5. Каучуки

5.1. Общие положения

Каучуки – это натуральные и синтетические полимеры, способные перерабатываться в резину. Как правило, они аморфны, а их макромолекулы обладают гибкостью. Превращение каучуков в резину осуществляется путем вулканизации. Способность к вулканизации определяется наличием в макромолекулах каучуков двойных связей, реакционноспособных атомов или групп атомов. В процессе вулканизации между макромолекулами образуются редкие поперечные сшивки, что приводит при сохранении высокой эластичности к увеличению твердости, стойкости к действию растворителей и агрессивных сред, уменьшению остаточной деформации. Технологические свойства смесей на основе каучуков и физико-механические свойства пироэлементов определяются природой и строением полимера, его содержанием в смеси, природой наполнителя.

Наличие в макромолекулах каучука активных групп и ненасыщенных связей позволяет не только их вулканизовать, но и обусловливает склонность к старению и различного рода химическим превращениям (окислению, гидрированию, хлорированию, циклизации, изомеризации, деструкции и т.д.), что дает возможность получения новых каучуков, полимеров, не обладающих свойствами каучуков, или жидких олигомеров. Для обеспечения стабильности синтетических каучуков при хранении в них обычно вводят антиоксиданты или противостарители.

Введение в пиротехнические составы каучука в количестве 8-12% позволяет перерабатывать их методом проходного прессования. Каучуки в составах и пироэлементах не вулканизуют.

5.2. Классификация каучуков

Каучуки подразделяют на натуральный (НК) и синтетические (СК).

Синтетические каучуки классифицируют на каучуки общего и специального назначения. Первые используют для изделий массового производства (шины, транспортные ленты, резиновая обувь), в которых реализуется основное свойство резин – эластичность. К ним относят бутадиеновые, бутадиен-стирольные (α-метилстирольные), изопреновые, этилен-пропиленовые и хлоропреновые (наирит) каучуки, а также бутилкаучук. Наиболее используемыми каучуками общего назначения являются 1,4-цис-изопрен и 1,4-цис-бутадиен. По химическому строению и свойствам они приближаются к натуральному, что позволяет сократить долю использования НК.

Каучуки специального назначения применяют в производстве изделий, которые наряду с эластичностью должны обладать стойкостью к действию различных агентов (растворителей, кислот, щелочей, кислорода, нефтепродуктов и др.), тепло- и морозостойкостью и т.д. К ним относят бутадиен-нитрильные и полисульфидные (масло- и бензостойкие), кремнийорганические (тепло- и морозостойкие, физиологически инертные), фторсодержащие (тепло-, масло- и атмосферостойкие, стойкие к агрессивным средам), акрилатные (теплостойкие), уретановые (износостойкие) каучуки, а такие хлорсульфохлорированный полиэтилен (атмосферо-, тепло- и износостойкий) и полиизобутилен (стойкий к агрессивным средам).

Данная классификация в известной мере условна, так как большинство каучуков обладают комплексом свойств, позволяющих применять их в изделиях общего и специального назначения. Кроме того, ко многим изделиям общего назначения также предъявляют некоторые специальные требования (например, для перчаток таким требованием является стойкость к агрессивным средам, для шин – морозостойкость и т.д.).

Каучуки классифицируют по химическому составу макромолекул. Как правило, химическое строение звеньев определяет название каучука, например, изопреновый, бутадиеновый, бутадиен-стирольный (α-метилстирольный), бутадиен-нитрильный, винилпиридиновый, полисульфидный, этилен-пропиленовый и т.д. Большинство синтетических каучуков обозначается двумя буквами СК, после которых стоит третья буква, обозначающая способ получения или название исходного мономера: Д – дивинил (бутадиен), Н – акрилонитрил, С – стирол и т.д.

Многие синтетические каучуки относятся к карбоцепным полимерам, основой которых являются бутадиен, изопрен, этилен-пропилен и их производные. Однако макромолекулы некоторых СК имеют гетероатомы (полисульфиды, полиуретаны, некоторые марки наирита и т.д.). Синтезированы и выпускаются промышленностью кремнийорганические каучуки, главная цепь которых построена из чередующихся атомов кислорода и кремния. Свойствами каучука обладают такие соединения, как полифосфонитрилхлорид и полидихлорфосфазен. Последний является неорганическим полимером.

Каучуки могут быть наполненными сажей, маслами или пластификаторами. Выпускают их в виде брикетов, рулонов, крошки, водных дисперсий (латексов) и жидких олигомеров. Учитывая специфичность свойств латексов и жидких олигомеров, они будут рассмотрены отдельно.

Большое количество типов и марок каучуков определяется значительным разнообразием областей их применения и требований, которые к ним предъявляются. Нет каучуков, которые бы удовлетворяли всем требованиям. Каждый из них отличается специфичностыо своих свойств и композиций на его основе.