Свойства и применение ски-3

Изопреновый каучук СКИ-3 при комнатной температуре амор­фен. Подобно натуральному каучуку он кристаллизуется при растя­жении или при температурах менее 0 °С. Ниже приведены его фи­зико-химические свойства:

Содержание звеньев, %

94—97

2—4

1—2

95—98

0,55—1,0

4,5

1,4-цис-

1,4-транс-

3,4-

Ненасыщенность, % (масс )

Молекулярная масса М_η • 10 ^-6

Показатель полидисперсности M_wlM_n

Константы в уравнении Марка—Хувинка

(в бензоле/толуоле) при 30 °С

1,12·10^-4 /1,9·10^-4

0,78/0,745

0,91-0,92

-70

92—99

2,5—3,5

70 ± 10

К, дл/г

α

Плотность, г/см³

Температура стеклования, °С

Растворимость в бензоле, %

Содержание ацетонового экстракта, %

Вязкость по Муни при 100 °С (на 2-й минуте)

Изопреновые каучуки растворяются в тетрахлорметане, хлоро­форме, циклогексане, сероуглероде, ароматических углеводородах; не растворяются в спиртах, кетонах. Изопреновые каучуки не стойки к действию концентрированных кислот и щелочей, стойки к действию воды, легко окисляются кислородом воздуха.

Изопреновые каучуки по пластичности подразделяются на две группы: пластичность I группы 0,30—0,40; пластичность II группы— 0,41—0,50. Выпускаются следующие марки: СКИ-3 общего назна­чения, стабилизированный смесью нафтама-2 и ДФФДА; СКИ-ЗНП, стабилизированный неокрашивающим антиоксидантом — ионолом; СКИ-ЗД, отличающийся пониженным содержанием электропрово­дящих примесей; СКИ-ЗВ, характеризующийся пониженным со­держанием летучих примесей; СКИ-ЗА, СКИ-ЗШ, предназначенный для изготовления шин. Физико-механические свойства вулканизатов СКИ-3 приведены в Приложении 2.

Каучук СКИ-3 применяют вместо натурального каучука при изготовлении практически всех резиновых изделий (шин, резинотех­нических изделий, широкого ассортимента резиновой обуви) как самостоятельно, так и в сочетании с другими каучуками. Изопреновый каучук, содержащий неокрашивающие антиоксиданты, исполь­зуют для получения цветных изделий народного потребления: игрушек, спортинвентаря и др. Каучуки, заправленные нетоксичными антиоксидантами, применяют для изготовления медицинских изде­лий и изделий, соприкасающихся с пищевыми продуктами. Спе­циальные марки СКИ-3 служат для производства вакуумных резин и в кабельной промышленности для изготовления электроизоля­ционных материалов. На основе СКИ-3 приготовляют латекс изопренового каучука, используемый при получении губчатых резин и пленочных изделий.

Для улучшения когезионной прочности невулканизованных ре­зин и улучшения эксплуатационных характеристик вулканизатов СКИ-3 модифицируют n-нитрозодифениламином.

Изопреновый каучук СКИ-3 перерабатывают на обычном оборудовании резиновых заводов, в отличие от натурального каучука его не подвергают пластикации. Благодаря способности легко расте­каться в форме СКИ-3 пригоден для изготовления изделий методом литья под давлением.

БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫЕ (α-МЕТИЛСТИРОЛЬНЫЕ) КАУЧУКИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПОЛИМЕРИЗАЦИЕЙ В ЭМУЛЬСИИ

Сополимеризацию бутадиена со стиролом проводят в водных эмульсиях, образование полимера протекает по механизму ра­дикальной полимеризации. Основное количество бутадиен-стирольных каучуков производят при 5 °С. (низкотемпературные каучуки), некоторые марки получают при 50 °С (высокотемпературные кау­чуки). В нашей стране вместо стирола широко используется α-метил стирол. Требования к чистоте мономеров приведены ниже, % (масс):

	Бутадиен	Стирол
Основное вещество, не менее	98	99,65
Карбонильные соединения, не более	0,01	0,0039
Ацетиленовые соединения, не более	0,01	–
Сера (в пересчете на H2S), не более	0,01	0,0015
Димер бутадиена, не более	–	0,0002
Пероксидные соединения, не более	0,001	0,0008

α-Метилстирол применяют с концентрацией основного вещества но менее 98,5%.

Высокотемпературные бутадиен-стирольные каучуки получают с применением в качестве инициатора персульфата калия, для регулирования молекулярной массы используют диизопропилксантогендисульфид (дипроксид), который вводят в систему в несколько приемов; или трет-додецилмеркаптан, который вводят в начале процесса. В качестве эмульгатора применяют смесь натриевых солей дибутилнафталинсульфокислоты (некаль) и синтетических жирных кислот С₁₀—С₁₆ или калиевую соль жирных кислот. Массовое соот­ношение мономеры : вода = 100 : 125. Полимеризацию проводят до конверсии 60%; в качестве стоппера используют нафтам-2, одновре­менно являющийся стабилизатором каучука, диметилдитиокарбамат натрия или древесно-смоляной антиполимеризатор.

Низкотемпературные бутадиен-стирольные каучуки получают с применением в качестве инициатора полимеризации окислительно-восстановительных систем. В настоящее время за рубежом наиболее распространена необратимая железопирофосфатная система (ини­циатор — гидропероксид n-ментана, активатор — пирофосфатный комплекс двухвалентного железа) с добавкой небольших количеств этилендиаминтетраацетата натрия (трилон Б), образующего комплекс с трехвалентным железом. Сополимеры бутадиена с а-метилстиролом получают с применением обратимой железо-трилон-ронгалитовой системы: инициатор — гидропероксид изопропилбензола или моногидропероксид диизопропилбензола, активатор — комплекс­ная соль, образующаяся при взаимодействии соли двухвалентного железа и трилона Б, восстановитель — натриевая соль формальдегидсульфокислоты (ронгалит). В отечественной промышленности низкотемпературные бутадиен-стирольные (α-метилстирольные) каучуки получают с использованием гидропероксидов изопропил­бензола и изопропилциклогексилбензола. В качестве регулятора молекулярной массы применяют трет-додецилмеркаптан. Для создания и стабилизации эмульсии мономеров в воде используют эмуль­гаторы — калиевые мыла высших жирных кислот или диспропорционированной канифоли. Вспомогательными компонентами полимери­зации являются: электролиты (тринатрийфосфат и хлорид калия), способствующие поддержанию заданного рН системы и понижению вязкости латекса, и вещества, повышающие стабильность латекса (натриевая или калиевая соль продукта конденсации формальдегида с нафталинсульфокислотой или алкилнафталинсульфокислотой – лейканол, даксад). Для прекращения полимеризации при достиже­нии заданной конверсии в систему вводят стоппер — диметилдитио карбамат натрия. Массовое соотношение мономеры : вода = 100 : (185-250); конверсия 60%. В последнее время конверсия при получении бутадиен-стирольных каучуков низкотемператур­ной полимеризации доводится до 70%. Чтобы при этом не ухудша­лись свойства товарного каучука, прибегают к более глубокому регулированию молекулярной массы сополимеров, а для сохранения высоких скоростей процесса при глубокой конверсии рекомендуется использовать более активные инициирующие системы.

Соотношение мономеров и состав шихты для получения бутадиен-стирольных каучуков определяются маркой выпускаемого каучука. Рецептуры для получения высокотемпературного (СКМС-ЗОРП) и низкотемпературного (СКМС-ЗОАРК) бутадиен-α-метилстирольных каучуков приведены ниже, ч. (масс):

	СКМС-ЗОРП	СКМС-ЗОРП
Бутадиен	67	68
α-Метилстирол	33	32
Синтетические жирные кислоты С10—С16	3,50	—
Калиевое мыло кислот канифоли	—	4,50
Мыло жирной кислоты	—	1,10
Хлорид калия	1,35	1,20
Тринатрийфосфат	–	0,10
Лейканол	0,30	0,30
трет- Додецилмеркаптан	0,40	0,10
Едкий натр	0,30	—
Персульфат калия	0,45	—
Трилон Б	—	0,06
Сульфат железа (II)	—	0,03
Ронгалит	—	0,10
Гидропероксид изопропилбензола	—	0,25
Диметилдитиокарбамат натрия	—	0,30
Вода	105	180

Технологический процесс получения бутадиен-стирольных каучуков, осуществляемый по непрерывной схеме, состоит из следу­ющих стадий: приготовление углеводородной и водной фаз; при­готовление растворов инициатора, активатора, регулятора и стоп­пера и дисперсии антиоксиданта; полимеризация и ее обрыв; отгонка незаполимеризовавшихся мономеров из латекса; выделение и сушка каучука.