Состав и химическое строение натурального каучука. В состав каурка

Входят: уг іеводород каучука (основная часть), влага, вещества ацетонового

Экстракта, азотсодержащие вещества (главным образом протеины), зола

(неорганические вещества). Содержание этих веществ в каучуках колеблется в

Широких пределах в зависимости от многих причин, наибольшее значение из

Которых имеет способ приготовления каучука.

Основные свойства технического каучука определяются наличием в нем

Высокомолекулярного углеводорода состава (<^Н8)П.

Углеводород каучука содержит изопентеновые группы

Сн3

І

- сна-с=сн-сн2- образующиеся при полимеризации изопрена.

Натуральный каучук представляет собой полиизопрен, в молекулах которого звенья соединены в положении 1,4-цис:

Н3с	Н	Н3с	Н
	/		/
	С сн	Г СН, С=	■0,
/	/	/ /
-Н*с	Снк	С=с снг	Снг
		/
		Н3с н

Каучук из гевеи полностью является 1,4-цнс-изомером. Непредельность каучука

— 95— 98% от теоретической. В свежем каучуке имеются также альдегидные группы, количество которых значительно колеблется в зависимости от происхождения каучука; они вызывают сильное структурирование и увеличение вязкости каучука мри хранении.

Средняя молекулярная масса НК в латексе равна 1,3-10‘ при бимодальном молекулярно-массовом распределении, которое характеризуется слабовыраженными пиками в низкомолекулярной (10^) и высокомолекулярной (более 2-106) областях.

Физические свойства. Натуральный каучук в случае длительного хранения при температуре от 10°С и ниже кристаллизуется. Максимальная скорость его кристаллизации наблюдается при —25 °С. Внешне кристаллизация выражается в том, что листы каучука геряюг прозрачность и твердеют. Каучук плавится при температуре 402С. Плавление закристаллизованного каучука сопровождается поглощением тепла (17 кДж/кг). Каучук кристаллизуется в условиях комнатной температуры при растяжении образцов более чем на 70%, а его вулкан и чаты—при растяжении более чем на 200%

В результате многократно повторяющихся замораживании изменений физических и химических свойств каучука не отмечается. При температуре 40°С и атмосферном давлении растворимость кислорода в 1 г смокед-шитса составляет 17,8-10' 5 г, что составляет приблизительно 13% (об ).

Важнейшие физические свойства НК приведены ниже:

TOC o "1-5" h z Плотность, кг/м3 . 913

Температура стеклования, °С. . . —70-ь — 72

Термический коэффициент объемного расширения (в интервале 0 85 °С),

1 /°С......................................................... 656 10'6

Теплопроводность[4], Вт/(м-К) ... 0,14

Теплота сгорания, МДж/кг. ... 45,2

Удельная теплоемкость кДж/’(кг-К) . 1,88

Показатель преломления

Светлый креп............................................... 1,519—1,525

Смокед-шитс 1,519—1,521

Углеводород каучука.......................... 1,519— 1,522

Полу период кристагт пизаиии

TOC o "1-5" h z нерастянутого каучука при —25°С, ч 2—4

Диэлектрическая проницаемость

(при частоте колебаний 1000 Гц/с)

Каучук различных сортов.... 2,40—2,70

Углеводород каучука.......................... 2,37

Тангенс угла диэлектрических потерь 1 г6 10 3

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом м

Светлый креп......................................... 5-10п

смокед-шитс.................................... 3-1012

Углеводород каучука................................ 3 1015

Параметр растворимое! и, (МДж/м')12. 16,6

Звукоизоляционные свойства мягкой ре:ины на основе НК характеризуются скоростью распространения звука в резине. равной37 м/с при 25°С; при повышении температуры скорость распространения звука в резине уменьшается.

Каучук растворим в алифатических и ароматических углеводородах, хлороформе, четыреххлористом углероде, сероуглероде. Каучук выпадает из растворов при добавлении к ним спирта или ацетона.

Технологические свойства. Для ПК обычных типов, качество которых оценивается в ochobhovi визуально, показатели пластоэластических свойств не нормируются и могут значительно колебаться. Помимо реакций структурирования по альдегидным группам на вязкость оказывают влияние также окислительные процессы, приводящие к деструкции или структурированию макромолекул каучука. Средние значения вязкости по Муни при 10СРС колеблются от 95 уел. ед. для смокед-шитса I-го сорта и SMR 5 до 75 единиц для SMR 50.

Обработка латекса перед выделением каучука солянокислым гидроксиламином, препятствующим структурированию макромолекул по альдегидным группам, приводит к получению каучука (сорт SMR 5CV), имеющего при хранении постоянное значение вязкости по Муни 60-t5 уел. ед.

Натуральный каучук, обычно применяемый в резиновом производстве, недостаточно пластичен и, как нравито, подвергается предварительной механической пластикации на вальцах (при 40— 70 °С) или термоокислительной деструкции в резиноемзеителях или специальных червячных нластикаторах (при 100—150°С). Для сокращения продолжительности пластикации часто применяют специальные ускорители пластикации (некоторые меркаптаны, дисульфиды и др.).

Скорость пластикации НК, а также его стойкость к окислению под действием солнечных лучей и высоких температур в значительной степени определяется составом некаучуковых компонентов, изменяющимся в зависимости о г условий выделения каучука.

Натуральный каучук хорошо смешивается с ингредиентами в резиносмесителях или на вальцах. Резиновые смеси на его основе характеризуются высокой клейкостью, хорошими каландруемостыо и шприцуемостью, высокой когезионной прочностью.

Вулканизация. Основным вулканизующим агентом для НК является сера (доЗ масс. ч.). В качестве ускорителей серной вулканизации используются главным образом тиазолы, сульфенамиды. тиурамы.

Качество каучука оценивают по свойствам вулканизатов стандартной резиновой смеси с меркаптобензтиазолом Рецепт стандартной резиновой смеси приведен ниже:

Содержание, масс. ч.

TOC o "1-5" h z Натуральный каучук. . . 100

Сера........................................... 3,0

Меркаптобензтиазол... 0,7

Оксид цинка................................ 5,0

Стеарин технический. . . 0,5

Резина, изготовленная по этому рецепту, не является оптимальной по комплексу физико-механических показателей, но чувствительна к изменению сост ава каучука.

Смесь приготовляют на лабораторных вальцах (диаметр валков 160 мм, длина 320 мм), нагретых до 70—80°С, загрузка 800 г, продолжительность смешения 18 мин. Последовательность введения ингредиентов смеси следующая (мин):

Каучук.............................. 0 Оксид цинка и меркапто-

Стеарин............................ 8 бензтиазол........................................... 12

Сера............................................. 15

На 17-й мин уменьшают зазор между валками до 1 мм (пропуск смеси «на тонкую»). Вулканизацию смеси проводят при 143 °С.

Показатели физико-механических свойств вулканизованной смеси (вулканизата) должны быть следующими:

TOC o "1-5" h z 11рочность при растяжении, МПа, не менее.............................. 23

Относительное удлинение, %, не менее...................................... 700

Пределы оптимума вулканизации, мин............................... 20—30

Свойства и области применения вулканизатов. Склонность НК к кристаллизации при температурах близких к нормальной, обусловливает высокую прочность при растяжении как ненаполненных резин из НК, так и резин на его основе, содержащих неактивные наполнители. При введении активных наполнителей значительно повышаются напряжения при удлинениях, твердость и сопротивление исгиранию резины. Резины характеризуются высокой эластичностью, морозостойкостью, высокими динамическими свойствами, износостойкостью, но обладают малой, стойкостью к воздействию агрессивных сред, сильно набухают в углеводородах и вследствие высокой непредельное ти быстро подвергаются старению.

Сочетание хороших технологических свойств резиновых смесей с комплексом ценных технических свойств вулкани 5атов обусловило широкое применение НК как самостоятельно, так и в комбинации с другими каучуками для производства автомобильных шин и разнообразных резиновых технических изделий (амортизаторов, прокладок, уплотнителей и других деталей). На основе НК изготовляют к ^еи, эбониты, губчатые изделия. Важные области применения НК — резиновые изделия санитарии, медицинского, пищевого, бытового и спортивного назначения.