Химия и технология пропилена

СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭТИЛЕН-ПРОПИЛЕНОВЫХ СОПОЛИМЕРОВ И ТЕРПОЛИМЕРОВ

Вязкоэластические свойства этилен-пропиленовых сополимеров зависят от химического состава сополимера, распределения моно­меров (влияние этого фактора наблюдается только при наличии кристаллических цепных сегментов), среднего молекулярного веса и молекулярно-весового распределения [129].

Состав сополимеров влияет главным образом на динамические свой­ства (например упругое восстановление) и температуру превращения
второго порядка (точка перехода от каучукоподобного к стекло­образному состоянию). По свойству упругого восстановления этилен-прчпиленовый каучук похож на натуральный и превосходит стирол-бутадиеновый и еще больше бутилкаучук.

Ниже сравниваются свойства этилен-пропиленовых терполиме - ров (ЭПТ) и других типов каучуков:

Жания пропилена температура кристаллизации сдвигается линейно в сторону пониженных температур (при содержании 72% этилена минимум составляет —50 °С, при содержании 30% этилена — при­мерно —22 °С) [130].

Молекулярный ^вес этилен-пропиленового каучука не должен быть слишком высоким, так как очень высокомолекулярные про­дукты трудно перерабатываются; оптимальными являются каучуки с вязкостью по Муни от 30 до 50. Полимеры с высоким молекулярным весом можно перерабатывать, добавив к ним пластифицирующие минеральные масла. Молекулярно-весовое распределение должно быть очень узким, ибо в противном случае существенно ухудшаются динамические свойства. Сополимеры с отрегулированным молеку­лярным весом и узким молекулярно-весовым распределением хорошо перерабатываются на смесителях (легко поглощают наполнители, обладают достаточной клейкостью, поддаются экструзии в калибро­ванные профильные детали).

Плотность не^улканизованного этилен-пропиленового каучука 0,86—0,87, температура стеклования около —95 °С и температура хрупкости примерно —100 °С.

Этилен-пропиленовый каучук растворяется в ароматических, алифатических и хлорированных углеводородах, обладает отлич­ными электроизоляционными свойствами, особенно после вулкани­зации. По газопроницаемости этот каучук можно сравнить с натураль­ным каучуком.

Этилен-пропиленовые сополимеры отлично совмещаются с добав­ками масел, особенно парафиновых и нафтеновых, являющихся эф­фективными пластификаторами.

Ниже указана рецептура смеси для получения этилен-пропиле - нового вулканизата, применяемого для электроизоляции (в вес. ч.):

TOC \o "1-3" \h \z Этцлен-пропиленовый Эластопер............................ 0,5

Каучук 404 ...................... 100 Петролатум.......................... 5

Сажа.................................... 10 Окись цинка........................ 5

Глинозем............................. 125 Перекись кумила 40 9С 7

Полиэтилен...... 10 Сера..................................... 0,3

Стеарат свинца .... 2,5

Далее приведены физико-механические, тепловые и электриче­ские свойства вулканизованного продукта:

Плотность, г/смз.......................................................................... 0,86

Сопротивление растяжению, г/см2............................................... 56,25

Относительное удлинение, % ...................................................... 620

Напряжение при 300%-ном удлинении, гс/см2 .... 23,20

Твердость по Шору А.................................................................. 64

Температура стеклования, °С...................................................... —94

Коэффициент теплопроводности, кал/(см • с ■ 9С) . . . 8,5 • 10~4

Электрическая прочность, В/мм....................................................... 28 ■ 103

Удельное сопротивленце*, Ом • см.............................................. 20,4-1014

Удельное поверхностное сопротивление, Ом.............................. 5 ■ 1018

Коэффициент мощности* .................................................................... 0,5

Диэлектрическая проницаемость *...................................................... 3,7

Таїуенс угла диэлектрических потерь при 1000 Гц 1,5 ■ 10~s

* После выдержки образца в воде при 75 °С объемное электрическое сопротивление составило 1,4-1014 Ом-см, коэффициент мощности 2,3, ди­электрическая проницаемость 4,2.

Очень важным свойством вулканизованных этилен-пропилено­вых каучуков и этилен-пропиленовых терполимеров является отлич­ная стойкость к озону, поскольку оба продукта не содержат двойных связей.

Вулканизованный терполимер набухает в различных углеводоро­дах и хлорированных углеводородах, но обладает отличной стой­костью к действию полярных растворителей. Терполимер стоек к кислотам и щелочам, однако мало стоек по отношению к окисля­ющим веществам, например азотной и хромовой кислотам.

Ниже приведены рецептура вулканизационной смеси и электри­ческие свойства вулканизованного терполимера:

Рецептура, вес. ч.:

Терполимер................................................................ 100

Окись цинка................................................................ 5

Стеариновая кислота.................................................. 1

Сера....................................................................................... 1

Тетраметилтиурамдисульфид.................................... 0,75

Теллурдиметилдитиокарбамат.................................... 1,5

Электрические свойства:

Удельное объемное сопротивление, Ом • см. . 2,4 ■ 1015

Электрическая прочность, В/мм...................................... 3-Ю4

Диэлектрическая проницаемость при 1000 Гц 2,5 Тангенс угла диэлектрических потерь при

1000 Гц.................................................................... 0,002

Температура хрупкости - вулканизованного этилен-пропилено­вого полимера лежит около —68 °С, а температура стеклования — около —60 °С.

Натта [129] изучал свойства терполимеров в зависимости от со­держания третьего компонента. С увеличением количества несопря­женного диена уменьшалась характеристическая вязкость невулка-- низованного каучука, вязкость по Муни снижалась до минимума при содержании двойных связей 2,2%, а затем снова повышалась. У вулканизованного продукта предел прочности при растяжении не уменьшался, удлинение при разрыве снижалось, напряжение при 300%-ном удлинении увеличивалось, а сила упругого восстано­вления оставалась постоянной.

По свойствам вулканизованный этилен-пропиленовый каучук и этилен-пропиленовый терполимер можно сравнить с лучшими сор­тами синтетического каучука. На первом плане стоит стойкость к старению, обусловленная насыщенным характером продукта и со­храняющаяся при повышенных температурах, отличная озоностой - кость, значительная химическая стойкость. Даже при длительном действии озона в повышенной концентрации ухудшения свойств не наблюдается.

Ниже дано сравнение свойств этилен-пропиленового терполи - мера со свойствами других сортов каучука (этилен-пропиленовый каучукгораздо лучше, + лучше, = равноценен, — хуже) [120а, 131]:

Удлинение при растяжении Сопротивление дальнейшему

Разрыву...................................

Упругое восстановление. . Динамическое поведение. . Поведение при низких темпе

Ратурах..................................

Жаростойкость...........................

Стойкость к растворителям Стойкость к старению. .

Озоностойкость......................

Сопротивление истиранию Электрические свойства.

Этилен-пропиленовые сополимеры и терполимеры применяются главным образом в автостроении (покрытия педалей, коврики) и в машиностроении, для изготовления кабельных оболочек, для производства прорезиненных материалов, транспортерных лент и рем­ней, шлангов с внутренним слоем, губчатой и ячеистой резины. Применение для автопокрышек еще ограничено, так как клейкость при конфекционировании и прилипание к полиэфирному и полиамид­ному корду и к стальной проволоке оставляет желать лучшего. Однако уже были изготовлены шины на 100% из этилен-пропилено - вого терполимера и, можно ожидать, что в будущем эта область приобретет гораздо большее значение. Из этого материала, вероятно, будут изготовляться шины для легковых автомобилей (в грузовых машинах при трении шины разогреваются слишком сильно для этилен-пропиленового каучука). Особенно подходящим материалом для производства шин кажется этилен-пропилендициклопентадиено - вый терполимер с высокой вязкостью, низкой степенью ненасыщен­ности и большим содержанием серы (наполнитель — сажа САФ) [132].