Butadien-stiren cauciuc: proprietăți, aplicare, formulă

Butadien-stiren cauciuc este considerată una dintre cele mai utilizate opțiuni materiale polimerice.

Materialul polimeric denumit este fabricat din materii prime ieftine, iar tehnologia fabricării acestuia este considerată destul de accesibilă, având un algoritm clar de acțiuni. Cauciucul butadien-stiren rezultat are caracteristici operaționale și chimice excelente. Este produs în volume substanțiale și este prezentat de producător într-o gamă largă.

Materii prime pentru productie

Să analizăm în detaliu producția de cauciuc butadien-stiren. Ca materie primă pentru acest material polimeric, este ales butadien-1,3 sau alfa-metilstiren. Cauciuc butadien-stiren este obținut prin tehnologia soluției sau prin copolimerizare cu emulsie. În cea de-a doua metodă, se formează cauciucuri cu soluție de butadien-stiren.

Polimerizarea prin emulsie

Cum se produce producția de cauciuc butadien-stiren? Reacția implică copolimerizarea stirenului și a butadienului în emulsie. Produsul final, obținut ca urmare a acestei interacțiuni, se numește cauciuc butadien-stiren (SCS).

În prezent, industria internă de cauciuc produce o varietate de produse polimerice pe baza acestei substanțe chimice.

Cum este clasificat cauciucul stiren-butadienic? Producătorii oferă următoarele opțiuni:

• cauciucuri care nu conțin ulei (SCS-ZOARK);
• materiale cu un procent mediu de ulei (SCM-ZOLRKM-15);
• cu o cantitate crescută de ulei (SCS-ZODRKM-27);
• cu caracteristici dielectrice excelente (SCS-ZOARPD).

Specificitatea numelui

Primele figuri din numele dat spun despre conținutul cantitativ de stiren în sarcina inițială, ales pentru procesul de polimerizare:

• "A" implică implementarea procesului de polimerizare la temperaturi joase (nu mai mult de +5 grade).
• "M" indică faptul că conține ulei, nu numai stiren.
• Butadien-stiren cauciuc cu litera "R" spune despre exploatație reacții de polimerizare fără prezența unui autor de reglementare.
• "K" indică utilizarea unui emulgator de colofoniu în fabricarea cauciucului.
• Litera "P" simbolizează materialul obținut prin prezența în amestecul inițial de săruri ale acizilor grași, sintetici, care sunt produse de oxidare parțială a parafinelor saturate.

Care este caracteristica cauciucului butadien-stiren? Obținerea acesteia se bazează pe procesul de polimerizare, care este familiar chiar și cu elevii de liceu care studiază în școli generale și colegii.

Astfel, pentru fabricarea în industria cauciucurilor plantare se utilizează un cauciuc butadien-stiren cu umplutură de rășină, a cărui formulă nu se deosebește de hidrocarburile diene obișnuite. Cauciucuri produse pe bază de rășină butadien-stiren, rezistență crescută la abraziune mecanică, caracteristici bune ale pielii.

Procesul de polimerizare cu emulsie este realizat într-o instalație industrială specială. Ce este caracteristic acestui cauciuc stiren-butadienic? Se obține utilizând o tehnologie clară și bine dezvoltată. Durata medie a unei reacții chimice este de 12-15 ore. După terminarea polimerizării, se formează un latex care conține aproximativ 30-35 procente din substanța polimerică. Ca antioxidant, latexul este injectat cu neon D.

Din latex, cauciucul este produs prin coagularea electroliților care conțin acid sulfuric. Dat fiind faptul că acționează ca emulgatori kanifolevoe ulei și săpun, creat pe baza de acizi grași sintetici, în plus față de coagulare a observat, de asemenea, formarea de acizi grași au un efect pozitiv asupra caracteristicilor tehnice ale produsului finit.

Datorită adăugării acidului sulfuric, săpunul este transformat în acizi organici liberi, se coagulează latexul și se formează cauciuc stiren-butadienic. Utilizarea materialului finit este multifactor, depinde de tipul de producție. Practic, cauciucul este o materie primă comună în industria chimică.

Structura cauciucului

Care este structura cauciucului stiren butadienic? Proprietățile fizice ale unei substanțe date sunt determinate de particularitățile structurii sale. Atunci când polimerul este preparat prin ozonizare, se formează un polimer cu o structură neregulată. În cauciuc, unitățile monomerice sunt repartizate aleatoriu, molecula are un aspect ramificat.

Aproape 80% din toate legăturile au o configurație trans și doar 20% se caracterizează printr-o structură cis.

caracteristicile

Să analizăm cauciucul butadien-stiren. Proprietățile acestei substanțe sunt asociate cu greutatea sa moleculară ridicată. În medie, acesta este de 150 000-400 000. Și tehnologia de fabricare a cauciucurilor umplute cu ulei implică selectarea materialelor cu un indice mare greutatea moleculară relativă. Această opțiune vă permite să eliminați impactul negativ al uleiului asupra calității cauciucului, păstrați o perioadă lungă de caracteristici tehnologice excelente ale cauciucului.

Este posibil să se obțină din cauciuc etilen butadien-stiren, lanț de proces uzat folosind activatori, emulgatori, regulatori și alte substanțe parțial în timpul reacției trec în compoziția de cauciuc rezultată.

Caracteristici distinctive

Descriim cauciuc butadien-stiren. Formula acestei substanțe indică faptul că este rezistentă la deformarea mecanică, solvenți agresivi. Pentru a crește rezistența la îngheț și elasticitatea cauciucului, cantitatea de stiren din amestecul de pornire este redusă. Polimerul rezultat se dizolvă în benzină și solvenți aromatici.

Ce altceva este alocat cauciuc butadien-stiren? Proprietățile și raportul la acizii concentrați, cetone, alcoolul este stabil, pe lângă faptul că polimerul are permeabilitate excelentă la gaz și apă. Când cauciucul este încălzit, se observă modificări structurale grave, care afectează în mod negativ proprietățile fizico-mecanice ale cauciucului rezultat.

Oxidarea termică la temperaturi de la 125 ° C determină o scădere a rigidității și distrugerii. Oxidarea ulterioară implică o structurare serioasă a polimerului, ceea ce afectează creșterea rigidității acestuia.

Caracteristicile aplicației

Pentru a crea un amestec de cauciuc se utilizează cauciuc butadien-stiren. Proprietăți, aplicarea acestei clase reprezentative hidrocarburi dienice corespunde pe deplin caracteristicilor formulei sale structurale.

Prezența grupărilor fenil cu lanț lateral afectează rezistența crescută la efectele negative ale expunerii la radiații în comparație cu alte soiuri ale acestor polimeri.

În compozițiile de cauciuc care sunt realizate pe bază de cauciuc stiren-butadienă, aderență scăzută, a crescut de contracție în timpul calandrare și extrudare. Acest lucru are un impact negativ asupra punerii în aplicare a proceselor, precum și în timpul lipirii (asamblare) eboșe de cauciuc.

Cauciucurile cu temperatură joasă au proprietăți tehnologice îmbunătățite, se numesc cauciucuri "fierbinți".

Soiuri de cauciuc

Cauciucurile butadien-stirenice cu temperatură scăzută au o vâscozitate scăzută, astfel încât acestea nu sunt plastificate.

Cauciucurile rigide sunt produse în cantități mici, supunându-le la plastifiere termo-oxidantă în aer la o temperatură de ordinul de 1400 ° C folosind activatorii procesului de distrugere.

Vulcanizatoarele neumplerate au o rezistență redusă la tracțiune. Cu o scădere a cantității de stiren legat în compusul polimeric, rezistența la rezistență și rezistența la abraziune scade, crește rezistența la îngheț și crește elasticitatea.

Sazhenapolnennye (cu negru de fum), întăritori cauciucuri butadien-stiren au parametrii termici excelente de rezistență și durabilitate, dar ele sunt oarecum inferioare în elasticitate și rezistența de deformare a cauciucurilor convenționale. Vulcanizatoarele uzate au o rezistență suplimentară la acizi concentrat și diluați, alcooli, alcalii, eteri. În solvenții de cauciuc se umflă.

Toți polimerii obținuți sunt utilizați în producția de anvelope, fabricarea unei varietăți de produse neformate și turnate. De exemplu, benzile transportoare pentru producția de lemn sunt fabricate din cauciuc stiren-butadienic, sunt produse pantofi de cauciuc. Datorită rezistenței crescute la radiații, toate aceste cauciucuri sunt utilizate la fabricarea cauciucurilor care au o rezistență optimă la radiația gamma.

Pentru producerea de produse caracterizate prin caracteristici excelente de îngheț, se utilizează materii prime, cu un conținut minim de stiren.

Caracteristicile cauciucurilor butadien-stiren din polimerizarea soluției

În industria internă, se stabilește producția de cauciuc stiren-butadienic de polimerizare în soluție având conținuturi diferite de stiren:

• SBR-10.
• SBR-25.
• SBR-18.
• SBR-50.
• ДССК-25Д (posedă caracteristicile dielectrice ridicate).

Există, de asemenea, un cauciuc pe piață, care include micro-blocuri de stiren aromatic, destinate prelucrării turnării.

În plus, există și soluții de cauciuc umplute cu ulei, care conțin până la 27% ulei. Datorită polimerizării în soluție, în prezența catalizatorilor organolitiului, parametrii principali ai structurii moleculare sunt reglați:

• lanțuri de lanț;
• greutate moleculară;
• macrostructură.

Caracteristicile esențiale ale acestor cauciucuri sunt prezența substanțială a polimerului în sine (până la 98%), cantitatea minimă de impurități. Polimerii au o structură liniară în comparație cu cauciucurile emulsie butadien-stiren.

Materialele polimerice rezultate au plasticitate mai mare, rezistență la uzură, rezistență la îngheț, rezistență sporită la fisurare. De asemenea, observăm rezistența dinamică ridicată a acestor materiale. La o contracție mai mică au o viscozitate Mooney mai mare, deoarece macromolecula au o structură liniară, poate fi umplut cu un număr mare de funingine (negru de fum) și uleiuri fără a schimba în mod negativ proprietățile mecanice și fizice ale vulcanizate.

Există câteva avantaje tehnologice în producerea de cauciucuri de soluție în comparație cu variantele de emulsie, dar există o mult mai mare cerere pentru puritatea monomerilor utilizați. Cauciucurile de polimerizare în soluție sunt utilizate în industria anvelopelor, pentru a crea curele de transport puternice, tălpi de pantofi, manșoane din cauciuc, numeroase piese din cauciuc. Componentele de pornire pentru producerea de materiale polimerice de acest tip sunt stiren și bouadien-1,3. Cauciucurile sunt preparate prin copolimerizare în soluție sau emulsie.

În producția modernă se utilizează nu numai tehnologia de fabricare a cauciucurilor necompletate, ci și producția de polimeri care conțin rășini, negru de fum, ulei. Dintre toate materialele polimerice produse, cauciucul butadien-stiren reprezintă mai mult de jumătate din toate capacitățile de producție.

Motivul acestei scări este omogenitatea ridicată a caracteristicilor fizice și chimice ale produsului, disponibilitatea monomerilor inițiali (stiren și butadienă), precum și linia tehnologică stabilită.

O masă mare de cauciuc stiren-butadienic în producția modernă se obține prin copolimerizarea emulsie a stirenului și a butadienului.

Clasificarea cauciucurilor în funcție de structură

Luând în considerare condițiile de polimerizare și compoziția componentelor utilizate, a fost stabilită producția de cauciuc butadien-stiren, care diferă în ceea ce privește proprietățile și compoziția. Este permisă o distribuție statistică, neregulată a unităților structurale de stiren și butadienă într-o macromolecule.

Pe măsură ce temperatura este redusă, conținutul cantitativ al fracțiunilor cu greutate moleculară mică în cauciuc este redus. În plus, există o reducere a ramificațiilor structurale, o creștere a structurii regulate a polimerului, care afectează în mod pozitiv caracteristicile tehnice și operaționale ale produsului finit.

În dezvoltarea producției interne de materiale sintetice, factorul important a fost stabilirea producției de materiale butadien-stiren prin polimerizare printr-un mecanism radical. În prezent, la fabricile din Krasnoyarsk, Omsk, Togliatti, Sterlitamak, Voronezh se produc astfel de materiale de înaltă calitate și la un preț accesibil.

Caracteristici tehnologice

Dacă se dorește, este posibil să se obțină un polimer având anumiți parametri. De exemplu, cu o greutate moleculară medie dată, care este reglată pe măsură ce polimerizarea are loc prin introducerea unor regulatori capabili de transfer de lanț. Pe măsură ce conținutul cantitativ al regulatoarelor crește, greutatea moleculară a polimerului scade.

Ce pot fi considerate ca emulgatori adecvați pentru producerea de emulsii persistente de monomeri, precum și pentru crearea de produse de polimerizare finală, latexuri? Ca principalele componente chimice sunt considerate săruri de potasiu sau sodiu ale acizilor carboxilici sintetici grași, colofonate hidrogenate și săruri de alchil sulfonați.

Atunci când alegeți colofoniu, este mai întâi supus unui tratament special. În procesul de disproporție cu catalizatorul (paladiu), acesta dobândește proprietățile necesare pentru lanțul tehnologic al creării de cauciucuri.

Slicer de producție

Pentru copolimerizare se folosește o baterie de polimerizatori. Când se prepară amestecul de încărcare, se utilizează stiren purificat și pre-uscat, butadien, un solvent (poate fi ciclohexan) într-un raport de 5/1. Mai mult, componentele încărcăturii inițiale sunt alimentate în mixerul cu diafragmă pentru amestecarea de înaltă calitate. Apoi, amestecul este direcționat către o curățare chimică fină dintr-o varietate de impurități fine.

Dispozitivul este alimentat cu compuși organoliți, titrând la 25 ° C timp de 20 de minute. Gradul de purificare este determinat de culoarea încărcăturii. Dacă nu există impurități, amestecul are o culoare brun deschis. Înainte de polimerizare, încărcătura este amestecată cu un catalizator, aditivi polari.

Procesul se desfășoară într-o baterie, care constă din trei aparate standard, prin alimentarea succesivă a încărcăturii. Temperatura din interiorul polimerizatorilor este menținută în intervalul de 50 până la 80 ° C. Durata medie a întregului proces chimic este de 6 ore.

concluzie

În orice sferă de viață și activitatea unei persoane în timp util, se găsesc materiale care se bazează pe cauciuc stiren-butadienic. În primul rând, menționăm crearea tălpilor de cauciuc pentru pantofi, cauciucuri de cauciuc pentru automobile, furtunuri de apă.

Copolimerii statistici ai stirenului și butadienului sunt utilizați pe scară largă în crearea materialelor izolatoare electrice, o varietate de produse pentru industria automobilelor, inclusiv crearea de anvelope de înaltă calitate. Tehnologiile inovatoare utilizate de producătorii moderni de cauciuc butadien-stiren le permit să creeze produse cu parametri fizici și chimici specifici, caracteristicile de performanță dorite.

Dintre caracteristicile acestei producții, observăm utilizarea catalizatorilor de înaltă calitate. În funcție de structura cauciucurilor sintetizate, durata procesului de realizare a acestora se deosebește în mod substanțial, precum și costul final al produselor din cauciuc produse pe bază de cauciuc.