Этилен-пропиленовые каучуки

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

Структура и св-ва каучуков. Макромолекула этилен-пропиленового каучука содержит от 50 до 70 мол. % этиленовых звеньев, сополимеры с большим кол-вом этих звеньев в молекуле являются термопластами. Мол. м. 80-250 тыс.; плотн. 0,85-0,87 г/см³; т. стекл. от -55 до -70 °С; С_р2,17 кДж/(кг х К); теплопроводность 20,81 х 10^-4 Вт(м х К); коэф. 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 р-рителей.
Основные цепи сополимера и терполимера не содержат двойных связей, поэтому этилен-пропиленовые каучуки превосходят др. типы СК по озоно-, свето- и атмосферостойкости; обладают длит. теплостойкостью при т-рах до 150 °С и кратковременной при 200 °С; стойки к воздействию окислит. и агрессивных сред. Для длит. хранения этилен-пропиленовые каучуки стабилизируют обычно бесцв. антиоксидантами фенольного типа (0,2-0,5% от массы каучука), в нек-рых случаях применяют окрашивающие антиоксиданты, напр. 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. Осн. пром. способы произ-ва этилен-пропиленовых каучуков - сополимеризация этилена с пропиленом (и диеном) на катализаторах Циглера-Натты в присут. тяжелых углеводородных р-рителей или в суспензии в жидком пропилене. Осн. пром. катализаторы - системы, содержащие соед. V (VOC1₃, VC1₄, триацетилацетонат V) и алюминийалкилы или алюминийгалогеналкилы [Al(C₂H₅)₂Cl, А1₂(С₂Н₅)₃С1₃].
Полимеризацию в тяжелых углеводородных р-рителях- 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 р-рителей, и катализатор. Во избежание излишнего повышения вязкости смеси сополимеризацию обрывают при получении р-ра с концентрацией этилен-пропиленового каучука 8-10% по массе, для чего добавляют разл. спирты. После частичного удаления непрореагировавших мономеров в р-р вводят антиоксиданты и удаляют катализатор промывкой реакц. смеси водой, этанолом и соляной к-той. После отгонки р-рителя с парами воды (т. наз. метод водной дегазации) выделяют каучук; иногда выделение из р-ра осуществляют путем осаждения этанолом.
Полимеризацию мономеров в суспензии в жидком пропилене проводят при т-ре от -20 до 40 °С. Компоненты каталитич. сисгемы вводят в реактор раздельно в виде р-ров в жидком пропилене или бензине; активный каталитич. комплекс образуется непосредственно в реакц. 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 р-ре, 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; осн. наполнители - слабощелочная или нейтральная печная сажа (для темных каучуков), минер. наполнители, не имеющие кислой р-ции (мел, кремнезем, каолин). Тип пластификатора этилен-пропиленового каучука выбирают в зависимости от используемой в дальнейшем вулканизующей смеси; для сополимеров это гл. обр. насыщенные минер. масла, парафины, сложные эфиры, полиалкилбензолы; для терполимеров применяют также вулканизующие пластификаторы - низкомол. полибутадиен с высоким содержанием винильных звеньев.
Этилен-пропиленовые каучуки вулканизуют при 150-180 °С в течение 10-60 мин; осн. вулканизующие агенты для сополимера - кумилпероксид, трет-бутилпероксид, нек-рые ненасыщенные пероксиды с соагентами (S, триаллилизоцианурат и др.), для терполимера - гл. обр. 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 физ.-мех. характеристиками.
Для устранения недостатков этилен-пропиленовых каучуков - низких адгезии, масло- и огнестойкости, невысокой скорости экструзии при изготовлении изделий - каучуки совмещают с др. 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 произ-ва ок. 600 тыс. т в год (1989). Выпускаются под назв. висталон, эпсин, нордель, эпкар (США), дютрал (Италия), эспрен ЕРДМ и митцунерт (Япония), СКЭП и СКЭПТ (Россия).

Лит.: Кисин К. В. и [др.], "Каучук и резина", 1981, № 6, с. 5-8; Говорова О. А., Фролов Л. Е., Сорокин Г. А., в сб.: Свойства резин на основе этилен пропиленовых каучуков, М., 1986; Говорова О. А., там же, М., 1989; Drake R.E., Gummi, Asbest, Kunstoffe, Jarhg. 35, 1982, S. 180-85; Dutral Ethylene-propylene elastomers. Technical Inform., Montedison, 1985;

О. А. Говорова.