Физические свойства и структура изопренового каучука
Физические свойства СКИ подобны свойствам НК. Изопреновые каучуки кристаллизуются при —25 °С, но по сравнению с НК характеризуются меньшей скоростью (полупериод кристаллизации нерастянутого СКИЛ при —25 °С составляет более 300 ч, СКИ-3— более 20 ч, НК — 2,3 ч) и меньшей степенью кристаллизации (максимальное содержание кристаллической фазы в СКИЛ —25%, в СКИ-3 —30%, в НК —30—35%. Это объясняется главным образом меньшей регулярностью молекулярных цепей.
Резины на основе СКИ меньше кристаллизуются при растяжении. Наименьшее относительное удлинение, при котором наблюдается образование кристаллической фазы при 20°С, составляет для резин на основе СКИЛ 600—800%, на основе СКИ-3 — 300— 400%, на основе НК — 200%. Параметр растворимости синтетических изопреновых каучуков равен 16,8 (МДж/м3). СКИ растворяются в тех же растворителях, что и НК.
каучука
Химические свойства синтетических изопреновых каучуков аналогичны свойствам натурального каучука. Под влиянием титанового катализатора полимеризации изопрена или УФ-облучения они могут претерпевать цис-транс-изомеризацию, которая иногда сопровождается реакциями сшивания или циклизации. Циклизация протекает также при нагревании изопреновых каучуков в присутствии Р205 или SnCL4, что приводит к уменьшению ненасыщенности полимера и увеличению жесткости цепи.
При хлорировании изопреновых каучуков с помощью ССl4 в присутствии катализаторов получают продукт, содержащий до 65% хлора, растворимый в ароматических растворителях и не растворимый в алифатических углеводородах. Как и НК, синтетические изопреновые каучуки подвергаются гидрированию в присутствии катализаторов, при этом повышается степень их кристалличности. Ненасыщенность гидрированных СКИ меньше, чем гидрированного НК; с уменьшением степени ненасыщенности повышается температура стеклования каучуков. Изопреновые каучуки реагируют с малеиновым ангидридом и другими реакционноспособными соединениями, что дает возможность получать продукты, содержащие функциональные группы. Синтетические изопреновые каучуки склонны к окислительной деструкции, которая ускоряется под действием металлов переменной валентности (Fe, Со, Ti), озона, поэтому в процессе синтеза их стабилизируют введением антиоксидантов.
Синтетические дис-1,4-изопреновые каучуки хорошо растворяются в алифатических, али-циклических и ароматических углеводородах; в меньшей степени - в сложных эфирах, высших кетонах. Вулканизаты их смесей стойки к действию ацетона, воды, этилового спирта и не стойки к действию ряда кислот (азотной, соляной, муравьиной, олеиновой), щелочей, минеральных масел.
Технологические свойства изопренового каучука
Переработка каучука.
Каучуки типа СКИ-3 выпускают с заданной вязкостью (вязкость по Муни СКИ-3 I группы составляет 71—85 уел. ед., СКИ-3 II группы — 50—60 уел. ед.). При переработке в отличие от НК они не нуждаются в предварительной пластикации, и пластоэластические свойства подобны свойствам пластикатов НК; однако вследствие большой склонности СКИ к деструкции при переработке необходимо строго соблюдать температурные режимы смешения, разогрева и формования.
Основным недостатком СКИ, связанным с особенностями молекулярной структуры и ММР, является пониженная когезионная прочность резиновых смесей на их основе. Так, прочность при растяжении резиновой смеси на основе НК составляет 1,5— 2,0 МПа, на основе СКИ-3 — только 0,2—0,4 МПа, для смесей на основе СКИЛ эта величина еще меньше. Поэтому при сборке неформовых, клееных и других изделий (например, на основе СКИ-3) возникают затруднения, связанные с повышенной липкостью смесей и полуфабрикатов, недостаточной каркасностью, текучестью при транспортировке и хранении. Каучуки, полученные с применением литиевых катализаторов, вследствие их повышенного эластического восстановления и низкой когезионной прочности перерабатываются с большим трудом. Синтетические изопреновые каучуки хорошо совмещаются со всеми диеновыми каучуками.
При составлении рецептуры резиновых смесей на основе СКИ-3 и СКИЛ используют пластификаторы, наполнители и противостарители тех же типов, что и в рецептуре смесей на основе НК. Для повышения когезионной прочности резиновых смесей на основе СКИ-3 в них вводят полиэтилен высокой плотности и термоэластопласты, а также применяют специальные структурирующие добавки, например комплексы резорцина и уротропина. При использовании около 0,1—0,5% п-нитрозодифениламина (ПНДФА), малеинового ангидрида и других модификаторов на заключительных стадиях производства удается получить синтетический изопреновый каучук с улучшенными технологическими свойствами. Например, когезионная прочность смесей на основе СКИ-3 с 0,1% ПНДФА составляет не менее 0,6 МПа.