ЭТИЛЕН-ПРОПИЛЕНОВЫЕ КАУЧУКИ,
сополимеры
этилена с пропиленом или терполимеры этих двух мономеров с несопряженным
диеном. В качестве диена, вводимого для облегчения вулканизации в кол-ве
0,5-3 мол. %, чаще всего используют этилиденнорборнен, реже - дициклопентадиен.
1,4-гексадиен и метилтетрагидроинден. Общая ф-ла сополимера
ф-ла терполимера с этилиденнорборненом
Структура и свойства каучуков.
Макромолекула
Э.-п. к. содержит от 50 до 70 мол. % этиленовых звеньев, сополимеры с большим
кол-вом этих звеньев в молекуле являются термопластами. Мол. м. 80-250
тыс.; плотн. 0,85-0,87 г/см3; т. стекл. от -55 до -70 °С; Ср2,17
кДж/(кг х К); теплопроводность 20,81 х 10-4 Вт(м х К); коэф.
линейного расширения 2,2 х 10-4 град-1,
(5-10) х 1016 Ом см;
2,2-2,4. Э.-п. к. мало набухают в полярных растворителях, но нестойки к действию
углеводородных масел и неполярных растворителей.
Основные цепи сополимера и терполимера
не содержат двойных связей. поэтому Э.-п. к. превосходят др. типы СК по
озоно-, свето- и атмосферостойкости. обладают длит. теплостойкостью при
т-рах до 150 °С и кратковременной при 200 °С; стойки к воздействию окислит.
и агрессивных сред. Для длит. хранения Э.-п. к. стабилизируют обычно бесцв.
антиоксидантами фенольного типа (0,2-0,5% от массы каучука), в некоторых
случаях применяют окрашивающие антиоксиданты, например фенил- -нафтиламин
(неозон Д). Недостатки Э.-п. к.- низкая масло- и огнестойкость.
Каучуки с низким содержанием пропилена
(20-30%) характеризуются высокой прочностью невулканизованной смеси, каучуки
с высоким его содержанием (45-50%) - низкой прочностью, но достаточно высокой
морозостойкостью. В зависимости от мол. массы Э.-п. к. делят на низко-,
средне- и высоковязкие; их вязкости по Муни, измеренные при 100 °С, 120
°С, 125-200 °С, составляют соотв. 25-60, 60-100 и 100-120 единиц.
Получение каучуков. Осн. пром. способы
произ-ва Э.-п. к.- сополимеризацияэтилена с пропиленом (и диеном. на катализаторах
Циглера-Натты в присутствии тяжелых углеводородных растворителей или в суспензии
в жидком пропилене. Осн. пром. катализаторы - системы, содержащие соед.
V (VOC13, VC14, триацетилацетонат V) и алюминийалкилы
или алюминийгалогеналкилы [Al(C2H5)2Cl,
А12(С2Н5)3С13].
Полимеризацию в тяжелых углеводородных
р-рителях- н-гексане, н-гептане или бензине с т. кип. 80-110
°С- проводят при 30 °С в реакторе непрерывного типа с мешалкой и охлаждением
или в каскаде из 2-5 реакторов, куда поступают мономеры. очищенные от влаги
и полярных растворителей, и катализатор. Во избежание излишнего повышения вязкости
смеси сополимеризацию обрывают при получении раствора с концентрацией Э.-п.
к. 8-10% по массе, для чего добавляют разл. спирты. После частичного удаления
непрореагировавших мономеров в раствор вводят антиоксиданты и удаляют катализатор
промывкой реакц. смеси водой. этанолом и соляной кислотой. После отгонки растворителя
с парами воды (т. наз. метод водной дегазации) выделяют каучук; иногда
выделение из раствора осуществляют путем осаждения этанолом.
Полимеризацию мономеров в суспензии в
жидком пропилене проводят при температуре от -20 до 40 °С. Компоненты каталитич.
сисгемы вводят в реактор раздельно в виде растворов в жидком пропилене или
бензине; активный каталитич. комплекс образуется непосредственно в реакц.
зоне. Полученная суспензия каучука в пропилене (25-36% по массе) поступает
на водную дегазацию, а затем обезвоживается в червячно-отжимных прессах.
Низковязкие Э.-п. к. получают обычно полимеризацией
в растворе, высоковязкие - в суспензии. В последнем случае выход каучука выше,
легче ведется контроль ММР. Выпускают Э.-п. к. в виде гранул, резаных узких
полос или прессованных кип.
Переработка каучука. Э.-п. к. обычно
не пластицируют; для получения резиновых смесей необходимой пластичности
выбирают каучуки с соответствующей вязкостью. Э.-п. к. легко смешиваются
с ингредиентами в резиносмесителях и на вальцах. Изделия изготовляют методом
литья под давлением, каландрованием, экструзией.
Наряду с ненаполненными Э.-п. к. выпускают
наполненные каучуки; осн. наполнители - слабощелочная или нейтральная печная
сажа (для темных каучуков), минер. наполнители, не имеющие кислой реакции
(мел, кремнезем, каолин). Тип пластификатора Э.-п. к. выбирают в зависимости
от используемой в дальнейшем вулканизующей смеси; для сополимеров это гл.
обр. насыщенные минер. масла, парафины, сложные эфиры, полиалкилбензолы;
для терполимеров применяют также вулканизующие пластификаторы - низкомол.
полибутадиен с высоким содержанием винильных звеньев.
Э.-п. к. вулканизуют при 150-180 °С в
течение 10-60 мин; осн. вулканизующие агенты для сополимера - кумилпероксид,
трет-бутилпероксид,
некоторые ненасыщенные пероксиды с соагентами (S, триаллилизоцианурат и др.),
для терполимера - главным образом S с ускорителями вулканизации (каптакс, тетраметилтиурамдисульфид),
феноло-формальдегидные смолы. С применением феноло-формальдегидных смол
получают резины с высокой озоностойкостью, при использовании пероксидов
в сочетании с S и ускорителями вулканизации - резины с высокой стойкостью
к агрессивным средам, при применении S и тетраметилтиурамдисульфида - резины
с хорошими физ.-мех. характеристиками.
Для устранения недостатков Э.-п. к.- низких
адгезии, масло- и огнестойкости, невысокой скорости экструзии при изготовлении
изделий - каучуки совмещают с др. СК. Так, сополимер хорошо совмещается
с термопластами (особенно полиэтиленом и полипропиленом) и с бутилкаучуком.
Терполимеры совулканизуются с бутадиен-нитрильными, полихлоропреновыми,
бутадиен-стирольными и бутадиеновыми каучуками.
Осн. применение Э.-п. к. - в качестве
изоляции проводов и кабелей, для получения (в смеси с полипропиленом) ударопрочных
пластмасс, изготовления автомобильных уплотнительных деталей, велосипедных
шин, гуммированных покрытий, теплостойких конвейерных лент, прорезиненных
тканей, рукавов.
Мировой объем произ-ва ок. 600 тыс. т
в год (1989). Выпускаются под назв. висталон, эпсин, нордель, эпкар (США),
дютрал (Италия), эспрен ЕРДМ и митцунерт (Япония), СКЭП и СКЭПТ (Россия).
Лит.: Кисин К. В. и [др.], "Каучук
и резина", 1981, № 6, с. 5-8; Говорова О. А., Фролов Л. Е., Сорокин Г.
А., в сб.: Свойства резин на основе этилен пропиленовых каучуков, М., 1986;
Говорова О. А., там же, М., 1989; Drake R.E., Gummi, Asbest, Kunstoffe,
Jarhg. 35, 1982, S. 180-85; Dutral Ethylene-propylene elastomers. Technical
Inform., Montedison, 1985;