Бутилкаучук (БК, инджей-бутил, полисар-бутил, сокабутил, эссо-бутил),
сополимер изобутилена с небольшим кол-вом изопрена общей ф-лы: [-С(СН3)2-СН2-]n-[-СН2С(СН3)=СН-СН,-]m
Непредельность каучука составляет 0,6-3,0 мол. %.
Структура и физические свойства каучука. Макромолекулы бутилкаучук имеют линейное строение; распределение звеньев изопрена, присоединенных преим. в положениях 1,4, носит статистич. характер. Мол. масса каучука (200-700)*103
(по Флори). Бутилкаучук не содержит геля. раств. в алифатич. и ароматич. углеводородах.
кристаллизуется только при больших растяжениях (> 500%). Осн. физ. характеристики
каучука приведены ниже:
Малая ненасыщенность бутилкаучука обусловливает его высокую тепло-, свето- и озоностойкость.
а также устойчивость к действию мн. агрессивных сред - растворов щелочей. кислот,
спиртов, кетонов, растит. и животных жиров. Н2О2
и др. По стойкости к комбиниров. действию света и озона бутилкаучук существенно превосходит такие высоконенасыщенные каучуки, как НК, синтетич. изопреновые,
бутадиеновые. Ионизирующие излучения вызывают деструкцию бутилкаучука. При необходимости
его стабилизации используют небольшие количества обычных антиоксидантов.
Отличительная особенность бутилкаучук - исключительно низкая воздухо- и паропроницаемость.
Получение каучука. Бутилкаучук синтезируют катионной сополимеризацией мономеров при температурах от –80 до –95 °С в среде метил- или этилхлорида.
не растворяющих полимер. или в алифатич. углеводородах. например изопентане.
Катализаторы полимеризации - А1С13, протонированные комплексы
этилалюминийсесквихлорида (С2Н5)3А12С13 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 бутилкаучука - брикеты.
Технологические свойства каучука. Резиновые смеси. Вязкость каучука
по Муни (100С) составляет обычно 45-75. Наиболее распространен высокомол.
тип с вязкостью 75. бутилкаучук не пластицируется при мех. обработке. Из-за низкой
непредельности, обусловливающей небольшую скорость его вулканизации, он
непригоден для использования в смесях с высоконенасыщенными каучуками.
Бутилкаучук технологически совместим с двойным и тройным этилен-пропиленовыми каучуками,
полиизобутиленом, хлоропреновым каучуком. сополимер.м изобутилена со стиролом.
полиэтиленом (в т.ч. хлорсульфированным), полипропиленом.
Перерабатывают бутилкаучук на обычном оборудовании резиновых заводов (резиносмесителях, вальцах, каландрах, экструдерах), изделия вулканизуют при 140-180 °С в
прессах, спец. агрегатах, котлах. Для вулканизации бутилкаучук применяют серу или
орг. полисульфиды в сочетании с высокоактивными ускорителями (напр., тиурамдисульфидами)
и ZnO, n-хинондиоксим в присутствии окислителей (напр., РbО2), алкилфенолоформальд.
смолы в присутствии хлорсодержащих активаторов (напр., хлорсульфополиэтилен, гексахлор-n-ксилол). Скорость и степень вулканизации бутилкаучук тем больше, чем
выше его непредельность. Наполнителямирезиновых смесей на основе бутилкаучук 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 бутилкаучука 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°С. ** Наполнитель - активный техн.
углерод ДГ-100 (50 мас. ч.); вулканизация 60 мин при 143°С.
Применение каучука. бутилкаучук применяют в произ-ве 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 бутилкаучука 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 бутилкаучуком в пром. масштабах выпускают
ряд его модификаций: продукты прямого галогенирования - хлорбутилкаучук
и бромбутилкаучук; жидкие бутил- и хлорбутилкаучук; структурированный бутилкаучук;
искусственный латекс бутилкаучук (см. Латексы синтетические).
Хлор- и бромбутилкаучук содержат соотв. 1,1-1,3% С1 или 2-3% Вг, присоединенных
гл. обр. в положение
к двойным связям изопреновых звеньев макромолекулы. Подвижные в аллильном
положении атомы галогена способны участвовать в вулканизации (в т. ч. с
использованием в кач-ве вулканизующего агента ZnO). Это обусловливает повыш.
скорость вулканизации таких каучуков (особенно бромбутилкаучука), благодаря чему возможна их совулканизация с НК и высоконенасыщенными СК. Вулканизаты
галогениров. бутилкаучук 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 бутилкаучук к резинам на основе др. каучуков. Мировое произ-во
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 произ-ва в развитых капиталистич. странах ок. 3 тыс. т/год (1983). См.
также Жидкие каучуки.
Сшитый (структурированный) бутилкаучук, получаемый сополимер.зацией изобутилена,
изопрена и 0,3-4,0% дивинилбензола или др. сшивающего агента, содержит
50-80% геля. Он обладает меньшей, чем обычный бутилкаучук, хладотекучестью, что
обеспечивает лучшее сохранение формы профилир. заготовок при их хранении
и неформовой вулканизации. Для вулканизации сшитого каучука м. бутилкаучук использованы
орг. пероксиды. Применяют его как добавку к неструктурированному бутилкаучук для
улучшения каркасности и внеш. поверхности резиновых заготовок.