Бутадиеновый каучук – это современный синтетический материал, отличающийся доступностью производства и вариативностью химических, физических и технических качеств. Поэтому эти синтетические каучуки невероятно востребованы в современной промышленности: по объему мировых поставок они уступают лишь бутадиен-стирольным каучукам. Рассмотрим основные характеристики бутадиеновых каучуков.
Бутадиеновые каучуки – что это?
Бутадиеновый каучук – это материал, который получают полимеризацией бутадиена в присутствии различных катализаторов. В зависимости от типа применяемых катализаторов и способа полимеризации получаются каучуки с разными свойствами. Все бутадиеновые каучуки подразделяются на:
- стереорегулярные;
- нестереорегулярные.
- акрилодивиниловые каучуки;
- дивиниловые каучуки;
- полибутадиены;
- СКД, СКДЛ;
- и прочие обозначения полимера 1,3-бутадиена.
По химической природе такие каучуки являются именно полимерами, мономером которых служит бутадиен. Понятие и химическая природа
Следует понимать, что бутадиеновый каучук является не отдельным веществом, но представляет собой группу продуктов сополимеризации бутадиена −1,3 и стирола или метилстирола. Бутадиеновые каучуки сегодня — это наиболее распространенный тип каучуков общего назначения. Синтез осуществляется в эмульсии по свободно-радикальному механизму. Средняя молекулярная масса современных бутадиеновых каучуков колеблется от 40 до 250 тысяч атомных единиц. Химические свойства бутадиеновых каучуков по большей части обусловлены наличием двойных связей в цепи. Они реагируют с галогенами: бромом, хлором, кроме того, с веществами, имеющими достаточно свободных галогенных атомов. Бутадиеновые каучуки растворяются в ароматических и алифатических углеводородах, их хлорпроизводных, циклогексане. Также бутадиеновые каучуки могут быть подвергнуты гидрированию водородом, растворенным в углеводородах, при условии нахождения в среде комплексных катализаторов. Каучуки могут присоединять тиолы, реагировать по механизмам эпоксидирования, циклизации и др.
Бутадиеновый каучук формула
Физические характеристики бутадиеновых каучуков
Все бутадиеновые каучуки являются полностью аморфными полимерами. Свойства полимеров различаются в зависимости от содержания связанного стирола: при повышении количества стирола увеличивается плотность, температура стеклования и диэлектрические характеристики. Каучук растворим в алифатических и ароматических углеводородах, хлороформе, четырёххлористом углероде, сероуглероде. Плотность бутадиеновых каучуков в среднем составляет от 900 до 920 кг/куб. м. Вулканизаты из бутадиен-стирольных каучуков значительно меньше сохраняют прочность при растяжении. По сравнению с вулканизатами из натурального каучука бутадиеновые вулканизаты характеризуются менее высокой эластичностью, более высокими механическими потерями и повышенным теплообразованием. Чтобы компенсировать низкую прочность при растяжении ненаполненных резин (вулканизатов) из бутадиен-стирольных каучуков применяются активные наполнители. Например, в качестве наполнителя может выступать технический углерод различных марок. Для получения белых и цветных резин применяются светлые усилители: тонкодисперсная кремнекислота (белая сажа), высокоактивная окись алюминия и др.
Синтезирование бутадиенового каучука
Бутадиеновый каучук получают путем реакции полимеризации бутадиен в растворе органического соединения, например толуола, олефинов и т.д. Бутадиен полимеризуются по непрерывной технологии в цепи следующих друг за другом связанных между собой реакторов в течение нескольких часов. Примерно 90% мономера превращается в итоге в полимер. 
Исходное вещество, сырье для синтеза бутадиенового каучука
Бутадиеновый каучук получают путем синтеза из природных сельскохозяйственных материалов или нефтегазов.
- Природное с/х сырье. На территории России в качестве таких материалов используют зерно и картофель. В процессе брожения этих продуктов получают этиловый спирт, который становится исходным сырьем при производстве такого вещества, как бутадиен-1.3. Для получения бутадиенового каучука этот компонент подвергают полимеризации. Ниже представлена схема получения бутадиенового каучука из этилового спирта.
- Нефтяные газы. Синтез бутадиенового каучука достигается за счет дегидрирования бутана и бутилена, выделяемого из нефтегазов. Ниже представлена схема получения бутадиенового каучука из нефтегазов.
Как получают бутадиеновый каучук из этилового спирта, схема
Как получают бутадиеновый каучук из нефтегазов, схема
Синтез стереорегуляторного каучука
К стереорегулярным каучукам относятся такие соединения, в молекулах которых не меньше 85% мономерных групп. К ним относятся бутадиеновые каучуки, получаемые с помощью комплексных катализаторов Циглера-Натта кобальтового, никелевого и титанового типов, а также каучук, получаемой с помощью литий-органического катализатора. Главное преимущество стереорегулярных каучуков – это отличные эластические и износостойкие свойства.
Способ получения нестереорегуляторного каучука СКВ (СКБ)
Нестереорегулярный и натрий-бутадиеновый каучук (СКВ), был впервые в мире получен в 1932 году советским химиком Лебедевым. Лебедев и его сотрудники предложили производить синтетический каучук из этилового спирта по революционно простой технологии. В синтезе каучука используется металлический натрий в качестве катализатора. Технология оказалась настолько успешной, что долгое время нестереорегулярный натрий-бутадиеновый каучук (СКБ) оставался самым распространенным в мире промышленным синтетическим каучуком. Процесс получения СКВ связан с полимеризацией бутадиена, которая длится несколько десятков часов при температуре 50-60 С и максимальном давлении в полимеризаторе 0,9 МПа. Итоговый характеристики продукта СКВ таковы:
- цвет желтый с зеленоватым или коричневатым оттенком;
- по пластичности материал неоднородный, содержит примеси;
- легко окисляется.
Как маркируется СКВ
Каучуки СКВ бывают двух типов, которые зависят от способа полимеризации:
- стержневой,
- бесстержневой.
Свойства бутадиенового каучука и получаемых из него резин
Бутадиеновые каучуки для улучшения последующих свойств объединяют в комплексы с другими веществами и каучуками с последующей вулканизацией смесей. Так можно добиться повышенных технических и физических характеристик. Вулканизаты таких каучуков обладают хорошей газопроницаемостью. Морозостойкость таких вулканизатов зависит от их способности кристаллизоваться при понижении температуры. Существуют специальные способы улучшения показателя морозостойкости.
Применение и сферы использования
Вулканизаты бутадиеновых каучуков являются резинами общего назначения. Они находят очень широкое применение в различных отраслях промышленности:
- Шинная промышленность;
- Станкостроение (конвейерные ленты, транспортеры);
- Резинотехническая промышленность;
- Производство кабелей и электроизоляции;
- Обувная промышленность (обувные компоненты, подошвы);
- Пищевая промышленность (производство жевательной резинки).
