Получение галоидированных бутилкаучуков

Более 60 % выпускаемого в мире бутилкаучука подвергается галоидированию. Галоидированные бутилкаучуки – это продукты взаимодействия бутилкаучука с хлором или бромом, содержащие около одного атома галогена на изопреновое звено. В результате галоидирования у бутилкаучука:

- повышается адгезия к металлам;

- расширяется ассортимент вулканизующих агентов (наиболее эффективным вулканизующим агентом является оксид цинка);

- увеличивается реакционная способность двойных связей;

- становится возможной совместная вулканизация смесей галоидированного бутилкаучука с высоконенасыщенными каучуками СКД, СКИ-3 ит.д.

Хлорбутилкаучук содержит 1,1-1,3 % хлора, присоединенного главным образом в a-положении к двойной связи изопреновых звеньев макромолекул. В хлорбутилкаучуке сохраняется около 75 % непредельности исходного бутилкаучука. Бромбутилкаучук содержит около 2 % брома, 90 % которого находится в a-положении к двойным связям изопреновых звеньев.

Наилучшими свойствами обладает бромбутилкаучук.

Галоидирование обычно проводят в растворе, в качестве растворителя используют алифатические или хлорированные углеводороды – гексан, бензин, тетрахлорметан.

Количество галоида, которое необходимо ввести в полимер, зависит от ненасыщенности исходного бутилкаучука (БК) и составляет около одного атома хлора на двойную связь. Концентрация галогена, соответствующая одному атому на двойную связь, называется «критической» и рассчитывается по следующей формуле:

,

где X – % маc. галогена в галоидированном БК; U – ненасыщенность БК, % мол.; М₁ – молекулярная масса изобутилена; М₂ – молекулярная масса изопрена; а – атомная масса галогена.

При введении более одного атома хлора на двойную связь наблюдается значительное снижение молекулярной массы полимера. Обычно для реакции галогена берется вдвое больше расчетного, поскольку половина его выделяется в виде галоидоводорода.

Время реакции галоидирования определяется условиями полного распределения галоида в реакционном объеме и практически не превышает 2 минуты. Наличие свободного хлора в реакционной массе после завершения реакции нежелательно, т.к. при нейтрализации это приводит к образованию гипохлоритов, вызывающих деструкцию полимера.

Температура галоидирования практически не оказывает влияния на процесс, обычно реакцию проводят при комнатной температуре.

Цель работы: практическое ознакомление с технологией полимераналогичных превращений для получения эластомеров со специфическими свойствами на примере получения галоидированных бутилкаучуков.

Реактивы:

1) 8%-ный раствор бутилкаучука (марка БК-1675 или БК-2045);

2) тетрахлорметан (ч.д.а. или осушенный и перегнанный) Т_пл=-23° С, Т_кип=76,8 °С, n_d= 1,4631, d²⁰=l,595 г/см³;

3) этиловый спирт;

4) 0,5%-ный раствор брома или хлора в тетрахлорметане;

5) 10%-ный водный раствор соды (Na₂CO₃);

6) универсальная индикаторная бумага.

Посуда и оборудование:колба трехгорлая на шлифах емкостью 100 мл – 5 шт; стеклянная мешалка; мотор электрический с ЛАТРом; воронка капельная емкостью 100 мл; глицериновый затвор; термометр на 100 °С; делительная воронка (250-500 мл); стакан химический емкостью 200 мл; сушильный шкаф; чашка Петри.