Kauczuk Chlorowany: Właściwości i Zastosowanie
- Szczegóły
Kauczuk naturalny jest biopolimerem pochodzenia roślinnego, odgrywającym istotną rolę w przemyśle oraz naukach materiałowych. Podstawowym składnikiem kauczuku jest cis-1,4-poliizopren - polimer izoprenu o wysokiej masie cząsteczkowej. Do najważniejszych cech kauczuku naturalnego należą wysoka sprężystość, odporność na ścieranie oraz dobra wytrzymałość mechaniczna.
Kauczuk syntetyczny stanowi grupę elastomerów otrzymywanych na drodze syntezy chemicznej, zaprojektowanych w celu zastąpienia lub uzupełnienia kauczuku naturalnego. Kauczuki syntetyczne wytwarzane są głównie z monomerów pochodzenia petrochemicznego, takich jak butadien, styren, izopren czy chloropren. Kauczuki syntetyczne cechują się dużą trwałością, odpornością na czynniki chemiczne, wysoką temperaturę oraz promieniowanie UV, często przewyższając pod tym względem kauczuk naturalny.
Farby Chlorokauczukowe
Farby chlorokauczukowe, w których spoiwem jest chlorowany kauczuk oraz plastyfikatory nie ulegające zmydleniu, wysychają poprzez odparowanie rozpuszczalnika. Powłoka powstała po wyschnięciu wykazuje odporność na wodę, kwasy oraz zasady. Może być stosowana w otoczeniu mocno zanieczyszczonym, ponieważ cechuje się wyjątkową odpornością na działanie środków chemicznych.
Natomiast tłuszcze roślinne i zwierzęce cząstkowo je rozpuszczają. Farby chlorokauczukowe tracą połysk, mogą ulec żółknięciu i kredowaniu. Ważne jest odpowiednie przygotowanie podłoża przed położeniem powłoki.
Podstawowym składnikiem tych wyrobów jest kauczuk chlorowany. Roztwory chlorowanego kauczuku w rozpuszczalnikach organicznych głównie typu benzenowego, jak solwentnafta, ksylen lub toluen, uplastycznione (w celu poprawy elastyczności powłok i zwiększenia ich przyczepności do podłoży) za pomocą takich plastyfikatorów jak chlorowane dwufenyle, chloroparafina itp. dają powłoki o wysokiej odporności na działanie rozmaitych czynników chemicznych, jak kwasy, alkalia, benzyna, alkohole itp.
Przeczytaj także: Właściwości Super Chlorowanego Lateksu
Wykazują bardzo dobrą przyczepność do stali, metali lekkich (aluminium), betonu, azbestocementu oraz do drewna. Zestawy chlorokauczuku z udziałem trudnopalnych chlorowanych plastyfikatorów oraz dodatków pyrogennych mają zastosowanie jako farby ogniochronne dla drewna. Jako farby nie zmydlajace się, odporne na alkaliczne działanie świeżych podłoży cementowych, znajdują zastosowanie do malowania świeżych betonów, azbestocementu itp. albo jako powłoki izolacyjne nie przepuszczające alkaliów z tych podłoży pod powłoki z innych wyrobów malarskich nieodpornych na działanie tych alkaliów.
Wyroby chlorokauczukowe dają powłoki twarde i trudnościeralne o znacznym połysku. Pewną trudność w ich stosowaniu stanowi fakt, że muszą one być nakładane wielokrotnie (co najmniej 4-krotnie), przy czym nakładana następna warstwa powoduje rozmiękanie i uszkodzenie powłoki spodniej. Mimo więc bardzo szybkiego schnięcia powłok należy je nakładać w odstępach co najmniej 24-godzinnych pracując szybkimi ruchami pędzla.
W kraju produkuje się wyroby chlorokauczukowe pod nazwami: farba chlorokauczukowa podkładowa rdzochronna czerwona tlenkowa stanowiąca zawiesinę pigmentów w roztworze chlorokauczuku i żywic ftalowych (alkidalowych) w rozpuszczalnikach organicznych, emalie chlorokauczukowe ogólnego stosowania - w różnych kolorach. Pierwsze z nich służą do pierwszego malowania elementów i konstrukcji stalowych narażonych na działanie czynników korodujących. Emalie chlorokauczukowe stosuje się do drugiego i następnych wymalowań konstrukcji stalowych uprzednio zagruntowanych farbą chlorokauczukową podkładową rdzochronną, lub farbą miniowo-ołowianą. Wyroby te mogą również być stosowane do podłoży drewnianych i betonowych narażonych na działanie atmosfery przemysłowej.
Wulkanizacja Kauczuku
Sytuacja uległa radykalnej zmianie, kiedy to Charles Goodyear w 1839 roku przez przypadek odkrył proces wulkanizacji kauczuku do postaci gumy. Pod wpływem temperatury kauczuk uformował się w twardy materiał nazywany gumą. Właściwości materiału pod wpływem temperatury zostały radykalnie zmienione przez krzyżowe połączenie łańcuchów polimerowych.
Wulkanizacja to proces chemiczny, który pod wpływem temperatury przekształca naturalny kauczuk i inne elastomery w usieciowane polimery. Najczęściej stosowanym środkiem do wulkanizacji jest siarka. W celu przyspieszenia procesu wulkanizacji często dodaje się katalizator i inicjator.
Przeczytaj także: Zastosowanie chlorowanych dezynfektantów
Wulkanizacja jest technologicznym procesem sieciowania, który polega ma przemianie mieszanki kauczuku o słabych właściwościach mechanicznych w elastyczną gumę. Efektem tego procesu jest przekształcenie materiału o słabych właściwościach mechanicznych w materiał konstrukcyjny, o pożądanych własnościach i kształcie. Uzyskana w procesie wulkanizacji guma staję się wytrzymała, elastyczna oraz odporna chemicznie.
Do najważniejszych parametrów technologicznych koniecznych do przeprowadzenia omawianego procesu należą: ciśnienie, temperatura, czas oraz sposób prowadzenia wulkanizacji. Wynikiem procesu wulkanizacji jest powstawanie poprzecznych wiązań chemicznych między cząsteczkami kauczuku i w efekcie powstawanie trójwymiarowej sieci przestrzennej. Proces ten nazywany jest sieciowaniem można go przeprowadzić za pomocą substancji wulkanizujących generujących pożądane reakcje chemiczne oraz temperatury.
Wulkanizacja kauczuku powoduje ze guma uzyskuje cenne właściwości fizyczne takie jak: elastyczność, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na ścieranie i działanie cieczy. Zwulkanizowany kauczuk staje się mniej rozpuszczalny oraz pochłania mniej wilgoci.
Etapy procesu wulkanizacji:
- Początek procesu wulkanizacji: Wstępna wulkanizacja (Podwulkanizowanie). Jest to proces sieciowania kauczuku w niewielkim stopniu, który powoduje powstawanie żelu. Wstępna wulkanizacja nie nadaje produktowi własności charakterystycznych dla gumy.
- Proces wulkanizacji (Wulkanizacja optymalna): Jest to kluczowa część procesu, w którym uzyskiwany jest wulkanizat o najlepszych wybranych własnościach.
- Proces nadmiernej wulkanizacji (Przewulkanizowanie): Rewersja procesu wulkanizacji. Terminem tym określa się przebiegający równocześnie z sieciowaniem proces rozpadu wiązań sieci polimeru. Równoczesność przebiegu tych dwóch reakcji utrudnia określenie optymalnych parametrów procesu wulkanizacji.
Przyspieszacze Wulkanizacji
Wulkanizacja gumy samą siarką jest procesem chemicznym, który przebiega niezwykle powolnie, może trwać kilka godzin w podwyższonej temperaturze wynoszącej 140°C lub więcej. Aby zminimalizować degradację gumy i przyspieszyć proces wulkanizacji, stosuje się przyspieszacze.
Akcelerator jest definiowany jako związek zwiększający szybkość wulkanizacji i umożliwiający przebieg wulkanizacji w niższej temperaturze i z większą wydajnością. Akceleratory są niezbędnymi składnikami wszystkich systemów wulkanizacji siarki. Nie tylko zwiększają szybkość reakcji i skuteczność utwardzania siarką, ale także poprawiają właściwości starzenia i właściwości mechaniczne usieciowanej gumy.
Przeczytaj także: Bezpieczeństwo chlorowania alkanów
Typowe systemy wulkanizacji kauczuku składają się z kauczuku, przyspieszacza, siarki, tlenku metalu i kwasu tłuszczowego, dwa ostatnie składniki stanowią aktywator. Najbardziej powszechnym aktywatorem jest cynkowy ester kwasu tłuszczowego, który powstaje w reakcji kwasu tłuszczowego z tlenkiem cynku.
Rodzaje Kauczuku
Istnieje wiele odmian kauczuku, z których każda oferuje własny zestaw atrybutów wydajności i pożądanych właściwości.
Kauczuk Naturalny (Izopren)
Kauczuk naturalny ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i jest odporny na zmęczenie spowodowane zużyciem, takim jak odpryski, przecięcie lub rozdarcie. Tworzywo to jest niezwykle elastyczne, łatwo rozpuszcza się w węglowodorach alifatycznych i aromatycznych oraz w węglowodorach chlorowanych. Ponadto jest dobrym dielektrykiem.
Kauczuk Butylowy
Jest to kauczuk syntetyczny, powstały w wyniku polimeryzacji izobutylenu lub kopolimeryzacji izobutylenu. Cechuje się wysoką odpornością na starzenie oraz ograniczoną przepuszczalnością gazów. Ponadto, wyróżnia go wysoka odporność na kwasy i zasady. Posiada także dobre właściwości mechaniczne i elektryczne izolacyjne.
Kauczuk Neoprenowy (Chloropren)
Wyróżnia się ponadprzeciętną odpornością na ozon. Jest również odporny na warunki atmosferyczne i wiele środków chemicznych. Jest także obojętny na płomienie. Dzięki swoim właściwościom jest chętnie stosowany w wielu gałęziach przemysłu. Dobrze sprawdza się w przemyśle elektronicznym i motoryzacyjnym. Kauczuk chloroprenowy posiadający odpowiedni atest może być stosowany również w kontakcie z produktami spożywczymi.
Polietylen Chlorowany (CPE)
Polietylen chlorowany CPE to materiał polimerowy wytwarzany z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) w wyniku reakcji podstawienia chlorem. CPE ma podwójne właściwości tworzywa sztucznego i gumy i ma dobrą kompatybilność z innymi tworzywami sztucznymi i gumą.
Polietylen i Jego Rodzaje
Polietylen (PE) to tworzywo sztuczne należące do grupy poliolefinów, czyli polimerów składających się wyłącznie z węgla i wodoru. Polietylen charakteryzuje się dużą odpornością chemiczną, niską gęstością oraz doskonałą wytrzymałością mechaniczną, co sprawia, że jest szeroko wykorzystywany w przemyśle opakowaniowym, budowlanym, a także w produkcji artykułów gospodarstwa domowego.
Rodzaje Polietylenu:
- Polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE)
- Polietylen o ultraniskiej masie cząsteczkowej (ULMWPE lub PE-WAX)
- Polietylen o wysokiej masie cząsteczkowej (HMWPE)
- Polietylen o wysokiej gęstości (HDPE)
- Polietylen sieciowany o wysokiej gęstości (HDXLPE)
- Polietylen sieciowany (PEX lub XLPE)
- Polietylen o średniej gęstości (MDPE)
- Liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE)
- Polietylen o niskiej gęstości (LDPE)
- Polietylen o bardzo niskiej gęstości (VLDPE)
- Polietylen chlorowany (CPE)
Gatunki Polietylenu:
- PE1000
- PE500
- PE300
Różnią się one między sobą przede wszystkim wytrzymałością i odpornością na ścieranie, co decyduje o ich zastosowaniach w różnych gałęziach przemysłu.
Podsumowanie
Chlorowany polietylen (CPE) to wszechstronny materiał o szerokim spektrum zastosowań, od przemysłu spożywczego po budownictwo i motoryzację. Jego unikalne właściwości, takie jak odporność chemiczna, elastyczność i odporność na ścieranie, czynią go niezastąpionym w wielu aplikacjach.
tags: #kauczuk #chlorowany #właściwości #i #zastosowanie
