Przegląd najważniejszych elastomerów

Elastomery uretanowe (AU, EU)

O poliuretanach była już mowa zarówno w przypadku przeglądu tworzyw sztucznych, jak i elastomerów termoplastycznych. Pokazuje to, z jak szeroką grupą produktów mamy do czynienia. Kauczuki uretanowe (np. Urepan, Adiprene, Vibrathane) przerabia się za pomocą konwencjonalnych maszyn i urządzeń stosowanych w przemyśle gumowym. Możemy je podzielić na dwie klasy - poliestro- (AU) i polieterouretany (EU). Stosuje się je głównie do produkcji wyrobów na potrzeby przemysłu górniczego i motoryzacyjnego. Mają one wyjątkową wytrzymałość na rozciąganie i rozdarcie oraz odporność na ścieranie. Dobrze łączą się z metalami. Ponadto, wytrzymują większe obciążenie niż inne kauczuki.

Elastomery akrylowe (ACM)

Kauczuki akrylowe otrzymuje się metodą polimeryzacji wolnorodnikowej w emulsji wodnej. Stanowią one grupę elastomerów specjalnego przeznaczenia. Odznaczają się bardzo dobrą odpornością na wpływ wysokiej temperatury oraz olejów i smarów zawierających substancje działające niszcząco na gumę.

Do zalet elastomerów akrylowych zaliczyć można także odporność na działanie tlenu i ozonu, wytrzymałość na wielokrotne zginanie oraz małą przepuszczalność gazów. Ich stosowanie ogranicza mała odporność na niską temperaturę, mała elastyczność i duże odkształcenie trwałe po ściskaniu, jak też korodowanie stykających się z nimi części metalowych. Kauczuki ACM znajdują zastosowanie przede wszystkim w przemyśle motoryzacyjnym i maszynowym.

Chlorosulfonowany polietylen (CSM)

Chlorosulfonowany polietylen wytwarza się poprzez modyfikację polietylenu gazowym chlorem i bezwodnikiem kwasu siarkowego w rozpuszczalniku. Wprowadzenie do PE 25-45% chloru powoduje, że staje się on polimerem bezpostaciowym. Wulkanizaty CSM charakteryzują się odpornością na degradację termiczną i starzenie. Świetnie zachowują nadaną im barwę, a do tego są odporne na działanie wielu substancji chemicznych i trudnopalne.

Z CSM produkuje się artykuły techniczne odporne na działanie olejów i kwasu siarkowego, wykładziny antykorozyjne dla przemysłu chemicznego, uszczelki i uszczelnienia. W postaci dyspersji stosuje się go do wytwarzania powłok ochronnych i lakierów.

Elastomery fluorowe (FKM)

Kauczuki fluorowe są kopolimerami lub terpolimerami o zróżnicowanym składzie chemicznym. Otrzymuje się je przez polimeryzację rodnikową w emulsji wodnej fluorku winylidenu (CH2=CF2) z innymi komonomerami zawierającymi fluor. Obecność fluoru nadaje tym materiałom szereg charakterystycznych właściwości, z których najważniejszymi są wysoka odporność cieplna, chemiczna oraz niepalność. Przetwarzanie elastomerów fluorowych nie należy do najłatwiejszych. Wulkanizaty wymagają dosieciowania, mają małą elastyczność i duże odkształcenie trwałe. Kauczuki FKM najczęściej znajdują zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym i chemicznym do produkcji uszczelek i elementów układów paliwowych.

Silikony (Q, MQ, MVQ, MPQ, MPVQ)

Na zakończenie kilka zdań o silikonach (choć jest to segment rynku elastomerów, któremu można byłoby poświęcić osobny artykuł). Ogólnie rzecz ujmując, synteza kauczuków silikonowych odbywa się poprzez wieloetapową hydrolizę dimetylodichlorosilanu lub polimeryzację oktametylocyklosiloksanu. Grupami organicznymi w kauczukach silikonowych mogą być grupy metylowe, winylowe, fenylowe lub inne. 

Zgodnie z normą ASTM D1418, która obejmuje system ogólnej klasyfikacji i nazewnictwa elastomerów, kauczuki silikonowe klasyfikuje się jako metylosilikonowe, MQ; fenylosilikonowe, PMQ (doskonałe właściwości w niskich temperaturach); metylowinylosilikonowe, VMQ; zawierające grupy fenylowe, winylowe i metylowe, PVMQ (o doskonałych właściwościach w niskiej temperaturze); fluorosilikonowe, FVMQ (wysoce odporne na związki chemiczne - paliwa, oleje, rozpuszczalniki. 

Obok budowy molekularnej kauczuków silikonowych, czynnikiem klasyfikującym jest ich lepkość i sposób przetwarzania. Kauczuki silikonowe są dostępne w formach:

  • stałej - kauczuki silikonowe wulkanizowane w wysokiej temperaturze, HTV (przetwarzane w sposób analogiczny do innych elastomerów)
  • ciekłej - polimery o niższej masie cząsteczkowej, LSR (przetwarzane w specjalnie zaprojektowanych urządzeniach do formowania wtryskowego i wytłaczania)
  • jednoskładnikowych lub dwuskładnikowych systemów wulkanizujących w temperaturze pokojowej kauczuk silikonowy, RTV. RTV to rodzaj kauczuku silikonowego składającego się z jednoskładnikowych (RTV-1) lub dwuskładnikowych (RTV-2) systemów o twardości od bardzo miękkiej do średniej. Są dostępne do zalewania, kapsułkowania, uszczelniaczy itp. 

Kauczuki silikonowe mogą wytrzymać temperaturę od -50°C do 350°C (w zależności od czasu ekspozycji). Właściwości fizykomechaniczne części wykonanych z gumy silikonowej wystawionych na działanie wiatru, deszczu i promieni UV przez długi czas praktycznie nie ulegają zmianie. W przeciwieństwie do większości kauczuków syntetycznych, nie są również wrażliwe na działanie ozonu. Ponadto można je barwić i są nietoksyczne. 

Silikony stosuje się je do produkcji uszczelek, izolacji elektrycznych, wyrobów medycznych, wyrobów gospodarstwa domowego, akcesoriów kuchennych oraz sprzętu sportowego. Znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach naszego życia. 

Dr Karol Niciński