Лекція 33. Хімічні перетворення в каучуках

Каучуки легко взаємодіють з галоїдами, воднем, киснем, азотом, сіркою, хлористою сіркою, киснем і азотом.

Взаємодія з сіркою має велике значення при його вулканізації. В процесі зберігання і експлуатації каучук взаємодіє з киснем, ця взаємодія спостерігається і при його переробки. Під впливом різних факторів (нагріву, дії сонячних променів, електричних розрядів і різних хімічних речовин) проходить зміна молекулярної структури. Хімічні перетворення можуть проходити в присутності кисню повітря при нагріванні каучуку, при цьому проходить його окислення. Якщо натуральний каучук нагріти до температури вище 120^оС то він перетворюється в смолоподібну рідину. Якщо нагріти каучук до температури 200-250^оС в середовищі інертного газу то його в’язкість стає в декілька раз нижче чим в вихідна каучуку. Під дією кисню повітря і ультрафіолетового проміння окислення прискорюється. Каучуки взаємодіють з галоїдами які передбачають хлорування каучуків зазвичай цей процес призводить шляхом пропуску через розчин каучуку. При цьому утворюється так званий хлор каучук, який розчиняється практично у всіх розчинах крім бензину. Якщо отримати каучук із таким складом то він має білий порошкоподібний колір або прозора плівка. При температурі 70^оС він стає м’яким і еластичним, а при температурі 180-200^оС розкладається з виділенням Сl₂. Якщо натуральний каучук взаємодіє з сірчаною кислотою то утворюється термопрени в залежності від складу Н₂SO₄ в каучуках твердість може бути різна. Термопрени термопластичні, вони розрізняються при багаторазовому нагріванні. Термопрени використовуються для отримання клею, для склеювання резини з деревом. Якщо обкладати металеву апаратуру резиною то цей процес називається герметизацією. Замість сірчаної кислоти часто використовують сульфокислоти. Вони не леткі і більш рівномірно розміщуються в каучуку. Каучук пластиціюють на вальцях в процесі пластизації в каучук уводять певну кількість сульфокислоти (6-7 % мас). Після того як увели сульфокислоту і зняли у вигляді листа композицію отриманої стрічки нагрівають протягом 3-5 годин при температурі 140^оС. Одним із важливих процесів які відбуваються у каучуку є окислення – основна причина старіння каучуків і гуми, в результаті чого погіршується якість. Технології надають велику увагу взаємодії каучуку з повітрям в процесі пластинації, вулканізації, регенерації яка призводить до змін властивостей каучуку. При окислення каучук поглинає велику кількість кисню. Натуральний каучук може поглинати до 30 мас% кисню в процесі переробки за рахунок перепаду напруги відбувається розрив макромолекул. Розрив макромолекул приводить до утворення вільних радикалів які взаємодіють з киснем повітря відбувається обрив і рекомбінація макромолекул. Цей процес називається – окислююча деструкція . Вона призводить до погіршення якостей каучуку для цього в каучук вводяться інгібітори окислення які приторможують процес окислення і окислення каучуку в десятки та сотні разів в порівнянні в вільне каталітичне окислення Речовини які застосовуються для заторможування процесів окислення і старіння протистаріннєві.

В якості протистаріння широко застосовують засоби бетаісцеламін. Велике значення має взаємодія каучуку з сіркою, в основі якого лежить процес вулканізації. Для того щоб отримати резину з різними властивостями складають суміш каучуку з сіркою і вулканізують її шляхом нагріву протягом двох трьох годин.