5.5.7. Бутилкаучук

Бутилкаучук – продукт сополимеризации изобутилена с 2-5% изопрена в среде хлористого метила с применением водной дегазации для удаления растворителя и не вступивших в реакцию мономеров; обозначается буквами БК и четырьмя цифрами. Первые две цифры обозначают среднее значение ненасыщенности в мольных процентах, умноженных на 10, последние две – вязкость по Муни (характеризует молекулярную массу). В процессе получения он стабилизируется неозоном Д или антиоксидантом НГ-2246 (БК-2045Н). Непредельность каучука в зависимости от марки составляет 0,8-2,0 моль.%. Каучук растворяется в дихлорэтане, углеводородах жирного ряда, бензоле, ксилоле, бензине; не растворяется в спиртах, простых и сложных эфирах, кетонах и растворителях, содержащих амино- и нитрогруппы. Температура вспышки каучука составляет 187⁰С, воспламенения – 189⁰С и самовоспламенения – 402⁰С.

В России выпускают бутилкаучук марок А, Б и В общего назначения с молекулярной массой 30-40 тыс., непредельностью 1±0,2 моль.%, содержанием летучих при температуре 105⁰С не более 0,2% и неозона Д 0,1-0,5%. Предел прочности бутилкаучука при растяжении составляет не менее 13-17 МПа, относительная деформация – не менее 700%, остаточная деформация – не более 20%, плотность – 910-920 кг/м³, температура стеклования – 69⁰С. По ТУ 30-003169 выпускаются 13 марок каучука, отличающихся молекулярной массой, вязкостью и непредельностью, которая равна, моль.%: для БК-0845ТД – 0,8±0,2; БК-1030Т, БК-1040Т и БК-1050Т – 1,0±0,2; БК-1520 – 1,5±0,2; БК-1645Т и БК-1675Т – 1,6±0,2. Для остальных каучуков (БК-2045М, БК-2045Н, БК-2045Т, БК-2045ТД, БК-2055Т в БК-2055ТД) непредельность равна 2±0,2 моль.%. Потеря массы каучуков при температуре 105⁰С составляет 0,1-0,2% (для БК-1530 не более 0,5%); предел прочности при разрыве – не менее 17-19 МПа; относительное удлинение – не менее 600-700%; относительное остаточное удлинение – не более 60-70%; содержание, %, не более: золы – 60-70, меди – 0,35-0,40, железа – 0,025, стеарата кальция – 1,2-1,5 (для БК-2045М содержание стеарата цинка не более 2%) и неозона Д ~ 0,1-0,3% (для БК-2045Н используется антиоксидант НГ-2246 ~ 0,3-0,5%). Более жесткие требования предъявляют к каучукам для новой техники. Например, для БК-2045НТ и БК-2045Т-НТ относительное остаточное удлинение составляет не более 55%; содержание меди – не более 0,0002%, железа – не более 0,015%, стеарата кальция – не более 0,8%.

Бутилкаучук совмещается с полиэтиленом, полиизобутиленом, хлоропреном, сополимерами стирола и акрилонитрила, натуральным и синтетическими каучуками марок СКН и СКС, сульфохлорированным полиэтиленом, оксидами металлов, сажей и т.д. Он пластифицируется парафином, вазелиновым и трансформаторным маслами, ДОФ, ДБФ, трихлордифениловым и бензиловым эфирами, хлорированным дифенилом и т.д. Для повышения клейкости в него вводят кумароно-инденовые и алкилфенолоформальдегидные смолы, для уменьшения прилипания к оборудованию – полиэтилен, стеариновую кислоту и стеарат цинка, для улучшения технологических свойств и переработки – этиленгликоль и глицерин (~ 2%).

Каучук вулканизуют серой (1,5-2%) в присутствии ускорителей, тиурамом (~ 1%), каптаксом (~ 1%), фенолоформальдегидными смолами, системой парахинондиоксим – PbO₂ (MnO₂), парадинитробензолом и т.д. Процесс вулканизации ускоряют алкилфенолоформальдегидные смолы; активирует – оксид цинка, стабилизирует – 0,5% неозона Д (П-23).

Композиции на основе БК смешивают на вальцах при температуре 30-40⁰С. Резины на его основе характеризуются высокой теплостойкостью, стойкостью к термоокислительной деструкции, озоновому старению, агрессивным средам и отличаются исключительно высокой газо- и паропроницаемостью.

В пиротехнической промышленности каучук используют в виде растворов в летучем и труднолетучем растворителе (пластификаторе). В качестве пластификаторов применяют трансформаторное масло или парафин. Количество вводимого масла обозначается цифрой после дефиса, например, БК-45 (45% масла).

Хлорированием БК в растворе получают хлорбутилкаучук (вводят 1,1-1,3% хлора, который обычно замещает атом водорода в изопреновых звеньях). Атомы хлора обладают значительной подвижностью и облегчают процесс вулканизации. Вулканизовать хлорбутилкаучук можно оксидами металлов (в том числе оксидом цинка) в присутствии стеариновой кислоты, полифункциональных аминов, диолов, фенолоформальдегидных смол и т.д. Бромированием БК получают бромбутилкаучук (вводят 2-3% брома). Введение брома облегчает вулканизацию в большей степени, чем введение хлора.

Вулканизаты хлорированного и бромированного БК отличаются высокой теплостойкостью и адгезией к различным веществам, в том числе и к металлам.