хлоропреновые каучуки

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 Х. к. имеют конфигурации 1,4-транс (формула I, 88–92%), 1,4-цис (II, 7–12%), 1,2 (III, 4,5%) и 3,4 (IV, 1%).

Вследствие регулярности строения Х. 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 °C), т. стекл. от −40 до −43 °C; 8,4 кДж/моль; плотн. энергии когезии 342–390 МДж/м³. Раств. в CHCl₃, кетонах, этилацетате, смесях растворителей (напр., метилэтилкетон-толуол), набухают в алифатич. углеводородах.

Х. к. достаточно стойки к воздействию O₂, солнечного света, с O₃ образуют полимерные пероксиды, под действием ионизирующих излучений структурируются. При нагр. до 170 °C интенсивно выделяют HCl. Стабилизируют Х. к. антиоксидантами аминного или фенольного типа (1–3% от массы каучука).

Получение каучуков. Осн. пром. способ — эмульсионная полимеризация в водной фазе при 40 °C, протекающая по радикальному механизму. Эмульгаторы — алкилсульфонаты или канифольные мыла, регуляторы мол. м. — S, тиурамдисульфиды, тиолы (меркаптаны). Инициатор полимеризации гл. обр. K₂S₂O₇. Макромолекулы Х. 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 растворы тиурамдисульфидов (напр., тетраэтилтиурамдисульфида) и антиоксиданта и выдерживают неск. часов при 25 °C для созревания латекса. При получении Х. к., регулированных тиолами (напр., трет-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 Х. 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 Х. к. и латексы (см. латексы синтетические).

Технологические характеристики каучуков. Вязкость Х. к. по Муни (100 °C) может достигать 35–75 и более. Перерабатывают Х. к. на обычном оборудовании резиновых заводов (вальцах, смесителях, каландрах, экструдерах); изделия вулканизуют при 140–160 °C 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 Х. 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. Свойства резин на основе Х. к. определяются способом регулирования мол. м. (табл.). Резины на основе Х. к. масло-, бензо-, озоно-, свето-, тепло- и огнестойки, сравнительно стойки в некоторых кислотах (H₃BO₃, HCl, разб. H₂SO₄), щелочах; под действием HNO₃, конц. H₂SO₄, CS₂, SO₃, H₂O₂ разрушаются. Пригодны для эксплуатации при температурах от −40 до 110 °C, кратковременно до 140 С.

^{СВОЙСТВА РЕЗИН НА ОСНОВЕ ХЛОРОПРЕНОВЫХ КАУЧУКОВ*}

таблица в процессе добавления

_{* Состав смеси (мас. ч.): каучук — 100; ZnO 0–7; MgO — 5; вулканизация 30 мин при 143 °C. ** 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 °C] для ненаполненных резин составляет соотв. 30,6∙10⁻¹⁸ (O₂); 12,2∙10⁻¹⁸ (N₂); 256∙10⁻¹⁸ (CO₂); 133∙10⁻¹⁸ (H₂), 214∙10⁻¹⁸ (Не). Коэф. объемного расширения резин из Х. к. 6∙10⁻⁴ К⁻¹, коэф. теплопроводности 0,19Вт/(м∙К), уд. теплоемкость 2,18 кДж/(кг∙К), электрич. проводимость р 4,4∙10⁻¹⁰ — 6∙10⁻¹² Ом∙см. Х. к. и резины на их основе не поддерживают горения.

Применение каучуков. Х. к. используют в производстве разнообразных изделий и деталей, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами, напр. уплотнителей, шлангов, рукавов, ремней, прорезиненных тканей, защитных оболочек кабелей, как основу адгезивов; жидкие Х. к. — для получения антикоррозионных покрытий, как пластификаторы.

Объем мирового производства 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}