Лекция 5 ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ СН 2 С СН СН 2

Лекция 5 ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ ~ СН 2—С=СН—СН 2~ | СН 3 Бурков А. А. , ст. преподаватель кафедры ХТПЭ

Изопреновые каучуки: Изопреновые каучуки (СКИ, СПИ, Isoprene rubber, IR, polyisoprene) получают стереоспецифической полимеризацией изопрена (2 -метилбутадиена-1, 3) в растворе Каучук общего назначения Наиболее близкий синтетический аналог натурального каучука Наибольшее распространение получил в СССР и странах СЭВ в условиях борьбы с зависимостью от импорта НК и экономии валютных резервов

Мономер: Бесцветная, летучая, легкоподвижная и горючая жидкость Способы получения: Из изобутилена и формальдегида Из пропилена (США) Дегидрированием изопентана Из продуктов пиролиза нефтепродуктов

Типы звеньев: цис-1, 4 - транс-1, 4 - 1, 2 - 3, 4 -

Получение каучука: Полимеризацию проводят в растворе (изопентане) Приготовление растворов Полимеризация Отмывка полимеризата Дезактивация катализатора Выделение каучука Стабилизация полимера Обезвоживание и сушка Регенерация растворителя

изопентан изопрен катализатор Получение каучука: дезактиватор стабилизатор Емкость изопрен изопентан Полимеризаторы (46) полимеризат Смеситель вода Отмывочная колонна Сепарация Выделение каучука каучук Сушка Обезвоживани е регенерация метанола

Поколения катализаторов: 1949 г. металлический литий СКИ-1 Li-C 4 H 9 1950 -ые гг. литийорганический СКИ-2 (СКИЛ) Ti. Cl 4···Al (i-C 2 H 5) 1960 -ые гг. Циглера-Натта СКИ-3 Nd. Cl 3···Al (i-C 4 H 9) 1980 -ые гг. «лантаноидные» СКИ-5 Li

Микроструктура: «Литиевый » «Титановый » «Лантаноид -ный» НК цис-1, 4 - 93% 97 -98% 98 -99% 100% транс-1, 4 - 0 -3% 1 -2% отсутствует отсутствуе т 1, 2 - 1% отсутствует отсутствуе т 3, 4 - 6% 0 -1% 1 -2% отсутствуе т

Микроструктура: «Литиевый » «Титановый » «Лантаноид -ный» НК Mm, тыс. 1600 - 1800 700 - 900 800 - 1000 2000 Мw / M n 1, 1 – 1, 5 2, 5 – 4, 0 3, 5 – 4, 0 1, 5 – 2, 0 ММР узкое широкое узкое

Достоинства «лантаноидных» катализаторов: Свойства конечного продукта Малое количество разветвлений в макромолекуле, отсутствие гель-фракции Технология полимеризации Меньшая чувствительность к микропримесям Каучук не содержит олигомерных углеводородов Меньшая коррозия оборудования (не образуется HCl при дезактивации) Nd инертен с точки зрения окисления каучука Дезактивация водой (без использования метанола)

Производство, тыс. тонн Объемы производства: Мировое производство 1600 Производство в России 1200 800 400 0 1995 Сейчас доля СКИ 5% от суммарных объемов производства СК 2000 2005 2010 63% мирового производства СКИ приходится на Россию

Объемы производства в России: 29. 5 40. 5 30 Основной потребитель отечественных СКИ – шинная промышленность Экспорт отечественных СКИ 1, 5% относительно объемов НК

Проблемы производства каучуков: Основные проблемы производства СКИ, сдерживающие рост объемов его потребления: Недостаточная эффективность «титановой» каталитической системы Высокая себестоимость «неодимовой» каталитической системы Высокая себестоимость изопрена как мономера

Марочный ассортимент: СКИ-3 (1, 2, 3 группы) Наиболее распространенный. Вязкость 7585 (1 группа), 65 -74 (2 группа), 55 -64 (3 группа) СКИ-3 Ш Минимальное содержание или отсутствие гель-фракции. Для шин высшего качества. СКИ-3 Д Диэлектрический: для производства кабельной изоляции и электроизолирующих РТИ СКИ-3 ЛК Для лакокрасочной промышленности СКИ-3 НТ Для вакуумных резин: потеря массы при сушке не более 0, 4%

Марочный ассортимент: СКИ-3 С Стабилизирован светлым антиоксидантом СКИ-3 В Пониженное содержание летучих компонентов (вакуумированный). Для вакуумной техники СКИ-3 П Для пищевых резин СКИ-3 А Минимальное содержание или отсутствие гель-фракции. Для авиационных шин. СКИ-5 М, СКИ-5 ПМ Для пищевых и медицинских резин

Марочный ассортимент: Низкая когезионная прочность и клейкость смесей СКИ Модификация каучука введением полярных групп СКИ-3 К СКИ-3 Э карбоксильн ые эпоксидны е СКИ-3 -01 (05, 08) СКИ-3 -МА, СКИ 3 КП СКИ-3 ОГ СКИ-3 БЛК нитрозные малеиновым ангидридом гидразонны е кератином

Физические свойства: В целом подобны свойствам натурального каучука: Температура стеклования: – 69 … -72 °С Кристаллизуются при -25°С, но обладают меньшей скоростью и степенью кристаллизации по сравнению с НК Параметр растворимости: δ=16, 8 Растворимы в алифатических и ароматических углеводородах, хлороформе, сероуглероде, четыреххлористом углероде Кристаллизуются при растяжении (в меньшей степени по сравнению с НК)

Технологические свойства: Как правило, не нуждаются в предварительной пластикации Низкая когезионная прочность При переработке склонны к деструкции (в большей степени, чем НК) Хорошо совмещается с диеновыми каучуками; смешивается с ингредиентами; обрабатывается на оборудовании Вулканизуется серой (до 3 масс. ч. ), смеси имеют узкое плато вулканизации

Свойства вулканизатов: В целом аналогичны свойствам резин на основе НК: Улучшенные показатели наполненных смесей + Стабильность свойств Улучшенные диэлектрические и водостойкие свойства ‒ Уступают по некоторым прочностным и температурным характеристикам

14 12 10 8 6 4 2 0 Условная прочность, МПа Напряжение при удлинении 300%, МПа Свойства вулканизатов: СКИ-3 СКИ-5 140 120 100 80 60 40 20 0 НК Динамическая выносливость, тыс. цикл. Сопротивление раздиру, к. Н/м НК НК СКИ-3 31 30. 5 30 29. 5 29 28. 5 28 27. 5 27 СКИ-5 СКИ-3 СКИ-5 1000 800 600 400 200 0 НК СКИ-3 СКИ-5

Области применения: В отдельных изделиях заменяет НК Автомобильные шины Резинотехнические изделия широкого ассортимента (амортизаторы, прокладки, уплотнители) Конвейерные ленты

Области применения: Кабельная промышленность, электроизолирующие технические детали Промазочные смеси и смеси внутреннего и промежуточного слоев напорных и всасывающих рукавов Клиновые и плоские ремни, обкладка валов агрегатов текстильной, бумажной промышленности

Области применения: Индивидуальные средства защиты органов дыхания и кожи (противогазы, респираторы и пр. ) Детали обуви (гражданской и специальной), одежда (искусственные кожи) Изделия медицинского, санитарного, бытового назначения