификатор в больших дозировках, поскольку неудовлетворительные эластические свойства связаны не с высокой температурой стеклования или с протеканием кристаллизации как для некоторых каучуков. а с малой гибкостью молекутярных цепей. Низкотемпературные свойства ГБК практически такие же, как немодифицированного бутилкаучука. Для улучшения этих свойств в случае ГБК также необходимо вводить в резины пластификатор в больших дозировках; температура хрупкости резин определяется типом и дозировкой пластификатора. Обычно использую гея парафиновые или нафтеновые масла, при повышенных требованиях к низкотемпературным свойствам - алифатические эфиры и другие специальные пластификаторы.

Резина на основе ГБК, так же как и немодифицированного бутилкаучука, имеет большой коэффициент трения. Относительное значение показателя спепления с мокрой дорогой для резин на основе 1 ЬК, БСК. НК, бутадиенового каучука (ПБ) составляет 173, 149, 117, 100 соответственно.

Прочность связи резины на основе бутилкаучука с металлом низкая, для резины на основе I БК этот показатель значительно выше, причем резина на основе БЬК превосходит по прочности связи с металлом резину на основе ХБК.

Добавки ГБК 15 резины, преднашаченные для обрезинки метатлокорда, обеспечивают повышение прочности связи

Боковина. Требованиями к боковине являются: высокая атмосферостойкость, высокая усталостная выносливость, хорошая адгезия к каркасу п протектору.

Необходимая атмосфесгойкость боковины обеспечивается применением озоностойких полимеров, применением противоу то Мигелей и антиозонантов. Для резин бокоиины применяются комбинации ГБК с высоконенасыщенными каучукэми, этилен-пропи теновым тройным сосполимером.

Езловые камеры. Изготавливаются из реЗйн на основе БК. Возможно применение для них резин на основе хдорбугилкаучука.

Герметизирующий слой. Резины на основе 1 ЬК характеризуются высоким сопротивлением старению и высокой усталостной выносливостью.

Использование галоидированного ЬК в резине герметизирующею слоя приводит к увеличению долговечности шин. Это связано с «ем что воздух, находящийся под давлением в пите приникает в каркас, что приводит к появлению внуфикаркасного давления, следствием чего является расслоение и разрушение шины. При увеличении содержания галоидированного БК в резине герметизирующего слоя воздухопроницаемость уменьшается, внутри каркасное давление невысокое и, следовательно, долговечность шин увеличивается.

Таким образом, применение галоидированного БК в резине герметизирующего слоя обеспечивает высокую работоспособность и безопасную эксплуатацию бескамерных метал. токордных шин.

Заготовки герметизирующего слоя выпускаются на: 1) каландре; 2) червячной машине; 3) агрегате, включающем червячную машину и двухвалковый каландр (заготовки в виде полосы с червячной машины подаются на двухвалковый каландр, где доводится до заданной толщины).

Однако резиновые смеси на основе галоидированного БК имеют низкую когезионную прочность.