Светлый креп.

Каучук светлый креп выпускают в виде толстых и тонких листов четырех сортов каждого. При изготовлении светлого крепа в разбавленный латекс вводят 1%-ный раствор сернистокислого натрия (10 объемов раствора на 100 объемов латекса). Таким образом предотвращается потемнение каучука, так как выделяющаяся при коагуляции латекса сернистая кислота отбеливает продукты окисления. Кроме того, сернистая кислота служит консервирующим средством: в ее присутствии прекращается развитие бактериальных процессов.

Подготовленный латекс (с добавкой 1%-ного раствора Na₂SO₃ или без него) коагулируют 1%-ным раствором уксусной кислоты и тщательно перемешивают. Как только латекс начинает густеть, в резервуар, где происходит коагуляция, вставляют многосекционную решетку (в каждой клетке должно быть примерно одинаковое количество каучука).

Полученные куски коагулюма промывают водой на агрегате, состоящем из трех вальцов. Первые и вторые вальцы имеют фракцию и валки с рифленой поверхностью (глубина рифления до Змм.) для лучшего разрыхления и растягивания промываемого каучука; нa этих вальцах промывают каучук и отжимают от остатков серума. Третьи вальцы с гладкой поверхностью не имеют фрикции: с них выходит ровная полоса крепа. Полученные листы развешивают и сушат при 30--35 °С в течение 2—3 недель.

Светлый креп должен быть ровного белого цвета без пятен; пятна желтого и красноватого оттенка свидетельствуют о появлении бактерий. Каучук не должен содержать никаких механических включений, даже в виде мелких желтых точек: такие точки представляют собой остатки коры, не удаленные из латекса вследствие плохого процеживания его перед коагуляцией. Светлый креп вы-. пускают кипами массой от 72,5 до 101,5 кг.

Каучуки традиционных сортов (смокед-шитс, различные крепы) обладают заметной неоднородностью свойств, которая объясняется несовершенством технологии и отсутствием технологического контроля. В настоящее времяразработана новая технология производства НК- Каучуки, выпущенные по новой технологии, сортируются по техническим стандартам, а не визуально. Качество таких каучуков оценивается по системе SMR (стандартный малайзийский каучук), включающей нормы содержания некаучуковых веществ для НК трех сортов.

При получении каучуков сортов SMR неразбавленный латекс подкисляют муравьиновой кислотой до рН 4,8—5,2. Полученный коагулюм, а также полевой коагулюм измельчают с помощью грануляторов, молотковых мельниц или на вальцах в присутствии небольшого количества касторового масла (0,7%). Полученную крошку промывают в проточной воде, сушат горячим воздухом при температуре 100—110°С и прессуют в брикеты массой 33,3 кг и размером 570X380 мм или 700X350 мм. Брикеты упаковывают в полиэтиленовую пленку толщиной 0,3 мм с температурой плавления 109°С, что необходимо учитывать при переработке каучука.

Для этих каучуков контролируют такие показатели, как зольность, содержание азота, летучих веществ и др. Сорт, каучука определяется содержанием в нем загрязнений Например, каучук сорта SMR 5 содержит не более 0,05% посторонних примесей, остающихся на сите с отверстиями диаметром 44 мкм после фильтрования раствора каучука в уайт-спирите. Каучук низшего сорта SMR 50 содержит до 0,5% примесей.

Состав и химическое строение натурального каучука.

В состав клучука входят: углеводород каучука (основная часть), влага, ве-щества ацетонового экстракта, азотсодержащие вещества (главным образом протеины), зола (неорганические вещества). Содержание этих веществ в каучуках колеблется в широких пределах в зависимости от многих причин, наибольшее значение из которых имеет способ приготовления каучука.

Основные свойства технического каучука определяются наличием в нем высокомолекулярного углеводорода состава (C₅H₈)_n.

Углеводород каучука содержит изопентеновые группы

образующиеся при полимеризации изопрена.

Натуральный каучук представляет собой полиизопрен, в молекулах которого звенья соединены в положении 1,4-цис:

Каучук из гевеи не полностью является 1,4-цис-изомером, но содержит около 2% структуры 3,4. Непредельность каучука — 95— 98% от теоретической. В свежем каучуке имеются также альдегидные гpyппы количество которых значительно колеблется в зависимости от происхождения каучука; они вызывают сильное структурирование и увеличение вязкости каучука при хранении.

Средняя молекулярная масса НК в латексе равна 1,3*10⁶ при бимодальном молекулярно-массовом распределении, которое характеризуется слабовыраженными пиками в низкомолекулярной (10⁵) и высокомолекулярной (более 2*10⁶) областях.

В каучуке содержится некоторое количество нерастворимого микрогеля. Молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение и содержание микрогеля определяют вязкость каучука, которая является одним из важнейших параметров его технологических свойств.

Обычно при хранении, по-видимому, в результате реакций концевых альдегидных групп и содержащихся в каучуке белков происходит структурирование каучука, приводящее к повышению его вязкости. Введение монофункциональных аминов (например, гидроксиламина) на стадии латекса позволяет исключить процесс структурирования и образования дополнительного количества микрогеля и таким образом увеличить стабильность каучука при хра­нении.

В каучуках, получаемых испарением воды из латекса, остается значительная часть водорастворимых веществ и содержание белков больше, чем в каучуках, полученных коагуляцией; вследствие присутствия гигроскопических веществ эти каучуки всегда содержат большее количество влаги. Содержание (в %) некаучуковых компонентов в НК разных типов представлено ниже:

В состав веществ ацетонового экстракта входят: 51% жирных кислот (олеиновая, линолевая и стеариновая), являющихся активаторами вулканизации резиновых смесей, 3% их эфиров, 7% глюкозидов, а также аминокислоты, фосфор-, азотсодержащие и другие органические вещества.

В ацетоновом экстракте содержатся каротин и некоторые вещества основного характера, которые защищают каучук от светового старения, а также соединения С₂₇Н₄₂О₃ и С₂₀Н₃₀О (0,08— 0.16%), являющиеся ингибиторами окисления НК.

Азотсодержащие вещества — это в основном белки и продукты их разложе-ния (аминокислоты). Белки ускоряют вулканизацию каучука, защищают его от старения, повышают набухание резин в воде, резко снижая при этом диэлектри-ческие свойства.

Поскольку прямого способа количественного определения белков нет, о количестве их судят по содержанию азота. Азот в каучуке определяют по методу Къельдаля. Принимают, что все азотсодержащие вещества в каучуке относятся к классу протеинов; полученное содержание азота умножают на коэффициент 6,25, соответствующий содержанию азота в протеинах*.

(* Протеины содержат: 50—55% углерода; 6,5—7,3% водорода; 21—24% кис­лорода; 15—18% азота; 0—2,4% серы и небольшое количество золы. Молекуляр­ная масса протеинов близка к 3400. При гидролизе протеинов получают амино­кислоты.)

В состав золы, который зависит от способов выделения каучука, входят соединения натрия, калия, кальция, магния, фосфора, а также следы металлов переменной валентности — железа, меди, марганца, являющихся сильными катализаторами процесса окисления каучука.

Содержание некаучуковых компонентов в основных сортах стандартных малайзийских каучуков SMR представлено ниже:

Гуттаперча. Родственная натуральному каучуку гуттаперча— твердый, кожеподобныйпродукт коагуляции млечного сока некоторых гуттоносных деревьев (бересклет, эвкомия). В ее состав входят углеводород (гутта) и различные смолы.

Углеводород гуттаперчи — 1,4-транс-полиизопрен

Содержание транс- звеньев 98—100%. Молекулярная масса 36— 50 тыс. Полимер имеет высокую степень кристаллизации (36%) и кристаллизуется с большой скоростью. Полупериод кристаллизации при 45 °С составляет 96 мин.

Гуттаперча очень термопластична: при температуре 20°С это прочный высокоэластичный продукт, который становится хрупким при —30 °С и переходит в вязкотекучее состояние при 50—70 °С вследствие полного исчезновения кристаллической фазы. Она вулканизуется теми же вулканизующими агентами, что и НК, при этом получаются вулканизаты с высокими механическими свойствами. Обладая полной.водо- и газонепроницаемостью, а также другими ценными техническими свойствами, гуттаперча особенно отличается высокими диэлектрическими свойствами, что определяет основную область ее применения (самостоятельно или в комбинации с НК): изоляция подводных и подземных кабелей, а также в электро- и радио-промышленности.

Физические свойства. Натуральный каучук в случае длительного хранения при температуре от 10 °С и ниже кристаллизуется. Максимальная скорость его кристаллизации наблюдается при —25 °С. Внешне кристаллизация выражается в том, что листы каучука теряют прозрачность и твердеют. Каучук плавится при температуре 40°С. Плавление закристаллизованного каучука сопровождается поглощением тепла (17 кДж/кг). Каучук кристаллизуется в условиях комнатной температуры при растяжении образцов более чем на 70%, а его вулканизаты — при растяжении более чем на 200%.

В результате многократно повторяющихся замораживаний изменений физических и химических свойств каучука не отмечается.. При температуре 40 °С и атмосферном давлении растворимость кислорода в 1 г смокед-шитса составляет 17,8*10^{-5 г, что составляет приблизительно 13% (об.).}

Важнейшие физические свойства НК приведены ниже:

Звукоизоляционные свойства мягкой резины на основе НК характеризуются скоростью распространения звука в резине, равной 37 м/с при 25 °С; при повышении температуры скорость распространения звука в резине уменьшается.

Каучук растворим в алифатических и ароматических углеводородах, хлороформе, четыреххлористом углероде, сероуглероде. Каучук выпадает из растворов при добавлении к ним спирта или ацетона.

Технологические свойства. Для НК обычных типов, качество которых оценивается в основном визуально, показатели пластоэластических свойств не нормируются и могут значительно колебаться. Помимо реакций структурирования по альдегидным группам на вязкость оказывают влияние также окислительные процессы, приводящие к деструкции или структурированию макромолекул каучука. Средние значения вязкости по Муни при 100 °С колеблются от 95 усл. ед. для смокед-шитса 1-го сорта и SMR 5 до 75 единиц для SMR 50.

Обработка латекса перед выделением каучука солянокислым гидроксиламином, препятствующим структурированию макромолекул по альдегидным группам, приводит к получению каучука (сорт SMR 5CV), имеющего при хранении постоянное значение вязкости по Муни 60+5 усл. ед.

Натуральный каучук, обычно применяемый в резиновом производстве, недостаточно пластичен и, как правило, подвергается предварительной механической пластикации на вальцах (при 40— 70 °С) или термоокислительной деструкции в резиносмесителях или специальных червячных пластикаторах (при 100—150 °С). Для сокращения продолжительности пластикации часто применяют специальные ускорители пластикации (некоторые меркаптаны, дисульфиды и др.).

Скорость пластикации НК, а также его стойкость к окислению под действием солнечных лучей и высоких температур в значительной степени определяется составом некаучуковых компонентов, изменяющимся в зависимости от условий выделения каучука.

Для оценки стойкости каучука к этим факторам предлагается показатель — индекс сохранения пластичности PRI. Этот показатель определяется как процентное отношение пластичности образца каучука после 30 мин нагревания при 140 °С к исходной пластичности. Определение пластичности проводят на быстродействующем пластометре Уоллеса. Пластичность НК, определенная по Уоллесу (Р_о), связана с вязкостью по Муни определенным корреляционным выражением:

Вязкость по Муни = 5,06+2,25 Р_о—0,001 Р²_о ПЛАНТАЦИОННЫЕ КАУЧУКИ

Промышленные плантационные каучуки получают из латекса в основном двумя способами.

1.Коагуляция латекса с последующими промывкой и сушкой полученного каучука. При коагуляции большинство растворимых составных частей латекса попадает в отходы. В настоящее время это основной способ получения плантационного каучука.

2.Испарение воды из латекса. Почти все составные части латекса в этом случае остаются в каучуке. Способ дает возможность получать порошкообразные каучуки.

Кроме того, переработке подвергается и полевой коагулюм — каучук, получившийся самопроизвольной коагуляцией.

В зависимости от способа получения плантационные каучуки носят различные торговые наименования.

Согласно международной классификации НК подразделяют на 8 типов и 35 сортов. Тип НК определяется исходным сырьем и методом получения, сорт — качеством, которое оценивают на основании внешнего осмотра и сопоставления с эталонным образцом.

Важнейшими типами НК, поступающими на отечественные заводы, являются рифленый смокед-шитс (Ribbed Smoked Sheets) и светлый креп (Pale Crepe Rubber).

Смокед-шитс.

Для получения смокед-шитса латекс фильтруют через сита для отделения загрязнений и сгустков каучука, образовавшихся в результате самопроизвольной коагуляции, разбавляют до 15—17%-ной концентрации, и смешивают с 1%-ной уксусной кислотой в специальных деревянных емкостях.

Полученный коагулюм обрабатывают на вальцах с одинаковой частотой вращения валков. При этом часть серума, захваченного коагулюмом, отжимается, и каучук снимают с вальцов в виде листов толщиной 6 мм. Эти листы пропускают один раз через другие вальцы, имеющие ребристую поверхность, образующую на листах каучука соответствующий оттиск. Затем листы вымачивают в течение 10—15 ч для удаления водорастворимых частей латекса и следов уксусной кислоты, после чего развешивают в сушилке-коптильне. Такая сушилка обычно помещается в двухэтажном или трехэтажном здании, в верхней части которого развешивают листы каучука, а внизу на очаге сжигают скорлупу кокосовых орехов и сырое дерево, при этом каучук сушится и одновременно коптится. Копчение продолжается от 7 до 10 суток при 40—45 °С. Образующиеся при горении фенолы консервируют каучук; это довольно хорошо предохраняет его от действия микроорганизмов при хранении.

Рифленый смокед-шитс выпускают нескольких сортов. Сорт IX RSS — каучук высшего качества, он должен быть равномерно прокопчен и не иметь пятен, пузырей и посторонних включений. Кроме того, выпускается 5 сортов каучука

(№ 1 RSS— № 5 RSS), которые характеризуются увеличением различных дефектов (следы плесени, ржавчина, пузырьки, частицы коры и т. д.).

Листы каучука прессуют в кипы массой от 101,5 до 113,0 кг, которые оборачивают листами каучука того же или более высокого сорта.

Дата добавления: 2015-10-29