Бутадиен-стирольные каучуки
Бутадиен-стирольные каучуки | |
---|---|
Общие | |
Сокращения | БСК, СКС, СКМС, ДССК |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 9003-55-8 |
Рег. номер EINECS |
618-370-2 |
ChEBI | 82570 |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Медиафайлы на Викискладе |
Бутадиен-стирольные каучуки — группа продуктов сополимеризации бутадиена −1,3 и стирола или метилстирола наиболее распространенный тип каучуков общего назначения, синтез которых осуществляется в эмульсии по свободно-радикальному механизму. СКС («синтетический каучук стирольный») относятся к некристаллизирующимся сополимерам нерегулярного строения со статистическим распределением мономерных звеньев. Около 30 % звеньев стирола изолированы, примерно 40 % расположены попарно. 80 % бутадиеновых звеньев полимерной цепи имеют присоединение в положении 1,4, главным образом в транс-форме (около 70 %), около 20 % присоединены в положение 1,2. Разновидностью бутадиен-стирольных каучуков являются бутадиен-а-метилстирольные каучуки (СКМС), характеризующиеся близкими структурой и свойствами.
Широкое распространение СКС объясняется высокими техническими свойствами резины на их основе, пригодностью их для производства шин и других резиновых изделий высокого качества и доступностью мономеров. Промышленный выпуск и потребление бутадиен-стирольных каучуков достигли очень больших размеров.
Технология получения
Производство бутадиен-α-стирольных каучуков, исключая синтез мономеров, состоит из следующих стадий:
- Сополимеризация мономеров в эмульсии;
- Отгонка незаполимеризовавшихся мономеров;
- Выделение и сушка каучука.
Весь производственный процесс оформлен по непрерывной технологической схеме.
Физические свойства
Все бутадиен-стирольные каучуки эмульсионной полимеризации, а также статистические каучуки растворной полимеризации являются полностью аморфными полимерами. Свойства полимеров различаются в зависимости от содержания связанного стирола. С повышением содержания в полимере присоединенного стирола увеличивается плотность, температура стеклования и диэлектрические характеристики. Каучук растворим в алифатических и ароматических углеводородах, хлороформе, четырёххлористом углероде, сероуглероде.
Технологические свойства
Бутадиен-стирольные каучуки, полученные эмульсионной полимеризацией при малом содержании регулятора (нерегулированные), характеризуются высокими жесткостью (жесткость по Дефо 20-35 Н), вязкостью по Муни (выше 100 усл. ед.) и эластическим восстановлением (эластическое восстановление по Дефо 4-5 мм). Такие каучуки с трудом поддаются обработке. Для снижения вязкости и улучшения обрабатываемости они подвергаются термоокислительной деструкции в воздушной среде при 130—140 °С под давлением 0,30-0,33 МПа в течение 35-40 мин. При этом их жесткость падает до 3,0-4,5 Н.
В настоящее время основную массу СКМС составляют регулированные каучуки. Они хорошо обрабатываются на обычном оборудовании, применяемом при производстве резиновых изделий. Их особенностью по сравнению с
Вулканизация
Процесс
Скорость вулканизации бутадиен-стирольных и α-метилстирольных каучуков обусловлена природой содержанием в них примесей, эмульгаторов и продуктов их превращения, антиоксидантов и др.
Каучуки, полученные с применением канифольного эмульгатора, вулканизуются медленнее, чем полученные с применением жирнокислого эмульгатора. Вулканизация каучука серой проводится в присутствии ускорителей и активаторов, которые позволяют не только ускорить процесс вулканизации, но и улучшить свойства резин.
Свойства вулканизатов
Вулканизаты из бутадиен-стирольных каучуков значительно меньше сохраняют прочность при растяжении, относительное удлинение и сопротивление разрыву при повышенных температурах (100оС) и характеризуются менее высокой эластичностью, более высокими механическими потерями и повышенным теплообразованием по сравнению с вулканизатами из натурального каучука, а также уступают им по сопротивления многократным деформациям изгиба, растяжения, сжатия, разрастанию пореза и текучести.
Ненаполненные резины (вулканизаты) из бутадиен-стирольных и α-метилстирольных каучуков имеют низкую прочность при растяжении. В связи с этим применяются активные наполнители каучуков — главным образом технический углерод различных марок, отличающихся способом производства, дисперсностью, структурностью и др.
Для получения белых и цветных резин применяются светлые усилители — тонкодисперсная
Бутадиен-стирольные каучуки с минимальным содержанием примесей поглощают воду, по диэлектрическим свойствам равноценны натуральному каучуку. По водостойкости и газопроницаемости резины из бутадиен-стирольных каучуков практически равноценны резинам из натурального каучука. Вулканизаты из СКС достаточно стойки к действию сильных и слабых кислот, щелочей, спиртов, эфиров, кетонов и пр. Набухают в бензине, бензоле, толуоле, четырёххлористом углероде, в растительных и животных маслах и жирах. В бензине и бензоле бутадиен-стирольные каучуки набухают меньше, чем натуральный каучук.
Промышленность синтетического каучука вырабатывает бутадиен-стирольные и бутадиен-α-метилстирольные каучуки в широком ассортименте, получаемые полимеризацией при 5 и 50оС. Наиболее распространены каучуки, получаемые путём полимеризации при температуре 5оС. Эти каучуки содержат связанного стирола или α-метилстирола 22,0-25,0 % и относятся к каучукам общего назначения, потребляемым главным образом для изготовления автомобильных шин и резинотехнических изделий. Указанное содержание связанного стирола или α-метилстирола является оптимальным в отношении свойств каучуков.
Для производства автомобильных шин и резинотехнических изделий широко используются каучуки, содержащие высокоароматические масла, хорошо совмещающиеся с ними, улучшающие пластоэластические свойства и текучесть при формировании, облегчающие введение ингредиентов в резиновые смеси, уменьшающие их усадку. С этой же целью в каучуки вводится различные мягчители — смолы, жирные кислоты и др.
Применение
Применяется в шинной, резинотехнической, кабельной, обувной, пищевой (жевательные резинки) и других отраслях промышленности.
См. также
Примечания
Литература
- Бутадиен-стирольные каучуки — статья из Большой советской энциклопедии.
- Рыбина А. В., Рыбин Е. В. Технология синтетических каучуков. Л.: Химия, 1987
- Энциклопедия полимеров 1 том / В. А. Каргин. — М.: Советская энциклопедия, 1972. — 1224 с.
- Корнев А. Е. Курс лекций по дисциплине «Основы технологии переработки эластомеров», 2010