Способы получения, свойства, область применения хлорированного и сульфохлорированного каучука

В реактор, оснащенный рубашкой, загружают 150 кг четыреххлористого углерода и 30 кг низкомолекулярного полиэтилена. Смесь нагревают до 65°С, затем загружают инициатор реакции (азобисизобутиронитрил) в виде 1 % раствора в ССl4, производят нагрев до 70°С в течение 0,5 ч. Затем проводят хлорсульфирование: подают 4 кт/ч хлора и 1,2 кг/ч сернистого газа. Проводят отбор проб на определение предварительного содержания хлора и серы в полиэтилене. Далее проводят второй этап реакции, подавая следующую порцию сернистого газа и хлора. При содержании хлора до 32,1 мас.% и серы 2,15 мас.% проводят охлаждение реакционной массы до 40-50°С, затем отдувку кислых газов до получения остаточной кислотности 0,003%. Затем загружают 2кг эпоксидной смолы ЭД-20-стабилизатора.
В смесителе готовят 30% водный раствор сульфанола (алкилсульфоната натрия). Насосом переводят в гомогенизатор реакционную массу, куда подают раствор сульфанола. Перемешивают в диссольвере, берут пробу для определения массовой доли полимера, добавляют воду, проводят диспергирование. Реакционную массу перекачивают в реактор, проводят отгонку четыреххлористого углерода до полного его исчезновения. Добавляют ПАВ - ОП-10, перемешивают 2.5 ч. Проводят проверку всех показателей полученной водной дисперсии ХСПЭ.
Сульфохлорированный каучук из полиэтилена высокой плотности может применяться и в невулканизованном виде. Каучук используют в производстве резиновых изделий технического и бытового назначения, для получения антикоррозионных покрытий методом гуммирования, для изоляции кабелей (в т. ч. судовых), как плёнкообразующее лакокрасочных материалов, которыми защищают дерево, металл, железобетон и др., а также как основу клеёв и герметиков.
Сульфохлорирование полиэтилена позволяет получать из него эластичный продукт со свойствами каучука, который можно затем обрабатывать оксидами металлов для повышения прочности и теплостойкости.
Сульфохлорирование полиэтилена позволяет получать из него эластичный продукт со свойствами каучука, который можно затем обрабатывать оксидами металлов для повышения прочности и теплостойкости.
Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ) - синтетический каучук, продукт химической модификации полиэтилена хлором и сернистым ангидридом. Материалы на основе хлорсульфированного полиэтилена, аналогично тиоколам и наиритам, позволяют образовывать защитные пленки повышенной эластичности и применяются в качестве трещиностойких лакокрасочных материалов, наносимых на поверхность железобетона, применяются также для защиты металла и других материалов.
Лак ХСПЭ — это раствор сухого хлорсульфированного полиэтилена в ксилоле или толуоле с добавлением стабилизатора. Суспензия протертых пигментов разных цветов в лаке ХСПЭ представляет собой эмаль ХСПЭ.
Лак и эмаль ХСПЭ применяются в составе трещиностойких покрытий строительных конструкций, которые могут эксплуатироваться при температуре от —60 до 130 °С (при температуре свыше 100 °С - для кратковременной работы). Покрытия из этих материалов стойки к воздействиям газовой среды, содержащей озон, а также кислые газы: хлор, хлористый водород, сернистый газ, окислы азота; стойки к растворам фосфорной, серной, азотной и хромовой кислот, к минеральным маслам, перекиси водорода; хорошо сопротивляются истиранию. Изолируемые поверхности из пористых материалов не должны подвергаться воздействиям гидростатического напора со стороны, противоположной покрытию, или эти воздействия следует предотвратить путем устройства специального гидроизолирующего слоя.
Материалы на основе ХСПЭ к месту проведения работ поступают с завода-изготовителя в готовом к употреблению виде. Исходная вязкость лака ХСПЭ — 40 с по вискозиметру ВЗ-4 (при 20 °С). Хранить материал следует в герметически закрытой таре в сухом помещении при температуре от —10 до 25 °С. Если материал хранился при температуре менее 10°С, его вязкость увеличивается (он загустевает). Для снижения вязкости эмалей и лака допускается их разбавление.
Хлорсульфированный полиэтилен представляет собой материал, который получается в результате обработки кристаллического полиэтилена высокого или низкого давления смесью газообразного хлора и оксида серы при температуре около 100 градусов. После завершения химической реакции образуется гранулированное вещество, в состав которого входит около 30 % хлора и 35 % полиэтилена, что позволяет производить вулканизацию полученного вещества. После окончания реакции растворитель удаляется из вещества с помощью водяного пара, а полимер просушивается.
Полученный хлорсульфированный полиэтилен хорошо растворим в ксилоле и толуоле, и практически нерастворим в воде и спиртах, в качестве стабилизатора хлорсульфированного полиэтилена могут применяться различные виды эпоксидных смол.
Как правило, хлорсульфированный полиэтилен применяется при изготовлении различных видов резин, данный полимер отлично совместим с обычными каучуками. Изготовление изделий с применением хлорсульфированного полиэтилена происходит на стандартном оборудовании резинотехнических заводов, например, в экструдерах и резиносмесителях.
Вулканизация изделий, изготовленных из хлорсульфированного полиэтилена, происходит без предварительной пластикации в специализированных прессах или котлах с горячим воздухом при температуре от 120 до 160 градусов, или паром, который подается под давлением в 1.8 МПа.
Изделия из хлорсульфированного полиэтилена обладают высокой износостойкостью, погодостойкостью, вибростойкостью, тепло – и газовой непроницаемостью, некоторые виды резин, содержащих хлорсульфированный полиэтилен, также обладают высокой морозостойкостью, масло – и бензостойксотью. Кроме того, большинство полимеров, изготавливаемых с применением хлорсульфированного полиэтилена, устойчивы к воздействию биокоррозии и обладают высокими диэлектрическими свойствами.
Относительное удлинение материалов, изготовленных с применением хлорсульфированного полиэтилена, составляет от 400 % до 600 %, а температура работы – от – 60 до + 180 градусов.
Хлорсульфированный полиэтилен применяется для изготовления различных видов лакокрасочных покрытий, которые используются для защиты железобетонных конструкций от вредных воздействий окружающей среды, а также при изготовлении изоляционных и кровельных материалов.
Вследствие насыщенности цепи и высокого содержания хлора (27-30%) резины из хлорсульфированного полиэтилена превосходят резины из непредельных каучуков, например из полихлоропрена, по озоно-, износо-, свето-, погодо- и теплостойкости, газонепроницаемости, а резины, содержащие 32-45% хлора, также по огне-, масло- и бензостойкости, несколько уступая им по эластичности и морозостойкости; относит ельное удлинение 400-600%. Резины работоспособны от - 60 до + 180°С. Материалы из их этого каучука характеризуются особенно высокой устойчивостью к действию g-излучения и биокоррозии, высокими диэлектрич. св-вами.
Применяют данный каучук для получения лакокрасочных материалов, используемых для защиты железобетона и строительных конструкций, гуммировочных, кровельных материалов, для изоляции проводов и кабелей и др.
Покрытия на основе ХСПЭ - трещиностойки и стойки в пределах температур от -60 до -4-130°С.
Лак и эмаль поступают на место производства работ с завода-изготовителя в готовом к употреблению виде.
Шпатлевку ХСПЭ готовят на месте потребления из лака ХСПЭ (вязкость 40 сек по ВЗ-4 при 20°С) и наполнителя (портландцемента, молотого кварцевого песка, андезитовой или диабазовой муки и др.) в соотношении 1:1 для общего шпатлевания и 1:2,5 - для местного. Рабочая вязкость для лака - 40 сек, эмали при нанесении краскораспылителем - 50-60 сек, кистью - 180-200 сек, установкой безвоздушного распыления -150-180 сек.




Литература:

Гальперн Г.Д. Химические науки том 3, 1999, 598 с.
Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершнев В. А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981;
Каргин В.А. Энциклопедия полимеров Том 2, 1994, 514 с.
Кирпичников П. А., Аверко-Антонович Л. А., Аверко-Антонович Ю. О. Химия и технология синтетического каучука: Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. Л.: Химия, 1997. – 424 с., ил.
Коршак В.В. Химия и технология синтетических высокомолекулярных соединений Том 9, 1997, 946 с.
Кулезнев В.Н. Химия и физика полимеров, 1998, 312 с.
Лосев И.П. Химия синтетических полимеров, 1990, 577 с.
Полимеры: Пер. с англ./ В. Р. Говарикер, Н. В. Висванатхан, Дж. Шридхар; Предисл. В. А. Кабанова. – М.: Наука, 1990. – 396 с.
Синтетический каучук, под ред. И. В. Гармонова, 2 изд., Л., 1983; Воlker H. I., Natural and synthetic polymere, N.Y., 1994.
Стрепихеев А.А. Основы химии высокомолекулярных соединений, 1996, 440 с.
Шур А.М. Высокомолекулярные соединения, 1991, 656 с.












22