Способы получения и свойства бутилкаучука
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
Бромирование бутилкаучука проводится при смешении растворов каучука и брома в одинаковом растворителе. Температура в интервале от 60 до +500С не оказывает существенного влияния на процесс, что объясняется спецификой весьма быстрой реакции галогенирования.
Для предотвращения коррозии технологического оборудования в процессе галогенирования и исключения попадания металлов в галогенрированный каучук основные аппараты и соединительные линии должны быть эмалированными или выполненными из металлических материалов.
Для получения раствора бутилкаучук, если он поступает в виде брикетов, необходимо предварительно измельчить. Рациональнее использовать каучук в виде гранул, поступающих либо непосредственно после концентрирования водной крошки, либо после червячно-отжимных машин, причём в первом случае исключаются затраты на сушку каучука. Еще целесообразнее использовать полимер в виде раствора при применении метода безводной дегазации бутилкаучука.
Концентрация раствора бутилкаучука в бензине около 13%. Хлорирование протекает быстро, обычно время контакта бутилкаучука и хлора около 5 мин. Дозировка хлора рассчитывается, исходя из ненасыщенности бутилкаучука, и не должна превышать критическую Хкр (в % (масс.)), которая рассчитывается по формуле:
,
где Н ненасыщенность каучука, % (мол.); МI МII молекулярные массы изобутиленового (56,1) и изопренового (68,12) звеньев.
Изменение температуры от 10 до 550С существенно не влияет на эффективность хлорирования бутилкаучука, но при повышенных температурах возможно хлорирование бензина с высоким экзотермическим эффектом. Поэтому обычно хлорирование проводят при температуре 20-250С.
После нейтрализации и отмывки водой раствор хлорбутилкаучука поступает на крошкообразование, дегазацию и выделение каучука, осуществляемые по типовой технологии для каучуков растворной полимеризации.
5. Типы и свойства бутилкаучуков
В зависимости от вязкости по Муни и ненасыщенности в СССР выпускали следующие марки бутилкаучука:
МаркаБК-0845БК-1040БК-1675БК-2045БК-2545Вязкость по Муни при 1000С45+442+475+545+445+4Ненасыщенность, % (мол.)0,8+0,21,0+0,21,6+0,22,0+0,22,8+0,2
Первые две цифры в марке характеризуют среднее значение ненасыщенности в десятых долях молярного процента, последние две вязкость по Муни, которая приблизительно соответствует в этом интервале молекулярной массе по Штаудингеру в тысячах.
Бутилкаучук кристаллизуется при растяжении, однако этот процесс протекает при больших относительных удлинениях, чем у натурального каучука. Склонность бутилкаучука к кристаллизации в значительной мере определяется содержанием звеньев изопрена в полимерных цепях. При увеличении ненасыщенности снижается склонность к кристаллизации и ухудшаются физико-механические свойства вулканизатов бутилкаучука.
Для вулканизации бутилкаучука используют главным образом серу, а также органические полисульфиды, динитрозосоединения и алкилфенолоформальдегидные смолы. Ниже приведены физико-механические свойства ненаполненного (I) и наполненного (II) (50 ч. (масс.) технического углерода ДГ-100 на 100 ч. (масс.) полимера) серных вулканизатов на основе БК-1675:
СвойствоIIIУсловное напряжение при удлинении 500 %, МПа1,210,8Условная прочность при растяжении, МПа23,023,0Относительное удлинение при разрыве, 0850Относительное остаточное удлинение, 50Эластичность по отскоку, %При 200С1010При 1000С-40Твёрдость по ТМ-23065Сопротивление раздиру, кН/м8,883Истираемость, мм3/Дж-0,084Сопротивление разрастанию пореза, тыс. циклов-600Температура хрупкости, 0С-55-48Коэффициент старения (72 ч при 1300С)По прочности при растяжении-0,7По относительному удлинению-0,7
Резины из бутилкаучука характеризуются высокой теплостойкостью, стойкостью к термоокислительной деструкции, озонному старению, агрессивным средам (действие окислителей, кислот и щелочей), что позволяет использовать эти резины для гуммирования химической аппаратуры. Отличительная особенность бутилкаучука исключительно высокая газо- и паронепроницаемость, по этому показателю он превосходит все известные каучуки.
Важнейшая область применения бутилкаучука производство автомобильных камер и внутреннего слоя бескамерных шин. Эти изделия из бутилкаучука в 8-10 раз превосходят по воздухонепроницаемости камеры из натурального каучука. Бутилкаучук применяют также в производстве варочных камер и диафрагм форматоров-вулканизаторов, используемых при изготовлении покрышек. Срок службы этих изделий из бутилкаучука не менее чем в два раза превышает срок службы изделий из НК. До 70 % от общего объёма потребления бутилкаучука в США используется в шинной промышленности.
Высокая атмосферо-, водо- и озоностойкость позволяет использовать бутилкаучук для изготовления прорезиненных тканей различного назначения, а сочетание этих свойств с высокими диэлектрическими показателями для изоляции кабелей. На основе бутилкаучука получают губчатые изделия, герметизирующие составы и т.д.
К недостаткам бутилкаучука относятся его повышенная хладотекучесть, низкая скорость вулканизации, несовулканизуемость с каучуками общего назначения, неудовлетворительная адгезия, плохая совместимость с некоторыми ингредиентами, малая эластичность при обычных температурах, высокое теплообразование при многократных деформациях. В некоторой степени эти недостатки могут быть преодолены изменением рецептов резиновых смесей и условий их обработки, однако добиться радикального изме