Пленкообразующие свойства низкомолекулярных цис-бутадиеновых каучуков

Одним из эффективных путей экономии растительных масел в лакокрасочной промышленности является применение пленкообразователей на основе диеновых производных. За рубежом накоплен некоторый опыт использования низкомолекулярных жидких полибутадиенов и сополимеров бутадиена с виниловыми и акриловыми мономерами для покрытий горячей и холодной сушки.

В качестве связующих для грунтов и красок, эксплуатируемых внутри помещений, уже используются водорастворимые материалы на основе малеинизированных каучуков, алкиды на основе аддуктов полибутадиена и малеинизированного ангидрида, жидкие эпоксидированные каучуки. Отмечаются высокие физико-механические свойства пленок на основе жидких каучуков и их композиций с масляными пленкообразователями.

Нами исследовались пленкообразующие свойства низкомолекулярных цис-полибутадиенов СКДН-Н. Каучук различного молекулярного веса синтезировали стереоспецифической полимеризацией бутадиена под действием каталитической системы нафтенат никеля — алкилалюминийгалогенид. Характеристики исходных каучуков приведены в табл. 1.

Все образцы способны к пленкообразованию при нормальной и умеренно повышенной температуре в присутствии ускорителя. Однако у исходного образца полимеризация начинается с поверхности, поэтому пленки толщиной 30 мкм даже через 10 сут. остаются неотвержденными у подложки. Предварительная обработка каучуков, проводимая по типу оксидирования и термообработки масел, устраняет этот недостаток.

Оксидирование вели путем продувки воздуха через нагретый до 160—180 °С каучук в течение 5—6 ч. Вязкость оксидата контролировали по нитеобразованию: к концу обработки капля каучука при растягивании должна образовывать нити. Термообработку каучуков проводили при 250—260 °С до начала нитеобразования. Характеристика окисленных и термообработанных каучуков приведена в табл. 1.

Исследуемые каучуки стабильны при хранении, растворимы в обычных лаковых растворителях — уайт-спирите, сольвенте, ксилоле, толуоле и совместимы с маслами, жирными и средними алкидами и другими пленкообразователями. Полимеризацию каучуков проводили при нормальной температуре в пленках толщиной 30—35 мкм в присутствии сиккатива № 63. Покрытие (Пк) получали на стеклянной и металлической подложках наливом из толуольных растворов.

Сравнительная характеристика способности к пленкообразованию исходных и предварительно обработанных каучуков показана в табл. 2. Практическое высыхание пленок СКДН-Н происходит в технологически приемлемое время, причем в течение дальнейших 4—6 сут. твердость продолжает нарастать, достигая значений, в 2—3 раза превосходящих твердость масляных Пк. С увеличением молекулярного веса каучука содержание полимера трехмерного строения в Пк и скорость его образования возрастают, однако физико-механические свойства сформировавшихся Пк практически не отличаются.

Для всех образцов каучуков характерны хорошие физико-механические свойства после завершения формирования Пк (через 6—7 сут. содержание полимера трехмерного строения стабилизируется) и быстрое снижение прочности при ударе и изгибе в процессе дальнейшей выдержки при нормальных условиях.

После термообработки каучуки дают Пк с высоким содержанием полимера трехмерного строения, но более мягкие и эластичные, чем окисленные образцы. Однако в целом снижение эластичности Пк из предварительно обработанных каучуков происходит быстрее, чем у исходных.

Ухудшение физико-механических свойств Пк во времени объясняется склонностью каучуков к окислительной деструкции, что практически исключает возможность их применения в чистом виде. Поэтому были исследованы способность к пленкообразованию и физико-механические свойства Пк на основе их композиций с растительными маслами (табл. 3).

Введение масла в каучук практически не влияет на продолжительность высыхания, но значительно повышает стабильность физико-механических свойств Пк во времени. Оптимальные свойства имеют композиции, состоящие из 2—4 ч. льняного масла и 1 ч. каучука, причем лучшие показатели имеет композиция, подвергнутая предварительной термообработке.

Испытания пигментированных цинковыми белилами композиций каучуков с растительными маслами, проведенные в ТИПИ ЛКП в сравнении с красками МА-11 и МА-15 производства завода «Свободный труд» (термостарение, водостойкость, атмосферостойкость), показали, что эти образцы удовлетворяют ГОСТ 10503—71 на «Краски масляные и алкидные, готовые к употреблению», хотя по атмосферостойкости уступают последним.