«Каучуки синтетические»

синтетические полимеры, которые, подобно каучуку натуральному (См. Каучук натуральный), могут быть переработаны в резину (См. Резина) (см. также Высокоэластическое состояние,Эластомеры).

Все К. с. делят обычно на каучуки общего и специального назначения (см. табл.). Первые применяют в производстве изделий, в которых реализуется основное свойство резин — высокая эластичность при обычных температурах (шины, транспортёрные ленты, обувь и др.), вторые — в производстве таких изделий, которые должны обладать стойкостью к действию растворителей, масел, кислорода, озона, тепло-и морозостойкостью (т. е. способностью сохранять высокоэластические свойства в широком диапазоне температур) и др. специфическими свойствами. Классификация К. с. по областям их применения в известной мере условна, т. к. многие каучуки обладают комплексом свойств, позволяющим применять их как каучуки общего и специального назначения. С др. стороны, к некоторым изделиям общего назначения иногда предъявляют специального требования. Так, выпускают морозостойкие шины, масло- и бензостойкую резиновую обувь и др. Разработаны полимеры, называют термоэластопластами (См. Термоэластопласты), в которых сочетаются свойства эластомеров и термопластичных полимеров; благодаря этому они могут быть переработаны в резиновые изделия, минуя стадию вулканизации (См. Вулканизация). Особые группы К. с.: водные дисперсии каучуков (Латексы); жидкие каучуки (Олигомеры, отверждающиеся с образованием резиноподобных материалов); наполненные каучуки (смеси К. с. с наполнителями или пластификаторами, изготовляемые при получении К. с.).

Важнейшие промышленные синтетические каучуки

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| Название каучуков и их        | Химический состав      | Специальные свойства  |

| отечественные марки   |     |      |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Каучуки общего назначения    |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Бутадиеновые СКД      | 1,4-цис-Полибутадиен   | —         |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Бутадиен-стирольные (α-      | Сополимеры бутадиена со    | —         |

| метилстирольные) CKC (CKMC)   | стиролом (α-метилстиролом)       |      |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Изопреновые СКИ        | 1,4-цис-Полиизопрен     | —         |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Этилен-пропиленовые   |     |      |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| СКЭП   | Сополимеры этилена с         | Стойкость к окислению,        |

|     | пропиленом  | действию химических агентов,     |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------| атмосферостойкость     |

| СКЭПТ         | Сополимеры этилена с         |      |

|     | пропиленом и с третьим       |      |

|     | сомономером       |      |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Бутилкаучук БК    | Сополимеры изобутилена с         | Газонепроницаемость,          |

|     | небольшим количеством       | атмосферостойкость     |

|     | изопрена      |      |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Хлоропреновые (наирит)       | Полихлоропрен     | Удовлетворительная масло- и      |

|     |     | бензостойкость     |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Каучуки специального назначения   |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Бутадиен-нитрильные CKH   | Сополимеры бутадиена с     | Масло- и бензостойкость       |

|     | акрилонитрилом           |      |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Полисульфидные (тиокол)    | Полисульфиды     | То же    |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кремнийорганические CKT   | Полиорганосилоксаны          | Тепло- и морозостойкость,    |

|     |     | высокие электроизоляционные     |

|     |     | свойства, физиологическая   |

|     |     | инертность    |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Фторкаучуки СКФ         | Сополимеры фторолефинов        | Тепло-, масло-, атмосферо- и       |

|     |     | огнестойкость, стойкость к    |

|     |     | действию агрессивных сред        |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Уретановые СКУ   | Полиуретаны        | Высокая прочность при         |

|     |     | растяжении и износостойкость     |

|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Хлорсульфированный          | Полиэтилен, содержащий     | Атмосферо-, тепло- и    |

| полиэтилен ХСПЭ | хлорсульфоновые группы     | износостойкость           |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Наиболее распространённые способы получения К. с. — эмульсионная и стереоспецифическая Полимеризация. При полимеризации возможно регулирование молекулярной массы каучуков. Это позволяет исключить при переработке К. с. энергоёмкую стадию пластикации (см. Пластикация каучуков). Технологические процессы получения К. с. (в большинстве случаев непрерывные) включают также стадии выделения каучука из дисперсий или растворов (например, коагуляцией (См. Коагуляция)или осаждением), очистку каучука от остатков катализаторов, эмульгаторов и др. примесей, сушку, брикетирование и упаковку каучука. Важнейшие Мономеры для синтеза каучуков — Бутадиен,Изопрен,Стирол и др. — получают главным образом из попутных нефтяных газов и газов Крекинга; например, бутадиен может быть получен каталитическим дегидрированием н-бутана. Кроме этих мономеров, применяют также Акрилонитрил, фторолефины, некоторые Кремнийорганические соединения и др.

Успешное решение проблемы промышленного синтеза каучука относится к числу наиболее значительных достижений науки и техники 20 в. Синтез каучука в крупном заводском масштабе впервые в мире был осуществлен в 1932 в СССР по способу, разработанному С. В. Лебедевым: полимеризацией на металлическом натрии 1,3-бутадиена, полученного из этилового спирта, был синтезирован натрий-бутадиеновый каучук СКВ. В 1938 было организовано промышленное производство бутадиен-стирольных каучуков в Германии, в 1942 — крупное производство К. с. в США. К 1972 К. с. выпускали более чем в 20 странах. СССР по объёму производства К. с. занимает одно из ведущих мест.

Мировое производство К. с. возрастает быстрыми темпами. Так, если в 1950 доля К. с. в общем объёме производства натурального и синтетического каучуков в капиталистических странах составляла около 22%, в 1960 около 48%, то к 1971 она возросла до Каучуки синтетические60% (Каучуки синтетические5 млн. т К. с. и Каучуки синтетические 3 млн. т натурального каучука). Интенсивный рост выпуска К. с. объясняется значительно более низкой себестоимостью производства наиболее массовых каучуков общего назначения (в частности, бутадиен-стирольных) по сравнению с себестоимостью производства натурального каучука, а также невозможностью использования натурального каучука в некоторых изделиях специального назначения — тепло-, масло-, бензостойких и др. К относительному сокращению потребления натурального каучука привело также создание бутадиеновых и изопреновых стереорегулярных К. с., оказавшихся конкурентоспособными с натуральным каучуком в производстве некоторых шин, например для легковых автомобилей, и др. изделий.

Номенклатура резиновых изделий, изготовляемых на основе К. с., насчитывает около 50 тыс. наименований. Наиболее крупный потребитель К. с. — шинная промышленность (более 50% общего объёма потребления К. с.). Технический прогресс в различных отраслях промышленности выдвигает перед промышленностью К. с. задачу создания каучуков, в которых должны сочетаться высокая термостойкость, стойкость к действию ионизирующих излучений, масло- и бензостойкость и др. Эта задача может быть, в частности, решена путём синтеза каучуков из мономеров, содержащих неорганические элементы — бор, фосфор, азот, фтор, кремний. О свойствах и применении К. с. см. также Акрилатные каучуки,Бутадиен-нитрильные каучуки,Бутадиеновые каучуки,Бутадиен-стирольные каучуки,Бутилкаучук,Винилпиридиновые каучуки,Изопреновые каучуки,Карбоксилатные каучуки,Кремнийорганические каучуки,Полисульфидные каучуки,Уретановые каучуки,Фторкаучуки,Хлоропреновые каучуки,Хлорсульфированный полиэтилен,Этилен-пропиленовые каучуки.

Лит.: Уитби Г. С. [ред.], Синтетический каучук, пер. с англ., М. — Л., 1957; Литвин О. Б., Основы технологии синтеза каучуков, М., 1972; «Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева», 1968, т. 13, № 1 (номер посвящен резиновой промышленности); Кирпичников П. А., Аверко-Антонович Л. А., Аверко-Антонович Ю. А., Химия и технология синтетического каучука, Л., 1970; Справочник резинщика. Материалы резинового производства, М., 1971.

КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ (СК) - эластичные синтетические полимеры, которые могут быть переработаны в резину. СК общего назначения (напр., изопреновые, бутадиеновые) применяют в тех же резиновых изделиях, что и натуральный каучук; СК специального назначения - в изделиях, которые должны обладать масло- и бензостойкостью (напр., бутадиен-нитрильные каучуки), тепло- и морозостойкостью (напр., кремнийорганические каучуки) или другими свойствами, отсутствующими у натурального каучука. Из СК изготовляют изделия ок. 50 тыс. наименований; крупнейший потребитель - шинная промышленность.

КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ (СК), синтетические эластомеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации. СК общего назначения (например, изопреновые, бутадиеновые) применяются в тех же резиновых изделиях, что и натуральный каучук; СК специального назначения - в изделиях, которые должны обладать масло- и бензостойкостью (например, бутадиен-нитрильные каучуки), тепло- и морозостойкостью (например, кремнийорганические каучуки) или другими свойствами. Из СК изготовляют изделия около 50 тыс. наименований; крупнейший потребитель - шинная промышленность. Первый СК получил Г. Бушарда (Франция) в 1879; крупное промышленное производство впервые осуществлено С.В. Лебедевым (СССР) в 1932. Мировое производство около 12 млн. т в год.

(СК), синтетич. полимеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации. Составляют осн. массу эластомеров.

Классификация. Обычно приняты классификация и наименование К. с. по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и т. п.), или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или(и) боковых группах (напр., полисульфидные, уретановые, кремнийорг., фторкаучуки). К. с. подразделяют также по др. признакам, напр, по содержанию наполнителей - на ненаполненные и наполненные каучуки, по мол. массе (консистенции) и выпускной форме - на твердые, жидкие (см. Жидкие каучуки )и порошкообразные. Часть К. с. выпускают в виде водных дисперсий -латексов синтетических. Особая группа К. с.-термоэластопласты. По областям применения К. с. разделяют на каучуки общего и спец. назначения (см. табл.). К первым относят К. с. с комплексом достаточно высоких техн. св-в (прочностью, эластичностью, износостойкостью, усталостной выносливостью и др.), пригодные для массового изготовления широкого круга изделий, ко вторым - каучуки, одно или неск. св-в к-рых обеспечивают выполнение специфич. требований к изделиям и их работоспособность часто в экстремальных условиях эксплуатации.

Свойства. К. с. - аморфные или сравнительно слабо кристаллизующиеся полимеры с высокой гибкостью и относительно малым межмол. взаимод. цепей, что обусловливает их высокую конформац. подвижность в широком интервале т-р. Характеристикой подвижности цепей может служить т-ра стеклования каучуков. Ее значения в значит, мере определяют комплекс их деформационных и прочностных св-в. Ненасыщ. К. с. присоединяют Н ₂, галогены, тиолы, кар-боновые и тиокислоты, нитрозосоед., глиоксаль, хлораль, эпоксидируются надкислотами, циклизуются под действием к-т, сшиваются серой, пероксидами, малеиновым ангидридом, динитрозосоединениями. Хим. св-ва таких К. с. определяются содержанием и положением двойных связей, природой и положением заместителей (боковых групп). Насыщ. К. с. значительно менее активны. Их хим. св-ва определяются прочностью связей в основной цепи и типом боковых групп. Окисление под действием О ₂ и О ₃, ускоряющееся при воздействии света и нагревании, вызывает деструкцию и структурирование (сшивание) К. с. Для защиты от окисления в них вводят антиоксиданты в кол-ве 0,15-2,0% по массе. Гарантийный срок хранения К. с. составляет обычно 0,5-2 г. Термостойкость К. с. выше, чем НК. Наиб. термостойки каучуки с неорг. основной цепью (напр., кремнийорганические) и фторкаучуки. Под действием ионизирующих излучений большинство К. с. сшивается; бутилкаучук и полиизобутилен, содержащие в цепи четвертичные атомы С, деструктируются. Большинство К. с. менее склонно к механодеструкции, чем НК. Совр. марки К. с. не требуется подвергать пластикации. Ненасыщ. каучуки обычно вулканизуют с применением серных вулканизующих систем, насыщенные-орг. пероксидами, ионизирующими излучениями и др.

Получение и применение. Полимеризация - осн. метод получения К. с. из диенов и олефинов. Поликонденсацией синтезируют гл. обр. полисульфидные, уретановые и нек-рые др. По технол. оформлению процессы можно разделить на эмульсионные и растворные. Первые осуществляют, как правило, под влиянием инициаторов радикальных, вторые-в присут. ионных катализаторов полимеризации.

Наиб. распространенные мономеры для произ-ва К. с. -бутадиен, изопрен, стирол, a-метилстирол, хлоропрен, изобутилен, этилен, пропилен, акрилонитрил. Крупнотоннажные произ-ва К. с. - непрерывные технол. процессы, осуществляемые в батареях (каскадах) реакторов емкостью 15-20 м ³ каждый, снабженных интенсивными перемешивающими устройствами и рубашками, через к-рые циркулирует хладагент. Тепло может отводиться и за счет испарения мономера или р-рителя. Полученные К. с. выделяют из эмульсии или р-ра, подвергают сушке, брикетированию (обычно масса брикета ~ 30 кг) и упаковке. Перспективно произ-во каучуков в сыпучей (порошкообразной или гранулированной) форме, что позволяет резко снизить энергозатраты при их переработке и автоматизировать процесс изготовления резиновых смесей. Контроль выпускаемых К. с. ведется по их мол. параметрам, составу, пластоэластич. св-вам, вулканизац. характеристикам смесей и физ.-мех. показателям резин в стандартных рецептах. Из К. с. изготовляют св. 50000 разл. изделий. Осн. области применения: шины, РТИ, резиновая обувь, изоляция проводов и кабелей и др. (см. также табл.). К. с. впервые получен Г. Бушарда в 1879 при обработке изопрена (продукта сухой перегонки НК) соляной к-той. Крупное пром. произ-во К. с. - натрийбутадиенового (СКБ) -осуществлено впервые в СССР в 1932 по способу С. В. Лебедева. В 1985 мировое произ-во К. с. достигло 12 млн. т/год; их производят 29 стран, в т. ч. (тыс. т): США - 2026, Япония - 1158, Франция - 544, ФРГ - 448, Великобритания -270, Бразилия - 266; СССР занимает по объему произ-ва К. с. первое место в мире. В 80-е гг. доля К. с. в общем балансе каучуков составила ~ 74%. Лит.: Соболев В. М., Бородина И. В., Промышленные синтетические каучуки, М., 1977; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершнсв В. А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Синтетический каучук, под ред. И. В. Гармонова, 2 изд.. Л., 1983. Б. Д. Бабицкий. Ф. Е. Куперман.