Ugrás a tartalomhoz

Gumik kémiája és technológiája

Gergó Péter (2012)

Pannon Egyetem

AKRILÁT KAUCSUK (ACM) [31, 32]

AKRILÁT KAUCSUK (ACM) [31, 32]

Az akrilát gumik (ACM), etil- vagy más akrilátok és kis mennyiségű, a vulkanizálást elősegítő monomer polimerjei. Ezek a monomerek a teljesség igénye nélkül a 2-klóretil-viniléter, a vinil-klór-acetát, az akrilsav-klór-metilészter. Az akrilát kaucsukok szerkezetét a 20. ábra mutatja be.

20. ábra Az akrilkaucsukok szerkezete

Elsőként 1948-ban a BF Goodrich hozta kereskedelmi forgalomba ezt a szintetikus kaucsukfajtát. Ezek a speciális elasztomerek, hő-, olaj-, és ózon állóság tekintetében jobbak, mint az általános célra felhasznált gumik, a természetes kaucsuk (NR) vagy a sztirol-butadién kaucsuk (SBR).

Az akrilát kaucsukok (ACM) telített szénláncuk következtében fokozottan ellenállnak az ózon káros hatásainak. Ezek a kaucsuk fajták jó hőállósággal rendelkeznek, ezért eredményesen alkalmazhatók folyamatosan nagy hőmérsékletnek kitett alkalmazási helyeken, mivel rövid ideig még a 200°C-os hőmérsékletet is elviselik, de hosszú távon 175°C-on is üzemeltethetőek. Öregedésállóságuk, valamint az időjárás hatásaival szembeni ellenállásuk jobb, mint a kloroprén kaucsuké (CR), megközelítőleg hasonló a hidrogénezett nitril kaucsukokhoz (HNBR), de nem olyan jó, mint a szilikon kaucsukok vagy fluoroelasztomerek megegyező tulajdonsága. Olajállóságuk tekintetében összehasonlítható a közepes akril-nitril tartalmú nitril kaucsukokkal (NBR). Aromás és alifás olajokkal szembeni ellenállása kiváló, továbbá ellenáll a szintetikus észterek hatásainak is. A telített szénláncuk következtében a kéntartalmú EP (extreme pressure) kenőanyagokkal szemben is nagyfokú ellenállást mutat. Ezzel szemben poláris vegyületekkel szemben nem ellenállóak, ezért nem alkalmasak olyan területen, ahol poláris oldószerekkel vagy forró vízzel, illetve gőzzel érintkezhetnek.

Az akrilátkaucsukok alkalmazásának fő korlátja a kisebb mértékű hidegállóságuk, 0°C alatt ridegednek. A hidegállóságot befolyásolja a polimer összetétele. A poli(etil-akrilát) üvegesedési hőmérséklete (Tg) -15°C, míg a poli(butil-akrilát) kaucsuk ugyanezen tulajdonság értéke már -45°C, azonban az olajállóság a hidegállóság javulásával csökken, ezért a felhasználás szempontjából kompromisszumokat kell kötni. Az akrilát kaucsukok alacsony hőmérsékleti tulajdonságai javíthatók lágyítók hozzáadásával (általánosan ez mintegy 5-12 százalék), azonban a leghatékonyabb alacsony hőmérsékletű lágyítók illékonyak az alkalmazás hőmérsékletén, valamint a kaucsukkal érintkező folyadékok kiextrahálhatják a lágyítókat. 2-metoxietil vagy 2-etoxietil akrilát homopolimer kombinálásával megfelelően alacsony üvegesedési hőmérsékletű és jó olajokkal szembeni ellenállással rendelkező kaucsuk állítható elő, de hátrányuk, hogy ezek a monomerek drágák. A DuPont fejlesztette Vamac márkajelű akril kaucsuk termékcsaládjukba tartozó kaucsukok etilént is tartalmazó etilén-akrilát kopolimerek. A jellemzően metakrilát csoport mellett etilént és valamilyen térhálósítható monomert tartalmazó kaucsuk kopolimer előnye a jó hidegállóság, emellett az olaj- és oldószerekkel szembeni ellenállóképessége is kedvező.

Az akrilát kaucsukoknak amorf jellegükből következően kicsi a szakítószilárdságuk (2-3 MPa), a megfelelő fizikai-kémiai tulajdonságok eléréséhez szükséges töltőanyagok alkalmazása. A leggyakrabban alkalmazott töltőanyagok a különböző aktív, illetve félaktív kormok, valamint szilikátok. A töltőanyagok használatával a szakítószilárdság növelhető, melynek értéke a töltőanyagtól függően elérheti a 17 MPa értéket is. Szakadási nyúlása az alkalmazott töltőanyag fajtájától és mennyiségétől függően 100-400%.

AZ AKRILÁT KAUCSUKOK ELŐÁLLÍTÁSA

Az akrilát monomerek alapanyaga lehet acetilén, tejsav, vagy propilén. Az akrilát kaucsuk előállítható szabad gyökös emulziós, illetve szuszpenziós polimerizálással. Előbbi esetben latex, utóbbi esetben bálázott termék nyerhető. Vízoldható monomerekkel oldószeres polimerizációval is gyárthatók, azonban nehezen kezelhető viszkózus lesz a termék. Laboratóriumi méretben vizsgálták a fotokémiai, illetve sugárzás inicializáló hatását, ipari méretben az emulziós polimerizáció során iniciátorként perszulfátokat (pl. kálium-perszulfát) vagy hidroperoxidokat (pl. p-mentán hidroperoxid). Az akrilátok általában hidrolizálnak, így az emulziós polimerizációt 7-es pH felett kell végezni, emulgeátorként hosszú szénláncú alkil-szulfátokat alkalmaznak. A szilárd terméket hagyományos koagulációs mosással, majd ezt követően vákuummal, forró levegővel vagy préseléssel történő szárítással állítják elő. Antioxidánst nem kell adagolni a befejező szakaszban, mivel a polimerlánc telített, emiatt ellenáll a hő és a fény hatásainak, azonban difenil-aminok kis mennyiségben történő adagolása javítja a száraz meleg ellenállást. A polimerek higroszkóposak, ezért szárazon kell tárolni.

AZ AKRILÁT KAUCSUKOK FELHASZNÁLÁSA

Jellemző alkalmazási területe az akrilát kaucsukoknak az autóipari felhasználás. Az ACM gumikat használják fogaskerekek, szelep szár, olajteknő, vezérműtengely, forgattyústengely, kormánymű, kerék csapágyak és fékek tömítéseinél, valamint szíjak anyagának kialakításakor. Az epoxi csoportot tartalmazó akrilát kaucsukok ellenállóak az automata sebességváltó folyadékokkal (ATF) szemben, továbbá hőállóak, így felhasználható ezen alkalmazásterületen is, mint a tömítések és szíjak alapanyaga. Az autóipari felhasználáson túl az ACM kaucsukokat alkalmazzák ragasztóként, tapadásjavítóként (pl. műanyagok és tömítések), az építőiparban tetőfedésnél, masztixok alapanyagaként. Olaj- és vízálló tulajdonsága miatt a textil és papíriparban is alkalmazzák, előbbiben a textil és bőrkikészítésben, valamint szőnyeg alátétekhez.