Статьи»Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций»Каучуки и резины II

Каучуки и резины II

Добавлено 24.03.2014

Полиизобутилен

[-C(CH3)2CH2-]n

Полизобутилен,получаемый полимеризацией изобутилена,представляет собой  аморфный каучукоподобный полимер, кристаллизующийся при большом растяжении. Он также обладает хорошей стойкостью к низким температурам и очень низкой газопроницаемо­стью.  Для изготовления прорезиненных тканей высокомолекулярный полиизобутилен применяется, в основном, в комбинации с другими каучуками – бутилкаучуком, полихлоропреновым, бутадиеновым (СКБ, СКД-СР-М) и др, что позволяет получить технологичные резиновые смеси с хорошими физико-механическими показателями. Именно из-за высокой газонепроницеемости полиизобутилен нашел применение в производстве отечественных баллонных тканей для воздухоплавательной техники.

Бутилкаучук.

[-C(CH3)2CH2-]m-CH2-C(CH3)=CH-CH2-[C(CH3)2-CH2-)n

Бутилкаучук – продукт сополимеризации изобутилена с небольшим количеством (0,5-3,0  % мол.) изопрена.

Изопрен добавляется для обеспечения возможности серной и смоляной вулканиза­ции каучука.

Малая степень непредельности основной цепи обеспечивает каучуку высокую стой­кость к тепловому и атмосферному старению, воздействию различных агрессивных хими­ческих веществ, ионизирующих излучений. Резины на его основе отличаются высокой морозостойкостью.  Исключительным свойством бутилкаучука является его низкая газопроницаемость. Следует также отметить его низкую относительную плотность.  Естественным недостатком бутилкаучука, как представителя неполярных углеводородных каучуков, является низкая стойкость к маслам и углеводородным растворителям, а в силу непредельности – плохая прочность связи с тканевой подложкой. Особое внимание следует обратить на несовместимость бутилкаучука с непредельными каучуками. В их присутствии даже в очень малых количествах резко ухудшаются свойства резин из-за снижения степени вулканизации. Точно так же в присутствии даже малых количеств бутилкаучука ухудшаются свойства резин на основе непредельных каучуков. Поэтому необходимо тщательно очищать вальцы и резиносмесители при взаимном переходе к изготовлению резиновых смесей на основе этих несовместимых каучуков.

Возможно использование смесей бутилкаучука со СКЭПТ, полихлоропреновыми каучуками, хлорсульфированным полиэтиленом, полиизобутиленом.

Хлор- и бромсодержащие каучуки (ХБК и ББК соответственно), сохраняют все достоинства бутилкаучука, а также совместимы с другими каучуками, имеют хорошую адгезию к тканям.  Однако до настоящего времени серийного производства этих каучуков в России нет.

Бутадиен-нитрильные каучуки

[CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH(CN)-]n

Бутадиен-нитрильные каучуки, относящиеся к каучукам специального назначения, получают полимеризацией бутадиена и акрилонитрила. В зависимости от применяемых эмульгаторов каучуки называются СКН (алкилсульфонат натрия + сульфонол), нитриластами (мыло талловых масел) и БНКС (парафинат натрия). Нитрильные каучуки первоначально выпускались с использованием некалевых эмульгаторов, которые в связи с экологическими проблемами заменили на сульфонатные и другие, вышеуказанные.  При замене эмульгаторов изменяются  молекулярные характеристики и обусловленные ими технологические свойства каучуков, тогда как прочностные свойства вулканизатов очень близки.  Выпускаются разные марки каждого из этих трех типов каучуков, отличающиеся твердостью, заправленные темнеющим или нетемнеющим противостарителем.  Химические свойства каучука и стойкость к воздействию масел и углеводородных растворителей зависят от количества акрилонитрила. В производстве прорезиненных тканей применяются марки бутадиен-нитрильных каучуков  со средним содержанием акрилонитрила 18, 26-28 и 40 %. С повышением количества акрилонитрила повышается маслобензостойкость вулканизатов, улучшается износостойкость, теплостойкость, устойчивость к старению.

С использованием бутадиен-нитрильных каучуков выпускаются маслобензостойкие прорезиненные ткани различного назначения, в том числе для мягких  резервуаров  для хранения нефтепродуктов. 

Еще одна особая область их применения – получение антистатических или токопроводящих тканей с покрытиями. 

Полихлоропреновые каучуки

(-CH2-CCl=CH-CH2-)mSx-( CH2-CCl=CH-CH2-)nSy-

Структура, свойства и рецептура резиновых смесей на основе полихлоропреновых каучуков зависит от регуляторов молекулярной структуры в процессе полимеризации хлоропрена.  Основными регуляторами являются сера в сочетании с тиурамом Е (каучуки серного регулирования), меркаптаны (каучуки меркаптаного регулирования) или их комбинация (каучуки смешанного регулирования). Основные торговые марки каучуков, производимых ЗАО "завод Наирит" (Армения) и фирмой DuPont" приведены в таблице 2.13, в следующей таблице 2.14  дано соответствие марок каучуков различных фирм.  

Табл. 2.13

Табл. 2.14

Сразу обратим внимание на недостатки полихлоропренового каучука, накладывающие ограничения на его применение. Для российского региона особое значение имеет относительно низкая морозостойкость (до минус 40 оС). Второй недостаток – быстрое потемнение вулканизатов при атмосферном старении, затрудняющий или вовсе делающий невозможным получение белых и цветных резиновых покрытий. В некоторой степени эти проблемы удается решить при применении практически не кристаллизующегося каучука марки WRT и его аналогов, заправленных нетемнеющими противостарителями.  Третий недостаток – повышенная относительная плотность каучука и резин на его основе (1,23-1,30 Т/м3).

В тех случаях, когда морозостойкость и цвет не являются необходимыми техническими характеристиками резиновых покрытий и не накладывается жестких ограничений по их массе,  почти обо всех свойствах полихлоропреновых каучуков можно говорить только  "хороший и превосходный".  Он имеет хорошие прочностные показатели и эластичность, отличную стойкость к атмосферному и озонному старению и хорошую – к тепловому старению,  хорошую влагостойкость и маслобензостойкость. Маслобензостойкость может быть повышена добавлением в рецептуру бутадиеннитрильных каучуков. В свою очередь полихлоропрен заметно улучшает стойкость бутадиеннитрильных каучуков с старению. С применением полихлоропрена разработаны рецептуры огнестойких резиновых покрытий.

Полихлоропреновые каучуки хорошо смешиваются с неполярными диеновыми каучуками, со СКЭПТ и даже с бутилкаучуком. Комбинация хлоропренового каучука с каучуками низкой плотности (СКЭПТ, БК) приводит к частичному снижению массы покрытия. Введение бутилкаучука также снижает диффузионную проницаемость резинового слоя.

Хлорсульфированный полиэтилен

(-CH2-CH2-CH2-CHCl)m-[CH2-CH(SO2Cl)-]n

Использование хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ) в лицевом слое прорезиненной ткани с полихлоропреновым покрытием  позволяет решить проблему создания цветных материалов без снижения остальных характеристик. Сам хлорсульфированный полиэтилен бесцветен и обладает превосходной стойкостью к атмосферному старению. Применение различных пигментов совместно с титановыми белилами дает покрытия чистых цветов широкого спектра.

ХСПЭ может применяться в производстве каландрованных и шпредингованных прорезиненных тканей. Он хорошо вулканизуется  оксидом магния, но при его эксплуатации во влажной среде или в воде (надувные лодки и т.п.) необходимо использовать оксид свинца для темных покрытий, трехосновный малеат свинца – для белых и цветных покрытий.

Ограниченное применение ХСПЭ в рецептуре покрытий отечественных материалов связано с необходимостью использования толуола, не разрешенного к применению на большинстве российских предприятий, или бутилацетата, обладающего более раздражающим запахом, чем этилацетат. 

Полиуретановые каучуки

[-O-CO-NH-R'-NH-CO-O-R-]n

Уретановые каучуки разных типов синтезируют по общей технологической схеме – из  диизоцианатов (2,4-толуилендиизоцианата и др.) и полиэфиров с концевыми гидроксильными группами (например, полиэтиленгликольадипината), использующихся в различных соотношениях.

Характерная особенность этих каучуков – высокая удельная энергия когезии, благодаря чему резины на основе уретановых каучуков отличаются уникальными механическими свойствами - высокой прочностью при растяжении и сопротивлением  истиранию. Резины устойчивы к действию масел, топлив, растворителей, ультрафиолетового света, озона. Их недостатки – низкая гидролитическая стабильность и сравнительно невысокая термостойкость. Гидролитически стабильные каучуки получаются при использовании простых полиэфиров например, политетрагидрофурана (СКУ-ПФ). Кроме того, каучуки такого строения  имеют более высокую морозостойкость.

Фторкаучуки

При изготовлении тканей с покрытием применяются два типа фторкаучуков – СКФ-26, являющийся сополимером винилиденфторида и гексафторпропилена, и СКФ-32, получаемый сополимеризацией винилиденфторида и трихлорфторэтилена.

(-CH2CF2CF2CFCl-)n  СКФ-32

[-CH2CF2CF2CF(CF3)-]n  СКФ-26 

Отличительная особенность резин на основе фторкаучуков – высокая теплостойкость, химическая инертность и невоспламеняемость. Покрытия обладают также хорошей износостойкостью, стойкостью к атмосферному старению, действию озона.

При изготовлении резиновых смесей и их разогреве для дальнейшего приготовления клеев необходимо применять меньшую загрузку вальцов, работать при малых зазорах. Причина – высокая жесткость и вязкость фторкаучуков и резиновых смесей, обусловленная высокой молекулярной массой и сильным межмолекулярным взаимодействием.

Для нанесения покрытий используют клеи меньшей концентрации, чем при применении других каучуков. Такой прием снижения толщины слоев покрытия применяется потому, что при обычно принятых концентрациях покрытие будет наноситься за недопустимо малое количество слоев, т.к. фторкаучук и резиновые смеси на его основе имеют высокую плотность, а каждый слой - высокую массу.

Инертность фторкаучуков создает проблемы при склеивании тканей с покрытиями на их основе. Особенно сложно решить ее, если в рабочем состоянии швы должны быть работоспособны под нагрузкой при высокой температуре. 

Силоксановые каучуки

HO-(SiRR'-O-SiRR'-O-SiR'R''-O-)nH

Разговор о строении и свойствах силоксановых каучуков хотелось бы начать с разрушения заблуждения об их негорючести. Обычно оно свойственно заказчикам и потребителям тканей с силоксановыми покрытиями, которые связывают негорючесть с присутствием кремния  в составе полимера. Эти материалы обладают прекрасной термостойкостью, но, к сожалению, горят.

Главная цепь высокомолекулярных полисилоксанов состоит из звеньев -Si-O-, концевые группы – силанольные –Si(RR')OH, боковые углеродные цепи R и R' могут быть одинаковыми или различными.

Выпускаются следующие основные типы силоксановых каучуков:

-        диметилсилоксановый  (СКТ);

-        диметилвинилсилоксановые (СКТВ);

-        диметилэтилсилоксановый (СКТЭ);

-        диметилфенилвинилсилоксановый (СКТФВ);

-        фторкремний органический или диметилтрифторпропилполисилоксан  (СКТФТ ).

Существуют также другие силоксановые каучуки, применяющиеся в специальных случаях.

Помимо высокой термостойкости силоксановые покрытия имеют высокую морозостойкость, устойчивы ко всем видам старения, многим агрессивным средам, но разрушаются при действии концентрированных кислот и щелочей при нормальной температуре и разбавленных – при температуре 60-80 оС.

Благодаря физиологической инертности ткани с силоксановыми покрытиями применяются в медицине (для ухода за больными).

Силоксановые каучуки имеют высокую газопроницаемость (см. табл. 1.7), поэтому не пригодны для изготовлении газодержащих тканей с покрытиями. Однако они с успехом применяются в конструкциях водонепроницаемых тканей для спецодежды, гигиенических медицинских покрытий (чехлов матрацев и т.п.), а также для надувных автомобильных подушек безопасности, не требующих длительной герметичности материала.

Эпихлоргидриновые каучуки

Эпихлоргидриновые каучуки получают полимеризацией эпихлоргидрина (каучук СКЭХГ-100)  или его сополимеризацией с окисью пропилена в эквимолярном соотношении (каучук СКЭХГ-200). 

[-CH2CH(CH2Cl)-O-]n   - СКЭХГ-100

[-CH2CH(CH2Cl)-O-CH2CH(CH3)-O-]n   СКЭХГ-200

Они превосходят бутадиеннитрильные и полихлоропреновые каучуки по озоно-, атмосферо- и термостойкости, устойчивы к действию нефтепродуктов, неполярных растворителей. По маслобензостойкости резин эпихлоргидриновые каучуки не уступают СКН-40. Наличие атомов хлора в молекуле полимера позволяет получить огнестойкие резины.

Они уступают полихлоропреновым каучукам по морозостойкости, эластичности и динамической выносливости, бутилкаучуку – по газонепроницаемости.

Изготовление  маслобензостойких прорезиненных тканей для мембран, работающих в маслах и топливе при повышенных температурах, для мягких резервуаров для хранения и транспортировки топлива – перспективные области применения эпихлоргидриновых каучуков.

 

"Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций"

Авторский коллектив; Л.Е. Ветрова, к.х.н В.Ф. Ионова,  П.В. Таскаева, к.т.н. А.Т. Титаренко, к.т.н. В.П. Шпаков

Под общей редакцией  к.т.н. В.П. Шпакова

 

Смотрите также:
Изготовлении резиновых смесей по выгодной цене.

Фотогалерея

Новости

Детский праздник в НИИРПе

В честь начала нового учебного года ОАО "НИИРП" пр...далее

Ежегодная осенняя акция! Скидка 20%!

Трубки прозрачные по выгодным ценам!...далее

С праздником Победы!

9 Мая - День Победы!...далее

Все новости >>


Мы в СМИ



Прямая связь с руководством

Вы можете отправить сообщение руководству компании.

Форма обратной связи

Вы можете отправить нам сообщение

ОАО НИИРП