CC BY
145
Д. Ф. Яковенко, А. И. Куркин, А. С. Ромахин, Ф. М. Палютин УРЕТАНОВЫЕ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТЫ - ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
Показано, что суспензионная технология получения уретановых термопластов до сих пор патентоспособна и может быть реализована на ОАО «Казанский завод синтетического каучука».
Уретановые термоэластопласты (УТЭП), производство которых интенсивно развивалось в 70-х годах и стабилизировалось к настоящему времени, являются одним из наиболее перспективных типов уретановых эластомеров. Обладая линейным или слабосши-тым строением молекул, эти материалы способны перерабатываться высокопроизводительными методами переработки пластмасс - экструзией, литьём под давлением [1]. История появления УТЭП берет начало с работ Отто Байера в 1937 г. С тех пор классификация и исследование свойств этих эластомеров достигли высокого уровня. Было установлено, что уникальные физико-механические и эксплуатационные свойства уретановых термо-эластопластов обусловлены специфическим взаимодействием их молекул, способных образовывать псевдосшитые структуры за счёт сегрегации жестких блоков цепи. Такая структура полиуретанов получила название доменной и до сих пор привлекает внимание исследователей с точки зрения условий её образования, стабильности и возможности обратимо разрушаться при переработке, восстанавливаясь в готовых изделиях. Доменная структура закладывается на стадии синтеза и существенно зависит от технологии, как получения, так и переработки этих материалов. Температурный интервал эксплуатации уре-тановых термоэластопластов находится между температурами стеклования гибкого (-70 — - 30С0) и жесткого блоков (+50 - +200 С0). Указанный интервал температуры эксплуатации достигается в том случае, когда обеспечена достаточная подвижность гибкого блока, зависящая от химического строения и молекулярной массы этого блока. С другой стороны -соединяющие гибкие блоки между собой участки цепи, содержащие жесткие ароматические фрагменты диизоцианатов с уретановыми и/или мочевинными группами способны образовывать домены за счёт сильного межмолекулярного взаимодействия. Оптимальное содержание гибких блоков, их длина и строение позволяют, при синтезе и переработке и при соблюдении определённых температурно-временных параметров, добиваться максимально возможного разделения блоков, их сегрегации. Однако уникальная реакционная способность изоцианатной группы может полностью лишить синтезируемый полимер способности к сегрегации путем образования поперечных сшивок. Источником такого нарушения структуры, как правило, служит присутствие влаги в сырье, использование сильных, неселективных катализаторов, нарушение температурно-временных параметров процесса. Таким образом, несмотря на огромный объем исследований в области синтеза и переработки УТЭП, очевидны технологические трудности при промышленном производстве этих материалов.
Казанский завод синтетического каучука, традиционно с 60-х годов, был опытнопромышленной базой ВНИИСКа по проблеме уретановых эластомеров. Организация на базе завода филиала ВНИИСКа ещё сильнее укрепила ведущую роль завода в освоении технологии и производстве широкого ассортимента уретановых каучуков в стране. В области освоения уретановых термоэластопластов на заводе были получены первые образцы деталей из УТЭП марки Desmopan немецкой фирмы BAYER для Волжского автозавода,
отработана технология производства этих изделий и передана на Чайковский завод синтетического каучука вместе с оборудованием. Опыт работы с Desmopan инициировал разработку отечественных термоэластопластов. Были разработаны и испытаны несколько марок, это «Урелан», «Катур», ТЭП-У-BG. Были разработаны технологические регламенты, технические условия, выпущены опытно-промышленные партии и испытаны образцы продукции у потребителей. Отсутствие отечественного оборудования для производства УТЭП сдерживало развитие этого направления на заводе. Однако, совместно с ВНИИС-Сом было организовано производство Витуров на опытной отечественной установке по схеме двухчервячных экструдеров. Как показал опыт работы на этой установке, технология синтеза УТЭП с использованием экструдеров практически включает в себя первый цикл переработки, который в случае уретанов снижает уровень физико-механических и эксплуатационных свойств, низведя их до уровня обычных резин. В результате отечественные УТЭП были вытеснены импортными продуктами, а производство на заводе закрылось. Попытки создания технологии синтеза, решающей проблему гранулирования УТЭП, без существенного снижения уровня свойств, потребовало ужесточения контроля качества сырья, постадийного контроля всех технологических параметров и автоматического удерживания параметров синтеза в достаточно узких пределах. Напрашивался вывод о том, что необходим принципиально новый подход к технологии синтеза УТЭП. За рубежом эту проблему пытались и до сих пор пытаются решить доведением производственного оборудования до максимально возможного насыщения автоматикой и телемеханикой. Нами была поставлена цель - создания технологии, позволяющей совместить стадию синтеза со стадией грануляции для получения готового термоэластопласта в гранулах непосредственно в процессе синтеза. Результатом работ в этом направлении явилась разработка суспензионного способа синтеза уретановых термоэластопластов [2,3]. Этот способ синтеза защищен двумя десятками авторских свидетельств, проверен как в лабораторных, так и в опытно-промышленных условиях на опытном заводе ВНИИСКа в Ленинграде. Опытнопромышленная партия уретанового клея УК-l в количестве 2GG кг. была передана на испытания ведущим обувным предприятиям «Пролетарский труд», «Красный треугольник», «Белорусьбыттехника» и др. Из заключений об испытаниях следует, что уретановый клей УК-l, полученный суспензионным способом, удобен в использовании, имеет показатели качества на верхнем пределе, указанных в технических условиях, а по технологичности применения приобрел ряд качеств, не характерных известным маркам уретановых клеёв, но существенно улучшающих свойства клеевого соединения. Заключения содержали настоятельную просьбу об организации поставок суспензионного УК-l. На основании проведенных исследовательских и опытных работ в 1988г. было принято решение об организации на заводе производства УТЭП суспензионным способом. Однако, в силу ряда обстоятельств (начало перестройки), организации производства не последовало.
Изучение публикаций и состояния производства УТЭП за рубежом показывает, что при сравнительно большом ассортименте материалы отличаются друг от друга в основном непринципиально. Основные фирмы выбирают ресурс установленного оборудования, а существенных успехов в технологии синтеза, несмотря на интенсивные поиски в этом направлении, нет.
Таким образом, суспензионная технология получения УТЭП до сих пор патентоспособна и может быть реализована на ОАО «Казанский завод синтетического каучука». Основные преимущества суспензионного способа синтеза заключаются в том, что он позволяет получать практически любые типы уретановых термоэластопластов, от клеевых типа УК-l, Desmocoll (BAYER), вальцуемых типа СКУ-8, до конструкционных типа Уре-
l63
лан, Витур, Бевшораи в удобной для переработки форме. Гранулы суспензионных УТЭП представляют собой правильной формы сферы с диаметром порядка 3 - 5 мм, имеют гладкую поверхность, что значительно препятствует поглощению ими атмосферной влаги в процессе хранения и переработки, чем исключает стадию сушки полимера перед переработкой его в изделия литьём под давлением и экструзией. Возможность получения эластомеров в виде порошков расширяет области применения, например, получение клеевых композитов, растворов, лаков, красок и эмалей.
Литература
1. Райт П.,Камминг А. Полиуретановые эластомеры/ Под ред. Н.П.Апухтиной. Л.: «Химия». 1973. 304 с.
2. Синтез и свойства уретановых эластомеров / Под ред. Н.П.Апухтиной. Л.: «Химия», 1976. С.31 - 34 .
3. Промышленность синтетического каучука. Науч-техн. сб».1975. № 5. С. 16-17.
© Д. Ф. Яковенко - канд. хим. наук, вед. инж.-химик лаб. полиэфиров и полиуретанов ОАО «КЗСК»; А. И. Куркин - канд. техн. наук, зав. лаб. полиэфиров и полиуретанов ОАО «КЗСК»; А. С. Ромахин - канд. хим. наук, нач. ЦЗЛ ОАО «КЗСК»; Ф. М. Палютин - канд. хим. наук, ген. д-р ОАО «КЗСК».
