Хлоропреновые каучуки широко применяются в промышленности благодаря своей устойчивости к маслам, топливам и высоким температурам. Однако их свойства можно значительно улучшить путем сополимеризации с другими мономерами. В данной работе исследована тройная сополимеризация хлоропрена, нитрила акриловой кислоты (НАК) и диэтилового эфира малеиновой кислоты (ДЭЭМК) в эмульсионной среде.
Методика эксперимента
Сополимеризация проводилась в трехгорлой колбе при температуре 40°C с использованием:
- Хлоропрена (98%)
- Нитрила акриловой кислоты (95%)
- Диэтилового эфира малеиновой кислоты (95%)
В качестве инициатора применялся персульфат калия, а для стабилизации эмульсии — канифолевое натриевое мыло. Продолжительность полимеризации составила 12-15 часов.
Для анализа полученных сополимеров использовались:
- Элементный анализ (определение хлора, азота, кислорода)
- ИК-спектроскопия (изучение микроструктуры)
- Гель-проникающая хроматография (ГПХ) (оценка молекулярной массы)
- Золь-гель анализ (исследование структуры вулканизационной сетки)
Результаты и обсуждение
Влияние состава мономеров на структуру сополимера
В таблице ниже представлены данные по содержанию 1,4-транс-звеньев и функциональных групп в зависимости от соотношения мономеров:
| Образец | Соотношение (Хлоропрен:НАК:ДЭЭМК) | Содержание хлора (%) | Содержание азота (%) | Содержание кислорода (%) | 1,4-транс-звенья (%) |
| 1 | 30:26:44 | 12,92 | 3,69 | 11,7 | 72 |
| 2 | 33:19:48 | 16,86 | 0,92 | 12,3 | 73 |
| 4 | 40:16:44 | 21,40 | 2,25 | 9,2 | 80 |
Как видно, с увеличением доли хлоропрена растет содержание 1,4-транс-звеньев, что улучшает механические свойства материала.
Кинетика полимеризации
- Конверсия мономеров достигает 85-95% за 40-50 минут.
- Молекулярная масса (Mn) снижается с ростом конверсии (от 50×10³ до 20×10³).
- Полидисперсность (Mw/Mn) увеличивается при глубоких конверсиях, что может указывать на изменение механизма роста цепи.
Структура вулканизатов
Методом золь-гель анализа изучены параметры вулканизационной сетки:
- Число цепей сетки (1/Mc) достигает 12×10⁻⁵ моль/см³ через 30 минут вулканизации.
- Число сшитых молекул (1/Mn) составляет 1,0×10⁻⁵ моль/см³ после 100 минут прогрева при 160°C.
Физико-механические свойства
Вулканизаты на основе тройного сополимера (образец №4) обладают следующими характеристиками:
| Показатель | Ненаполненный вулканизат | Наполненный вулканизат |
| Сопротивление разрыву (МПа, 20°C) | 19,5 | 22,0 |
| Относительное удлинение (%) | 680 | 326 |
| Эластичность по отскоку (%) | 48 | 34 |
| Набухание в бензин-бензоле (%) | 47,8 | 36,0 |
Ключевые преимущества:
- Высокая масло- и бензостойкость
- Улучшенная теплостойкость (коэффициент старения по сопротивлению разрыву — 0,95)
- Хорошая эластичность даже при 100°C
Тройная сополимеризация хлоропрена, НАК и ДЭЭМК позволяет получить материал с улучшенными эксплуатационными свойствами, включая стойкость к топливам, высоким температурам и окислению. Полученные вулканизаты могут применяться в производстве маслостойких резин, термостойких изделий и защитных покрытий.
