Каучуки и каучукоподобные полимеры
Каучуками и каучукоподобными полимерами называют эластичные материалы. При приложении растягивающей силы они могут удлиняться в 2…10 раз, а при прекращении действия этой силы восстанавливают свои первоначальные размеры. Это свойство объясняется особенностью строения каучуков: во-первых, их молекулы не вытянуты в линию, а как бы свернуты в спираль; во-вторых, взаимодействие между молекулами существенно ниже, чем внутримолекулярные связи и, в-третьих, молекулы соединены («сшиты») между собой в небольшом количестве мест.
Большинство каучуков из-за больших размеров молекул довольно плохо растворяются, но сильно набухают в органических растворителях. Улучшить растворимость каучуков можно с помощью термомеханической деструкции их молекул, интенсивно перемешивая или перетирая материал на валках при повышенной температуре.
При сшивке молекул каучука, называемой вулканизацией, число связей между молекулами увеличивается. У образовавшегося продукта — резины — по сравнению с каучуком несколько снижается эластичность и совершенно пропадает способность растворяться. При очень большом количестве сшивок образуется твердый прочный материал — эбонит.
Слово «каучук» произошло от индейских слов «кау» — дерево и «учу» — течь, плакать, и первым каучуком, с которым познакомились люди, был натуральный каучук, получаемый из сока южноамериканского дерева — гевеи. Ценные свойства каучука и быстро расширяющиеся области его применения поставили задачу синтеза искусственного каучука. В начале нашего века благодаря усилиям химиков (большой вклад в это внесли русские советские химики — С. В. Лебедев и его школа) начался выпуск различных видов синтетических каучуков (СК). Современная химическая промышленность выпускает большое количество синтетических каучуков с самыми разнообразными свойствами, в ряде случаев превосходящими по свойствам натуральный.
Каучуки выпускают в виде твердого эластичного продукта, вязкой жидкости (жидкие каучуки) или в виде водных дисперсий — каучуковых латексов.
Латексы содержат 30…60% каучука в виде мельчайших частиц средним диаметром 0,1…0,5 мкм, взвешанных в воде. Слиянию частиц препятствует находящаяся на их поверхности тончайшая оболочка из поверхностно-активных веществ — стабилизаторов. С точки зрения строителя латексы имеют преимущества перед другими формами СК: они относительно легко совмещаются с другими материалами (цементом, наполнителями), легко распределяются на поверхности тонкой пленкой, абсолютно не горючи и в них отсутствуют дорогостоящие и токсичные органические растворители.
В строительстве каучук и каучукоподобные полимеры используют главным образом для изготовления эластичных клеев и мастик, для модификации битумных и полимерных материалов, изготовления материалов для полов и гермети- ков, а также для модификации бетонов (в последнем случае применяют латексы каучуков).
Чаще в строительстве применяют бутадиен-стирольный, полихлоропреновый,тиоколовый и бутилкаучук; кроме того, используют каучукоподобные полимеры — полиизобутилен и хлорсульфированный полиэтилен.
Бутадиен-стирольные каучуки получают совместной полимеризацией дивинила со стиролом (каучук СКС) или с а-метилстиролом (каучук СКМС). Это основной вид синтетических каучуков, на их долю приходится более поло- вины производимых синтетических каучуков. Выпускают большее число марок бутадиен-стирольных каучуков с различным соотношением стирола и бутадиена: от СКС-10 до СКС-65 (цифра показывает процентное содержание по массе стирола в каучуке).
Больше Есего Еыпускают каучука марки СКС-30. Он хорошо растворяется в бензине, бензоле и хлорированных углеЕодородах. Клеящая способность каучуков СКС невысокая. Для ее повышения в каучуки добавляют канифоль, кумароноинденовую смолу или природный каучук. Бутадиен-стирольные каучуки достаточно морозостойки и атмо- сферостойки.
В строительстве широко применяют бутадиен-стироль- ные латексы. Чаще других применяют латекс СКС-65. Содержание каучука в латексе около 47%. При смешивании с цементом и другими минеральными порошками латекс СКС-65 может коагулировать (см. § 37). Поэтому для строительных целей промышленность выпускает стабилизированный латекс СКС-65Б. Обычный латекс можно стабилизировать, добавив около 10% стабилизатора — поверхностно- активного вещества ОП-7 (ОП-Ю) или смеси ОП-7 (ОП-Ю) с казеинатом аммония (1 : 1).
На основе латекса СКС-65 получают клеящие мастики (например, клей «Бустилат»), латексно-цементные краски, СОСТЭЕЫ для наливных полов. Латексом модифицируют строительные растворы (см. § 37).
Полихлоропреновый каучук (наирит) — синтетический каучук, получаемый сополимеризацией хлоропрена с добавкой 5…30% других мономеров. Выпускают твердые высокомолекулярные каучуки молекулярной массой 100 000…500 000, жидкие олигомерные каучуки, используемые для пластификации и антикоррозионных покрытий, и латексы. Плотность твердого каучука 1230 кг/м3. Он хорошо растворяется в арсматических и хлорированных углеводородах, частично в кетенгх и гфирах. Хлоропреновый каучук обладает хорешкми клеящими свойствами, поэтому его используют в клеящих мастиках (например, кумарононаиритовых КН). Вулканизированные каучуки обладают ЕЫСОКОЙ масло-, бензо-, сЕето- и теплостойкостью.
Бутилкаучук — продукт сополимеризации изобутилена с небольшим количеством (1…5%) изопрена. Бутилкау- чук — один из самых ценных видов каучуков. Он обладает высокой морозостойкостью, эластичностью, стойкостью к действию кислорода и озона и исключительно высокой газонепроницаемостью. Бутилкаучук растворяется в бензине, ароматических углеводородах и сложных эфирах. К положительным качествам бутилкаучука относится и его хорошая клейкость.
Вулканизированный бутилкаучук отличается высокой термостойкостью, температура деструкции 160…165 °С. Он химически инертен (не растворяется, а лишь набухает в углеводородных растворителях; животные и растительные масла не оказывают на него никакого влияния).
Бутилкаучук широко применяют в народном хозяйстве: в автомобильной промышленности (автомобильные камеры), для получения прорезиненых тканей, гуммирования химической аппаратуры, в пищевой промышленности и для многих других целей. В строительстве бутилкаучук используют для получения клеящих мастик и герметизирующих материалов, а также для модификации битумных и полимерных материалов.
Тиоколовые (полисульфидные) каучуки — синтетические каучуки, в молекулах которых в основной цепи содержатся атомы серы (40…80% по массе). Особенность тиоко- ловых каучуков — высокая стойкость к атмосферному старению и действию растворителей. Выпускают твердые и жидкие каучуки и латексы каучуков. В строительстве их применяют для изоляционных покрытий, стойких к солнечному свету и растворителям, для герметизации стыков крупнопанельных зданий и в качестве пластифицирующего компонента в химически стойких мастиках и компаундах.
Полиизобутилен — термопластичный каучукоподобный полимер в зависимости от молекулярной массы, представляющий собой вязкие клейкие жидкости (молекулярная масса ниже 50 000) или эластичный каучукоподобный материал (молекулярная масса 100 000.. .200 000). Полиизобутилен хорошо растворяется в алифатических ароматических и хлорированных углеводородах и хорошо смешивается с различными наполнителями. Это один из самых легких полимеров; его плотность 910…930 кг/м3. Полиизобутилен щелоче- и кислотостоек. По химической стойкости и диэлектрическим свойствам он уступает только полиэтилену и фторопласту. Эластичность полиизобутилен сохраняет до температуры —50 °С. Поэтому его применяют для модификации полимерных и битумных материалов с целью улучшения их свойств при низких температурах.
Низкомолекулярный полиизобутилен и растворы высокомолекулярного полиизобутилена обладают очень высокими адгезионными свойствами к большинству строительных материалов (дереву, бетону, штукатурке и т. п.). Из низкомолекулярного полиизобутилена изготовляют невысыхающие клеи и мастики для приклеивания полимерных отделочных материалов из поливинилхлорида, полиэтилена и других полимеров с плохой адгезией. На основе полиизобутилена получают также нетвердеющие мастики для герметизации стыков в сборном строительстве.
Из высокомолекулярного полиизобутилена формуют листы для защиты химической аппаратуры от коррозии, для гидроизоляционных и электроизоляционных целей, а также его используют как пластификатор в пластмассах.
Хлорсульфированный полиэтилен — каучукоподобный продукт, получаемый при взаимодействии полиэтилена с хлором и сернистым ангидридом S02. Обработанный таким образом полиэтилен проявляет способность к вулканизации.
Хлорсульфированный полиэтилен хорошо растворим в ароматических растворителях (толуоле, ксилоле) и хлорированных углеводородах, хуже в ацетоне и совсем не растворим в алифатических углеводородах. Отличительная черта хлорсульфированного полиэтилена — высокая ат- мосферостойкость и химическая стойкость; он хорошо противостоит действию кислот, щелочей и сильных отвердителей, разрушающе действуют на него лишь уксусная кислота и ароматические и хлорированные углеводороды.
Вулканизированный хлорсульфированный полиэтилен характеризуется высокой термостойкостью. Изделия из него способны длительно работать при температуре от —60 до +180°С. Хлорсульфированный полиэтилен хорошо совмещается с каучуками, повышая их износо-, тепло- и маслостойкость. Применяют хлорсульфированный полиэтилен и резины на его основе для получения износо- и корро- зионностойких покрытий полов. На его основе получают атмосферо- и коррозионно-стойкие лаки и краски для защиты металла, бетона и других материалов от атмосферных и химически агрессивных воздействий. Хлорсульфированный полиэтилен применяют также для получения клеев и герметиков и для модификации других полимеров.
Выбор стройматериалов - Каучуки и каучукоподобные полимеры
Остались вопросы по теме - "Каучуки и каучукоподобные полимеры", задайте их на