5.5.10. Уретановые каучуки

Уретановые каучуки представляют собой продукты взаимодействия диизоцианатов и простых или сложных полиэфиров.

Полиуретаны выпускаются жидкими, полуотвержденными, термопластичными, каучукоподобными и в виде термоэластопластов. Изделия из жидких каучуков формуют свободной заливкой, а требуемые физико-механические свойства придают путем вулканизации непосредственно в изделии. Полуотвержденные полиуретаны перерабатывают методом литья под давлением или шприцеванием с последующим завершением структурирования также в изделии; термопластичные – методом литья под давлением (они не нуждаются в вулканизации); каучукоподобные полимеры СКУ-8, СКУ-8ПГ, СКУ-ПФ, СКУ-В, СКУ-6, СКУ-7, СКУ-50 – обычными для эластомеров методами.

Типичными представителями каучуков на основе простых полиэфиров являются СКУ-ПФ и форполимер СКУ-ПФЛ, а на основе сложных – каучук СКУ-8.

Структурная формула СКУ-ПФ может быть записана следующим образом:

где m = 18-20.

Каучук СКУ-В получается из полиэфира ПВ и диизоцианата, СКУ-6 и СКУ-7 – из полиэфира П-6 и 2,4-толуилендиизоцианата.

Каучуки растворимы в этилацетате, ацетоне и метилэтилкетоне. Пластификация осуществляется сложными эфирами фосфорной кислоты.

Каучуки на основе простых эфиров, содержащие в боковых цепях ненасыщенные винильные группы, вулканизуют серой (1,5%) и ускорителями или пероксидами. Из ускорителей рекомендуется комбинация альтакса (3%) и каптакса (1%) в сочетании с активаторами, например, хлоридом цинка. Температура стеклования вулканизата составляет минус 55⁰С, температура хрупкости – минус 75⁰С.

Полиуретан СКУ-8 вулканизуют димером толуилендиизоцианата (10%) или пероксидами, например, пероксидом дикумила (5%). При вулканизации пероксидами образуются резины с лучшими физико-механическими свойствами, но более низкой температуростойкостью и склонностью к кристаллизации в процессе хранения.

На основе сополимерных сложных полиэфиров и толуилендиизоцианата получены некристаллизующиеся каучуки СКУ-8ПГ и СКУ-50. Каучук СКУ-8ПГ растворим в ацетоне, этилацетате и полимеризуется обычно пероксидом дикумила ( ~ 5%); СКУ-50 имеет непредельные связи и может вулканизоваться серой.

Смеси на основе СКУ-8ПГ перемешивают на вальцах при температуре 20-25⁰С. Вулканизат имеет прочность при разрыве не менее 20 МПа, относительное удлинение – не менее 250%, остаточное удлинение – не более 10%, температуру хрупкости – минус 35⁰С.

Все полиуретановые эластомеры отличаются высокой прочностью и износоустойчивостью. Устойчивость к истиранию у них в 5-7 раз выше, чем у резин из натурального каучука. Они выдерживают большие нагрузки при сжатии, чем резины из других синтетических и натуральных каучуков.

Полиуретаны на основе сложных эфиров по озоностойкости не уступают хлоропрену, а на основе простых эфиров требуют добавления антиозонаторов. Они устойчивы к действию ионизирующего излучения. По газонепроницаемости не уступают бутилкаучуку. Недостатком их является меньшая температуроустойчивость (длительно могут работать при температуре не более 80-90⁰С), относительно низкая морозостойкость (до минус 40⁰С) и низкая гидролитическая устойчивость. Вода, щелочи, кислоты уменьшают прочность. Под действием кипящей воды они разрушаются. Каучуки на основе простых эфиров более стойки к гидролизу, чем на основе сложных. При повышенной температуре ухудшается маслостойкость. Полиуретаны широко используют для приготовления клеев, обладающих повышенной адгезией к различным материалам. В настоящее время синтезирован ряд новых жидких и каучукоподобных полиуретанов, отличающихся повышенными технологическими и эксплуатационными свойствами. К их числу следует отнести полиуретановый каучук на основе дикарбоновой кислоты, этиленгликоля и диизоцианата. Очень часто полиуретановые каучуки получают непосредственно в изделиях (пироэлементах или зарядах ракетных топлив) из жидких простых и сложных полиэфиров (П-9, П-10) и диизоцианатов (продукты 102Т и 102Г).