Этилен-пропиленовые каучуки

Этилен-пропиленове каучуки, сополимеры этилена с пропиленом или терполимеры этих двух мономеров с несопряженным диеном. В качестве диена, вводимого для облегчения вулканизации в количестве 0,5-3 мол. %, чаще всего используют этилиденнорборнен, реже - дициклопентадиен, 1,4-гексадиен и метилтетрагидроинден. Общая ф-ла сополимера ф-ла терполимера с этилиденнорборненом

Макромолекула этилен-пропиленового каучука содержит от 50 до 70 мол. % этиленовых звеньев, сополимеры с большим кол-вом этих звеньев в молекуле являются термопластами. Молекулярная масса 80-250 тыс.; плотн. 0,85-0,87 г/см3; температура стекл. от -55 до -70 °С; Ср2,17 кДж/(кг х К); теплопроводность 20,81 х 10-4 Вт(м х К); коэффициент линейного расширения 2,2 х 10-4 град-1, (5-10) х 1016 Ом см; 2,2-2,4. Этилен-пропиленовые каучуки мало набухают в полярных р-рителях, но нестойки к действию углеводородных масел и неполярных растворителей.

Основные цепи сополимера и терполимера не содержат двойных связей, поэтому этилен-пропиленовые каучуки превосходят др. типы СК по озоно-, свето- и атмосферостойкости; обладают длительной теплостойкостью при температурахрах до 150 °С и кратковременной при 200 °С; стойки к воздействию окислительных и агрессивных сред. Для длительного хранения этилен-пропиленовые каучуки стабилизируют обычно бесцветными антиоксидантами фенольного типа (0,2-0,5% от массы каучука), в некоторых случаях применяют окрашивающие антиоксиданты, например фенил--нафтиламин (неозон Д). Недостатки этилен-пропиленовых каучуков - низкая масло- и огнестойкость.

Каучуки с низким содержанием пропилена (20-30%) характеризуются высокой прочностью невулканизованной смеси, каучуки с высоким его содержанием (45-50%) - низкой прочностью, но достаточно высокой морозостойкостью. В зависимости от мол. массы этилен-пропиленовые каучуки делят на низко-, средне- и высоковязкие; их вязкости по Муни, измеренные при 100 °С, 120 °С, 125-200 °С, составляют соотв. 25-60, 60-100 и 100-120 единиц.

Получение каучуков. Основные промышленные способы производства этилен-пропиленовых каучуков - сополимеризация этилена с пропиленом (и диеном) на катализаторах Циглера-Натты в присутствие тяжелых углеводородных растворителей или в суспензии в жидком пропилене. Основные промышленные катализаторы - системы, содержащие соединения V (VOC13, VC14, триацетилацетонат V) и алюминийалкилы или алюминийгалогеналкилы [Al(C2H5)2Cl, А12(С2Н5)3С13].

Полимеризацию в тяжелых углеводородных растворителях- н-гексане, н-гептане или бензине с т. кип. 80-110 °С- проводят при 30 °С в реакторе непрерывного типа с мешалкой и охлаждением или в каскаде из 2-5 реакторов, куда поступают мономеры, очищенные от влаги и полярных растворителей, и катализатор. Во избежание излишнего повышения вязкости смеси сополимеризацию обрывают при получении раствора с концентрацией этилен-пропиленового каучука 8-10% по массе, для чего добавляют различные спирты. После частичного удаления непрореагировавших мономеров в раствор вводят антиоксиданты и удаляют катализатор промывкой смеси водой, этанолом и соляной кислотой. После отгонки растворителя с парами воды выделяют каучук; иногда выделение из раствор а осуществляют путем осаждения этанолом.

Полимеризацию мономеров в суспензии в жидком пропилене проводят при температуре от -20 до 40 °С. Компоненты сисгемы вводят в реактор раздельно в виде растворов в жидком пропилене или бензине; активный каталитический комплекс образуется непосредственно в реакционной зоне. Полученная суспензия каучука в пропилене (25-36% по массе) поступает на водную дегазацию, а затем обезвоживается в червячно-отжимных прессах.
Низковязкие этилен-пропиленовые каучуки получают обычно полимеризацией в растворе, высоковязкие - в суспензии. В последнем случае выход каучука выше, легче ведется контроль ММР. Выпускают этилен-пропиленовые каучуки в виде гранул, резаных узких полос или прессованных кип.

Переработка каучука. Этилен-пропиленовые каучуки обычно не пластицируют; для получения резиновых смесей необходимой пластичности выбирают каучуки с соответствующей вязкостью. Этилен-пропиленовые каучуки легко смешиваются с ингредиентами в резиносмесителях и на вальцах. Изделия изготовляют методом литья под давлением, каландрованием, экструзией.

Наряду с ненаполненными этилен-пропиленовыми каучуками выпускают наполненные каучуки; основные наполнители - слабощелочная или нейтральная печная сажа (для темных каучуков), минеральные наполнители, не имеющие кислой реакции (мел, кремнезем, каолин). Тип пластификатора этилен-пропиленового каучука выбирают в зависимости от используемой в дальнейшем вулканизующей смеси; для сополимеров это главным образом насыщенные минеральные масла, парафины, сложные эфиры, полиалкилбензолы; для терполимеров применяют также вулканизующие пластификаторы - низкомолекулярный полибутадиен с высоким содержанием винильных звеньев.

Этилен-пропиленовые каучуки вулканизуют при 150-180 °С в течение 10-60 мин; основные вулканизующие агенты для сополимера - кумилпероксид, трет-бутилпероксид, некоторые ненасыщенные пероксиды с соагентами (S, триаллилизоцианурат и др.), для терполимера - главным образом S с ускорителями вулканизации (каптакс, тетраметилтиурамдисульфид), феноло-формальдегидные смолы. С применением феноло-формальдегидных смол получают резины с высокой озоностойкостью, при использовании пероксидов в сочетании с S и ускорителями вулканизации - резины с высокой стойкостью к агрессивным средам, при применении S и тетраметилтиурамдисульфида - резины с хорошими физико-механическими характеристиками.

Для устранения недостатков этилен-пропиленовых каучуков - низких адгезии, масло- и огнестойкости, невысокой скорости экструзии при изготовлении изделий - каучуки совмещают с другими СК. Так, сополимер хорошо совмещается с термопластами (особенно полиэтиленом и полипропиленом) и с бутилкаучуком. Терполимеры совулканизуются с бутадиен-нитрильными, полихлоропреновыми, бутадиен-стирольными и бутадиеновыми каучуками.
Осн. применение этилен-пропиленовых каучуков - в качестве изоляции проводов и кабелей, для получения (в смеси с полипропиленом) ударопрочных пластмасс, изготовления автомобильных уплотнительных деталей, велосипедных шин, гуммированных покрытий, теплостойких конвейерных лент, прорезиненных тканей, рукавов.

Мировой объем производства около 600 тысяч тонн в год (1989). Выпускаются под названием висталон, эпсин, нордель, эпкар (США), дютрал (Италия), эспрен ЕРДМ и митцунерт (Япония), СКЭП и СКЭПТ (Россия).