Ингредиенты специального назначения

Ингредиенты специального назначения предназначены для придания резиновым смесям и резинам особых свойств. К ним относятся красящие и порообразующие вещества, модификаторы, антипирены, фунгициды, антисептики, репеленты, антистатики и др.

Красящие веществаприменяют для получения светлых и цветных резин. Для изделий черного цвета роль красителя выполняет технический углерод, во всех других случаях используют красящие вещества неорганического происхождения, или пигменты, и органические красители.

Применение находят белые и цветные пигменты. Белыми пигментами являются диоксид титана, оксид цинка, литопон (30% ZnS+70% BaSО₄), цветными - оксиды и сульфиды свинца, сурьмы, железа, хрома, кадмия и некоторых других металлов. Пигменты устойчивы к действию тепла, света, влаги и др., имеют высокую кроющую способность (перекрывают цвет закрашиваемой поверхности), но существенно уступают органическим красителям по красящей способности. Из-за низкой красящей способности при получении светлых и цветных резин необходимо применять высокие концентрации пигментов - 10 - 40 мас. ч.

Пигменты имеют низкую растворимость в каучуке, воде и органических растворителях, что практически полностью исключает их миграцию, а следовательно смешение цветов в многоцветных изделиях. Почти все пигменты дают блеклые тона и для интенсификации окраски нужно применять пигменты очень тонкого помола и окрашивать резины по белому фону, т.е. при введении белых пигментов-наполнителей. Наиболеечистая белая окраска получается при использовании диоксида титана.

Для изготовления прозрачных и яркоокрашенных изделий используют органические красители, при использовании которых в малом количестве (1 -3 мас. ч) можно достигнуть высокой яркости и чистоты тона поверхности резин. Это лаки бирюзовый, бордо СК, оранжевый, рубиновый СК, фталоциановые красители (голубой, зеленый) и др. Красители используются в основном в виде лаков для понижения растворимости в воде и растворителях.

При выборе красящих веществ необходимо учитывать возможность изменения цвета при их химических взаимодействиях с ингредиентами. Так, не следует использовать ускорители вулканизации класса гуанидинов и антиоксиданты аминного типа.

Порообразующие вещества (порообразователи, порофооы) предназначены для получения пористых резин на основе твердых каучуков.Пористые резины как газонаполненные материалы обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, благодаря чему они широко применяются в химической промышленности, машиностроении, строительстве, в производстве предметов санитарии и гигиены и т. п.

В зависимости от характера и распределения пор по массе материала пористые резины подразделяются на губчатые резины с крупными и мелкими открытыми (сообщающимися) порами и

однородные ячеистые резины с закрытыми (несообщающимися) порами. К губчатым относятся также пенистые резины, получаемые из латекса при его механическом вспенивании.

Свойства пористых резин зависят от характера пор (закрытые, открытые, смешанные), их распределения и степени пористости (размер, однородность и суммарный объем пop, толщина стенок), а эти показатели определяются дозировкой и природой порообразующих веществ.

В качестве порообразователей могут применяться:

- соединения с температурой кипения от 80 до 200^ОС (вода, спирты, ароматические соединения, эфиры, галогенсодержащие вещества и др.);

- соединения, образующие газообразные продукты при взаимодействии друг с другом (органические кислоты  мел, тонкодисперсный цинк, хлористый аммоний  азотистокислый натрий);

- газы, растворимые в резиновых смесях под высоким давлением (азот, диоксид углерода, инертные газы);

- неорганические и органические соединения, разлагающиеся при вулканизации с образованием газообразных продуктов.

Практическое применение чаще всего находят вещества, распадающиеся с образованием газообразных продуктов, когда пузырьки газов распределяются в массе каучука, создают пористую структуру, а окончательная форма изделиюпридается за счет действия внутреннего давления, развиваемого продуктами распада порообразователей.

Оптимальные концентрации порофоров составляют 10-15 мас. ч. Обычно используют дешевые и доступные карбонаты – Na₂СОз, (NH₄)₂CO₃ и смесь NH₄C1 и NaNO₂.

Самым ответственным этапом разработки рецептур пористых резин является выбор порообразователя и вулканизующей группы, так как структура пор в изделии значительно зависит от степени согласования процессов порообразования (раздувания материала) и вулканизации.

Антипирены - это вещества, повышающие огнестойкость резин, т.е. их способность противостоять действию огня. Зачастую термин «огнестойкость» заменяют термином «горючесть» (возгораемость) и по этому признаку полимеры делят на горючие, трудносгораемые и негорючие.

Своеобразие горения каучуков и резин заключается в том, что их начальное, поверхностное горение прогревает внутренние слои, которые соморазогреваются и деструктируются (идет крекинг каучука и других ингредиентов), а на поверхность вырываются большие количества углеводородных газов, соединяющихся с кислородом со взрывом.

Основным компонентом, определяющим огнестойкость резин, является их каучуковая основа. Резины на основе углеводородных каучуков способны к горению, резины на основе галогенсодержащих каучуков и полисилоксаны самозатухают в зоне огня. Повышению огнестойкости резин способствуют негорючие пластификаторы, неорганические гидратированные наполнители, выделяющие воду, и специальные антипирены.

Наиболее часто применяются фосфорсодержащие и галогенсодержащие антипирены. Фосфорсодержащие добавки (трикрезилфосфат, трифенилфосфат и др.) способствуют образованию коксобразной пленки на поверхности изделия, ингибируя воспламенение. Галогенсодержащие антипирены (бром-, хлор-, фторорганические производные в сочетании с оксидом сурьмы) гасят горение, поскольку тяжелые пары галогенов препятствуют доступу кислорода.

Антисептики, фунгициды, репелентыпредназначены для защиты резин от биологического старения (гниения), вызываемого действием бактерий, микроорганизмов и т.д. Они применяются в изделиях, работающих в условиях тропического климата, в резиновых изделиях санитарно-гигиенического и бытового назначения (маты, коврики, покрытия полов в бассейнах, банях, больницах).

Так как большинство каучуков являются диэлектриками, на ряде изделий при эксплуатации могут накапливаться заряды статического электричества, разряд которых вызывает аварийные ситуации. Антистатические свойства резинам придают электропроводящие сорта технического углерода, иногда вводят специальныеантистатики, относящиеся к группе четвертичных аммониевых оснований.