5.5.4. Бутадиен-стирольные каучуки

Бутадиен-стирольные каучуки получают сополимеризацией бутадиена и стирола (α-метилстирола) и обозначают СКС (СКМС). В процессе синтеза эти два компонента берут в соотношении 9:1, 7:3 и 1:1. Содержание связанного стирола в каучуке 8, 23 и 45% соответственно. В сополимерах ~ 80% звеньев бутадиена присоединены в положении 1,4 и 20% – в положении 1,2; звенья стирола расположены нерегулярно. Каучуки имеют аморфную структуру и не способны кристаллизоваться. Молекулярная масса полимера составляет 150-400 тыс. Увеличение содержания стирола в сополимере приводит к повышению температуры стеклования. Так, для каучука, содержащего 8% стирола, температура стеклования находится в диапазоне от минус 70 до минус 74⁰С, содержащего 23% стирола – от минус 52 до минус 56⁰С, содержащего 45% стирола – от минус 13 до минус 14⁰С.

Каучук СКС растворяется в ароматических и алифатических углеводородах; он достаточно стоек по отношению к воде, кетонам, разбавленным и концентрированным кислотам; нестоек к действию смазочных масел; может изомеризоваться и подвергаться циклизации. Такие продукты легко хлорируются. Продукты хлорирования содержат 55-62% хлора и используются для изготовления защитных покрытий от кислот и щелочей, клеев для крепления резины к металлам. В присутствии пероксидов они присоединяют меркаптаны (продукт после вулканизации обладает повышенной стойкостью к маслам и γ-излучению).

Тепло, свет, кислород и озон резко изменяют физико-механические свойства каучуков. Под воздействием тепла и кислорода деструкция начинается при температуре 124⁰С и ускоряется в присутствии металлов переменной валентности.

В настоящее время выпускают широкий ассортимент каучуков марок СКС и СКМС. В названии марки после буквенного обозначения ставится цифра, характеризующая содержание стирола или α-метилстирола, и буквы, указывающие на отличительные особенности сополимера данного типа. Например, каучук марки СКС-30АРК – это сополимер бутадиена с 30% стирола, полученный низкотемпературной полимеризацией (буква А), с регулированной молекулярной массой или жесткостью (буква Р), в присутствии мыл кислот канифоли (буква К). В каучуке марки СКС-30АРКМ-27 буква М обозначает, что каучук маслонаполненный, цифра 27 указывает количество масла в нем. Температура стеклования каучуков типа СКС находится в диапазоне от минус 60 до минус 90⁰С. Каучуки выпускают заправленными 1-2% стабилизатора в виде брикетов массой 30 кг или рулонов массой 80-100 кг. Они содержат до 7% свободных органических кислот.

Бутадиен-стирольные каучуки относят к каучукам общего назначения. Их получают из доступного сырья; они дешевы и находят широкое применение. На основе бутадиена и стирола с добавкой 1-2% метакриловой кислоты синтезированы так называемые карбоксилатные каучуки, обладающие большой адгезией к различным материалам и способные вулканизоваться оксидами металлов и эпоксидными смолами. Добавлением в смесь бутадиена и стирола 0,5% дивинилбензола осуществляют частичную сшивку полимера.

Путем совместной коагуляции смеси латекса каучука СКМС-30АРК и смолы СКС-85АК получают каучуки БС-45АК и БС-45АКН, содержащие 43-47% связанного стирола и α-метилстирола (суммарно). Каучук БС-45АК заправлен 1-2% неозона Д, а БС-45АКН – полигардом (нетемнеющим антиоксидантом). Они содержат 5-7% свободных и не более 0,5% связанных органических кислот; не более 0,5% золы и не более 0,012% железа. Каучук БС-45АКН допускает введение не более 3% вазелинового или веретенного масла.

Бутадиен-стирольные каучуки смешиваются с натуральным (для улучшения клейкости) и хлоропреновым каучуками, тиоколом и полиизобутиленом. В качестве наполнителей используют сажу, оксид кремния, карбонат кальция, а в качестве пластификаторов – высокоароматические продукты нефтепереработки (для облегчения переработки), кумароно-инденовые и фенолоформальдегидные смолы (для улучшения диспергирования наполнителей и повышения клейкости), дибутилфталат и дибутилсебацинат (для улучшения морозостойкости), фактис и рубракс ~ 50% (для обеспечения сохранения формы).

Вулканизацию осуществляет серой (1,5-2,0 мас.ч.), тетраметил- или тетраэтилтиурамдисульфидом (до 3 мас.ч.), пероксидом третбутила (1,5-2,0 мас.ч.) и т.д. Активируют процесс оксидом цинка в сочетании со стеариновой кислотой и 2-4 мас.ч. триэтаноламина, диэтаноламина, диэтиленгликоля. Вулканизаты каучуков СКС и СКМС имеют относительно хорошую адгезию к металлам, но и большую усадку.

Выпускают также бутадиен-стирольный каучук СКС-30РП, содержащий 32% стирола, бутадиен-стирольный СКС-30РПСН и бутадиен-2-метилстирольный каучук СКМС-30РПСН. Последние два каучука получают эмульсионной полимеризацией бутадиена, α-метилстирола (стирола) и дивинилбензола (диизопропилбензола), взятых в соотношении 73:23:0,3 (0,32).

Каучуки могут быть использованы в пиротехнических составах в качестве термопластичной основы и горючего.