8 Полиизопрен

Полиизопрен (П.). И. может полимеризоваться в положении 1,4; 1,2 и 3,4. В зависимости от порядка сочетания и конфигурации мономерных звеньев в макромолекулах (цис, транс, изо- и синдиотактич.) возможны по крайней 6 стереоизомеров П., Эластомерами являются 1,4-цис-П. , а также атактич. П. Ниже рассмотрены свойства только синтетического. 1,4-транс-П.

С труктура и физические свойства. Синтетич. 1,4-транс-П.— кристаллич. пластик белого цвета. Отличается от 1,4-транс-П., полученного из природных продуктов, высокой чистотой, менее регулярной структурой (содержание транс-звеньев 93—99 и 98—100% соответственно), более высокой мол. массой (характеристич. вязкость в толуоле 1,6—3 и 1,5—1,9 дл/г соответственно) и несколько большей разветвленностью.

Кристаллич. структура синтетич. 1,4-транс-П. подобна структуре гуттаперчи и балаты. Он существует в трех полиморфных кристаллич. модификациях: а, β и у (а-форма возникает только в напряженном полимере). Однако, вследствие пониженной регулярности синтетич. 1,4-транс-П., темп-ры плавления его кристаллич. образований, скорость их роста и степень кристалличности несколько ниже, чем у гуттаперчи и балаты.

По теплофизич. и диэлектрич. свойствам синтетич. 1,4-транс-П. близок к природному. Он характеризуется высокой водостойкостью; растворяется в большинстве ароматич. и в хлорированных углеводородах, диэтиловом эфире, сероуглероде; не растворим в парафиновых углеводородах, сложных эфирах, ацетоне. Синтетич. 1,4-транс-П. и его вулканизаты характеризуются несколько более низкими прочностью при растяжении, сопротивлением раздиру, модулем упругости и твердостью, более высокими относительными удлинением и эластичностью, чем гуттаперча и ее вулканизаты. По износостойкости вулканизаты синтетич. 1,4-транс-П. превосходят вулканизаты гуттаперчи и натурального каучука.

Вулканизация вызывает аморфизацию 1,4-транс-П., что проявляется в уменьшении прочности при растяжении, сопротивления раздиру, твердости и повышении относительного удлинения по сравнению со значениями этих показателей для невулканизованного полимера. Как и в случае натурального каучука, введение активного наполнителя мало отражается на прочности при растяжении, уменьшает эластичность и повышает сопротивление раздиру, износостойкость, твердость и модули вулканизатов 1,4-транс-П.

Вулканизация при темп-рах ниже темп-ры плавления кристаллич. Образований 1,4-транс-П. приводит к образованию вулканизатов со свойствами, характерными для кристаллич. полимера (высокие модули, твердость, пониженное относительное удлинение). Вулканизация при темп-рах выше темп-ры плавления кристаллов приводит к получению мягких резин.

1,4-транс-П. совмещается с изопреновыми, бутадиеновыми, бутадиен-стирольными и бутадиен-нитрильными каучуками, бутилкаучуком, полиэтиленом, поливинилхлоридом, полиамидами и др. полимерами.

Химические свойства. По своему химич. поведению синтетич. 1,4-транс-П. подобен природному. По стойкости к окислению он близок к балате, характеризуется высокой озоностойкостью, устойчивостью к действию HF и НС1, щелочей, жиров и масел, но разрушается конц. H₂SO₄ и HNO₃. 1,4-транс-П. может быть стабилизирован неозоном Д1 и др. антиоксидантами.

Получение 1,4-транс-П. получают полимеризацией И. в углеводородных растворителях в присутствии комплексных катализаторов: VC₁₃—Al(С₂Н₅)₃, TiCl₃(a)—Аl(С₂Н₅)₃, СгО₃ на силикагеле и др.

Применение и переработка. Синтетич. 1,4-транс-П. представляет интерес для применения вместо гуттаперчи и балаты в качестве изолирующего материала в электро- и радиопромышленности, для изоляции подводных кабелей, обкладки цистерн и химич. аппаратуры, для изготовления адгезивов, формовочных составов и т. п. В США и Канаде с его применением изготовляют наружный слой мячей для игры в гольф. Перерабатывают этот синтетич. полимер подобно его природным аналогам на обычном оборудовании резинового производства.

Сополимеры с изопреном. При сополимеризации на титановых катализаторах образуются сополимеры с микроструктурой бутадиеновой и изопреновой части цепи, в основном близкой к микроструктуре соответствующих гомополимеров, получаемых на этих же системах.

При сополимеризации на кобальтовых катализаторах образуются сополимеры с количеством звеньев 1,2 (бутадиена) и 3,4 (изопрена) тем большим, чем выше содержание в них звеньев изопрена. Повышение содержания звеньев 1,2 и 3,4 нарушает регулярность цепи, в результате чего сополимеры обладают пониженными механич. свойствами. Однако при небольших добавках изопрена (до 10—15%) м. б. получены сополимеры, близкие по свойствам к соответствующим смесям стереорегулярного бутадиенового (СКД) и синтетич. изопренового (СКИ-3) каучуков, но с существенно лучшей морозостойкостью вследствие того, что сополимеры не кристаллизуются при охлаждении

При сополимеризации бутадиена с изопреном на хромокисном катализаторе получаются статистич. транс-сополимеры; при содержании изопрена 20—90% сополимеры аморфны. Ненаполненные вулканизаты на основе сополимера с примерно равным содержанием бутадиена и изопрена имеют низкие механич. свойства.