Хлоропрен сәйкестіктері

Табиғи каучук (NR), каучук ағаштарының латексінен алынатын, табиғи түрде кездесетін полимер болып табылады. Оның молекулалық құрамы cis-1,4-полиизопрен, көптеген көміртек-көміртек қос байланыстары бар және басқа қосалқы топтар жоқ. Бұл табиғи құрылым қос байланыстардың арқасында керемет серпімділік береді, ал ұзын сызықты тізбектер оның икемділігін қамтамасыз етеді.

Хлоропрен (CR), керісінше, хлоропрен мономерлерінің полимеризациясы арқылы алынатын синтетикалық каучук болып табылады. Оның молекулалық құрамы полихлоропрен, ол көміртек-көміртек қос байланыстарын сақтап қана қоймай, хлор атомдарын қосалқы топ ретінде қосады. Хлор атомдарының күшті электртерістілігі молекуланың полярлығы мен химиялық тұрақтылығын өзгертеді, бұл CR мен табиғи каучук арасындағы негізгі айырмашылық болып табылады.

Қартаюға төзімділік тұрғысынан, табиғи каучук молекулалық тізбегіндегі көптеген көміртек-көміртек қос байланыстарының арқасында оттегі, озон және ультракүлгін сәулелермен оңай тотығады, бұл қатайып, жарылып, серпімділігін жоғалту арқылы көрінетін қартаюға әкеледі. Мысалы, күн сәулесіне ұшыраған табиғи каучук түтіктері бірнеше ай ішінде жарықтар пайда болуы мүмкін.

Хлоропрен каучугі құрамында хлор атомдары болғандықтан, хлордың электронды тарту әсері оның қос байланыстарының электрон бұлттарының тығыздығын азайтады, бұл оны тотығуға аз сезімтал етеді. Хлор атомдары озон молекулаларының қос байланыстармен реакциясын тежейді, нәтижесінде табиғи каучукпен салыстырғанда озонға, ультракүлгін сәулелерге және атмосфералық қартаюға төзімділігі әлдеқайда жоғары болады. Мысалы, хлоропрен каучугінен жасалған автомобиль ауа райы жолақтары 5-10 жыл бойы ашық ауада серпімділігін сақтай алады, ал табиғи каучук өнімдері үш жыл ішінде істен шығуы мүмкін.

Май мен химиялық төзімділік тұрғысынан, "ұқсас ұқсасты ерітеді" принципіне сәйкес, табиғи каучук полярсыз полимер болып табылады және минералды май мен бензин сияқты полярсыз еріткіштермен жақсы үйлесімділікке ие. Алайда, байланыс кезінде ол тез ісінеді, жұмсарады және қасиеттерін жоғалтады.

Мысалы, мотор майымен байланысқаннан кейін табиғи каучук май тығыздағышы бір апта ішінде істен шығуы мүмкін. Хлоропрен каучугі құрамында полярлы хлор атомдары болғандықтан, оның молекулалары өте полярлы, бұл полярсыз майлармен (минералды май және дизель) нашар үйлесімділікке әкеледі. Ол полярсыз майларға керемет төзімділік көрсетсе де, ацетон және эфирлер сияқты жоғары полярлы еріткіштерге нашар төзімділік көрсетеді.

Сонымен қатар, хлоропрен каучугіндегі хлор атомдары оны қышқылдар мен сілтілерге тұрақты етеді, ал табиғи каучуктегі қос байланыстар қышқылдар мен сілтілермен оңай коррозияға ұшырайды. Сондықтан хлоропрен каучугі химиялық құбыр төсемдері және қышқыл мен сілтіге төзімді қолғаптар сияқты қолдануларға көбірек жарамды.

Серпімділік және механикалық қасиеттер тұрғысынан, табиғи каучуктегі полиизопрен сегменттері өте икемді, бұл молекулалық тізбектердің еркін айналуына мүмкіндік береді. Бұл керемет серпімділік пен қалпына келу қабілетін береді, қалпына келу 80%-90%-ға, ал үзілу кезіндегі созылу 500%-800%-ға жетеді.

Бұл оны жоғары серпімділік талап ететін қолдануларға, мысалы, шиналардың протекторлары мен спорттық жабдықтардың амортизациясына жарамды етеді. Хлор атомдарының кеңістіктік кедергісі салдарынан хлоропрен каучугі аздап төмен икемділік көрсетеді, нәтижесінде серпімділік пен қалпына келу шамамен 60%-70% болады. Алайда, хлор атомдарының полярлығы молекулааралық күштерді күшейтеді, бұл керемет созылу беріктігі, жыртылу беріктігі және тозуға төзімділік береді.

Созылу беріктігі 25-35 МПа-ға жетуі мүмкін, ал табиғи каучук үшін шамамен 20-30 МПа, бұл оны жоғары беріктік талап ететін қолдануларға, мысалы, конвейер таспалары мен тығыздағыштарға жарамды етеді.

Температураға төзімділік және қоршаған ортаға бейімделу тұрғысынан, табиғи каучуктың жұмыс температурасының диапазоны тар, әдетте -60°C-тан 80°C-қа дейін. Төмен температурада оның молекулалық тізбектері қатайып, серпімділігі төмендейді.

80°C-тан жоғары температурада ол жұмсарып, жабысқақ болып, тіпті ыдырауы мүмкін. Хлоропрен, хлор атомдарының тұрақтандыру әсерінің арқасында, -40°C-тан 120°C-қа дейінгі (қысқа мерзімде 150°C-қа дейін төзе алады) кеңірек температура диапазонына ие және жоғары және төмен температураның ауыспалы орта жағдайында өнімділігі аз өзгереді.

Мысалы, хлоропрен каучугінен жасалған қозғалтқыш бөлігінің тығыздағыштары қозғалтқыштың жұмыс температурасына төзе алады, ал табиғи каучук бұл ортада қартаюға және істен шығуға бейім.

Өңдеу және шығындар тұрғысынан, табиғи каучуктың өңдеу технологиясы жетілген, араластыру кезінде жақсы сұйықтыққа ие және вулканизация жылдамдығын бақылау оңай (күкірт вулканизациясы жиі қолданылады). Алайда, шикізаттың құны айтарлықтай ауытқиды, өндіріс орындарына байланысты (мысалы, Оңтүстік-Шығыс Азия) тоннасына шамамен $15,000-$20,000 аралығында.

Хлоропренді өңдеу температураны бақылауды талап етеді, өйткені жоғары температурада хлор атомдарының ыдырауы нәтижесінде тұз қышқылы пайда болуы мүмкін. Вулканизация әдетте металл оксидтерін (мырыш оксиді + магний оксиді) қолдануды талап етеді, бұл салыстырмалы түрде күрделі процесс. Синтетикалық каучук ретінде оның құны мұнай бағасына байланысты, тоннасына шамамен $25,000-$35,000 аралығында, табиғи каучукке қарағанда тұрақты түрде жоғары.

Қолдану тұрғысынан, табиғи каучук жоғары серпімділігі мен төмен құнының арқасында негізінен шиналардың протекторларында (табиғи каучук тұтынудың 70%-дан астамын құрайды), таспаларда, шлангтарда, шарларда және тағы басқаларда қолданылады. Неопрен қартаюға, майға және температураға төзімділігіне сүйене отырып, сым және кабель қаптамаларында (озонға төзімділік және ағып кетуді болдырмау), автомобиль тығыздағыш жолақтарында (ауа райына төзімділік), сүңгуір костюмдерінде (суға және қартаюға төзімділік), желімдерде (хлоропрен желімдері күшті және қартаюға төзімді), және өрт шлангтарында (жалынға төзімділік, құрамында хлор бар, жануды тежейді) қолданылады.