ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫЕ КАУЧУКИ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫЕ КАУЧУКИ (дивинил-стирольные каучуки, стирольные каучуки, БСК, СКС, СКМС, ДССК, америпол, интол, карифлекс, крилен, нипол, плайофлекс, SBR, синпол, солпрен, стереон, тьюфден, филпрен, юниден), сополимеры бутадиена со стиролом или1064-17.jpgметилстиролом общей ф-лы:

(R-H1064-18.jpg или СН3). Мономеры сополимеризуют в эмульсии или р-ре.

Структура и свойства каучуков. Содержание стирольных (1064-19.jpgметилстирольных) звеньев в макромолекуле Б.-с. к. различных типов составляет 8-45%. В макромолекулах наиб. распространенных эмульсионных сополимеров, содержащих 23-25% стирольных звеньев, 60-70% звеньев бутадиена присоединены в положениях 1,4-транс, 12-20% - в положениях 1,4-цис и 15-18% - в положениях 1,2. В макромолекулах таких же каучуков, синтезированных в р-ре, содержание бутадиеновых звеньев 1,4-транс, 1,4-цис и 1,2 составляет соотв. > 40, 35-40 и ок. 25%. Вследствие нерегулярности строения Б.-с. к. не кристаллизуются.

Среднечисловая мол. масса1064-20.jpg эмульсионных каучуков составляет ~ 105, полученных в р-ре - 1,5*105, индекс полидисперсности1064-21.jpg -соотв. 4-7 и 1,5-2,0 (1064-22.jpg среднемассовая мол. масса). Макромолекулы Б.-с. к. имеют разветвленное строение. Каучуки содержат значит. кол-no микрогеля. Их ненасыщенность составляет, как правило, до 90% от теоретической. Б.-с. к. растворяются в ароматич., алициклич. и алифатич. углеводородах. Многие физ. св-ва каучуков зависят от содержания в них стирольных звеньев (см. табл. 1).

Табл. 1. - ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭМУЛЬСИОННЫХ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКОВ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СТИРОЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ
Показатель
Содержание стирольных звеньев, %
~8
~23
~45
Плотн. (25 °С), г/см3
0,900-0,910
0,930-0,940
0,990
Т. стекл, °С
От -70 до -74
От -52 до -56
От -13 до -15
nD20
1,5320
1,5350
1,5520
Плотность энергии когезии, МДж/мэ
-
275-306
-

Под действием BF3 или Н2 [SnCl6] при 160-180 °С Б.-с. к. изомеризуются. При обработке в р-ре серной к-той (180°С) они циклизуются. Гидрохлорирование каучуков при 70-100°С и повышенном давлении сопровождается их деструкцией. При действии л-толуолсульфонилгидразида на раствор Б.-с. к. в диметиловом эфире диэтиленгликоля (диглиме) происходит исчерпывающее гидрирование двойных связей.

Окисление Б.-с. к. приводит к глубоким структурным изменениям, сопровождающимся ухудшением их св-в. Для стабилизации каучуков в условиях хранения и переработки применяют обычные антиоксиданты, напр. N-фенил-2-нафтиламин, его смесь с N,N'-дифенил-1,4-фенилендиамином, три(n-ионилфенил)фосфит (обычно не более 2 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука).

Получение каучуков, их модификации. Б.-с. к. синтезируют по непрерывной схеме в батарее последовательно соединенных реакторов (мономеры и др. компоненты реакционной смеси подают в первый реактор). Эмульсионные каучуки получают радикальной сополимеризацией при 5 или 50 °С (соотв. низкотемпературные, или "холодные", и высокотемпературные, или "горячие", каучуки). При синтезе "горячих" каучуков инициатором служит K2S2O8, при синтезе "холодных" - окислит.-восстановит. система, напр. содержащая гидропероксид циклогексилизопропилбензола, соль Fe2+, этилендиаминтетраацетат Na (трилон Б), Na-соль формальдегидсульфокислоты (ронгалит). В кач-ве эмульгатора применяют мыла высших жирных к-т или к-т канифоли. Мол. массу сополимеров регулируют при помощи меркаптанов, напр. трет-додецилмеркаптана. Степень превращения мономеров обычно 60-70%, продолжительность процесса 10-12 ч. После обрыва полимеризации (для этого используют диметилдитиокарбамат Na), отгонки непрореагировавших мономеров и введения в латекс водной дисперсии стабилизатора каучук коагулируют, промывают водой и сушат. Товарные формы Б.-с. к. - брикеты и смотанная в рулоны лента.

При синтезе Б.-с. к. в растворе в реактор подают смесь мономеров, углеводородного р-рителя (тщательно очищенных от следов влаги и кислорода) и катализатора - обычно комплекса LiAlk с электронодонорным соединением. После окончания полимеризации, дезактивации катализатора, введения р-ра стабилизатора и отгонки р-рителя с водяным паром полученную крошку каучука сушат и прессуют.

Эмульсионные Б.-с. к. содержат до 8-9% некаучуковых в-в, гл. обр. орг. кислот. Кол-во примесей в каучуках, синтезированных в р-ре, намного меньше. На основе низкотемпературных сополимеров получают масло-, саже- и сажемаслонаполненные каучуки. Наполнители вводят в латекс (после обрыва полимеризации и отгонки непрореагировавших мономеров) с целью облегчения послед. переработки каучука и улучшения технол. характеристик резиновых смесей (см. также Наполненные каучуки).

Технологические характеристики каучуков. Резиновые смеси. Вязкость по Муни (100 °С) большинства типов Б.-с. к. составляет 40-60; за рубежом вырабатывают спец. эмульсионные каучуки С вязкостью по Муни 25-35 и 100-130 (соотв. "мягкие" и "жесткие"). Перерабатывают Б.-с. к. на обычном оборудовании резиновых заводов (вальцах, смесителях, каландрах, экструдерах). Изделия вулканизуют при 140-180°С в прессах, котлах, спец. агрегатах. Технол. св-ва каучуков улучшаются с повышением содержания в них стирольных звеньев. наиб. легко перерабатываются низкотемпературные эмульсионные каучуки, наиб. трудно - синтезируемые в р-ре. "Жесткие" каучуки в случае необходимости подвергают термоокислит. пластикации при 130-140 °С.

Б.-с. к. технологически совместимы с др. каучуками - натуральным, синтетич. изопреновым, бутадиеновым, бутилкаучуком и др. Для улучшения клейкости резиновых смесей Б.-с. к. совмещают, напр., с феноло-формальд. или инден-кумароновыми смолами, для повышения стойкости вулканизатов к действию р-рителей - с бутадиен-нитрильными, хлоропреновыми или полисульфидными каучуками.

Осн. вулканизующий агент для Б.-с.к.-сера; при получении резин с улучшенной теплостойкостью применяют тетраметилтиурамдисульфид или орг. пероксиды. Ускорителями серной вулканизации служат ди(2-бензотиазолил)ди-сульфид, N-циклогексилбензотиазол-2-сульфенамид (сульфенамид Ц) и др. В кач-ве наполнителей резиновых смесей используют техн. углерод (чаще активный), а также мел, каолин и др.; кол-во этих ингредиентов может достигать 100-150 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука.

Свойства вулканизатов. Резины на основе Б.-с. к., содержащие активные наполнители, характеризуются достаточно высокими прочностными св-вами, износостойкостью и эластичностью (см. табл. 2). Вулканизаты низкотемпературных эмульсионных каучуков превосходят по прочностным св-вам вулканизаты высокотемпературных. Резины из Б.-с. к., синтезированного в р-ре, обладают неск. лучшей морозостойкостью, эластичностью и износостойкостью и меньшим теплообразованием, чем резины из эмульсионных каучуков. С увеличением содержания в макромолекуле каучука стирольных звеньев возрастают прочность при растяжении и сопротивление раздиру, но ухудшаются эластичность и морозостойкость резин.

Табл. 2. - СВОЙСТВА ВУЛКАНИЗАТОВ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭМУЛЬСИОННЫХ БУТАДИЕН1064-23.jpgМЕТИЛСТИРОЛЬНЫХ КАУЧУКОВ, СОДЕРЖАЩИХ ОКОЛО 23% СТИРОЛЬНЫХ ЗВЕНЬЕВ*
1064-24.jpg

* Наполнитель - активный техн. углерод (40-50 мас. ч.). Вулканизация 80 мин при 143°С

Резины из Б.-с. к. достаточно стойки к действию конц. р-ров щелочей и к-т, а также спиртов, кетонов и эфиров. По устойчивости в ароматич. и алифатич. углеводородах, минер. маслах, растит. и животных жирах они превосходят резины из НК, а по газопроницаемости практически равноценны им. По теплофиз. св-вам вулканизаты Б.-с. к. мало отличаются от вулканизатов др. каучуков: их коэф. объемного расширения (5,3-6,6)*10-4 К-1, коэф. теплопроводности 0,22-0,30 Вт/(м*К), уд. теплоемкость 1,5-1,9 кДж/(кг*К). Электрич. характеристики резин:1064-25.jpg~7 ТОм*м;1064-26.jpg 2,4-2,6 (1,5-20 МГц); tg1064-27.jpg 0,006.

Применение каучуков. Б.-с. к. - типичные каучуки общего назначения, используемые гл. обр. в произ-ве шин (обычно в комбинации с НК, синтетич. изопреновым или стереорегулярным бутадиеновым каучуком). На основе Б.-с. к. изготовляют также многочисленные РТИ (конвейерные ленты, рукава, профили, формовые детали), а также изоляцию кабелей, обувь, спортивные изделия и др.

Мировое произ-во Б.-с. к. превышает 4 млн. т/год (1982); по объему выпуска они занимают первое место среди всех СК.


===
Исп. литература для статьи «БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫЕ КАУЧУКИ»:
Синтетический каучук, под ред. И. В. Гармонова, 2 изд., Л., 1983, с. 300-10, 193-238; Brydson J. A., Rubber chemistry, L, 1978; Wood L. A., "Rubber Chem. and Technol.", 1976, v.' 49, N 2, p. 189-99. Б. Д. Бабицкий, В. А. Дроздов.

Страница «БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНЫЕ КАУЧУКИ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков