В настоящее время в промышленности вырабатывается много различных видов синтетического каучука (сокращенно СК). Сырьем для получения большинства из них служат в качестве мономеров диеновые углеводороды с двумя сопряженными двойными связями, в первую очередь бутадиен-1,3, а также хлоропрен и изопрен. Посредством цепной полимеризации мономеры превращаются в синтетические каучуки — карбоцепные полимеры, содержащие в каждом элементарном звене по одной двойной связи, чем они отличаются от синтетических смол, не содержащих в цепи двойных связей. Этим объясняется и отличие в свойствах, что было рассмотрено выше. Некоторые виды СК получаются сополимеризацией бутадиена с мономерами, содержащими в молекуле винильную группу, например со стиролом и с акрилонитрилом. Получение мономеров, применяемых в синтезе каучуков, было рассмотрено в главе II, XIII части.
По способу осуществления полимеризации мономеров различают:
а) полимеризацию в массе, или так называемую блочную полимеризацию, при которой реакция протекает в среде жидкого или газообразного мономера и мономер, полимеризуясь, образует сплошную массу (блок) полимера, и б) эмульсионную полимеризацию, при которой мономер полимеризуется в виде водной эмульсии и образуется суспензия полимера — синтетический латекс (натуральным латексом называется млечный сок, выделяемый каучуконосами, например гевеей, и представляющий собой также водную суспензию натурального каучука).
Цепная полимеризация ненасыщенных соединений протекает с образованием активных частиц. При радикальной полимеризации активными частицами являются радикалы, для образования которых чаще всего применяются так называемые инициаторы полимеризации; при ионной полимеризации активными частицами являются ионы, возникающие при действии катализатора.
Получение натрий-бутадиенового каучука (обозначаемого С КБ) блочной ионной полимеризацией. Производство синтетического каучука по этому способу было впервые осуществлено в СССР С. В. Лебедевым в 1932 г. Позже оно возникло также и в Германии, а во время Великой Отечественной войны — в США. Катализатором в этом процессе является натрий, который образует с бутадиеном, по-видимому, соединение ионного типа, присоединяющее к себе друг за другом множество молекул бутадиена, причем не только в положении 1, 4 (с 1-м атомом одной молекулы соединяется 4-й атом другой молекулы), но также и в положении
и т. д.
Поэтому в макромолекулах содержится до 50% звеньев, присоединенных в положении 1, 2 и содержащих боковые цепи с двойными связями. Молекулярный вес СКБ большей частью 80 ООО— 200 ООО, т. е. в макромолекуле содержится 1500—4000 элементарных звеньев.
В промышленности применяются две разновидности этого способа получения СКБ, причем в обеих процесс является периодическим: а) так называемый стержневой СКБ получается полимеризацией в жидкой фазе под давлением. Полимеризацию проводят в полимеризаторе — стальном автоклаве емкостью около 3 м8 со съемной крышкой. В полимеризатор вплотную к его стенкам вставляют цилиндрический сосуд без крышки и помещают в него несколько сот стальных стержней, покрытых тонким слоем натрия, а сверху — слоем парафина для защиты от паров воды. После закрепления крышки автоклава заполняют сосуд охлажденным жидким бутадиеном (т. кип. — 4,5°) и осторожно нагревают до начала экзотермической реакции полимеризации, а затем охлаждением водой поддерживают температуру 50—60° в течение 10— 12 час.; давление в автоклаве 7—8am. Полимеризацию не доводят до конца, а остающийся мономер (~30—40% от взятого) отгоняется и после конденсации паров используется повторно. Затем снимается крышка и извлекается сосуд, в котором находится блок каучука;
б) бесстержневой СКВ получается полимеризацией в газообразном состоянии. Процесс проводится в специальном аппарате, в котором закреплены тонкие ленты натрия, покрытые слоем парафина. Газообразный бутадиен поступает в аппарат и частично полимеризуется, а остальное количество после выхода из аппарата охлаждается и снова подается в аппарат. На лентах постепенно образуются пленки каучука.
Полученный тем или иным путем каучук обрабатывается в вакуум-смесителе при нагревании для удаления примеси бутадиена, причем одновременно в каучук вводится противоокислитель — неозон Д, а затем для придания ему однородности пропускается через вальцы (об устройстве смесителя и вальцов см. § 5).
Резины, полученные из натрий-бутадиенового каучука, уступают резинам из натурального каучука (сокращенно HK) по прочности на растяжение и истирание и по эластичности вследствие наличия боковых цепей, которые отсутствуют в макромолекулах.