По бутадиенстирольным каучукам 21,5% - на ЗАО «Каучук» г. Стерлитамак, 28% - на ОАО «Воронежсинтезкаучук», 25,5% - ОАО «Омский каучук» и 25% на ООО «Тольяттикаучук».
Как видно, весь огромный ассортимент грузовых, легковых и сельхоз шин изготавливается из резин на основе всего трех типов полимеров: эмульсионных бутадиен-стирольных, стереорегулярных цис-полиизопреновых и цис-полибута-диеновых каучуков, получаемых на титановых катализаторах.
Однако, как показано выше, изменившиеся приоритеты к выходным характеристикам шин, требуют обновления ассортимента каучуков.
В соответствии с этими требованиями на основании анализа мировых тенденций и результатов работ по исследованию новых каучуков, проводимых в НИИ шинной промышленности в сотрудничестве с НИИСК и его Воронежским филиалом, мы попытались определить наиболее главные и перспективные направления.
Прежде всего, это наиболее активно развивающееся направление - полибутадиены, получаемые на неодимовых катализаторах. Ниже приведены свойства протекторных резин грузовых шин с применением СКД-НД, а также легкогрузовых шин, содержащих СКД-НД.
Как видно, применение этого каучука позволяет повысить эластичность, износостойкость и усталостную выносливость резин.
Использование СКД-НД в резинах боковин приводит к повышению упруго-прочностных показателей и сопротивлению разрастанию порезов.
Однако рекомендовать неодимовые полибутадиены в резины боковин можно только после проведения натурных испытаний шин в районах Крайнего Севера, что связано с очень низким коэффициентом морозостойкости резин на его основе. В частности в типовой боковине на основе СКД-2 коэффициент морозостойкости равен 0,38, а на основе СКД-НД – 0,13, т.е. в 3 раза меньше.
Вероятно, решить эту проблему позволит использование сополимера бутадиена с изопреном, получаемого на неодимовых катализаторах.
Резины на основе СКДИ помимо более высокой прочности имеют существенно более высокие коэффициенты морозостойкости, а также сопротивления распространению трещин и усталостную выносливость.
Неодимовые полиизопрены СКИ-5 превосходят СКИ-3 по упруго-прочностным показателям и динамической выносливости.
Второе важное направление – растворные маслонаполненные бутадиен-стирольные каучуки с высоким содержанием винильных звеньев, применение которых, обеспечивает наилучший комплекс выходных характеристик протекторных резин.
Разработка резин на его основе велась по двум направлениям:
- резина для высокоскоростных легковых шин, содержащая технический углерод;
- резина для экологически чистых, т.н. «зеленых» шин, содержащая кремнекислотный наполнитель.
Резина, наполненная техническим углеродом, имеет существенно более высокое сцепление с мокрой поверхностью.
Резина с кремнекислотой при некотором ухудшении износостойкости имеет существенно более низкие гистерезисные потери и повышенное сцепление.
Эти результаты подтверждены испытаниями шин, изготовленных на опытном заводе института, Ярославском и Бобруйском заводах.
Потери на качение шин с резиной на основе ДССК с кремнекислотой во всем диапазоне скоростей на 10-12% ниже эталона.
Проведены лабораторно-дорожные испытания легковых шин в зимнем и летнем циклах. Вчера, на пленарном докладе, я демонстрировал эти результаты. Из них следует, что как на зимней, так и на мокрой дороге значительно (на 9 – 12%) сокращены тормозные пути автомобиля с опытными шинами на основе ДССК, содержащими в протекторе как техуглерод, так и кремнекислоту.
На наш взгляд, дальнейшее расширение позиций применения растворных БСК и улучшение технико-экономических показателей резин с их применение может иметь место в случае расширения ассортимента выпускаемых каучуков, в частности, полимеров с более высоким и более низким содержанием винильных звеньев и стирола.
Эффективным направлением улучшения технологических и эксплуатационных свойств протекторных резин являяется применение эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков модифицированных на стадии синтеза за счет использования третьего мономера, содержащего функциональные группы. В свое время в институте были исследованы каучуки, модифицированные гидроксильными (МЭГ), гидроксиамидными (ОПМ), амидными (МФ-3) и аминными (МФ-1) группами.
Из всего этого разнообразия наибольший интерес, на наш взгляд, представляют каучуки, модифицированные гидроксиэтилметакрилатом, сокращенно МЭГ.
На данном рисунке видно, что введение 1-2% м.ч. МЭГ позволяет улучшить практически все выходные характеристики резин.
Также представляется перспективным применение каучуков типа СКС-30АРКМ27 МЭГ в резиновых смесях, наполненных кремнекислотой, т.к. показано, что в этом случае возможно существенно снизить содержание дорогостоящих силанов.
На концепции создания широкомодального распределения тангенса потерь основана разработка по созданию тройных сополимеров стирола, изопрена и бутадиена, т.н. СИБР. Эти полимеры состоят из сегментов, имеющих различные температуры стеклования. Проведенные исследования показали, что резины на основе СИБР по сравнению с резинами на основе СКС-30 АРК имеют более низкие гистерезисные потери, более высокую износостойкость и лучшее сцепление с мокрой дорогой, а резиновые смеси характеризуются высокой скоростью вулканизации.
Имеет практический интерес полимер, а точнее полимерный модификатор СКИ-3,4, содержащий 55-65% 3,4 звеньев.
Добавка этого полимера в количестве 10-20 м.ч. обеспечивает существенное повышение сцепления шин с мокрой дорогой. Снижение износостойкости резин при применении этого каучука можно в значительной степени компенсировать рецептурными приемами. Этот полимер также окажется незаменимым для спортивных шин.
Таким образом, мы представили полимеры, которыми, на наш взгляд, стоит заниматься в ближайшие годы, чтобы обеспечить прорыв в существенном улучшении выходных характеристик шин.
Ведущие зарубежные фирмы достаточно давно в промышленных масштабах выпускают каучуки представленного ассортимента. Это является одним из существенных отличий российского рынка каучуков от зарубежного. Других принципиальных отличий нет.
Ниже представлены рекомендации по применению новых полимеров.
С учетом этих позиций, сделаем прогноз потребления синтетических каучуков шинной промышленностью России.
Как видно, по нашим представлениям необходимо создавать мощности по неодимовым полиизопренам и сополимерам изопрена с дивинилом. Чтобы расширить позиции применения СКДИ, содержание дивинила в сополимере должно варьироваться.
По неодимовым полибутадиенам необходимо продолжать наращивать объемы производства.
По бутадиен – стирольным каучука при общем снижении потребления эмульсионных полимеров целесообразно организовать производство модифицированных каучуков и расширить ассортимент растворных полимеров, в том числе, с концевыми функциональными группами.
По материалам доклада А.М. Пичугина (ООО «НТЦ «НИИШП») «Перспективные направления развития ассортимента синтетических каучуков для шинной промышленности», 2007
