Глава 21.. Каучуки и резины

Среди полимерных материалов, применяемых в антикоррозионной техники, наиболее старыми являются материалы и композиции на основе каучуков, к которым, в частности, относятся клеи и резины. Особенно распространен метод защиты металлических конструкций обкладкой из резины, получившей название «гуммирование» («гуммировка»).

Гуммирование используется для защиты от химического, кавитационного, эрозионного и других видов воздействия, приводящих к разрушению металла и других конструкционных материалов. На защищаемую поверхность резины наносят с помощью клеев, изготовленных, как правило, из каучуков.

В последние годы достаточно широко используют в антикоррозионной техники жидкие каучуковые составы и различные композиции для ремонта гуммировочного покрытия. Все перечисленные материалы объединены общим названием «гуммировочные материалы».

21.1. Резины для гуммирования

Для изготовления резин, предназначенных для обкладки (гуммирования) используют натуральные и синтетические (изопреновые, хлоропреновые, бутадиеновые, бутадиеннитрильные и др.), а также смеси натурального и синтетических каучуков. Гуммировочные резиновые смеси легко перерабатываются на специальных станках – каландрах или вальцах, откуда и получили названия каландрованной или вальцованной резины. Для химической защиты используют только каландрованную резину, соответствующую требованием ТУ 381051559 – 83 «Смеси резиновые невулканизованные каландрованные для гуммирования химической аппаратуры».

Известно, что процесс вулканизации каучуков осуществляется, как правило, серой, которая при нагревании каучука присоединяется к двойным связям линейной молекулы полимера, образуя пространственно сшитую структуру – резину. Сырая резиновая смесь или «сырая резина» представляет собой смесь каучука с серой или другими вулканизирующими агентами и ингредиентами (ускорители и активаторы вулканизации, противостарители, мягчители, наполнители и др. добавки).

Каландрованная сырая резина изготавливается в виде полотна длиной не менее 20 м, шириной 0,8±0,05 м и толщиной 1,5±0,2 мм и поставляется намотанной на валики с применением прокладочной безворсовой ткани.

В зависимости от количества серы, вводимой в сырую резину при вулканизации получают мягкую резину (0,8 – 4,0% S), полутвердую резину – полуэбонит (12 – 20%S) и твердую резину – эбонит (30 – 50%S).

Мягкая резина обладает высокой эластичностью, способностью смягчать удары, противостоять истиранию, однако по химической стойкости она несколько уступает эбонитам. Эбониты наоборот, обладая высокой химической стойкостью, плохо сопротивляются абразивному износу, знакопеременным деформациям, ударам и резким перепадам температур. Но они лучше привулканизовываются к металлам, что позволяет наносить на защищаемые конструкции эффективные двухслойные покрытия «эбонит – мягкая резина».

Химическая стойкость гуммировочных материалов определяется составом и строением каучуков. Следует, однако, отметить, что материалы на основе НК, СКБ, СКИ и СКМС имеют низкую масло- и бензостойкость. В таблице 21.1. приведены серийно выпускаемые резины, полуэбониты и эбониты, используемые для гуммирования химических аппаратов, и тип каучука, на основе которого они изготовлены.

Таблица 21.1.

Материалы, применяемые для гуммирования химических аппаратов

Материал	Марка материала	Тип каучука
Резина	2-607 ГХ-66 (2566) ГХ-76 (1976М)	СКМС 30РП+СКИ-3 НК+СКБ СКБ
Полуэбонит	2-608 ГХ-51 (1751) ГХ-52 (17852) ГХ-1212М (ИРП-1212) ГХ-1395 (ИРП-1395)	СКИ-3+СКМС 30РП СКБ СКБ НК СКИ-3+СКМС 30РП
Эбонит	ГХ-1213 (ИРП-1213) ГХ-1394 (ИРП-1394) ГХ-1574 (51-1574) ГХ-1626 (61-1626) ГХ-1627 (51-1627)	НК СКИ-3+наирит CКМС 30РП+СКИ-3 СКИ-3+СКМС 50П СКМС 50П+СКИ-3

21.2. Клеи для гуммировочных работ

Клеями называют растворы высокомолекулярных органических веществ в каком-либо летучем растворителе. Они способны соединять склеиваемые материалы и прочно удерживать их после высыхания и затвердевания (полимеризации) пленки клея. В зависимости от температуры, при которой происходит полимеризация клеевой пленки, различают клеи холодного и горячего отверждения.

Гуммировочные обкладки к металлу можно крепить двумя методами:

- методом горячего крепления, по которому сырую (невулканизованную) гуммировочную обкладку крепят к металлу в процессе ее совместной вулканизации с пленкой клея горячего отверждения;

- методом холодного крепления, по котором вулканизованную обкладку крепят к металлу клеем холодного отверждения без совместной вулканизации.

При гуммировании химической аппаратуры широко применяют клеи горячего отверждения красной марки 2572 и белой (серой) марки 51-К-22. Клеи 2572 и 51-К-22 используют для крепления к металлу и склеивания между собой в процессе котловой вулканизации резин, полуэбонитов и эбонитов на основе каучуков НК, СКИ, СКБ, СКМС. При нанесении на металл пленка клея высыхает в течение 40 – 60 мин и сохраняет клейкость в течение 3 – 4 ч. При нанесении на эбонит или полуэбонит клеи 2572 и 51-К-22 высыхают «до отлипа» за 20 – 30 мин и сохраняют клейкость в течение 1,0 – 1,5 ч.

К гуммировочным покрытиям химической аппаратуры предъявляют высокие требования в отношении коррозионной стойкости и сплошности покрытия, а также его адгезии с металлом. Практика эксплуатации гуммированной аппаратуры показала, что при использовании клеев горячего отверждения и метода горячего крепления адгезия гуммировочного покрытия с металлом лучше, чем при использовании клеев холодного отвеждения и метода холодного крепления. Поэтому для гуммирования химической аппаратуры не находит применения метод гуммирования с использованием холодного крепления к металлу вулканизованнных резиновых смесей.

Из клеев холодного отверждения применяют клей марки 88-Н для фиксации уплотнительных прокладок при сборке аппаратуры. Клей 88-Н имеет низкие химическую стойкость и влагостойкость.

Для фиксации уплотнительных прокладок в аппаратах, подвергающихся в процессе эксплуатации неоднократной сборке и разборке, применяют клей холодного отверждения марки 78-БЦС, который в отличие от клея 88-Н влаго-, масло- и теплостоек при температурах от 50 до 100⁰С и пригоден для использования в тропиках.

Предприятия, производящие гуммирование, получают гуммировочные клеи с заводов резино-технических изделий в соответствии с действующими техническими условиями в виде концентрированных растворов в герметически закрывающихся бочках или бидонах.

До рабочей концентрации клеи доводят разбавлением теми же растворителями, на которых они были приготовлены. Рабочая концентрация гуммировочного клея 2572 находится в пределах 1:6 – 1:20, клея 51-К-22 составляет 1:6 – 1:20.

3.3. Гуммировочные материалы на основе жидких каучуковых составов

Для гуммирования конструкций сложной конфигурации, защита которых обкладкой листовыми материалами невозможна, с успехом применяются растворы на основе жидких каучуковых составов с последующей вулканизацией при нагревании или при комнатной температуре. Жидкие каучуковые составы наносят кистью, шпателем, пневматическим распылением или окунанием. Преимуществом этого способа гуммирования является то, что получаемые покрытия являются однородными, не имеют стыков и швов, обладают высокой адгезией к металлической поверхности и сравнительно хорошей стойкостью к действию агрессивных сред. Такие жидкие растворы готовят на основе низкомолекулярных хлоропреновых каучуков – наиритов. Разработан состав, названный «наиритом НТ», который не требует нагрева для вулканизации. Другой группой материалов этого класса являются жидкие полисульфоновые каучуки, называемые тиоколами. Защитные покрытия на основе тиоколов могут длительно эксплуатироваться на воздухе и в водных растворах при температурах до 100⁰С.

Можно получить жидкие растворы и на основе силиконовых каучуков. Однако эти каучуки, имея высокую тепло- и морозостойкость, обладают низкой химической стойкостью.

В настоящее время серийно выпускается и широко используется жидкий каучуковый состав ГЭС-1 (ТУ 38.303.26-79) на основе СКДН-Н. Аппаратура, гуммированная ГЭС-1, может длительно эксплуатироваться при температуре до 80⁰С во многих агрессивных жидкостях, включая серную (до 50%), соляную (до 10%), фосфорную (до 80%) кислоты, едкий натрий (до 10%), бихромат калия (до 10%).

21.5. Материалы, применяемые для ремонта гуммированного оборудования

В процессе изготовления и эксплуатации гуммированного оборудования на поверхности покрытия могут возникнуть вздутия и трещины, а также отслоения покрытия от металла. Для устранения этих дефектов используются резины, в состав которых введены ультраускорители для увеличения скорости вулканизации, либо замазки холодного отверждения.

В первом случае основой ремонтного материала являются листовые резиновые смеси марок 1751-П, 1752-П и 1976-П. Они наносятся на дефектное место покрытия с помощью клея 2552, а вулканизация осуществляется электрическими вулканизаторами местного применения, что исключает необходимость повторной вулканизации всего изделия.

Замазки холодного отверждения используют при устранении незначительных повреждений гуммировочных покрытий. Наибольшее применение здесь нашла шпаклевка ЭП-0055 (ТУ 6-10-1561-76), которая приготовляется на основе эпоксидной смолы ЭД-20 с добавлением наполнителей. Отверждение шпаклевки ЭП-0055 производится полиэтиленполиамином (ПЭПА), который вводится непосредственно перед осуществлением ремонтных работ. Шпаклевка обладает хорошей адгезией к металлам, эбонитам и резинам, имеет хорошие прочностные показатели и сопротивление износу в различных агрессивно-абразивных средах. Отвержденная шпаклевка ЭП-0055 химически стойка при температурах до 70⁰в соляной кислоте любой концентрации, в серной (до 35%), фосфорной (до 50%), фтористоводородной (до 10%) кислотах, в одном натре и растворах солей (кроме окислителей) любых концентраций.