Хлоропреновый каучук: формула, свойства, получение

Хлоропреновый каучук (CR) является одним из наиболее важных и широко используемых синтетических каучуков. Он обладает уникальным сочетанием ценных свойств, таких как высокая масло- и бензостойкость, озоностойкость, тепло- и морозостойкость. Благодаря этому хлоропреновые каучуки находят применение в производстве резинотехнических изделий для различных отраслей промышленности.

Общая информация

Хлоропреновый каучук представляет собой продукт полимеризации хлоропрена (2-хлорбутадиена-1,3), которая проводится по радикальному механизму в водной эмульсии:

n (H₂C=CCl−CH=CH₂) → (−H₂C−CCl=CnH−CH₂−)

Формула хлоропренового каучука имеет следующий вид:

-[CH₂-CHCl-C(CH₂Cl)=CH-CH₂]_n-

Хлоропреновый каучук представляет собой светло-желтую эластичную массу с высокой адгезией к различным материалам и хорошей стойкостью к внешним воздействиям.

Получение хлоропренового каучука

Хлоропреновый каучук получают полимеризацией в процессе эмульсионной сополимеризации хлоропрена. Полимеризацию хлоропренового каучука проводят в водной эмульсии в присутствии эмульгаторов, инициаторов и регуляторов при температуре 38-40°C. В качестве регуляторов выступают сера, меркаптаны или их комбинации.

Различают следующие основные способы получения хлоропренового каучука:

• Эмульсионная полимеризация с серным регулированием (наириты СР)
• Эмульсионная полимеризация с меркаптановым регулированием (наириты П)
• Эмульсионная полимеризация с комбинированным регулированием (наириты КР)

Помимо этого, существуют специальные способы получения хлоропреновых каучуков, такие как низкотемпературная полимеризация (наириты НТ и НП) и сополимеризация с другими мономерами (наириты С, Н и др.).

Свойства и структура

Хлоропреновые каучуки характеризуются линейным строением макромолекул с высокой степенью регулярности. Основную часть цепи (96-98%) составляют 1,4-транс-звенья хлоропрена. Также присутствуют 1,2- и 3,4-звенья.

Для хлоропренового каучука характерны следующие физико-механические свойства:

Помимо этого, хлоропреновые каучуки обладают высокой адгезией к различным материалам, стойкостью к воздействию озона, кислорода и атмосферных факторов. Они негорючи и стоек к набуханию в неполярных растворителях.

Марки хлоропреновых каучуков

Существует большое количество различных марок хлоропреновых каучуков. Основные из них:

• Наирит СР - продукт серного регулирования, выпускается в двух марках: А и В
• Наирит КР - продукт комбинированного регулирования
• Наирит С - сополимер хлоропрена с 7-10% стирола
• Наирит Н - сополимер хлоропрена с акрилонитрилом
• Наириты НТ и НП - продукты низкотемпературной полимеризации

Различные марки хлоропреновых каучуков отличаются друг от друга способом получения, степенью кристалличности, скоростью вулканизации и другими показателями.

Применение

Благодаря уникальному комплексу свойств, хлоропреновые каучуки широко используются в производстве резинотехнических изделий для различных отраслей промышленности.

Основные области применения хлоропреновых каучуков:

1. Производство транспортерных лент
2. Изготовление приводных ремней
3. Производство шлангов и рукавов
4. Изоляция электрических кабелей
5. Изготовление защитных покрытий
6. Производство клеев

Помимо использования в чистом виде, хлоропреновые каучуки часто смешивают с другими полимерами, такими как бутилкаучук, натуральный каучук, СКС для улучшения комплекса свойств.

Вулканизация хлоропреновых каучуков

Для придания резинам и эластомерам на основе хлоропренового каучука необходимого комплекса физико-механических свойств проводят процесс вулканизации. Вулканизация хлоропреновых каучуков обычно осуществляется с использованием оксидов металлов в качестве вулканизующих агентов.

Наиболее распространенная вулканизующая система для хлоропреновых каучуков - это смесь оксида цинка (5-7 частей) и оксида магния (4 части) на 100 частей каучука. При вулканизации происходит образование сшивок между макромолекулами с участием подвижных атомов хлора в 1,2-положении.

Стабилизация хлоропренового каучука

Для предотвращения преждевременной вулканизации и образование сшивок при хранении в хлоропреновые каучуки вводят стабилизаторы. В качестве стабилизаторов чаще всего используются ароматические амины и фенолы, которые связывают ионы металлов, катализирующие процессы деструкции полимеров.

Свойства вулканизатов на основе хлоропреновых каучуков

Вулканизаты на основе хлоропреновых каучуков характеризуются рядом ценных эксплуатационных свойств:

• Высокая механическая прочность
• Хорошая износостойкость
• Стойкость к воздействию масел и нефтепродуктов
• Тепло- и морозостойкость
• Долговечность при динамических и статических нагрузках

Благодаря этому вулканизаты на основе хлоропреновых каучуков широко используются для изготовления разнообразных резинотехнических изделий, эксплуатируемых в сложных условиях.

Комбинирование хлоропреновых каучуков с другими полимерами

Для расширения областей применения и улучшения комплекса свойств хлоропреновые каучуки часто комбинируют с другими полимерами.

Наиболее распространенные комбинации хлоропреновых каучуков:

• С бутадиен-нитрильными каучуками (до 50%)
• С бутадиеновыми каучуками (до 20%)
• С СКС (до 20%)
• С этилен-пропиленовыми каучуками (до 30%)

Благодаря комбинированию с другими каучуками удается значительно улучшить низкотемпературные свойства, термо- и маслостойкость хлоропреновых каучуков.

Переработка хлоропреновых каучуков

Переработка хлоропреновых каучуков осуществляется обычными методами, применяемыми для переработки других видов синтетических каучуков.

Основные этапы переработки:

1. Приготовление резиновой смеси
2. Формование заготовок
3. Вулканизация
4. Контроль качества готовых изделий

Образование различных изделий и покрытий на основе хлоропренового каучука осуществляется методами экструзии, каландрования, литья и прессования. При этом возможно использование различного рода наполнителей и пластификаторов для регулирования свойств.

Контроль качества хлоропреновых каучуков

Для оценки качества хлоропреновых каучуков используют стандартизованные методы испытаний согласно ГОСТ ISO 2475-2013 «Каучук хлоропреновый. Методы оценки».

В стандарте приводятся требования к следующим показателям:

• Вязкость по Муни
• Условная прочность
• Относительное удлинение при разрыве
• Массовая доля зольности
• Термоокислительная стабильность

Контроль показателей проводится на стандартизованных образцах резин, вулканизованных по регламентированным режимам с использованием стандартных ингредиентов.

Упаковка и транспортировка

Хлоропреновые каучуки перед транспортировкой и хранением упаковывают в полиэтиленовую тару весом 10-25 кг.

Для предотвращения слеживаемости внутренние поверхности тары подвергаются обработке порошкообразными антиадгезионными веществами, такими как тальк, окись цинка, мел.

Транспортирование упакованного хлоропренового каучука осуществляется всеми видами транспорта в крытых видах транспорта в соответствии с правилами перевозки грузов.

Хранение хлоропреновых каучуков

Хранение хлоропреновых каучуков осуществляется в закрытых складских помещениях, исключающих попадание прямых солнечных лучей и атмосферных осадков.

Оптимальные условия хранения:

• Температура от -20 до +30°С
• Относительная влажность воздуха не более 80%

При соблюдении регламентированных условий хранения гарантийный срок годности хлоропреновых каучуков составляет 18 месяцев с даты изготовления.

Перед использованием материала, подвергавшегося длительному хранению, необходимо проводить предварительную распарку для восстановления пластичности и однородности структуры полимера.

Утилизация отходов производства и изделий

Отходы производства и изделия из хлоропреновых каучуков по истечении срока службы подвергаются утилизации методами, применяемыми для резинотехнических и полимерных материалов.

Возможные методы утилизации:

• Механический износ с последующей сепарацией
• Сжигание
• Захоронение на полигонах
• Переработка вторичными методами

Выбор метода утилизации зависит от вида отходов, наличия соответствующего оборудования, требований экологической безопасности.