КАУЧУ́КИ СИНТЕТИ́ЧЕСКИЕ
-
Рубрика: Химия
-
Скопировать библиографическую ссылку:
КАУЧУ́КИ СИНТЕТИ́ЧЕСКИЕ (СК), пром. синтетич. полимерные материалы, при вулканизации которых может быть получена резина; являются эластомерами. В нач. 20 в. потребность в резине и дефицит каучука натурального обусловили задачу получения К. с. Впервые каучукоподобные продукты получили из изопрена в 1875 франц. химик Г. Бушарда, в 1882 англ. химик У. Тилден. В 1899 рос. химик И. Л. Кондаков осуществил синтез каучука из 2,3-диметил-1,3-бутадиена, а в 1910 С. В. Лебедев – из 1,3-бутадиена. Пром. способы получения К. с. впервые были разработаны в СССР в 1928–32 С. В. Лебедевым (полимеризацией 1,3-бутадиена) и в США в 1931–34 У. Карозерсом и Дж. А. Ньюлендом (полимеризацией хлоропрена). Совр. усовершенствованные методы синтеза позволяют получать широкий ассортимент К. с. с заданным комплексом свойств; по многим показателям К. с. существенно превосходят натуральный каучук. Произ-во К. с. по объёму существенно превосходит произ-во натурального каучука. К. с. получают методами радикальной, ионной и ионно-координационной полимеризации или сополимеризации ненасыщенных соединений, реже поликонденсацией разл. полифункциональных соединений.
К. с. являются высокомолекулярными соединениями – полимерами или сополимерами с высокой гибкостью цепи и относительно невысоким межмолекулярным взаимодействием, темп-рой стеклования ниже 20 °С и степенью кристалличности при нормальной темп-ре менее 40%. Технологич. свойства К. с., проявляемые при переработке, а также свойства резин на их основе определяются химич. строением, молекулярной массой, молекулярно-массовым распределением и степенью разветвлённости макромолекул К. с. Свойства каучуков, синтезированных на основе одних и тех же мономеров, различны в зависимости от порядка присоединения и пространственной конфигурации звеньев (см., напр., в ст. Бутадиеновые каучуки). Стереорегулярные каучуки характеризуются способностью к ориентационной кристаллизации при деформировании, что определяет высокий уровень упругопрочностных свойств резин на их основе при нормальных и повышенных темп-рах. Молекулярная масса наиболее распространённых К. с. обычно (15–50)·104. При выборе оптимальных для практич. применения значений молекулярной массы следует учитывать, что повышение молекулярной массы ведёт к улучшению свойств резин на их основе – возрастанию износостойкости, улучшению упругопрочностных и динамич. свойств резин, но усложняет процесс переработки: вызывает повышение вязкости и, соответственно, увеличение энергозатрат и теплообразования при переработке резиновых смесей. Расширение молекулярно-массового распределения, как правило, облегчает процесс переработки, но приводит к ухудшению потребительских свойств резины.
В составе К. с. кроме полимера присутствуют компоненты, содержание которых определяется способом синтеза, и некоторые специально вводимые добавки (напр., антиоксиданты, обеспечивающие стабильность полимера при получении, хранении и переработке). Наличие примесей существенно влияет на свойства К. с. Так, содержание солей металлов переменной валентности (даже в малых концентрациях) существенно ускоряет процессы старения каучука и резины, наличие гидрофильных примесей ухудшает диэлектрич. свойства резин, понижает их водостойкость. В некоторые К. с. для облегчения переработки, повышения качества резиновых изделий и снижения их стоимости вводят значит. количества наполнителей; наиболее широко используют К. с., наполненные нефтяными маслами и технич. углеродом (масло- и саженаполненные каучуки).
Достаточно широкое применение находят жидкие каучуки – олигомеры с молекулярной массой менее 105. Выпускают также латексы синтетические – водные дисперсии каучуков.
При произ-ве большинства К. с. учитывают необходимость их последующей вулканизации (структурирования) для получения резины. В зависимости от свойств и областей применения выделяют К. с. общего назначения, применяемые в массовом произ-ве высокоэластичных изделий, и К. с. спец. назначения для изготовления резин с некоторыми специфич. свойствами. К. с. общего назначения – изопреновые каучуки синтетические, бутадиеновые, бутадиен-стирольные каучуки – широко применяют в произ-ве пневматич. шин, конвейерных лент, резинотехнич. и электротехнич. изделий, резиновой обуви и др. К. с. спец. назначения производят в значительно меньших объёмах, по сравнению с К. с. общего назначения, и обычно классифицируют по специфич. свойствам, которые имеют резины на основе данного каучука. К. с. спец. назначения подразделяют на масло- и бензостойкие (напр., бутадиен-нитрильные каучуки, акрилатные каучуки, винилпиридиновые каучуки, фторсилоксановые К. с.), термостойкие (кремнийорганические каучуки, фторкаучуки, этилен-пропиленовые каучуки и др.), газонепроницаемые (напр., бутилкаучук, хлорбутилкаучук, полисульфидные каучуки, уретановые каучуки), огнестойкие (фторкаучуки, эпихлоргидриновые, кремнийорганические, хлоропреновые каучуки и др.), атмосферостойкие (этилен-пропиленовые, хлоропреновые, бутилкаучук), морозостойкие (кремнийорганические, пропиленоксидные К. с.). При выборе каучука для произ-ва разл. изделий учитывают его стоимость, технологич. свойства, экологич. и др. факторы. Для произ-ва некоторых изделий используют смеси разл. каучуков, смеси каучуков и пластиков. Общий объём произ-ва К. с. в мире в 2004 составил 11,87 млн. т, в России – 1,12 млн. т.