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 стереорегулярные изопреновые каучуки, приближающиеся по структуре и свойствам к НК.

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

Структура и химический состав изопреновых каучуков представлены ниже:

Стабилизатора, не менее 0,15 0.15 0,15

Синтетические изопреновые каучуки отличаются от ПК менее регулярной структурой полимера, меньшим содержанием некаучуковых компонентой, »также отсутствием функциональных групп в молекулярных цепях полимера. Синтетические изопреновые каучуки, литиевой полимеризации, имеют узИзе молекулярно-массовое распределение (М*/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 противостарителями (стабилизаторами): неокраши вающими (например, 2,6-ди-

Трет-бутил-4-метилфенол) и окрашивающими (фенил-р-нафтиламин и дифенилп - фенилендиамин). Марка каучука, заправленного неокрашивающим противостарителем, обозначается СК14-ЗС

Физические свойства. Физические свойства СКИ подобны свойствам ПК. 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, НК — 2,3 ч) и меньшей степенью кристаллизации (максимальное содержание кристаллической фазы в СКИЛ—25%, в СКИ-3—30%, в НК—30—35%. Г)го 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%, на основе СКИ - 3—300— 400%, на основе НК — 200%.

Параметр растворимости синтетических изопреновых каучуков равен 16,8

Г ^ 1

(МДж/м) СКИ растворяются в тех же растворителях, что и НК.

Технологические свойства. Каучуки типа СКИ-3 выпускают с заданной вязкостью (вязкость по Муни СКИ-3 I гру ппы составляет 71 —-85 уел. ед.} СКИ-3 11 группы—50—60 уел. ед.). При переработке в отличие от НК они не нуждаются в предварительной пластикации, и пластоэластические свойства подобны свойствам пяастикатов 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 эта величина еще меньше. Поэтому при сборке неформовых, клееных и других изделий (например, на основе СКИ-3) возникают затруднения, СЕ1язанньЧе с повышенной липкостью смесей и полуфабрикатов, недостаточной каркасностью, текучестью при транспортировке и хранении Ь'аучуки, полученные с применением питиевых катализаторов, вследствие их повышенного эластического восстановления и низкой когезионной прочности перерабатываются с большим трудом

Синтетические изопреновые каучуки хорошо совмещаются со всеми диеновыми каучуками.

При составлении рецептуры резиновых смесей на основе СКИ-3 и СКИЛ используют пластификаторы, наполнители и противостарители 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 применяют специальные структурирующие добавки, например комплексы резорцина и уротропипа. При использовании около 0,1- 0,5% п-нитрозодифениламина (ПНДФА), малеинового ангидрида и других модификаторов ьа заключительных стадиях производства удается получить синтетический изопреновый каучук с улучшенными технологическими свойствами. Например, когезионная прочность смесей на основе СКИЗ с 0,1% ППДФА составляет не менее 0,6 Мпа.

Вулканизация. Вследствие высокой непрсдельности вулканизацию СКИ-3 можно осуществлять с применением вулканизующих систем, содержащих серу и органические ускорители вулканизации, а также бессерными системами тиурамом, органическими пероксидами, фенолформачьдегидными смолами, производными малеимида и другими веществами. В промышленности применяются главным образом серные вулканизующие системы.

В рецептуру резиновой смеси, особенно на основе каучуков типа СКИД, 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, смалым содержанием серы:

Содержание, Содержание,

Масс. ч. масс. ч.

TOC o "1-5" h z 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 температу ра 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 смесей на основе НК).

Свойства вулканизатов. Свойства вулканизатов на основе СКИ близки к свойствам аналогичных вулканизатов на осниве НК, уступая, однако, по сопротивлению раздиру, прочности при повы] ценных температурах и напряжениях при определенных удлинениях.

По сопротивлению термоокислительному старению незаполненные вулканизаты из НК превосхоцят аналогичные вулканизагы на основе СКИ - Нанолнсние техническим углеродом вызывает снижение термоокислительной стойкости резин на основе 11К в отличие от резин на основе СКИ.

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

Синтетические изопрсновые каучуки с успехом заменяют натуральный каучук при производстве большого ассортимента резиновых изделий различного назначения.