Kauczuk butadienowy: wzór, metody produkcji, właściwości i zastosowanie
Przemysł chemiczny w naszych czasach produkuje kilka rodzajów kauczuków. Jednym z najbardziej popularnych jest butadien. Guma tej odmiany ma wiele zalet. Ale oczywiście ma pewne wady.
Trochę historii
Jak wiemy, naturalna guma do Europy została sprowadzona z Ameryki Christopher Columbus. Odkryłem te ciekawe rzeczy, świetny nawigator na wyspie Haiti. Miejscowi Indianie stworzyli dla niego solidne kule do gier.
Początkowo guma w Europie niestety nie interesowała nikogo. Jednak później ta substancja została zastosowana dość szeroko. Na przykład we Francji zrobił szelki do swoich spodni. W Anglii za pomocą gumowego, szytego wodoodpornego płaszcza.
W 1839 roku amerykański badacz Charles Gurder po raz pierwszy zrobił gumę z tego materiału. Chociaż wcześniej wynalazca próbował znaleźć nowe metody używania gumy, stało się to całkiem przypadkowo. Raz Gurder położył płytkę z badanym materiałem na piecu na kawałku siarki, który już tam był. Tak więc po raz pierwszy okazał się materiałem o ciekawych właściwościach, zwanym później gumą.
Konieczność syntezy kauczuku
Guma wydobywa się w Ameryce z drzewo hevea. W Europie i Rosji ta tropikalna kultura niestety nie rośnie. Po prostu nie ma naturalnych źródeł produkcji kauczuku na półkuli północnej. Dlatego na przełomie XIX i XX wieku w Rosji i Europie pojawiła się pilna potrzeba syntezy sztucznej gumy do produkcji kauczuku, który do tej pory był już szeroko rozpowszechniony i wszędzie używany.
Rodzaje sztucznej gumy
Z biegiem czasu stworzono wiele technologii w celu uzyskania tego pożądanego materiału. Istnieje kilka rodzajów gumy w tej chwili. Na przykład, przemysł chemiczny wytwarza takie typy jak winylopirydyna, zawierające fluor, spienione, silikonowe. Ale najbardziej popularny jest nadal butadien. Kauczuk tego typu był sztucznie pozyskiwany po raz pierwszy (w 1932 r. Przez grupę inżynierów pod kierownictwem A. Lebiediewa).
Jak to zrobić
Gevei nie ma w naszym kraju. Jednak do produkcji kauczuków syntetycznych stosuje się również materiały naturalne. Zasadniczo jest to ziarno i ziemniaki. Fermentacja tych produktów rolnych, zdobądź alkohol etylowy. Ten ostatni służy jako surowiec do produkcji substancji, takiej jak butadien-1,3. Aby uzyskać kauczuk, składnik ten podlega polimeryzacji.
Materiał wyjściowy
Jest to bezbarwny gaz 1,3-butadienowy, którego wzór jest następujący: CH2 = CH - CH = CH2. W inny sposób nazywa się to diwinylem. бутадиен-1.3 — это ненасыщенный углеводород, представитель группы диеновых. W rzeczywistości, butadien-1,3 jest nienasyconym węglowodorem, przedstawicielem grupy dienowej. Charakterystyczną cechą tego gazu jest między innymi bardzo nieprzyjemny zapach.
Butadien jest polimeryzowany w celu wytworzenia samej gumy na katalizatorach stereoskopowych. Sama reakcja przebiega z dodaniem cząsteczek do siebie w pozycji 1,4 lub 1,2.
Właściwości fizyczne
Do syntezy końcowego produktu zwykle stosuje się butadien zawierający więcej niż 99% substancji podstawowej. Kauczuk butadienowy ma również następujące właściwości techniczne:
Lepkość Mooney'a - 30-35;
temperatura wulkanizacji - 140-160 ° C;
gęstość - 900-920 kg / m;
głównym czynnikiem wulkanizującym jest siarka;
wypełniacze wulkanizacyjne - węgiel techniczny;
plastyfikatory - oleje mineralne.
Odmiany
Kauczuk butadienowy dzieli się na dwa główne typy:
stereoregulacyjny;
nieregulacyjne.
Pierwszy rodzaj materiału produkowanego w postaci brykietów. Otrzymuj gumy stereoregulacyjne:
z zastosowaniem katalizatorów Zieglera-Natty (typy niklu, kobaltu i tytanu);
litowe katalizatory organiczne.
W cząsteczkach takich kauczuków znajduje się co najmniej 85% grup monomerycznych. Materiały nieregulacyjne są wytwarzane w obecności metali alkalicznych. Najczęściej jest to metaliczny sód. To właśnie ten materiał (SLE) po raz pierwszy po raz pierwszy otrzymał A. Lebiediew.
Kauczuk butadienowy: wzór
Ten materiał można zatem otrzymać stosując różne katalizatory. Wzór na kauczuk butadienowy jest w każdym razie następujący:
2 ® (– СН 2 – СН = СН – СН 2 – ) n, где n может принимать значения в несколько тысяч. nCH2 = CH - CH = CH2 = (- CH2 = CH = CH - CH2 - ) n, gdzie n może przyjmować wartości kilku tysięcy.
Metoda uzyskiwania nie-stereofonicznego kauczuku SLE
Taki materiał wytwarza się, jak już wspomniano, przez polimeryzację butadienu w obecności metalicznego sodu. Ta procedura trwa kilka godzin przy ciśnieniu 0,9 MPa i temperaturze 50-60 ° C.
Popraw właściwości uzyskanej gumy poprzez dodatkową obróbkę w mieszalniku próżniowym w celu usunięcia lotnych substancji. Następnie do materiału dodaje się kwas stearynowy i przeciwutleniacz. W końcowym etapie kauczuk przetwarzany jest na delikatnych palcach. To pozwala nadać materiałowi większą jednolitość i oczyścić go z wszelkiego rodzaju niepotrzebnych inkluzji.
W zależności od tego, jaka luka zostanie wybrana na wyrafinowanych palcach, można uzyskać brykiet lub walcowaną gumę. Zapakuj otrzymany materiał w worki gumowe. Czasami ten ostatni jest również impregnowany nitrolakom.
Jak jest oznaczony SLE
Więc dowiedzieliśmy się, jak zdobyć nie stereoregulacyjną gumę butadienową. Zobaczmy teraz, jak ten rodzaj materiału jest oznaczony. Plastyczność otrzymana metodą polimeryzacji nie-stereoregulacyjnego kauczuku SLE może zmieniać się w zakresie 0,1-0,66. Na tej podstawie i zaznaczony materiał. Na przykład kauczuk 40 będzie miał plastyczność 0,36-0,4. Oznakowanie materiałowe zawiera również takie informacje, jak:
zastosowana metoda polimeryzacji;
zmiękczacze treści;
mianowanie.
Litery w oznakowaniu materiału wskazują:
c - polimeryzacja rdzenia;
b - bezrdzeniowy;
k - materiał murowany;
p - rafinowany;
w opuszkach palców.
Gumowy SLE, oznaczony literą "d", uzyskuje gumę o wysokich właściwościach dielektrycznych. Materiał, na etykiecie którego znajduje się "e", jest przeznaczony do produkcji wyrobów balonowych i ebonitowych. Litera "u" w oznaczeniu gumy oznacza, że można go użyć do produkcji gumy w kontakcie z żywnością.
Synteza stereofonicznego materiału regulacyjnego
Początkowo typ SCR był używany bardzo szeroko. Jednak wraz z wynalezieniem technologii wytwarzania stereoregulacyjnego kauczuku jego zastosowanie zostało znacznie zmniejszone. Faktem jest, że stereoregularny kauczuk butadienowy jest bardziej elastyczny i ma lepsze właściwości techniczne.
Udoskonalenie procesu produkcji materiałów doprowadziło do powstania nowych form o ulepszonych właściwościach. Stereoregulacyjny kauczuk butadienowy jest polimerem, który można wytwarzać stosując złożone katalizatory (SKD) lub katalizatory litowe (SKDL).
Takie materiały są wytwarzane w sposób ciągły i przy minimalnym nakładzie pracy ręcznej. Przy produkcji najbardziej powszechnego rodzaju SKD polimeryzacja odbywa się w specjalnym akumulatorze w obecności złożonego katalizatora w temperaturze 25-30 ° C i przy ciśnieniu 1 MPa. Całkowity czas produkcji tej odmiany gumy wynosi 4-8 godzin.
W jednym etapie materiał jest dodatkowo przetwarzany w wyparce próżniowej. Tutaj do polimeru dodaje się przeciwutleniacz. Następnie materiał przechodzi procedurę odgazowywania wody. Resztkowy rozpuszczalnik z kauczuku jest oddzielany przez traktowanie parą wodną.
Regulujące stereo kauczuki butadienowe są dostarczane na rynek, zwykle w brykietach o wadze 30 kg zapakowanych w folię.
Kule użytkowania
W związku z tym ma bardzo dobre właściwości gumy butadienowej. A zatem jego zastosowanie jest uzasadnione w wytwarzaniu różnych produktów elastycznych. Niesteroidowe kauczuki butadienowe są najczęściej używane do produkcji:
jedzenie gumowe, odporne na zimno, kwasowo-zasadowe;
produkty z hebanu i azbestu.
Materiały steroregulacyjne tego typu wykorzystywane są do produkcji:
opony do samochodów;
podeszwy butów i rękawiczek;
przenośniki taśmowe do dźwigów, przemysłu lekkiego i przemysłu ciężkiego;
Izolatory do przewodów elektrycznych i kabli;
wyroby gumowe o wysokiej dynamicznej odporności na ścieranie;
odporna na zimno guma.
Niewątpliwymi zaletami tego kauczuku są jego nietoksyczność i brak nieprzyjemnego zapachu. Dlatego bardzo często taki materiał jest również wykorzystywany do wytwarzania produktów stosowanych w medycynie i przemyśle spożywczym.
Jak zdobyć gumę
Najczęściej do produkcji tego materiału używa się kauczuków stereoregulacyjnych. Aby uzyskać kauczuk, są one zwykle dodawane, jak już wspomniano, węgiel techniczny. Guma wytwarzana jest metodą wulkanizacji. Kauczuk butadienowy, którego wzór został przedstawiony powyżej, w porównaniu z niektórymi innymi odmianami, ma kilka wad:
mała wytrzymałość kohezyjna;
słaba przyczepność do metalu.
Związki gumowe na ich podstawie daje silny skurcz. Dlatego w procesie produkcyjnym taki materiał często miesza się z izoprenem, styrenem i innymi rodzajami kauczuków.