КАУЧУКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

Каучуки или эластомеры – это класс высокомолекулярных соединений, которые за счет наличия в основных цепях термодинамически гибких фрагментов обладают характерными физико-механическими свойствами, а именно сочетанием механической прочности с высокой эластичностью и устойчивостью к многократным деформациям.

В резиновой промышленности применяют несколько марок натурального каучука, выделяемого из млечного сока каучуконосных растений, и синтетические каучуки, получаемые в результате полимеризации или поликонденсации соответствующих мономеров.

Синтетические каучуки разнообразны, они могут быть карбоцепными, гетероцепными и элементоорганическими гомо- и сополимерами, высокомолекулярными твердыми и жидкими относительно низкомолекулярными каучуками – олигомерами, иметь регулярную и статистическую структуру основных цепей.

Каучуки подразделяются на каучуки общего и специального назначения. Для изготовления шин и резинотехнических изделий массового потребления применяют каучуки общего назначения, для изделий, работающих в особых условиях - каучуки специального назначения.

Ряд каучуков, кроме твердого товарного вида, выпускается в виде водных дисперсий или латексов - натурального, синтетических, искусственных.

Все основные свойства каучуков определяются химической структурой основной цепи, молекулярной массой (ММ) и молекулярно-массовым распределением (ММР), пространственным строением цепи. Эти свойства зависят от способа получения каучука.

Большинство синтетических каучуков производятся путем полимеризации различных мономеров. Для инициирования реакций полимеризации используются радикальный и ионный способы.

При радикальной полимеризации образуются высокомолекулярные полимеры с разнообразным расположением звеньев (нерегулярные, статистические сополимеры). Полимеры с очень высокой молекулярной массой прочны, но трудно перерабатываются (особенно плохо смешиваются с сыпучими ингредиентами), поэтому при полимеризации используют регуляторы молекулярной массы.

Радикальной полимеризацией получают бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные, хлоропреновые, карбоксилатные, фторированные и другие каучуки. Они нерегулярны, за исключением хлоропреновых каучуков, поэтому не кристаллизуются ни при хранении, ни при растяжении. Статистические каучуки хорошо перерабатываются, но для получения прочных резин необходимо вводить активные наполнители.

Ионный способ полимеризации основан на применении металлоорганических катализаторов, способствующих образованию регулярно построенных полимеров, в том числе и стереорегулярных. Отличительной особенностью регулярных полимеров является способность кристаллизоваться при растяжении, что обеспечивает получение высокопрочных резин в отсутствие наполнителей.

С точки зрения химической структуры для технологии резины важно, является ли каучук ненасыщенным или насыщенным, содержит ли функциональные группы. Это определяет устойчивость каучука и резин на его основе к старению, к действию растворителей, способность вулканизоваться. Очень важна полярность каучука, поскольку полярные каучуки и резины не растворяются в неполярных средах, к которым относится большинство топлив и масел.

Химическая структура каучуков влияет на величину межмолекулярного взаимодействия и, следовательно, на технологические свойства каучуков и резиновых смесей на их основе (чем выше полярность каучука, тем труднее он перерабатывается).

Рассмотрим характеристику каучуков, наиболее широко применяемых в резиновой промышленности.