Cum se face cauciucul sintetic de izopren

Există multe cauciuc natural unic, iar unul dintre tonajul este considerat cauciuc izopren. Industria produce o largă varietate de tipuri de produse și proprietăți diferite, și vederi ale catalizatorilor care au fost aplicate - litiu, complex, și altele asemenea.

Cum se produce cauciucul?

Gama izoprenică este sintetică, este stereoregulară și este obținută prin polimerizarea izoprenului, plasată într-un mediu de solvent inert cu un catalizator complex. Acest lucru se face, de exemplu, SKI-3. Polimerizarea izoprenului în soluție trebuie să fie continuă, pentru aceasta există baterii de patru până la șase polimerizatoare care sunt răcite cu soluție salină.

Monomerul în amestecul concentrat la douăsprezece - cincisprezece la sută, atunci conversia va fi mai mare cu nouăzeci și cinci procente, iar ultimul timp de două până la trei ore, la temperaturi de la zero la zece grade Celsius. Dacă este necesar pentru a obține cauciucul ridicat izopren, au nevoie de puritate reactivilor utilizați în polimerizare, un grad foarte ridicat.

Stabilizare și uscare

Pentru a proteja polimerul de oxidare, este necesar să se stabilizeze amestecului prin neozona fenilendiamina și care trebuie să fie introduse în polimer sub formă de soluție sau suspensie apoasă. Pentru a izola cauciucul izoprenic din polimer sub formă de miez, polimerul trebuie amestecat cu abur și apă, apoi se adaugă aditivi care împiedică aglomerarea (aglomerarea). După aceea, este necesar să se distileze solventul. Acum trebuie să efectueze procedee de decontaminare firimiturile separate de apă și uscare într-o mașină hobbing și uscătoare de curea. La sfârșitul procesului de a obține din cauciuc izopren pot fi considerate ca fiind finalizate.

Acum trebuie să fie brichetat pe instalații automate sub presă. Brandul SKI-3 este cauciuc sintetic izoprenic, care este produs în brichete de câte 30 de kilograme fiecare. Bricheta este învelită într-o folie de polietilenă și plasată într-o pungă de hârtie cu patru straturi. Acest film este destul de bun prelucrat simultan cu conținutul, care este un cauciuc izopren, proprietățile sale cu amestec complet de temperatură permite polietilenă se înmoaie și se amestecă cu cea mai mare parte în mixer.

structură

Fiecare din cauciuc, care este disponibil în comerț, are propriile sale caracteristici și unică pentru aceste proprietăți specii. În unele cauciucuri rezistență mecanică bună, în timp ce altele - proprietăți de rezistență chimică și barieră pentru gaze, a treia nu frica de modificările de temperatură și așa mai departe. Proprietățile cauciucurilor sintetice individuale depășesc naturale în multe privințe și de multe ori. Numai elasticitatea cauciucului natural nu a fost încă în măsură să depășească, și aceasta este cea mai importantă proprietate pentru produse precum anvelopele pentru aviație sau automobile.

În timpul funcționării, ele întotdeauna se confruntă cu o deformare uriașă - atât tensiune, cât și compresie, care determină frecare intermoleculară, încălzire și pierdere de calitate. Adică, cu cât elasticitatea cauciucului este mai mare, cu atât produsul este mai durabil. Din acest motiv, cauciucul natural nu a ieșit încă din uz și este utilizat pentru producția de anvelope de aeronave și mașini de mare viteză și grele. Cauciuc natural este un polimer de izopren, motiv pentru care munca oamenilor de știință este atât de mare încât un cauciuc izoprenic devine un analog al cauciucului natural.

formulă

Resursele de extracție a cauciucului natural sunt foarte limitate. Cauciucul obișnuit obținut în natură are formula C₅H₈, după cum sa dovedit, este absolut identică cu formula moleculară a izoprenului, care se formează atunci când cauciucul este încălzit, în produsele de descompunere a acestuia. Sarcina este de a găsi o metodă destul de accesibilă. Un cauciuc de izopren este produs în timpul reacției de polimerizare și este important să se construiască corect fluxul acestei reacții. Polimerizarea este după cum urmează: nCH₂ = C (CH₃) - CH = CH₂ ----> (-CH₂ - C (CH₃) = CH-CH₂) n.

Cea mai promițătoare metodă de până acum este metoda de dehidrogenare catalitică a izopentanului, care este eliberată din gazele petroliere. Materia primă pentru prepararea izoprenului poate fi pentanul: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃, deoarece atunci când este încălzit și cu catalizatori este de asemenea transformat în izopentan. Există o metodă de polimerizare în care reacția produce cauciuc izopren este construit astfel încât se obține cauciucul, foarte similare in structura la natural, și, prin urmare, având aceleași proprietăți excelente.

izopren

Isoprenul este o hidrocarbură nesaturată aparținând seriei dienelor. Este un lichid incolor volatil. Mirosul este foarte caracteristic. cauciuc izopren - monomer natural ca restul moleculele sale au intrat în alți compuși naturali - isoprenoids, terpenoide și altele asemenea. În solvenți organici se dizolvă. Cu alcool etilic, de exemplu, poate fi amestecat în orice raport. Dar în apă se dizolvă prost.

Se formează cu ușurință o unitate structurală de cauciuc de izopren în timpul polimerizării, care are ca rezultat guttapera de izopren și cauciucuri. De asemenea, izoprenul poate intra în diferite reacții în timpul copolimerizării. În industrie, este indispensabil, deoarece cu ajutorul său există o sinteză a cauciucurilor, a preparatelor medicale și chiar a unor substanțe parfumate. În țara noastră, producția de cauciuc sintetic de izopren se dezvoltă de mult timp și se ridică la aproximativ douăzeci și patru la sută din producția mondială.

poveste

Primul izopren a fost obținut în 1860 prin piroliză din cauciuc natural. piroliza este descompunerea termică (la temperaturi ridicate) a multor compuși anorganici și organici în condiții de lipsă de oxigen. Mai târziu a fost inventat lampa izopren - electric, cu o bobină încălzită, prin care descompus termic în laboratoare de ulei de terebentină.

Al doilea război mondial a adus o mare nevoie de cauciucuri izoprenice și, prin urmare, sa învățat să extragă izoprenul la scară industrială prin piroliza limonenului. Și totuși, izoprenul era prea scump pentru producția în masă de cauciuc sintetic. Situația sa schimbat atunci când a fost găsită o cale de a obține de la petrol. Apoi, tehnologiile de polimerizare a izoprenului au început să se dezvolte rapid.

Rol în economie

Cel mai important lucru în planificarea producției unui produs, cum ar fi cauciucul izoprenic, este alegerea corectă a locației, deoarece va trebui să livrați fracții de C₅ la destinația mai multor întreprinderi care efectuează crăpări. În al doilea rând, în ceea ce privește importanța, se înregistrează în planurile locului de utilizare a hidrocarburilor rămase din fracțiunea C₅.

La începutul anilor nouăzeci ai secolului al XX-lea, Europa de Vest a produs aproximativ optzeci și cinci de mii de tone de dieni C₅, din care patruzeci și patru de mii de tone au fost ciclopentadienă dimerizată și douăzeci și trei de mii de tone - izopren. Restul - aproximativ cincisprezece mii de tone - erau piperylene. Zece ani mai târziu, volumul producției de izopren din lume a crescut la opt sute cincizeci de mii de tone pe an.

proprietăţi

În condiții standard, izopren, așa cum sa spus - este un lichid volatil, incolor, în apă aproape insolubil, dar amestecat în orice raport cu alcool etilic, un etalon, benzen, acetonă. Isoprenul este capabil să formeze amestecuri azeotropice cu o varietate de diferiți solvenți organici. Atunci când se analizează studiile spectroscopice de date este evident că cel mai mult, chiar și la cincizeci de grade Celsius moleculelor izopren ia s-trans-conformație stabilă, doar cincisprezece la suta din molecule sunt in s-cis conformație. Între aceste stări, diferența de energie este de 6,3 kJ.

Proprietățile chimice sunt izoprenul ca dienă conjugată tipic care intră în reacții de substituție, adiție chelatoare, ciclizare telomerizare. Sunt activi în reacția cu electrofili și dienofili.

cerere

Cea mai mare parte a izoprenului, care este produs în prezent, este utilizată în sinteza cauciucului izoprenic, similar în structura și proprietățile cauciucului natural. Acesta este utilizat în special pentru producția de pneuri. Există un alt produs de polimerizare a izoprenului, poliizopren, care este utilizat mult mai puțin pentru că are proprietăți de gutapercă. Din aceasta, de exemplu, se fac izolații pentru fire și mingi de golf. Cauciucul de izopren este utilizat pentru fabricarea tuturor tipurilor de produse din cauciuc, în care se combină cauciucurile naturale și alte tipuri de cauciuc sintetic.

De exemplu, pentru a reduce aderența, se adaugă cauciucuri butadien-metilstiren și rezistența la oboseală este de asemenea crescută dacă deformările sunt multiple. Nitriții adaugă rezistența la ozon și rezistența la îmbătrânirea în căldură. Astfel, cu respectarea unui set de proprietăți tehnice cauciuc izopren perfect se manifestă atunci când se utilizează benzi transportoare, sau furtunuri de aspirare, cu arborii mașinii cu care se confruntă, în fabricarea de pantofi, medicale și alte produse.

Pericol asupra mediului

Izoprenul explodează cu ușurință și se aprinde. În concentrații mari în organism poate duce la paralizie și moarte. Practic, acest lucru se întâmplă la saturația atmosferică și, prin urmare, metabolismul trece în sistemul respirator, când izoprenul este transformat în epoxizi și dioli.

O concentrație ridicată este considerată a fi de patruzeci de miligrame pe metru cub - aceasta este doza limită. Concentrațiile mici de izopren în aer pot avea un efect narcotic asupra unei persoane, pot provoca iritarea ochilor, a pielii, a tractului respirator și a membranelor mucoase.

biologie

Oamenii de știință moderni au descoperit că perechile de izopren eliberează aproape toate plantele în atmosferă. Volumul global al izoprenului fitogen este estimat la aproximativ (180-450)^_.10¹² grame de carbon pe an. Acest proces este accelerat dacă temperatura aerului se apropie de treizeci de grade Celsius și, de asemenea, dacă intensitatea radiației solare este ridicată în timp ce fotosinteza este deja saturată complet. Biosinteza izoprenului este inhibată de fosmidomicină și compuși ai unui număr de statine. De ce plantele fac acest lucru nu este pe deplin înțeleasă. Poate, izoprenul le conferă o rezistență suplimentară la supraîncălzire. În plus, este un capcan al radicalilor, ceea ce înseamnă că poate proteja plantele de forme active de oxigen și de efectele ozonului.

De asemenea, oamenii de stiinta sugereaza ca sinteza fortelor isoprene sa exercite in mod constant moleculele NADPH si ATP, pe care planta le produce in timpul fotosintezei. Prin urmare, izolarea izoprenului protejează împotriva distrugerii foto-oxidative și re-reducere în cazul în care iluminarea este excesivă. Dezavantajul acestui mecanism de apărare poate fi unul: carbonul, care este extras cu dificultate în procesul de fotosinteză, este folosit pentru izolarea izoprenului. Pe plante, oamenii de știință nu s-au oprit și au aflat că organismul uman poate produce, de asemenea, hidrocarburi dienice, iar izoprenul dintre ele este cel mai des întâlnit.