Kako je sintetični izopren kavčuk

Naravni kavčuk ima veliko analogov, izopren kavčuk pa velja za eno izmed več ton. Industrija proizvaja široko paleto vrst izdelkov in različnimi lastnostmi, in pogledi katalizatorjev, ki so bili uporabljeni - litijeve, kompleksna, in podobno.

Kako se proizvaja guma?

Izopren kavčuk je sintetičen, je stereoregularen in ga dobimo s polimerizacijo izoprena, ki se dovaja v medij inertnega topila s kompleksnim katalizatorjem. To se naredi, na primer, SKI-3. Polimerizacija izoprena v raztopini mora biti neprekinjena, zato obstajajo baterije štirih do šestih polimerizatorjev, ki jih ohladimo s slanico.

Monomer v zmes koncentriramo do dvanajst - petnajst odstotkov, potem pretvorba visoka kot petindevetdeset odstotkov, in zadnji dve do tri ure pri temperaturi od nič do deset stopinj Celzija. Če je treba pridobiti visokotemperaturno izopreno gumo, je čistost reagentov, uporabljenih pri polimerizaciji, zelo visoka.

Stabilizacija in sušenje

Da bi polimer zaščitili pred oksidacijo, ga je treba stabilizirati z mešanico fenilendiamina in neozona, ki jo je treba vnesti v polimer kot raztopino ali vodno suspenzijo. Za izoliranje izoprenega kavčuka iz polimera kot drobtine je treba polimer zmešati s paro in vodo, nato dodati aditive, ki preprečujejo aglomeracijo (strganje). Po tem je potrebno topilo odstraniti. Zdaj je potrebno izvajati procese degaziranja, ločevanja drobtin iz vode in sušenja v črvih in sušilnih trakovih. Na koncu tega postopka lahko pripravo izoprena guma štejemo za popolno.

Zdaj je treba brikati na avtomatskih rastlinah pod stiskalnico. Znamka SKI-3 je sintetična izoprenska guma, ki se proizvaja v briketih po trideset kilogramov. Briketa je ovita v polietilenski film in nameščena v štirih slojni papirni vrečki. Ta film je zelo dobra obdelujejo hkrati z vsebino, ki je izopren gume, njene lastnosti s popolnoma temperature mešanice omogoča polietilen mehčanje in ga zmešamo z večino v mešalniku.

Struktura

Vsaka guma, ki jo proizvaja industrija, ima svojo lastnost in lastnost samo v tej vrsti lastnosti. V nekaterih kavčukov dobro mehansko trdnost, medtem ko drugi - kemične odpornosti in plinsko pregrado lastnosti, tretji ni bojazni sprememb temperature in tako naprej. Lastnosti posameznih sintetičnih gume presegajo naravno v mnogih pogledih in večkrat. Samo še ni presegel elastičnost naravnega kavčuka, in to je najbolj pomembna lastnost za take proizvode, kot so pnevmatike letal ali vozil.

Med delovanjem imajo vedno ogromen pritisk - in napetost in stiskanje, ki povzroča Medmolekularna trenja, vročino in izgubo kakovosti. To pomeni, da večja elastičnost gume, trajnost izdelka. To je tudi razlog, da je naravna guma še ni pojavila iz izdelkov, in da se uporablja za proizvodnjo pnevmatik in težkih letal visoke hitrosti in avtomobilov. Naravni kavčuk - izopren polimer, ki je razlog, zakaj tako veliko delo znanstvenikov, ki delajo, da postane analog naravnega izopren gume.

Formula

Viri pridobivanja naravnega kavčuka so zelo omejeni. Običajen kavčuk, pridobljen v naravi, ima formulo C₅H_{8. mesto}, kot se je izkazalo, je absolutno enaka molekulski formuli izoprena, ki nastane ob segrevanju gume, v produktih razgradnje. Naloga je najti dostopno metodo. Med polimerizacijsko reakcijo nastane izopren kavčuk, zato je pomembno, da pravilno prilagajate tok te reakcije. Polimerizacija je naslednja: nCH₂ = C (CH₃) - CH = CH₂ ----> (-CH₂ - C (CH₃) = CH-CH₂) n.

Najbolj obetavna metoda doslej je metoda katalitske dehidrogenacije izopentana, ki se sprošča iz naftnih plinov. Izhodni material za pripravo izoprena je lahko pentan: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃, ker se pri segrevanju in s katalizatorji pretvori tudi v izopentan. Obstaja Postopek polimerizacije, pri kateri reakcija, da dobimo izopren guma je zgrajen tako, da dobimo gumijasto zelo podobno strukturo kot naravni, in zato ima enake odlične lastnosti.

Isopren

Izopren je nenasičen ogljikovodik, ki spada v serijo dienov. Je hlapna brezbarvna tekočina. Vonj je zelo značilen. Izopren kavčuk je naravni monomer, saj je preostanek njegove molekule vstopil v veliko drugih naravnih spojin - izoprenoidov, terpenoidov ipd. V organskih topilih se raztopi. Z etilnim alkoholom, na primer, je mogoče mešati v kakršnem koli razmerju. Toda v vodi se slabo raztopi.

Toda enostavno tvori strukturno enoto izoprenske gume med polimerizacijo, kar ima za posledico izopren gutaperčo in gume. Tudi izopren lahko med kopolimerizacijo vstopi v različne reakcije. V industriji je nepogrešljivo, saj s svojo pomočjo obstaja sinteza kavčuka, medicinskih pripravkov in celo nekaj dišečih snovi. V naši državi se proizvodnja sintetičnega izoprenega kavčuka dolgo časa razvija in znaša okoli štiriindvajset odstotkov svetovne proizvodnje.

Zgodovina

Prvi izopren je bil leta 1860 pridobljen s pirolizo iz naravnega kavčuka. piroliza je termična (pri visokih temperaturah) razgradnja številnih anorganskih in organskih spojin v pogojih pomanjkanja kisika. Pozneje je izumela izoprenska svetilka - električna, z ogrevano spiralo, s katero se je v laboratorijih toplotno terpentinsko olje termično razgradilo.

Druga svetovna vojna je prinesla veliko potrebo v izoprenski gume, izopren, zato se naučili, da v industrijskem merilu, ki ga pirolizo limonen. Kljub temu pa je izopren predragi za masovno proizvodnjo sintetične gume. Stanje se je spremenilo, ko je bilo ugotovljeno, da je prišlo do tega, da bi ga dobili iz nafte. Nato se hitro razvijajo tehnologije za polimerizacijo izoprena.

Vloga v gospodarstvu

Najpomembnejša stvar pri načrtovanju proizvodnje izdelka, kot je izopren kavčuk, je pravilna izbira lokacije, ker boste morali dostaviti dele C₅ do cilja več podjetij, ki izvajajo razpoke. Drugič po pomembnosti je registracija v načrtih kraja izkoriščanja preostalih ogljikovodikov iz frakcije C₅.

V zgodnjih devetdesetih letih dvajsetega stoletja, Zahodna Evropa proizvaja približno petinosemdeset tisoč ton dien₅, od tega je bilo štiriindvajset tisoč ton dimeriziran ciklopentadien in 23 tisoč ton - izopren. Ostalih - okoli petnajst tisoč ton - so bili piperylenes. Deset let kasneje se je svetovni obseg proizvodnje izoprena povečal na osemsto petdeset tisoč ton letno.

Lastnosti

Pod standardnimi pogoji, izoprena, kot je bilo povedano - to je hlapno, brezbarvna tekočina, v vodi skoraj netopna, vendar zmešamo v kateremkoli razmerju z etanolom, merilo, benzen, aceton. Izopren je sposoben tvoriti azeotropne mešanice z različnimi različnimi organskimi topili. Pri preučevanju podatkov spektroskopske študije je razvidno, da tudi pri petdeset stopinj Celzija večina izoprena molekul je stabilen y-trans-konformacijo, le petnajst odstotkov molekul v S-cis konformaciji. Med temi državami je razlika v energiji 6,3 kJ.

Kemijske lastnosti izoprena jo predstavljajo kot tipičen konjugiran dien, ki vstopa v reakcije substitucije, dodajanja, kompleksacije, ciklizacije in telomerizacije. Aktiven v reakciji z elektrofili in dienofili.

Uporaba

Večina izoprena, ki se trenutno proizvaja, se uporablja pri sintezi izoprenega kavčuka, ki je podobna strukturi in lastnostim naravnega kavčuka. Posebno se uporablja za proizvodnjo pnevmatik. Obstaja še en polimerizacijski produkt izoprena, poliizoprena, ki ga uporabljamo precej manj, ker ima lastnosti gutaperke. Iz njega je na primer izdelana izolacija za žice in žogice za golf. Izopren kavčuk se uporablja za izdelavo vseh vrst gumenih izdelkov, kjer so kombinirani naravni in drugi sintetični kavčuki.

Na primer, za zmanjšanje dodamo lepljivosti metilstiren-butadienske kavčuke, poleg izboljšanega utrujenosti vzdržljivosti, če multiple deformacije. Nitriti dodajajo odpornost proti ozonu in odpornost na staranje. Tako opazovanje niz tehničnih lastnosti izoprena kavčukov popolnoma se kažejo pri uporabi transportne trakove ali sesalne cevi, s katerimi se sooča gredi motorja, za izdelavo čevljev, medicinskih in drugih izdelkov.

Nevarnost za okolje

Izopren zlahka eksplodira in vname. V visokih koncentracijah v telesu lahko pride do paralize in smrti. V bistvu se to zgodi ob atmosferski nasičenosti, zato presnova poteka v dihalnem sistemu, ko se izopren pretvori v epokside in diole.

Velika koncentracija se šteje za štirideset miligramov na kubični meter - to je mejni odmerek. Majhna koncentracija izoprena v zraku lahko imajo na osebo narkotičen učinek, draži oči, kožo, dihala in sluznico.

Biologija

Sodobni znanstveniki so ugotovili, da pari izoprena izpustijo skoraj vse rastline v ozračje. Globalni volumen fitogenskega izoprena je približno ocenjen na (180-450)^_.10^{12. mesto} gramih ogljika na leto. Ta proces se pospeši, če temperatura zraka doseže trideset stopinj Celzija, in tudi če je intenzivnost sončnega sevanja visoka, medtem ko je fotosinteza že popolnoma nasičena. Biosintezo izoprena zavira fosmidomicin in spojine številnih statinov. Zakaj rastline to ne razumejo v celoti. Morda jim izopren daje dodatno odpornost na pregrevanje. Poleg tega je lovilec radikalov, kar pomeni, da lahko varuje rastline pred aktivnimi oblikami kisika in učinki ozona.

Tudi znanstveniki nakazujejo, da sinteza sil izoprenov nenehno porablja molekule NADPH in ATP, ki jih rastlina proizvaja med fotosintezo. Zato izolacija izoprena ščiti pred foto-oksidativnim uničenjem in ponovnim zmanjšanjem, če je osvetlitev pretirana. Pomanjkljivost tega obrambnega mehanizma je lahko ena: ogljik, ki se v fotosintezi s težavo izloči, se porabi za izolacijo izoprena. Na rastlinah se znanstveniki niso ustavili in ugotovili, da lahko človeško telo proizvaja dienov ogljikovodike, med njimi pa je najpogostejši izopren.