Хлоропреновые каучуки (полихлоропрены, наириты, неопрены, байпрены, бутахлоры, скайпрены), продукты гомо- и сополимеризации хлоропрена. Выпускают главным образом высокомол. гомополимеры хлоропрена и его сополимеры с 3-10% дихлорбутадиена.
Структура и свойства каучуков.Звенья хлоропрена в макромолекуле X. к. имеют конфигурации 1,4-транс (формула I, 88-92%), 1,4-цис (II, 7-12%), 1,2 (III, 4,5%) и 3,4 (IV, 1%).
Вследствие регулярности строения X. к.
склонны к кристаллизации .сополимеры менее склонны, чем гомополимеры). Среднемассовая мол. м. 100-500 тыс.; индекс полидисперсности = 1,5-3,0 ( - среднечисловая мол. м.); плотн. 1,20-1,15 г/см3 (25 °С), т. стекл. от – 40 до -43 °С; 8,4 кДж/моль; плотн. энергии когезии 342-390 МДж/м3. Раств. в СНСl3, кетонах. этилацетате. смесях растворителей (напр., метилэтилкетон-толуол),
набухают в алифатич. углеводородах.
Хлоропреновые каучуки достаточно стойки к воздействию О2, солнечного света, с О3 образуют полимерные пероксиды, под действием ионизирующих излучений структурируются. При нагр. до 170 °С интенсивно выделяют НС1. Стабилизируют X. к. антиоксидантами аминного или фенольного типа (1-3% от массы каучука).
Получение каучуков. Осн. пром. Способ - эмульсионная полимеризация в водной фазе при 40 °С, протекающая по радикальному механизму. Эмульгаторы - алкилсульфонаты или канифольныемыла. регуляторы
мол. м.- S, тиурамдисульфиды, тиолы (меркаптаны). Инициатор полимеризации гл. обр. K2S2O7. Макромолекулы хлоропренового каучука, получаемого в присутствии серы. имеют строение<
P>
где п = 100 - 1000, х = 2 — 8. При достижении необходимой степени превращения мономеров (65-75%) в латекс вводят эмульсии или растворы
тиурамдисульфидов (напр., тетраэтилтиурамдисульфида) и антиоксиданта и выдерживают неск. часов при 25 °С для созревания латекса. При получении хлоропреновых каучуков, регулированных тиолами (напр., тpeт-додецилтиолом), в латекс добавляют только антиоксидант; стадия созревания в этом случае исключается. После отгонки непрореагировавших мономеров каучук коагулируют вымораживанием на барабанах, промывают водой и сушат.
Цвет хлоропреновых каучуков от светло-янтарного до темно-желтого,
содержание примесей (остатков эмульгаторов, влаги и др.) до 5% по массе;
осн. форма выпуска - гранулы. Производят также жидкие хлоропреновые каучуки и латексы (см.
Латексы синтетические).
Технологические характеристики каучуков. Вязкость хлоропреновых каучуков по Муни (100 °С) может достигать 35-75 и более. Перерабатывают хлоропреновые каучуки на обычном оборудовании резиновых заводов (вальцах, смесителях, каландрах, экструдерах); изделия вулканизуют при 140-160 °С в прессах, котлах и др.
Хлоропреновые каучуки технологически совместимы с др. каучуками, например бутадиен-нитрильными, бутадиен-стирольными, бутадиеновыми, изопреновыми, НК, а также с реакто- и термопластами. Перед изготовлением резиновых смесей гомополимеры
хлоропрена декристаллизуют в распарочных камерах при 60-70 С в течение
4-6 ч или пластицируют. Для вулканизации хлоропреновых каучуков применяют главным образом ZnO (2-5
мас. ч.), MgO (2-10 мас. ч.), ускоритель вулканизации - 2-меркаптоимидазолин;
для хлоропреновых каучуков меркаптанового регулирования - смесь серы. дифенилгуанидина и
тетраметилтиурамдисульфида. Наполнителирезиновых смесей - техн. углерод
(сажа), мел, каолин и др., пластификаторы - главным образом сложные эфиры (фталаты,
себацинаты), а также канифоль. кумароно-инденовые и феноло-формальдегидные
смолы. Общее содержание ингредиентов 50-150 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.
Свойства вулканизатов.Св-ва резин
на основе хлоропреновых каучуков определяются способом регулирования мол. м. (табл.). Резины на основе хлоропреновых каучуков масло-, бензо-, озоно-, свето-, тепло- и огнестойки, сравнительно стойки в некоторых кислотах (Н3ВО3, НС1, разб. H2SO4),
щелочах; под действием HNO3, конц. H2SO4,
CS2, SO3, Н2О2 разрушаются.
Пригодны для эксплуатации при температурах от -40 до 110 °С, кратковременно до
140 С.
СВОЙСТВА РЕЗИН НА ОСНОВЕ ХЛОРОПРЕНОВЫХ
КАУЧУКОВ*
Показатель
Ненаполненные
резины
Наполненные резины**
регулятор
регулятор
сера
тиол***
сера
тиол***
Напряжение при
удлинении
300%, МПа
1,0-1,5
1,9-2,3
8,5-9,5
17-18
,МПа
24-28
21-23
15-17
19-22
Относит. удлинение,
%
880-11000
780-900
450-550
450-550
Сопротивление
раздиру, кН/м (20 °С)
30-45
25-35
55-70
55-65
Эластичность
по отскоку, %
40-42
40-42
32-35
38-40
Твердость по
Шору А
45-50
37-42
63-70
60-65
Т-ра хрупкости,
оС
-37
-37
-37
-37
Остаточная деформация
при сжатии на 20% (120 ч, 100 °С), %
80-90
35-40
80-85
45-53
Коэф. теплового
старения (120 ч, 100 °С) по
0,80-0,85
0,85-0,92
0,90-0,95
0,90-0,94
по относит. удлинению
0,72-0,78
0,78-0,86
0,73-0,77
0,78-0,86
Изменение массы
при набухании в смеси изооктан: толуол (7:3 по объему) в течение 24 ч,
%
50-50
50-60
35-40
35-40
*Состав смеси (мас. ч.): каучук - 100; ZnO 0-7; MgO - 5; вулканизация 30 мин при 143 °С. **Наполнитель - техн.
углерод (40 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука). ***Ускорители (мас. ч.): сера
- 1,0; дифенилгуанидин - 1,0; гетраметнлтиурамдисульфид - 1,0 на 100 мас.
ч. каучука.
Газопроницаемость резин из хлоропреновых каучуков ниже, чем резин из неполярных каучуков (изопреновых, бутадиеновых); коэф. Газопроницаемости разл. газов [м2/(Па х с); 60 °С] для ненаполненных резин составляет
соотв. 30,6 х 10-18 (О2); 12,2 х 10-18 (N2);
256 х 10-18 (СО2); 133 х 10-18 (Н2),
214 х 10-18 (Не). Коэф. объемного расширения резин из хлоропреновые каучуки
6 х 10-4 К-1, коэф. теплопроводности 0,19Вт/(м х
К), уд. теплоемкость 2,18 кДж/(кг х К), электрич. проводимость р 4,4 х
10-10 - 6 х 10-12 Ом х см. Хлоропреновые каучуки и резины на их основе не поддерживают горения.
Применение каучуков. Хлоропреновые каучуки используют в произ-ве разнообразных изделий и деталей, эксплуатируемых в контакте с агрессивными средами, например уплотнителей, шлангов, рукавов, ремней, прорезиненных тканей, защитных оболочек кабелей, как основу адгезивов; жидкие хлоропреновые каучуки – для получения антикоррозионных покрытий, как пластификаторы.
Объем мирового произ-ва св. 330 тыс. т в год (1989).
Лит.: Захаров Н. Д., Хлоропреновые каучуки и резины на их основе, М., 1978; Синтетический каучук, под ред. И. В. Гармонова, 2 изд., Л., 1983, с. 310-27; Свойства и применение новых марок хлоропреновых каучуков. Тематич. обзор, М., 1986.