Обработка каучука и производство резины
анизуются в металлических пресс-формах,
которые размещаются между параллельными плитами гидравлического пресса.
Плиты пресса внутри полые, чтобы обеспечить доступ пара для нагрева без
непосредственного контакта с изделием. Изделие получает тепло только через
металлическую пресс-форму.
Многие изделия вулканизуются нагревом в воздухе или углекислом газе.
Прорезиненная ткань, одежда, плащи и резиновая обувь вулканизуются таким
способом. Процесс обычно проводится в больших горизонтальных вулканизаторах
с паровой рубашкой. Резиновые смеси, вулканизуемые сухим теплом, обычно
содержат меньшую добавку серы, чтобы исключить выход части серы на
поверхность изделия. Для уменьшения времени вулканизации, которое, как
правило, больше, чем при вулканизации открытым паром или под прессом,
используются вещества-ускорители.
Некоторые резиновые изделия вулканизуются погружением в горячую воду под
давлением. Листовой каучук наматывается между слоями муслина на барабан и
вулканизуется в горячей воде под давлением. Резиновые груши, шланги,
изоляция для проводов вулканизуются в открытом паре. Вулканизаторы обычно
представляют собой горизонтальные цилиндры с плотно подогнанными крышками.
Пожарные шланги вулканизуются паром с внутренней стороны и таким образом
играют роль собственных вулканизаторов. Каучуковый шланг втягивается
вовнутрь плетеного хлопчатобумажного шланга, к ним прикрепляются
соединительные фланцы и внутрь заготовки на заданное время под давлением
нагнетается пар.
Вулканизация без подвода тепла может проводиться с помощью хлористой серы
S2Cl2 путем либо погружения в раствор, либо воздействия паров. Только
тонкие листы или такие изделия, как фартуки, купальные шапочки, напальчники
или хирургические перчатки, вулканизуются таким способом, поскольку реакция
протекает быстро, а раствор при этом не проникает глубоко в заготовку.
Дополнительная обработка аммиаком необходима для удаления кислоты,
образующейся в процессе вулканизации.
ТВЕРДАЯ РЕЗИНА
Изделия из твердой резины отличаются от изделий из мягкой резины главным
образом количеством серы, используемой при вулканизации. Когда количество
серы в резиновой смеси превышает 5%, в результате вулканизации получается
твердая резина. Резиновая смесь может содержать до 47 частей серы на 100
частей каучука; при этом получается твердый и жесткий продукт, называемый
эбонитом, поскольку похож на эбеновое (черное) дерево. Изделия из твердой
резины обладают хорошими диэлектрическими свойствами и используются в
электротехнической промышленности в качестве изоляторов, например в
распределительных щитах, вилках, розетках, телефонах и аккумуляторах.
Изготовленные с применением твердой резины трубы, клапаны и арматура
применяются в тех областях химической промышленности, где требуется
коррозионная стойкость. Изготовление детских игрушек – еще одна статья
потребления твердой резины.
СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАУЧУК
Синтез каучука, происходящий в дереве, никогда не выполнялся в лаборатории.
Синтетические каучуки являются эластичными материалами; они сходны с
натуральным продуктом по химическим и физическим свойствам, но отличаются
от него структурой.
Синтез аналога натурального каучука (1,4-цис-полиизопрена и 1,4-цис-
полибутадиена). Натуральный каучук, получаемый из гевеи бразильской, имеет
структуру, состоящую на 97,8% из 1,4-цис-полиизопрена:
[pic]
Синтез 1,4-цис-полиизопрена проводился несколькими различными путями с
использованием регулирующих стереоструктуру катализаторов, и это позволило
наладить производство различных синтетических эластомеров. Катализатор
Циглера состоит из триэтилалюминия и четыреххлористого титана; он
заставляет молекулы изопрена объединяться (полимеризоваться) с образованием
гигантских молекул 1,4-цис-полиизопрена (полимера). Аналогично,
металлический литий или алкил- и алкиленлитиевые соединения, например
бутиллитий, служат катализаторами полимеризации изопрена в 1,4-цис-
полиизопрен. Реакции полимеризации с этими катализаторами проводятся в
растворе с использованием углеводородов нефти в качестве растворителей.
Синтетический 1,4-цис-полиизопрен обладает свойствами натурального каучука
и может использоваться как его заместитель в производстве резиновых
изделий. См. также ПЛАСТМАССЫ.
Полибутадиен, на 90–95% состоящий из 1,4-цис-изомера, также был
синтезирован посредством регулирующих стереоструктуру катализаторов
Циглера, например триэтилалюминия и четырехиодистого титана. Другие
регулирующие стереоструктуру катализаторы, например хлорид кобальта и
алкилалюминий, также дают полибутадиен с высоким (95%) содержанием 1,4-цис-
изомера. Бутиллитий тоже способен полимеризовать бутадиен, однако дает
полибутадиен с меньшим (35–40%) содержанием 1,4-цис-изомера. 1,4-цис-
полибутадиен обладает чрезвычайно высокой эластичностью и может
использоваться как наполнитель натурального каучука.
Тиокол (полисульфидный каучук). В 1920, пытаясь получить новый антифриз из
этиленхлорида и полисульфида натрия, Дж.Патрик вместо этого открыл новое
каучукоподобное вещество, названное им тиоколом. Тиокол высокоустойчив к
бензину и ароматическим растворителям. Он имеет хорошие характеристики
старения, высокое сопротивление раздиру и низкую проницаемость для газов.
Не будучи настоящим синтетическим каучуком, он, тем не менее, находит
применение для изготовления резин специального назначения.
Неопрен (полихлоропрен). В 1931 компания «Дюпон» объявила о создании
каучукоподобного полимера, или эластомера, названного неопреном. Неопрен
изготавливают из ацетилена, который, в свою очередь, получают из угля,
известняка и воды. Ацетилен сначала полимеризуют до винилацетилена, из
которого путем добавления хлороводородной кислоты производят хлоропрен.
Далее хлоропрен полимеризуют до неопрена. Помимо маслостойкости неопрен
имеет высокую тепло- и химическую стойкость и используется в производстве
шлангов, труб, перчаток, а также деталей машин, например шестерен,
прокладок и приводных ремней.
Буна S (SBR, бутадиенстирольный каучук). Синтетический каучук типа буна S,
обозначаемый как SBR, производится в больших реакторах с рубашкой, или
автоклавах, в которые загружают бутадиен, стирол, мыло, воду, катализатор
(персульфат калия) и регулятор роста цепи (меркаптан). Мыло и вода служат
для эмульгирования бутадиена и стирола и приведения их в близкий контакт с
катализатором и регулятором роста цепи. Содержимое реактора нагревается до
примерно 50° С и перемешивается в течение 12–14 ч; за это время в
результате процесса полимеризации в реакторе образуется каучук.
Получающийся латекс содержит каучук в форме малых частиц и имеет вид
молока, очень напоминающий натуральный латекс, добытый из дерева.
Латекс из реакторов обрабатывается прерывателем полимеризации для остановки
реакции и антиоксидантом для сохранения каучука. Затем он очищается от
избытка бутадиена и стирола. Чтобы отделить (путем коагуляции) каучук от
латекса, он обрабатывается раствором хлорида натрия (пищевой соли) в
кислоте либо раствором сульфата алюминия, которые отделяют каучук в форме
мелкой крошки. Далее крошка промывается, сушится в печи и прессуется в
кипы.
Из всех эластомеров SBR используется наиболее широко. Больше всего его идет
на производство автомобильных шин. Этот эластомер сходен по свойствам с
натуральным каучуком. Он не маслостоек и в большинстве случаев проявляет
низкую химическую стойкость, но обладает высоким сопротивлением удару и
истиранию.
Латексы для эмульсионных красок. Бутадиен-стирольные латексы широко
используются в эмульсионных красках, в которых латекс образует смесь с
пигментами обычных красок. В таком применении содержание стирола в латексе
должно превышать 60%.
Низкотемпературный маслонаполненный каучук. Низкотемпературный каучук –
особый тип каучука SBR. Он производится при 5° С и обеспечивает лучшую
износостойкость шин, чем стандартный SBR, полученный при 50° С.
Износостойкость шин еще более повышается, если низкотемпературному каучуку
придать высокую ударную вязкость. Для этого в базовый латекс добавляют
некоторые нефтяные масла, называемые нефтяными мягчителями. Количество
добавляемого масла зависит от требуемого значения ударной вязкости: чем оно
выше, тем больше вводится масла. Добавленное масло действует как мягчитель
жесткого каучука. Другие свойства маслонаполненного низкотемпературного
каучука такие же, как у обычного низкотемпературного.
Буна N (NBR, бутадиенакрилонитрильный каучук). Вместе с буна S в Германии
был также разработан маслостойкий тип синтетического каучука под названием
пербунан, или буна N. Основной компонент этого нитрильного каучука – также
бутадиен, который сополимеризуется с акрилонитрилом по существу по тому же
механизму, что и SBR. Сорта NBR различаются содержанием акрилонитрила,
количество которого в полимере варьирует от 15 до 40% в зависимости от
назначения каучука. Нитрильные каучуки маслостойки в степени,
соответствующей содержанию в них акрилонитрила. NBR использовался в тех
видах военного оборудования, где требовалась маслостойкость, например в
шлангах, самоуплотняющихся топливных элементах и конструкциях транспортных
средств.
Бутилкаучук. Бутилкаучук – еще один синтетический каучук – был открыт в
1940. Он замечателен своей низкой газопрони
| |  скачать работу |
Обработка каучука и производство резины |
