5.5.6. Винилпиридиновые каучуки

Винилпиридиновые каучуки представляют собой сополимеры диеновых углеводородов с винилпиридином или его алкилпроизводными. Наибольшее распространение получили сополимеры бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином и тройные сополимеры, содержащие кроме указанных мономеров стирол, α-метилстирол, акрилонитрил, метакриловую кислоту. Содержание винилпиридиновых звеньев в них не превышает 30%. Молекулярная масса находится в пределах от 50 тыс. до 15 млн., плотность – 920-980 кг/м³, температура стеклования от минус 50 до минус 70⁰С.

Сополимеры, содержащие 5-15% винилпиридина, растворяются в обычных ароматических и алифатических растворителях. При более высоком его содержании, и особенно при введении акрилонитрила (тройные сополимеры), увеличивается растворимость в кетонах и сложных эфирах (ацетон, этилацетат). При содержании более 50% винилпиридина каучук растворяется в воде. Все каучуки пахнут пиридином. Пиридиновые группы в полимерах могут участвовать в различных реакциях. Например, с сильными минеральными кислотами они образуют соли, способные выполнять роль прочных и лабильных поперечных связей. На основе винилпиридинового каучука, содержащего 20-30% метилвинилпиридина, взаимодействием с 10-15% ортофосфорной кислоты получается огнестойкая резина. Иногда в процессе вулканизации в каучук вводят хлорсодержащие соединения типа тетрахлорхинона, что повышает его устойчивость к агрессивным средам при повышенной температуре и одновременно морозостойкость. Смешение вулканизатов с хлоридами цинка, кадмия, меди, стронция и т.д. приводит к увеличению прочности вследствие образования комплексных соединений. При вальцевании смеси винилпиридинового каучука с ПВХ при температуре 170⁰С образуется сополимер.

Пиридиновые группы образуют водородные связи с карбоксильными группами дикарбоновых кислот, гидроксильными группами двухатомных фенолов, карбоксильными группами полимеров и гидроксильными группами алкилфенолоформальдегидных смол. Они взаимодействуют с функциональными группами сульфохлорированного полиэтилена и эпоксидных смол.

Выпускают бутадиен-винилпиридиновый (СК-МВП), бутадиен-акрилонитрилвинилпиридиновый (СКН-МВП), бутадиен-стиролвинилпиридиновый (СКС-МВП) каучуки. Цифры в названии марки указывают на содержание второго и третьего сомономеров. Например, каучук СКС-25-МВП-5 содержит 25% стирола и 5% метилвинилпиридина; каучук СКН-20-МВП-10АРК-НТ – 20% акрилонитрила и 10% 2-метил-5-винилпиридина.

Свойства двух винилпиридиновых каучуков, получающихся сополимеризацией при низкой температуре в эмульсии бутадиена, акрилонитрила и 2-метил-5-винилпиридина, приведены в табл. 21.

Таблица 21

Основные свойства

бутадиен-акрилонитрилвинилпиридиновых каучуков

Наименование параметра, единицы измерения	Значения параметра
	СКН-20МВП-10АРК-НТ	СКН-40МВП-5АРК-НТ
Предел прочности при разрыве, МПа, не менее	26,487	28,449
Относительное удлинение, %, не менее	500	450
Относительное остаточное удлинение, %, не более	25	25
Потеря массы при 1050С, %, не более	0,5	0,5
Содержание, %:
золы, не более	0,5	0,5
железа, не более	0,012	0,012
неозона Д	1,5-2,0	1,5-2,0
канифольных кислот, не более	3	3
мыл канифольных кислот, не более	0,7	0,7
Растворимость в этилацетате	полная	полная

Смешение композиций, содержащих метилвинилпиридиновые каучуки, производят на вальцах при температуре 30-40⁰С и фрикции 1,0-1,27.

Каучук и резина на основе метилвинилпиридина обладают повышенной адгезией к различным материалам, высокой гибкостью и морозостойкостью.

Повышенная скорость вулканизации винилпиридиновых каучуков ограничивает их применение с другими каучуками (в сочетании с ними можно использовать винилпиридиновые каучуки, содержащие менее 5% винилпиридина). Они совмещаются с эпоксидными и фенолоформальдегидными смолами.

Вулканизацию каучука можно осуществлять серой, пероксидами, хлорсодержащими соединениями. При содержании в нем более 10% винилпиридина вулканизацию осуществляют дисульфидами в сочетании с серой. Вулканизаты обладают повышенной прочностью при многократном изгибе и морозостойкостью. Для увеличения адгезии в резиновую смесь добавляют эпоксидные и фенолоформальдегидные смолы.