Klasifikacija guma i njihovo označavanje

M - zasićeni lanac

N - sadrže N u polimernom lancu

O - sadrže O u polimernom lancu

R - nezasićen ugljikov lanac

Q - silikonske gume

T - sadrže S u polimernom lancu

U - sadrže C, O i N u polimernom lancu (poliuretanske gume)

M gume

EPM – kopolimer etilena propilena

- dobivanje: kontinuiranom polimerizacijom u otopini ili

suspenziji

- ne može se vulkanizirati pomoću sumpora, već samo uz perokside

- izvanredno postojan prema starenju (djelovanja kisika i ozona)

- vrlo dobra otpornost prema kiselinama, bazama i polarnim otapalima

- glavni nedostatak: slabo se veže na tekstilnu podlogu i metale

- upotreba: spremnici za kemikalije, cijevi za prolaz vruće vode

M gume

EPDM – kopolimer etilena, propilena i diena

- udio propilena 20-70%, udio diena 4-8 % - vrlo otporan materijal prema vremenskim utjecajima, ozonu,

oksidaciji i toplini zahvaljujući niskom sadržaju dvostrukih veza

ACM – kopolimer etil akrilata i 2-kloretil vinil etera - nastaje emulzijskom polimerizacijom akrilata u vodenom mediju ili polimerizacijom u suspenziji - dobra postojanost prema starenju, temperaturnim promjenama i

prema djelovanju vrućeg zraka

M gume

FKM – kopolimer heksafluoropropilena i vinilden fluorida

- ima vrlo nisku Tg

- vrlo je otporan prema djelovanju jakih kiselina i oksidacijskih sredstava

- neotporan prema bazama

- teško se vulkanizira

- postojan prema visokim temperaturama

- postojan prema djelovanju oksidacijskih sredstava i polarnih otapala

M gume

CFM – kopolimer trifluorokloretilena i vinilden fluorida

CSM

- nastaje kloriranjem polietilena male gustoće u kloriranim otapalima uz obasjavanje ultraljubičastim svjetlom

- vrlo dobra mehanička svojstva

- vrlo je otporan prema habanju, djelovanju ulja i visokih temperatura

- upotreba: izrada cijevi, dijelova pumpi

U gume

CO – poliepiklorohidrin

- nastaje polimerizacijom čistog epiklorhidrina

ECO – kopolimer epiklorhidrina i etilen oksida

- nastaje kopolimerizacijom epiklorhidrina i etilenoksida

- vrlo se dobro obrađuje i oblikuje

- izvanredna otpornost prema djelovanju ulja

- nezapaljivost

- dobra elastičnost na niskim temperaturama

R gume

SBR – kopolimer butadiena i stirena

- guma u širokoj upotrebi

- dobra otpornost prema abraziji i starenju materijala (uz dodatak prikladnih aditiva)

- 2012. proizvedeno više od 5 mil. tona SBR-a

- 50 % automobilskih guma izrađeno je od nekog tipa SBR-a - udio stiren/butadien utječe na svojstva polimera: s većim udjelom stirena gume su tvrđe i manje elastične

IR – cis-1,4-poliizopren

- nastaje polimerizacijom u otopini

R gume

BR – polibutadien (butadienska guma)

- CH2 – CH = CH - CH2 –

- nastaje polimerizacijom u otopini

- Tg ovisi o udjelu 1,2-polibutadiena u smjesi

- smjesa s mnogo cis-1,4-polibutadiena ima niži Tg

- izvanredna otpornost prema habanju

- vrlo dobra elastičnost

- postojanost na niskim temperaturama

R gume

CR – polikloropren

- CH2 - C=CH - CH2-

Cl

- nastaje radikalskom polimerizacijom u vodenim emulzijama

- široka upotreba

R gume

NBR – kopolimer butadiena i akrilonitrila

- CH2 – CH = CH - CH2 – CH2 - CH -

CN

- nastaje kopolimerizacijom u vodenim emulzijama

- polimerizacijom pri nižoj temperaturi manje je razgranat, sadrži manje bočnih lanaca

- polaran

- izvanredna otpornost prema starenju

- otpornost prema uljima, mastima i aromatskim otapalima

R gume

IIR – kopolimer izobutilena i izoprena

- polimerizacija izobutena u prisutnosti 2 – 3% izoprena, uz AlCl3

kao katalizator i metilen-klorid kao otapalo

- mali sadržaj dvostrukih veza izoprenskih molekula

- mala brzina prolaza plinova (zračnice za gume)

8x manja od prolaza kroz prirodni kaučuk

- toplinska postojanost

- otpornost prema kisiku,ozonu i atmosferilijama

- sposobnost zaustavljanja vibracija

- otpornost prema vlazi i kemikalijama

- dobra električna svojstva

- nezasićene gume otporne su na ozon

- otpornost raste u nizu SBR, NR, CR, IIR, EPDM.

- otpornost IIR-a raste smanjivanjem nezasićenja

Q gume

MQ – dimetil silikonska guma

- relativno slabe sile između lančanih molekula

- niska viskoznost

- mala ovisnost viskoznosti o temperaturi

- velika elastičnost na niskim temperaturama

- stabilna guma prema termičkoj i oksidacijskoj razgradnji

- nije otporna na kiseline i baze (zbog polarnosti veze Si-O)

- neotporna prema kemikalijama (dodatkom supstituenata koji

sadrže fluor to se može poboljšati)

- postojanost prema ozonu i UV zračenju

- ne podliježe degradaciji i smanjenju molekulske mase za

vrijeme prerade (vulkanizacija pri višim T)

- bubri u ugljikovodičnim otapalima

- skoro potpuno inertna prema polarnim otapalima

- prilikom trenja razvija mnogo topline

T gume U gume

- gume otporne na ulja

ETILEN-PROPILEN KOPOLIMER

ETILEN-PROPILEN-DIENSKI KOPOLIMER

• za razliku od homopolimera etilena i propilena, kopolimer tih dvaju monomera (etilen-propilen kopolimer, EPM) posjeduje svojstvo kaučuka

• etilen-propilenski kaučuk proizvodi se u industrijskom mjerilu od 1963 godine

• lanci su zasićeni i imaju izvrsnu otpornost na toplinu kao i na kemijska sredstva

• često se uz etilen i propilen u reakcijsku smjesu za polimerizaciju dodaje i neki dien, spoj kojim se u polimer uvode dvostruke veze (etilen-propilen-dienski kopolimer EPDM) pa se olakšava kasnija vulkanizacija

Monomeri:

- etilen CH2 = CH2

- propilen

- etilidennorbornen

CH2 CH

CH3

CH3CH

Polimeri:

EPM

EPDM

CH3

CHCH2 CH2 CH2

CH2CH2CH2 CH

CH3

CH2 C

CH

CHCH

CH CH2

CH

CH3

• etilen-propilenski kaučuk

- omjer etilena i propilena od 60:40 do 80:20

- porastom sadržaja propilena poboljšavaju se uvjeti miješanja u mlinu

- porastom sadržaja etilena bolji su uvjeti ekstruzije

- dobiva se kontinuiranom polimerizacijom u otopini ili

u suspenziji

- u prvom se postupku kao otapalo upotrebljava pentan ili

heksan, a provodi se na temperaturi 30-60 ºC

- i pored kratkog vremena reakcije (do 1 sat)postiže se

relativno visoka konvezija monomera u polimeru (80%)

- za polimerizaciju u suspenziji nije potrebno neko posebno otapalo jer tekući propilen, koji se nalazi u suvišku, služi kao sredstvo za suspenziju

- kao katalizator u oba tipa polimerizacije služi Ziegler-Nattin katalizator koji se za tu reakciju sastoji od vanadijevih spojeva VCl4 i VOCl3 i alkilaluminij-halogenida

- za vrijeme polimerizacije vanadij se lako reducira i ubrzo može postati neaktivan.

Zbog toga se uz katalizator u reakcijsku smjesu dodaju i sredstva (npr. heksaklorciklopentadien) koja oksidiraju vanadij u više oksidacijsko stanje i tako produžuju djelotvornost katalizatora.

- etilen-propilenski kaučuk bez diena ne može se vulkanizirati pomoću sumpora, već samo uz peroksid

- zbog toga što takav kaučuk ne sadrži dvostuke veze, a i njegov vulkanizirani produkt, izvanredno je postojan prema starenju, tj. djelovanju kisika ili ozona

- otpornost etilen-propilenskog kaučuka prema kiselinama, bazama i polarnim otapalima također je vrlo dobra

- glavni nedostatak je što se slabo veže na tekstilnu podlogu i na metale pa se zbog toga ne može primijeniti u konfekcioniranju, tj. u sastavljanju predmeta od kaučuka i drugih materijala

• etilen-propilen-dienski kaučuk

- izbor diena, pomoću kojih se u etilen-propilenski kaučuk mogu uvesti dvostruke veze, ovisi o nekoliko čimbenika

- najvažnije je da prilikom polimerizacije reagira samo jedna od dvostrukih veza diena da bi druga ostala slobodna i spremna za reakciju sa sumporom za vrijeme vulkanizacije

- od malobrojnih diena, koji su za tu reakciju tehnički važni, takve specifične zahtjeve vrlo dobro ispunjava etiliden-norbornen, a nešto slabije i trans-1,4-heksadien

- najlošiji u tom pogledu je diciklopentadien jer ne postoji dovoljna razlika u reaktivnosti njegovih dvostrukih veza

- kod EPDM terpolimera sadržaj diena je obično 4-5%

- vulkanizira se sumporom, tiazolima ili sulfonamidima, tiuramom i ditiokarbamatom

PODRUČJE PRIMJENE

• područje primjene u proizvodnji spremnika za kemikalije (kiseline, lužine, soli, oksidacijske otopine, polarna otapala), specijalne brtve, mase za brtvljenje prozora na vozilima, cijevi za prolaz vruće vode, vrućeg zraka ili rashladnih sredstva te u oblaganju kabela izolacijskih slojeva, izolacija ravnih krovova itd.

• EPDM se koristi kao modifikator plastike (polimerne mješavine plastomera i elastomera)

FLUORIRANI KAUČUK (CFM i FKM)

FLUORIRANI KAUČUK (CFM, FKM)

prvi fluorirani elastomer, koji je imao svojstva kaučuka, bio je

kopolimer viniliden-fluorida i klortrifluoretilena (tip CFM)

- zasićen je i sadrži C-F veze, koje su jače od C-C i C-H

veza

- rezultat je stabilan polimer koji podnosi ekstremne

temperature i otporan je na kisik i ozon, ulja i otapala

- ubraja se u najskuplje tipove kaučuka

pripravlja se kopolimerizacijom viniliden-fluorida, VF2 s nekim

od fluoralkena (tetrafluoretilen, TFE, pentafluoretilen,

heksafluorpropilen, HFP)

viniliden fluorid, VF2 CH2= CF2

tetrafluoretilen, TFE CF2=CF2

heksafluorpropilen, HFP

reakcijska smjesa pored viniliden-fluorida može sadržavati i

dva različita fluoralkena (tipovi FKM)

radikalska polimerizacija provodi se u emulziji, radikalskom

kopolimerizacijom na temperaturi od 80-do 120°C i tlaku od 2

do10 MPa

kao emulgatori služe amonijeve soli nekih perfluoriranih

karboksilnih kiselina

CF 2 CF

CF 3

- inicijatori su različiti peroksidi

kopolimerni fluorirani kaučuk vulkanizira se pomoću

diamina, ditiola, peroksida i aromatskih dihidroksi- spojeva

u kombinaciji s bazičnim metalnim oksidima

najčešće se upotrebljava heksametil-karbamat uz CaO ili MgO

odlikuju se izvanrednom elastičnošću na niskim temperaturama

Komercijalni tipovi

- kopolimeri trifluorkloroetilena s viniliden fluoridom – CFM

- kopolimeri heksafluorpropilena (spojeva bez klora) s vinilidenfluoridom – FKM

1.

2.

VF2 + HFP CH2 CF2 CF2 CF

CF3

FKM Viton A

FKM Viton BCF3

CFCF2CF2CH2VF2 + HFP + TFE CF2 CF2

3.

FKM i CFM tipovi topljivi su u niskomolekulskim

ketonima (aceton, metil-etil keton) esterima (etilacetatu),

tetrahidrofuranu i dimetil-formamidu

VF2 + FFClE CF2CFClCF2CH2 CFM KEL-F

kopolimerizacijom tetrafluoretilena i perfluoro-nitrozometana

dobiva se kaučuk vrlo niske temperature staklišta Tg (-50°C)

- vrlo je otporan prema djelovanju jakih kiselina i

oksidacijskih sredstava

- slaba strana mu je neotpornost prema bazama i što se

otežano vulkanizira

- alternirajući kopolimer propilena i tetrafluoretilena

vrlo je postojan prema visokim temperaturama te prema

djelovanju oksidacijskih sredstava i polarnih otapala

Vulkanizacija

- kopolimeri viniliden fluorida (FKM) vulkaniziraju se diaminima i

bisfenolima. Vulkanizacijski sustav sadrži metalne okside (MgO,

CaO, PbO)

npr. etilendiamin karbamat (od 0,85 do 1,25 phr)

Vulkanizacija ide u dva koraka: na temp. 150-180oC, 30 min na temp. 200-260oC, 10 sati

H3N CH2 CH2 NH COO+ _

- najbolje punilo je čađa, udio: 20 phr

Svojstva FKM vulkanizata

upotrebljavaju se za izradu predmeta i dijelova od kojih se traži

izvanredna izdržljivost kroz dugo vremensko razdoblje, dugotrajna

otpornost prema visokim temperaturama oko 200 oC i korozijskom

djelovanju okoline

230 oC 3000 sati

260 oC 1000 sati

290 oC 240 sati

315 oC 48 sati

glavna primjena: u proizvodnji brtvi za dijelove različitih

postrojenja (uređaji za podmazivanje, hidraulički uređaji)

te za izradu brtvenih prstena za brodske i avionske motore

i pogonske uređaje svemirskih brodova

električna svojstva fluoriranih kaučuka im omogućuju

upotrebu kao izolatora - dalekovodi