Sintetik izopren kauchuk qanday ishlab chiqariladi

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-02 14:04

Tabiiy kauchukning koʻplab oʻxshashlari bor va izoprenli kauchuk eng koʻp tonnali kauchuklardan biri hisoblanadi. Sanoat ushbu mahsulotlarning turli xil turlarini ishlab chiqaradi, ular ham xossalari, ham ishlatilgan katalizatorlar turi - litiy, kompleks va shunga o'xshashlar bo'yicha farqlanadi.

Kauchuk qanday tayyorlanadi

Izopren kauchuk sintetik bo'lib, stereoregulardir va u inert erituvchi muhitga joylashtirilgan izoprenni murakkab katalizator bilan polimerlash orqali olinadi. Bu, masalan, SKI-3 amalga oshiriladi. Eritmada izoprenning polimerizatsiyasi uzluksiz bo'lishi kerak, buning uchun sho'r suv bilan sovutilgan to'rt-oltita polimerizatordan iborat batareyalar mavjud.

Aralashmadagi monomer o'n ikki - o'n besh foizgacha konsentratsiyalanadi, keyin konversiya darajasi to'qson besh foizga etadi va davomiyligi noldan o'n daraja Selsiygacha bo'lgan haroratda ikki-uch soat davom etadi. Agar yuqori molekulyar og'irlikdagi izopren kauchukni olish kerak bo'lsa, polimerizatsiyada ishlatiladigan reagentlarning tozaligi juda yuqori.yuqori daraja.

Barqarorlash va quritish

Polimerni oksidlanishdan himoya qilish uchun uni polimerizatga eritma yoki suvli suspenziya sifatida kiritilishi kerak bo'lgan fenilendiamin va neozon aralashmasi bilan barqarorlashtirish kerak. Izopren kauchukni polimerizatsiyadan maydalangan holda ajratish uchun polimerizatni bug 'va suv bilan aralashtirish kerak, so'ngra aglomeratsiyani (to'planishni) oldini oladigan qo'shimchalarni qo'shish kerak. Keyin erituvchi distillangan bo'lishi kerak. Endi gazsizlantirish, maydalagichlarni suvdan ajratish va qurt-mashinalarda va lenta quritgichlarida quritish jarayonlarini amalga oshirish kerak. Ushbu jarayon oxirida izopren kauchuk ishlab chiqarish tugallangan deb hisoblanishi mumkin.

Endi u bosim ostida avtomatik zavodlarda briketlanadi. SKI-3 markasi - har biri o'ttiz kilogramm briketlarda ishlab chiqariladigan sintetik izopren kauchuk. Briket polietilen plyonka bilan o'ralgan va to'rt qavatli qog'oz qopga joylashtirilgan. Ushbu plyonka izoprenli kauchuk tarkibi bilan bir vaqtda juda yaxshi qayta ishlanadi, uning aralashtirish haroratiga ega bo'lgan xususiyatlari polietilenni yumshatishga va uni rezina aralashtirgichda asosiy massa bilan aralashtirishga imkon beradi.

Tuzilishi

Sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan har bir kauchuk o'ziga xos xususiyatlarga va faqat shu navga xos xususiyatlarga ega. Ba'zi kauchuklar yaxshi mexanik kuchga ega, boshqalari yaxshi kimyoviy qarshilik yoki gaz o'tkazuvchanligiga ega, boshqalari harorat o'zgarishidan qo'rqmaydi va hokazo. Xususiyatlariindividual sintetik kauchuklar tabiiy kauchukdan ko'p jihatdan va ko'p marta ustundir. Faqat tabiiy kauchukning egiluvchanligi hali oshmagan va bu samolyot yoki avtomobil shinalari kabi mahsulotlar uchun eng muhim xususiyatdir.

Ishlash jarayonida ular doimo katta deformatsiyani boshdan kechiradilar - ham cho'zilish, ham siqilish, bu molekulalararo ishqalanish, qizib ketish va sifatni yo'qotishga olib keladi. Ya'ni, kauchukning elastikligi qanchalik yuqori bo'lsa, mahsulot shunchalik mustahkam bo'ladi. Aynan shuning uchun ham tabiiy kauchuk hali ham foydalanishdan chiqmagan va aynan yuqori tezlikdagi va og'ir yuk ko'taradigan samolyotlar va avtomobillar uchun shinalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Tabiiy kauchuk izoprenning polimeridir, shuning uchun olimlar izopren kauchukini tabiiy kauchukning analogiga aylantirish uchun juda ko'p harakat qilmoqdalar.

Formula

Tabiiy kauchuk olish uchun resurslar juda cheklangan. Oddiy, tabiiy kauchuk C₅H₈ formulasiga ega, ma'lum bo'lishicha, u izoprenning molekulyar formulasi bilan mutlaqo bir xildir. kauchuk qizdirilganda, uning parchalanish mahsulotlarida hosil bo'ladi. Qiyinchilik - o'rtacha narxdagi yo'lni topish. Polimerizatsiya reaktsiyasi jarayonida izopren kauchuk olinadi va bu erda ushbu reaktsiyaning borishini to'g'ri qurish muhimdir. Polimerlanish quyidagicha sodir bo'ladi: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Hozircha eng istiqbolli usul neft gazlaridan ajralib chiqadigan izopentanni katalitik dehidrogenlash usuli hisoblanadi. Izopren ishlab chiqarish uchun boshlang'ich material pentan bo'lishi mumkin: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, chunki qizdirilganda va katalizatorlar bilan u ham izopentanga aylanadi. Polimerizatsiya usuli ham mavjud bo'lib, unda izoprenli kauchukni olish reaksiyasi tuzilish jihatidan tabiiy kauchukga juda o'xshash va shuning uchun bir xil ajoyib xususiyatlarga ega bo'lgan kauchuk olinadi.}

Izopren

Izopren dienlar turkumiga kiruvchi toʻyinmagan uglevodoroddir. Bu uchuvchan rangsiz suyuqlikdir. Hidi juda xarakterlidir. Izopren kauchuk tabiiy monomerdir, chunki uning molekulasining qolgan qismi boshqa ko'plab tabiiy birikmalar - izoprenoidlar, terpenoidlar va boshqalar tarkibiga kiradi. Organik erituvchilarda eriydi. Masalan, etil spirti bilan har qanday nisbatda aralashtirish mumkin. Lekin u suvda yaxshi erimaydi.

Ammo u polimerizatsiya jarayonida osongina izoprenli kauchukning strukturaviy birligini hosil qiladi, buning natijasida izopren guttapercha va kauchuklar olinadi. Shuningdek, izopren kopolimerizatsiya jarayonida turli reaktsiyalarga kirishishi mumkin. Sanoatda u ajralmas hisoblanadi, chunki u kauchuklarni, dori-darmonlarni va hatto ba'zi xushbo'y moddalarni sintez qilish uchun ishlatiladi. Mamlakatimizda sintetik izopren kauchuk ishlab chiqarish uzoq vaqtdan beri rivojlanib bormoqda va jahon ishlab chiqarishining taxminan yigirma to'rt foizini tashkil qiladi.

Tarix

Birinchi izopren 1860-yilda tabiiy kauchukdan piroliz yoʻli bilan olingan.piroliz - kislorod etishmasligi sharoitida ko'plab noorganik va organik birikmalarning termal (yuqori haroratda) parchalanishi. Keyinchalik izopren lampasi ixtiro qilindi - isitiladigan lasanli elektr chiroq, uning yordamida skipidar moyi laboratoriyalarda termik parchalanadi.

Ikkinchi jahon urushi izoprenli kauchuklarga katta talabni keltirib chiqardi va shuning uchun izoprenni limonenning pirolizi orqali sanoat miqyosida ishlab chiqarish oʻrganildi. Shunga qaramay, sintetik kauchuklarni ommaviy ishlab chiqarish uchun izopren juda qimmat edi. Uni neftdan olish yo'li topilgach, vaziyat o'zgardi. Keyin izoprenni polimerizatsiya qilish texnologiyalari jadal rivojlana boshladi.

Iqtisodiyotdagi roli

Izopren kauchuk kabi mahsulot ishlab chiqarishni rejalashtirishda eng muhim narsa joyni to'g'ri tanlashdir, chunki C₅ ajralish fraktsiyalarini etkazib berish kerak bo'ladi. krekingni amalga oshiradigan bir vaqtning o'zida bir nechta korxonalardan maqsad. Ikkinchi o'rinda C_{5. fraksiyasidan qolgan uglevodorodlarni utilizatsiya qilish uchun rejalarda ko'rib chiqish muhim ahamiyatga ega.}

XX asrning 90-yillari boshlariga kelib, G'arbiy Yevropada sakson besh ming tonnaga yaqin C_{5 dienlar ishlab chiqarilgan, shundan qirq to'rt ming tonnasi dimerlangan siklopentadien va yigirma uch ming tonnasi izopren edi. Qolganlari - taxminan o'n besh ming tonna - piperiller edi. O'n yil o'tgach, dunyoda izopren ishlab chiqarish yiliga 850 000 tonnagacha ko'tarildi.}

Xususiyatlar

Standart sharoitlarda izopren, yuqorida aytib o'tilganidek, uchuvchi rangsiz suyuqlik bo'lib, suvda deyarli erimaydi, lekin dietil spirti, standart, benzol, aseton bilan har qanday nisbatda aralashib ketadi. Izopren turli xil organik erituvchilar bilan azeotrop aralashmalar hosil qila oladi. Spektroskopik tadqiqotlar ma'lumotlarini ko'rib chiqayotganda, ellik daraja Selsiyda izopren molekulalarining aksariyati barqaror s-trans konformatsiyasini qabul qilishini ko'rish mumkin, molekulalarning faqat o'n besh foizi s-cis konformatsiyasida. Bu holatlar orasidagi energiya farqi 6,3 kJ.

Izoprenning kimyoviy xossalari uni odatdagi konjugatsiyalangan dien sifatida taqdim etadi, u almashtirish, qo'shilish, kompleks hosil qilish, sikllanish, telomerizatsiya reaktsiyalariga kiradi. Elektrofillar va dienofillar bilan reaksiyaga kirishadi.

Ilova

Hozirda ishlab chiqarilayotgan izoprenning asosiy qismi tuzilishi va xossalari boʻyicha tabiiy kauchukga oʻxshash izoprenli kauchuk sintezida qoʻllaniladi. Ayniqsa, shinalar ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi. Yana bir izopren polimerizatsiya mahsuloti - poliizopren ham mavjud bo'lib, u gutta-percha xossalariga ega bo'lgani uchun ancha kam ishlatiladi. Masalan, simli izolyatsiyalash va golf to'plarini tayyorlash uchun ishlatiladi. Izopren kauchuk tabiiy va boshqa sintetik kauchuklarni birlashtirgan barcha turdagi kauchuk mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Masalan, yopishqoqlikni kamaytirish uchun qo'shiladibutadien-metilstirol kauchuklari, bundan tashqari, deformatsiyalar takrorlansa, charchoqqa chidamlilik ortadi. Nitritlar ozonga chidamlilik va issiqlik qarishiga qarshilik ko'rsatadi. Shunday qilib, texnik xususiyatlar to'plamiga rioya qilgan holda, izopren kauchuklari konveyer lentalari, assimilyatsiya yoki bosimli shlanglardan foydalanishda, mashina vallarini astarlashda, poyabzal, tibbiy va boshqa mahsulotlar ishlab chiqarishda mukammal tarzda namoyon bo'ladi.

Ekologik xavf

Izopren juda portlovchi va yonuvchan. Tanadagi yuqori konsentratsiyalarda u falaj va o'limga olib kelishi mumkin. Bu asosan atmosfera toʻyinganida sodir boʻladi va shuning uchun metabolizm nafas olish tizimida, izopren epoksid va diollarga aylanganda sodir boʻladi.

Kubometr uchun qirq milligramm yuqori konsentratsiya hisoblanadi - bu maksimal doz. Havodagi oz miqdordagi izopren konsentratsiyasi odamga narkotik ta'sir ko'rsatishi, ko'z, teri, nafas olish yo'llari va shilliq pardalarni tirnash xususiyati keltirib chiqarishi mumkin.

Biologiya

Zamonaviy olimlar izopren bugʻlari deyarli barcha oʻsimliklarni atmosferaga chiqarishini aniqladilar. Fitogen izoprenning global miqdori taxminan (180-450) _{^{deb baholanadi.}}10^{12 gramm yiliga uglerod. Agar havo harorati Selsiy bo'yicha o'ttiz darajaga yaqinlashsa, shuningdek, quyosh nurlanishining intensivligi yuqori bo'lsa, fotosintez allaqachon to'liq to'yingan bo'lsa, bu jarayon tezlashadi. Fosmidomisin va butun birikmalar tomonidan inhibe qilingan izopren biosintezibir qator statinlar. Nima uchun o'simliklar buni to'liq tushunilmagan. Ehtimol, izopren ularga haddan tashqari issiqlikka qo'shimcha qarshilik ko'rsatadi. Bundan tashqari, u radikal tozalovchi hisoblanadi, ya'ni u o'simliklarni reaktiv kislorod turlari va ozondan himoya qiladi.}

Olimlar, shuningdek, izopren sintezi fotosintez jarayonida o'simlik ishlab chiqaradigan NADPH va ATP molekulalarining doimiy iste'mol qilinishiga sabab bo'lishini taklif qilmoqdalar. Demak, izoprenning ajralib chiqishi, agar yorug'lik haddan tashqari bo'lsa, foto-oksidlanish degradatsiyasini va qayta tiklanishni oldini oladi. Ushbu himoya mexanizmining kamchiliklari bitta bo'lishi mumkin: fotosintez jarayonida bunday qiyinchilik bilan olinadigan uglerod izoprenni chiqarishga sarflanadi. Olimlar o'simliklar bilan cheklanib qolmadi va inson tanasi dien uglevodorodlarini ham ishlab chiqarishi mumkinligini aniqladilar va izopren ular orasida eng keng tarqalgan.