бутилкаучук

БУТИЛКАУЧУК (БК, инджей-бутил, полисар-бутил, сокабутил, эссо-бутил)

сополимер изобутилена с небольшим количеством изопрена общей формулы: [-С(CH₃)₂-CH₂-]_n-[-CH₂С(CH₃)=СН-СН,-]_m

Непредельность каучука составляет 0,6–3,0 мол. %.

Структура и физические свойства каучука. Макромолекулы Б. имеют линейное строение; распределение звеньев изопрена, присоединенных преим. в положениях 1,4, носит статистич. характер. Мол. масса каучука (200–700)∙10³ (по Флори). Б. не содержит геля, раств. в алифатич. и ароматич. углеводородах, кристаллизуется только при больших растяжениях (> 500%). Осн. физ. характеристики каучука приведены ниже:

Малая ненасыщенность Б. обусловливает его высокую тепло-, свето- и озоностойкость, а также устойчивость к действию мн. агрессивных сред — растворов щелочей, кислот, спиртов, кетонов, растит. и животных жиров, H₂O₂ и др. По стойкости к комбиниров. действию света и озона Б. существенно превосходит такие высоконенасыщенные каучуки, как НК, синтетич. изопреновые, бутадиеновые. Ионизирующие излучения вызывают деструкцию Б. При необходимости его стабилизации используют небольшие количества обычных антиоксидантов. Отличительная особенность Б. — исключительно низкая воздухо- и паропроницаемость.

Получение каучука. Б. синтезируют катионной сополимеризацией мономеров при температурах от −80 до −95 °C в среде метил- или этилхлорида, не растворяющих полимер, или в алифатич. углеводородах, напр. изопентане. Катализаторы полимеризации — AlCl₃, протонированные комплексы этилалюминийсесквихлорида (C₂H₅)₃Al₂Cl₃ и др. Для охлаждения реакц. смеси применяют жидкий этилен, который подают в рубашку или змеевики реактора. Каучук выделяют из взвеси или раствора в водном дегазаторе в присутствии антиагломерпрующего агента (обычно стеарата Са). Сушку каучука осуществляют в червячных или конвейерных сушилках. Товарная форма Б. — брикеты.

Технологические свойства каучука. Резиновые смеси. Вязкость каучука по Муни (100С) составляет обычно 45–75. Наиб. распространен высокомол. тип с вязкостью 75. Б. не пластицируется при мех. обработке. Из-за низкой непредельности, обусловливающей небольшую скорость его вулканизации, он непригоден для использования в смесях с высоконенасыщенными каучуками. Б. технологически совместим с двойным и тройным этилен-пропиленовыми каучуками, полиизобутиленом, хлоропреновым каучуком, сополимером изобутилена со стиролом, полиэтиленом (в т. ч. хлорсульфированным), полипропиленом.

Перерабатывают Б. на обычном оборудовании резиновых заводов (резиносмесителях, вальцах, каландрах, экструдерах), изделия вулканизуют при 140–180 °C в прессах, спец. агрегатах, котлах. Для вулканизации Б. применяют серу или орг. полисульфиды в сочетании с высокоактивными ускорителями (напр., тиурамдисульфидами) и ZnO, n-хинондиоксим в присутствии окислителей (напр., PbO₂), алкилфеноло-формальд. смолы в присутствии хлорсодержащих активаторов (напр., хлорсульфополиэтилен, гексахлор-n-ксилол). Скорость и степень вулканизации Б. тем больше, чем выше его непредельность. Наполнителями резиновых смесей на основе Б. служат технич. углерод (сажа), неактивные минер. наполнители (мел, каолин и др.), высокодисперсный SiO₂, их смеси (50–70 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука). В качестве пластификаторов используют только насыщ. соединения (напр., нафтеновые и парафиновые масла, низкомол. полиэтилен), т. к. ненасыщенные пластификаторы замедляют вулканизацию каучука.

Свойства вулканизатов. Мех. характеристики вулканизатов Б. в значит. степени определяются его ненасыщенностью (см. табл.): с ее увеличением повышаются напряжение при заданном удлинении и твердость резин, снижаются их прочность при растяжении (особенно ненаполненных резин) и относительное удлинение, несколько ухудшаются демпфирующие свойства. Недостатки вулканизатов — низкая эластичность при обычных температурах, высокие остаточные деформации, большое теплообразование при динамич. нагрузках.

^{СВОЙСТВА НЕНАПОЛНЕННОГО И НАПОЛНЕННОГО ВУЛКАНИЗАТОВ БУТИЛКАУЧУКА С НЕНАСЫЩЕННОСТЬЮ 1,6 МОЛ. % И ВЯЗКОСТЬЮ ПО МУНИ 75}

_{* Вулканизация 20–30 мин при 143 °C. ** Наполнитель — активный техн. углерод ДГ-100 (50 мас. ч.); вулканизация 60 мин при 143 °C.}

Применение каучука. Б. применяют в производстве автомобильных камер, теплостойких деталей вулканизац. оборудования (напр., варочных камер и диафрагм форматоров-вулканизаторов), многих РТИ (паропроводных рукавов, теплостойких конвейерных лент, прорезиненных тканей и др.). На основе Б. изготовляют изоляцию кабелей высокого и низкого напряжения, гуммировочные покрытия хим. аппаратуры, кровельные покрытия, детали доильных аппаратов, некоторые изделия мед. назначения и др. Мировое производство каучука ок. 500 тыс. т/год (1984).

Модификации каучука. Наряду с Б. в пром. масштабах выпускают ряд его модификаций: продукты прямого галогенирования — хлорбутилкаучук и бромбутилкаучук; жидкие бутил- и хлорбутилкаучук; структурированный Б.; искусственный латекс Б. (см. латексы синтетические).

Хлор- и бромбутилкаучук содержат соотв. 1,1–1,3% С1 или 2–3% Вг, присоединенных гл. обр. в α-положение к двойным связям изопреновых звеньев макромолекулы. Подвижные в аллильном положении атомы галогена способны участвовать в вулканизации (в т. ч. с использованием в качестве вулканизующего агента ZnO). Это обусловливает повыш. скорость вулканизации таких каучуков (особенно бромбутилкаучука), благодаря чему возможна их совулканизация с НК и высоконенасыщенными СК. Вулканизаты галогениров. Б. имеют повыш. теплостойкость. Хлор- и бромбутилкаучуки применяют для изготовления внутр. слоя бескамерных автошин, атмосферостойких боковин радиальных шин, теплостойких автомобильных камер, конвейерных лент, рукавов, изделий мед. назначения, клеев, промежут. прослоек для крепления резины к металлу и резин из Б. к резинам на основе др. каучуков. Мировое производство этих каучуков ок. 100 тыс. т/год (1981).

Жидкие бутилкаучук [ненасыщенность 4–5 мол. %, мол. м. по Флори (20–45)∙10³] и хлорбутилкаучук (2–5% С1) — основа герметиков, используемых для изоляции стыков и заполнения щелей в строит. конструкциях и гидромелиоративных сооружениях. По устойчивости к проникновению водяных паров такие герметики превосходят уретановые, полисульфидные и кремнийорганические в 20 раз. Эти каучуки применяют также для обкладки разл. емкостей, изоляции кабелей и др. Объем их производства в развитых капиталистич. странах ок. 3 тыс. т/год (1983).

• см. также жидкие каучуки

Сшитый (структурированный) Б., получаемый сополимеризацией изобутилена, изопрена и 0,3–4,0% дивинилбензола или др. сшивающего агента, содержит 50–80% геля. Он обладает меньшей, чем обычный Б., хладотекучестью, что обеспечивает лучшее сохранение формы профилир. заготовок при их хранении и неформовой вулканизации. Для вулканизации сшитого каучука м. б. использованы орг. пероксиды. Применяют его как добавку к неструктурированному Б. для улучшения каркасности и внеш. поверхности резиновых заготовок.

^{Лит.: Пени B.C., Технология переработки синтетических каучуков, [пер. с англ.], М, 1964, с. 138–223; Щербакова Н. В., Мартынова Е. Г., Синтез бутилкаучука, М., 1967; Ронкин Г. М., Свойства и применение бутилкаучука, М., 1969; Синтетический каучук, под ред. И. В. Гармонова, Л., 1976, с. 342-55: Синтез, свойства и применение модифицированных бутилкаучуков, М., 1973.}

_{Е. П. Копылов}