Получение жидких каучуков

Одним из интересных направлений в химии и технологии синтетического каучука являются жидкие каучуки, которые в отличие от своих высокомолекулярных аналогов обладают текучестью при комнатной температуре.

Жидкие каучуки – синтетические олигомеры, которые при отверждении (вулканизации) образуют резиноподобные материалы. Молекулярная масса жидких каучуков 500 – 10000, а вязкость 0,5 – 5 ^. 10² Па ^. с.

Успехи химии и технологии позволяют синтезировать жидкие каучуки с заранее заданными молекулярно-массовыми характеристиками: микроструктурой, составом, молекулярной массой и молекулярно-массовым распределением.

Наиболее перспективным направлением использования жидких каучуков является возможность перевода производства резиновых изделий (в том числе и шин) на автоматизированную, непрерывную литьевую технологию, что существенно снижает энерго- и металлоемкость оборудования и повышает производительность труда.

Наиболее распространенные типы жидких каучуков: углеводородные (диеновые и олефиновые), кремнийорганические, уретановые, полисульфидные.

Жидкие каучуки подразделяют на две большие группы. К первой группе относят жидкие каучуки без концевых функциональных групп и каучуки со статистически расположенными вдоль цепи функциональными группами. Ко второй группе относятся жидкие каучуки, у которых функциональные группы содержатся только на концах цепи (последние в литературе называют «телехелатными», «полимеризационноспособными», «преполимерами» или «реакционноспособными олигомерами»).

Углеводородные жидкие каучуки, не содержащие функциональных групп и со статистически расположенными вдоль цепи функциональными группами, отверждаются по двойным С=С-связям в результате окислительной полимеризации или вулканизуются с помощью серы, органических пероксидов.

Кремнийорганические, уретановые, полисульфидные и углеводородные жидкие каучуки с концевыми функциональными группами отверждаются в результате взаимодействия концевых функциональных групп с би- или полифункциональными соединениями (спиртами, аминами, эпоксисоединениями, изоцианатами и др.).

Жидкие каучуки получают полимеризацией, поликонденсацией, теломеризацией, полимераналогичными превращениями по концевым функциональным группам и контролируемой деструкцией высокомолекулярных полисульфидных и диеновых каучуков (полиизопрена, полибутадиена, полихлоропрена и т.д.).

Основным достоинством жидких каучуков является простота их переработки (по сравнению с их высокомолекулярными аналогами) в готовые изделия. Изделия из жидких каучуков формуют методами свободной заливки, вакуумного или центробежного литья. Жидкие каучуки нашли широкое применение в производстве РТИ, шин, обуви, герметиков, пластификаторов, искусственных олиф, клеев, электроизоляционных и антикоррозионных покрытий.

Синтез жидких каучуков, не содержащих функциональных групп и с функциональными группами, статистически распределенными вдоль цепи, осуществляются обычными методами радикальной, анионной, катионной, стереоспецифической полимеризации, полимеризацией циклоолефинов с раскрытием цикла и деструкцией высокомолекулярных каучуков. Без функциональных групп и с функциональными группами, статистически расположенными вдоль цепи, синтезируют в основном жидкие углеводородные каучуки.

В промышленности выпускают жидкие полиизопрен, полибутадиен и сополимеры изопрена и бутадиена с акрилонитрилом, стиролом, акриловой кислотой, 2-метил-5-винилпиридином и другими мономерами.

Жидкие каучуки без концевых функциональных групп получают олигомеризаций диенов и их соолигомеризаций с виниловыми мономерами при концентрации катализатора или инициатора на 1-2 порядка большем, чем при синтезе их высокомолекулярных аналогов.

Жидкие каучуки с концевыми функциональными группами имеют ряд преимуществ перед своими высокомолекулярными аналогами при переработке в готовое изделие:

- жидкие каучуки можно заливать в формы и получать готовые изделия любого назначения, непосредственно отверждая их в форме в мягких условиях (низкие температура и давление);

- благодаря низкой удельной концентрации функциональных групп разогрев и усадка полимерных материалов при отверждении невелики;

- возможность заранее создавать макромономеры любого строения для того, чтобы обеспечить необходимые свойства материала и изделия;

- на основе жидких каучуков с известным строением, молекулярно-массовым распределением, распределением по типу функциональности и функциональностью может быть получен линейный, разветвленный или трехмерный полимер с заданной, в том числе и регулярной, структурой;

- комбинируя жидкие каучуки разной природы с взаимодействующими функциональными группами, можно получать сополимеры с любым соотношением и чередованием сомономеров.

Для синтеза жидких каучуков с концевыми функциональными группами используют следующие способы: радикальную и ионную полимеризацию, поликонденсацию, деструкцию высокомолекулярных каучуков и химическую модификацию жидких каучуков.