В России создали материал для сверхпрочных шин

Специализирующееся на публикации наиболее значимых результатов с международных научных конференций, англоязычное издание AIP Conference Proceedings не так давно сообщило об интересной совместной работе специалистов из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и Российского экономического университета им. Г.В. Плеханова. Наши российские учёные в своей работе исследовали новые способы галогенирования каучуков и получения на их основе модифицированных эластомеров (резин).

Краткая справка

Существующие на данный момент промышленные способы модификации состава макромолекул натуральных и синтетических каучуков атомами галогенов строятся на многостадийном процессе: сначала полимер растворяется в подходящем органическом растворителе, затем раствор подвергается воздействию галогенирующего агента (обычно это бром или хлор в свободной форме), после чего основной продукт извлекается из раствора и попутно осуществляется регенерация растворителя и принудительная нейтрализация/удаление агрессивных отходов производства. Помимо общей сложности и дороговизны, подобная технология совершенно неприменима для получения фторированных каучуков, поскольку газообразный фтор полностью и необратимо разрушает их макромолекулы.

Сущность предлагаемого техпроцесса

Апробированный российскими учёными метод строится на одностадийном механохимическом процессе, когда к интересующему каучуку добавляется твёрдофазный и уже должным образом галогенированный промежуточный органический модификатор. При последующей термомеханической обработке в "мягких" условиях происходит направленная миграция атомов галогенов из модификатора на макромолекулы каучука без их разрушения. Особо примечательно то, что данный техпроцесс позволяет одинаково легко получать каучуки с целевым содержанием галогена в пределах 1-15% по массе (например, типичные серийные хлорированные каучуки содержат порядка 1,8% хлора) и может использоваться для галоидной модификации натуральных/синтетических каучуков как хлором и бромом, так и фтором - что ранее было принципиально недостижимо.

Результаты

Новый техпроцесс открывает многообещающие перспективы в области целенаправленного синтеза новых эластомерных материалов: так, введение фтора в макромолекулы бутилового и натурального каучуков двукратно повышало скорость вулканизации и попутно значительно увеличивало прочность и твердость конечных вулканизатов. Применительно к готовому продукту (прежде всего автомобильным шинам) такой подход позволяет производить изделия с повышенной стойкостью к нагрузкам и истиранию, причём для исследованного материала было зафиксировано увеличение коэффициента сцепления с влажным покрытием на дороге на величину порядка 20%. По сравнению с уже существующей, данная технология является значительно менее энергозатратной и существенно более экологичной (в ней не требуется использовать в гигантских объёмах органические растворители и крайне едкие/опасные газообразные галогенирующие реагенты). Простота аппаратурного оформления и одностадийность процесса также потенциально позволяют снизить в перспективе себестоимость производства высококачественных автомобильных шин.