Высокие механические и эластические свойства НК послужили основанием для разработки способов синтеза изопрена и создания синтетических изопреновых каучуков (СКИ).

Применение новых комплексных катализаторов стереоспецифической полимеризации в растворителях позволило получить синтетические стереорегулярцые изопреновые каучуки, приближающиеся по структу ре и свойствам к НК.

Применение литиевых катализаторов дает возможность получать каучуки типа СКИ. і со средним содержанием цис-1,4-звеньев, использование комплексных катализаторов на основе производных титана и алюминия - каучуки типа СКИ 3 с высоким содержанием цис-1,4-звеньев, а наиболее совершенная структура СКИ5 получается при использовании лактаноидных катализаторов.

Структура и химический состав июпреповых каучуков представлены ниже:

Синтетические изопреновые каучуки отличаются от НК менее реіулярной структурой полимера, меньйшм содержанием некаучуковых компонентов, а также отсутствием функциональных групп в молекулярных цепях полимера. Синтетические изопреновые каучуки, литиевой полимеризации, имеют узкое молекулярно-массовое распределение (Мс/Мп»1,2). Каучук СКИ-3 содержит до 30% гель-фракции и характеризуется широким ММР Каучук СКИ-5 также характеризуется широким ММР и не содержит гель-фракции.

Для защиты каучуков от старения при хранении и переработке их заправляют нрочивостарителями (стабилизаторами): неокрашивающими (например, 2,6-ди-

Трет-бутил-4-метилфенол) или окрашивающими (фенил-Р-нафтцламин и дифенилп - фепилендиамин). Марка каучука, заправленного неокрашивающим противостаритслсм. обозначается СКИ-ЗС.

Физические свойства. Физические свойства СКИ подобны свойствам НК. Изопреновые каучуки кристаллизуются при —25 '■'С, но по сравнению с НК характеризуются меньшей скоростью (полупериод кристаллизации нерастянутого СКИЛ при —25 °С составляет более 300 ч, СКИ-3 — более 20 ч, ПК — 2,3 ч) и меньшей степенью кристаллизации (максимальное содержание кристаллической фазы в СКИЛ—25%, в СКИ-3—30%, в НК—30—35%. Это объясняется главным образом меньшей регулярностью молекулярных цепей.

Резины на основе СКИ меньше кристаллизуются при растяжении. Наименьшее относительное удлинение, при котором наблюдается образование кристаллической фазы при 20°С, составляет для резин на основе СКИЛ 600—800%, иа основе СКИ - 3—300- - 400%, на основе НК — 200%.

Параметр растворимости синтетических изопреновых каучуков равен 16,8 (МДж/м'1)12. СКИ растворяются в тех же растворителях, что и НК

Технологические свойства. Каучуки типа СКИ-3 выпускают с заданной вязкостью (вязкость по Муни СКИ-3 1 группы составляет 71—85 уел. ед., СКИ-3 II группы 50-—60 уел. ед.). При переработке в отличие от НК они не нуждаются в предварительной пластикации, и пластоэластические свойства подобны свойствам пластикатов НК; однако вследствие большой склонности СКИ к деструкции при переработке необходимо строго соблюдать температурные режимы смешения, разогрева и формования.

Основным недостатком СКИ, связанным с особенностями молекулярной структуры ММР и отсутствия функциональных групп является пониженная когезионная прочность резиновых смесей на их основе. Так, прочность при растяжении резиновой смеси на основе НК составляет 1,5— 2,0 МПа, на основе СКИ-3 — только 0,2—0,4 МПа, для смесей на основе СКИЛ зга величина еще меньше. Поэтому при сборке неформовых, клееных и дру1их изделий (например, на основе СКИ-3) возникают затруднения, связанные с повышенной липкостью смесей и полуфабрикатов, недостаточной каркасностью, 1екучестью при гранспортировке и хранении. Каучуки, полученные с применением литиевых каталгваторов, вследствие их повышенного эластического восстановления и низкой когезионной прочности перерабатываются с большим трудом.

Синтетические изопреновые каучуки хорошо совмещаются со всеми циановыми каучуками.

При составлении рецептуры резиновых смесей на основе СКИ-3 и СКИЛ используют пластификаторы, н ап о пн и тел и и противсстарители тех же типов, что и в рецептуре смесей на основе НК. Для повышения когезионной прочности резиновых смесей на основе СКИ-3 в них вводят полиэтилен высокой плотности и термоэластопласты, а также приме] 1яют специалг. ные структурирующие добавки, например комплексы резорцина и уротропина. При использовании околоО, 1—0,5% п нитрозодифениламина (ПНДФА), малеинового ангидрида и других модификаторов на заключительных стадиях производства удается получить синтетический изопреновый каучук с улучшенными технологическими свойствами Например, когезионная прочность смесей на основе СКИЗ с 0,1% ПНДФА составляет не менее 0,6 Мпа.

Вулканизация. Вследствие высокой непредельности вулканизацию СКИЗ можно осуществлять с применением вулканизующих систем, содержащих серу и органические ускорители вулканизации, а также бессерными системами: тиурамом, органическими пероксидами, фенолформальдегидными смолами, производными малеимида и другими веществами В промышленности применяются главным образом серные вулканизующие системы.

В рецептуру резиновой смеси, особенно на основе каучуков типа СКИЛ, рекомендуется включать 1,5—2,5 масс. ч. серы и 0,7— 1,2 масс. ч. ускорителей вулканизации. Качество изопреновых каучуков оценивают по свойствам вулканизатов стандартной резиновой смеси, с малым содержанием серы:

Содержание, Содержание,

TOC o "1-5" h z масс, ч, масс ч

Каучук................ 100 Дифенилгуанидин. . . 3,0

Сера.................... 1,0 Оксид цинка 5,0

Дибензтиазолилдисульфид 0,6 Стеариновая кислота. 2,0

Смесь приготовляют на лабораторных вальцах при температуре 70—80 °С, продолжительность смешения 10 мин

Вулканизаты на основе СКИ-3 должны иметь следующие характеристики: Прочность при растяжении, МПа, не менее

При 22 °С.............................................................. 28

При 100 °С............................................................ 18

Относительное удлинение, %, не менее. . 700 Обычно температура вулканизации серных смесей на основе СКИ-3 равна 133— 151 °С. Для них характерно наличие оптимума вулканизации по сопротивлению разрыву и небольшое плато вулканизации (более узкое, чем для смессй на основе НК).

Свонс1ва вулканизатов. Свойства вулканизатов на основе СКИ близки к свойствам аналогичных вулканизатов на основе НК, >сг>пая, однако, но сопротивлению раздиру, прочности при повышенных температурах и напряжениях при определенных удлинениях.

Г1о сопротивлению термоокислительному старению ненаполненные вулкан и шгы из НК превосходят анатогичные вутканизаты на основе СКИ. Наполнение техническим углеродом вызывает снижение термоокислительной стойкости резин на основе НК в оттичие от резин на основе СКИ.

Благодаря отсутствию азотсодержащих веществ и малой зольности СКИ характеризуются хорошей водостойкостью и высокими диэлектрическими показателями.

Синтетические изопреновые каучуки с успехом заменяют натурапьный каучук при производстве большого ассортимента резиновых изделий различного назначения.