§ 21. Каучуки и каучукоподобные полимеры

Натуральные и синтетические каучуки — это высокомолекулярные вещества, отличающиеся высокой вязкостью, прочностью на разрыв и эластичностью. Их молекулы состоят из нескольких сотен тысяч атомов. Такая высокая молекулярная масса является причиной их сравнительно низкой растворимости в органических растворителях. Чтобы повысить растворимость, каучуки, применяемые для приготовления клеев и мастик, модифицируют (видоизменяют) добавкой различных веществ. Модифицированные каучуки позволяют получать концентрированные рабочие растворы.

Как правило, каучуки обладают термопластичными свойствами, но многие из них способны под воздействием температуры или добавки серы или окисей некоторых металлов образовывать поперечные сшивки между молекулами и переходить в термореактивное состояние. Этот процесс носит название вулканизации.

В природе каучук встречается в виде взвеси микроскопических частиц размером от 0,25 до 6 мкм (в среднем около 1,5 мкм) в молочной жидкости некоторых деревьев и растений, которую называют каучуковым латексом. При переработке из латекса получают натуральный каучук и резину. В настоящее время натуральный каучук вытеснен синтетическими каучуками.

В отделочных работах в качестве вяжущих веществ применяют в основном полихлоропреновый и бутадиенстирольный синтетические каучуки, а также каучукоподобный полимер — полиизобутилен (см. стр, 87) и синтетические латексы. Иногда используют термопреновый, нитрильный, полисульфидный и другие синтетические каучуки.

Полихлоропреновый каучук (техническое название наирит)—полимер хлоропрена, который получают из ацетилена. Молекулярная масса находится в пределах от 20 000 до 959 000, но для большинства молекул близка к 100 000. Промышленность выпускает несколько марок полихлоропренового каучука,' Н, Б и К, отличающиеся пластичностью; специальные марки: С — сополимер хлоропрена и стирола; М — повышенной морозостойкости и наирит НТ, В клеях и мастиках применяют в основном последний. Его отличительная особенность способность к полимеризации при обычных температурах, что обусловлено правильностью структуры молекулярных цепей. По внешнему виду это твердое гуттаперчеподобное вещество плотностью около 1,25 г/см3.

Полихлоропреновый каучук не горит и не поддерживает горения, а под действием огня только обугливается. Он обладает хорошей масло, щелоче и кислостостойкостью, кроме того, стоек к действию озона, кислорода и света. Клеи из полихлоропренового каучука хорошо проникают в поры склеиваемых материалов, обладают высокой клеящей способностью и прочностью в соединении.

Недостатки полихлоропренового каучука: более низкая морозостойкость по сравнению с другими каучуками; больший расход каучука в смесях; способность растворяться в основном в токсичных веществах (дихлорэтане, четыреххлористом углероде, бензоле, толуоле и смеси этилацетата с бензином «галоша»).

Чаще всего в качестве растворителя этого каучука применяют смесь этилацетата с бензином «галоша» в соотношении по массе 2:1. Эта смесь — наименее токсичная и наиболее дешевая. В тех случаях когда требуется высокая прочность клеевого соединения; каучук растворяют в дихлорэтане.

Прочное соединение на клею с полихлоропреновым каучуком без вулканизации получают, если удалить большую часть растворителя. Поэтому после нанесения такого клея склеиваемые поверхности выдерживают до удаления летучего растворителя и только после этого укладывают плитки или линолеум. Для приклеивания < отделочных . материалов на основе полихлоропреновых каучуков выпускают клеящие мастики КН2 и КН3. В импортных клеях полихлоропрен называется неопрером (США) и перебутаном (ФРГ).

Бутадиенстирольные каучуки — продукт сополимеризации бутадиена (дивинила") и стирола, , имеют марку СКС Цифры после марки показывают процентное содержание по массе стирола в каучуке. В отличие от натурального и полихлоропренового каучука. — наирита НТ молекулы бутадиенстирольных каучуков не обладают регулярной структурой и поэтому не способны к вулканизации. Молекулярная масса находится в пределах от 150 000 до 300 000. Готовый каучук выпускают, в виде ленты, опудренной тальком и смотанной в рулон, массой 100 кг. Плотность каучука зависит от содержания стирола. Наиболее распространен каучук СКС30 с содержанием стирола 30% и плотностью 0,944 г/см3. Он хорошо растворяется в бензине, бензоле и хлорированных углеродах.

Клеящая способность каучуков СКС невысокая. Для ее повышения к ним добавляют канифоль, инденкумароновую смолу или натуральный каучук. Бутадиенстирольный каучук обладает более высокой морозостойкостью, чем наирит.

Синтетические латексы это взвесь в воде мельчайших частиц каучука или смолы, размер которых составляет от сотых долей до нескольких микрометров. Такие взвеси называют дисперсиями. В них, кроме воды и частиц смолы или каучука, вводят специальные вещества— стабилизаторы или эмульгаторы. Эти вещества, обладая поверхностноактивными свойствами, образуют вокруг частиц смолы или каучука пленки, которые создают четкую границу раздела между водой и частицей. Наличие этой границы позволяет получать высоконасыщенные латексы. Однако для каждого вида латекса существует критический предел концентрации, выше которого происходит слипание частиц и переход в пастообразное состояние, т. е. коагуляция дисперсной фазы (полимера). Устойчивое состояние латекса также может нарушаться при изменении температуры или вследствие механического воздействия (вибрация, встряхивание).

По сравнению с растворами каучуков и смол в органических растворителях латексы обладают большим преимуществом. Органические растворители более или менее токсичны, огне и взрывоопасны. Испаряясь при твердении полимера, они представляют опасность для здоровья и требуют определенных мер безопасности. При твердении латекса испаряется только вода.

Соответствующим подбором исходного полимера, эмульгатора и наполнителя можно получать на основе латексов клеи с заранее заданными свойствами. Поэтому латексы широко распространены в отделочных работах, особенно для приготовления окрасочных составов. В облицовочных работах латексы применяют для приготовления клеев и мастик, а в штукатурных работах— полимерцементных растворов.

Очень часто в отделочных работах используют бутадиенстирольные латексы. Получают их при совместной полимеризации бутадиена и стирола в водной среде. В качестве вяжущего вещества применяют латексы с высоким содержанием стирола. Пленка бутадиенстирольного латекса обладает достаточной прочностью, мало стареет. Латекс может храниться без изменения консистенции и потери своих свойств до 6 месяцев. При температуре ниже 5° С он загустевает и становится непригодным. Чтобы восстановить латекс, его необходимо медленно нагреть.