ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

БУТАДИЕНОВЫЕ КАУЧУКИ

Полимеры бутадиена (дивинила), полученные с использованием натрия е качестве инициатора процесса полимеризации, были первыми в мире синтетическими каучуками, производившимися в промышленном масштабе. Совершенствование процессов синтеза бутадиеновых каучуков приье ю к соданию новых типов полимеров с улучшенным комплексом свойств.

Зависимости от способа полимеризации получают бутадиеновые полимеры с ра!.шч1 юй микроструктурой.

В настоящее время в России производят стереорегулярные бутадиеновые каучуки СКД, получаемые в растворе с применением комплексных катализаторов, и каучуки СКДЛ, получаемые в растворе с применением литиевых катализаторов.

В зависимости от состава каталитического комплекса СКД могут существенно различаться по структуре и свойствам. СКД-1 полученный в присутствии «ти! ановой» кататитической системы (ТП^+АШз), содержит 87—95% цис-1,4- звеньев. СКД-П полученный на «кобальтовой» кат атити ческой системе (СоСЬ+АИ^О), содержит 93—98% цис-1,4-звенъев. Разработаны каталитические системы с использованием литийаткилов, позволяющие регулировать содержание структуры-1,2 в цепи полимера.

Характеристика некоторых марок бутадиеновых каучуков представлена ниже:

СКД-1 СКДСР СКДЛБ СКДЛ-45

Содержание звеньев, %

TOC o "1-5" h z цис-1,4 .... 87-95

Транс-1,4 ... 1 - 7

1,2 3-6 >70 55-70 37-40

В процессе полимеризации можйв регулировать молекулярную массу полимера в широких пределах. На заключительных стадиях производства в полимер вводят противостаритель - фенил-Р-нафтмламин или искрашивающий противостаритель фенольного типа.

Физические свойства. Плотность бутадиеновых каучуков 900- 920 кг/м

Температура стеклования зависит от микрострукт) ры и находится в пределах для СКД от 95 до —110°С, для СКДЛ меняется в зависимости от содержания структуры 1,2.

Бутадиеновые каучуки, содержащие свыше 80% структуры цис-1*4, способны кристаллизоваться при низких температурах. Температура максимальной скорости кристаллизации СКД -55-ь 60°С, при этом максимальная степень

Кристаллизации достигает 60%. В зависимости от регулярности структуры температура плавления кристаллической фазы колеблется от —3 до —30 ЬС. При обычной температуре каучук аморфен, а резины на его основе не кристаллизуются при деформации и поэтому имеют невысокую прочность при комнатной и повышенной температурах. В процессе кристаллизации резины на основе СКД затвердевают. Каучуки с высоким содержанием 1,2 структуры не кристаллиуются.

Вследствие малого содержания посторонних примесей резины на основе бутадиеновых каучуков отличаются высокими диэлектрическими свойствами, их удельное объемное сопротивление 1012—10Ь Ом м. Малое содержание в смеси

Некаучуковых компонентов определяет незначительное набухание в воде. Параметр

"* I /О

Растворимости каучука 5Р 16,6 (.МДж/м') ‘ Каучук хорошо растворяется в тех же растворителях, 1го и натуральный каучук.

Технологические свойства. В зависимости от значения вязкости по Муни при 1001,С выпускаемые каучуки СКД относят к одной из трех групп:

Группа.......................... I II III

Вязкость по Муни, уел. ед. . . 30-—50 40—50 51—60

Незначительная разветвленность молекулярных пеней и небольшое и вменение вязкости полимеров с температурой (малая гермопластичность) определяют высокую хладотекучесть СКД при его хранении и транспортировании. Узкое молекулярно-массовое распределение, малая когезионная прочность и низкая адгезия каучука к металлу определяют его плохие технологические свойства. При обработке па вальцах при температуре выше 40°С каучук плохо обволакивает поверхность валков и может рассыпаться в крошку.

Для характеристики способности СКД к переработке определяют его вальцуемость, т. е. величину критического зазора между валками лабораторных вальцов в миллиметрах, при котором стандартная резиновая смесь при температуре 80°С начинает отставать от валков и самопроизвольно с них сходить. Чем больше величина критического зазора, тем лучше вальцуемость. Вальцуемость уменьшается с увеличением М и улучшается с расширением ММР.

Для СКД II группы вальцуемость составляет менее 0,5 мм, а для СКД I группы с более широкими ММР — от 0,51 до 2,0 мм Для улучшения технологических свойств на заключительных стадиях получения СКД в него можно вводить до 50 масс. ч. высокоароматических углеводородных масел. Введение масел существенно понижает вязкость каучука (примерно на1 уел. ед. по Муни при введении 1 масс. ч. масла ПН-6), и для поддержания вязкости на должном уровне исходный полимер должен иметь большую М(или вязкость по Муни, примерно равпуюбО—110).

Маслонаиолненные бутадиеновые каучуки (например, СКД-М-25, где число показывает содержание масла в полимере в процентах), обладают улучшенными технологическими свойствами и находят все большее применение в промышленности. Отсутствие низкомолекулярных фракций придает СКД высокую способность к наполнению маслом и техническим углеродом.

Из-за м. юхих технологических свойств стереорегулярные бутадиеновые каучуки обычно применяют б смеси с ПК, С КИ или бугадиен-сти рольным и (БСК) каучуками. Максимальное количество СКД II группы, применяемого в смеси с друтими каучуками, составляет 30—40 масс. ч., а СКД I группы — 40—50 масс. ч.

Вулканизация. По скорости вулканизации бутадиеновые каучуки лишь немного уступают НК и СКИ. Они вулканизуются в присутствии серы и обычно применяемых ускорителей вулканизации. Наиболее эффективны в смесях с бутадиеновыми каучуками сульфенамидные ускорители.

Так как вулканизаты бутадиеновых каучуков не способны кристаллизоваться при деформации, то без усиливающих наполнителей они имеют низкие показатели механических свойств. Поэтому в рецептурах стандартных смесей содержится в качестве усиливающего наполнителя технический углерод. Ниже приведена рецептура стандартных смесей на основе бутадиеновых каучуков:

Смеси готовят на лабораторных вальцах при температуре 30— 40°С в течение 30 мин. Вулканизуют приготовленные смеси при температуре]43°С в течение 40— 60 мин. Влканизаты на основе СКД II группы должны иметь следующие характеристики:

TOC o "1-5" h z СКД II группа Прочность при растяжении, МПа, не менее 19,0

Напряжение при удлинении 300%, МПа, не менее 7,0 Относительное удлинение, %, не - менее 470

Эластичность по отскоку, %, не менее 49

При отсутствии в рецептуре технического углерода (в незаполненных смесях) получаются вупканизаты с пределом прочности при растяжаши не выше 3,0 МПа.

Свойства вулканизатов. Репины на основе стереорегулярных бутадиеновых каучуко» СКД и СКДЛ отличаются рядом ценных свойств и прежде всего высокой эластичностью, морозостойкостью и износостойкостью. В зависимости от условий испытания резины на основе СКД превосходят по износостойкости речины на основе НК, СКИ-3 и БСК в 1,5 2 раза. Следует, однако, учитывать, что для резин на основе

СКД характерен низкий коэффициент трения Совмещение СКД с другими каучуками приводит к получению резин с высокой динамической выносливостью и износостойкостью. Такие резины находят широкое применение в шинной промышленности, а также для производства конвейерных лент, клиновых ремней, изоляции кабелей и ряда других изделий технического назначения. Небольшие добавки СКД применяются в резинах на основе полярных каучуков для придания им морозостойкости. Бутадиеновые каучуки имеют невысокую стоимость.