РЕФЕРАТ
на тему:
“Каучук”Вступ
На початку ХХ ст. для швидкого розвитку таких галузей промисловості, як
автомобільна, літакобудівна та інших, виникла настійна потреба значно
збільшити виробництво каучуку, надати йому різноманітних властивостей –
морозо- і теплостійкості, механічної міцності і т.д. Природний каучук
далеко не у всіх випадках задовольняв ті вимоги, які ставила техніка.
Тому перед ученими-хіміками постало питання про виробництво синтетичного
каучука. Важлива роль в розробленні проблеми синтезу каучуку належить
російським ученим О.М.Бутлєрову, О.Є.Фаворському, І.Л.Колдакову,
С.В.Лєбєдєву, В.В.Бизову, М.Д.Зелінському та іншим, які вперше показали,
що не тільки ізопрек, але й цілий ряд інших речовин мають здатність
утворювати каучукоподібні речовини. Перші грами синтетичного каучуку
добув у 1909 році С.В.Лєбєдєв в результаті полімерилізації бутадієну.
Роботи С.В.Лєбєдєва мали винятково важливе значення, бо вони відкрили
принципово новий шлях для промислового виробництва каучуку. Перші заводи
синтетичного каучуку були пущені в СРСР в 1932 році. в капіталістичних
країнах промислове виробництво синтетичного каучуку почалося значно
пізніше (в Німеччині – в 1938, а в США тільки в 1942-1943 рр.). Отже,
батьківщиною синтетичного каучуку є Радянський Союз. А 12 квітня 1960
року були одержані перші рулони синтетичного каучуку в Башкирстані, саме
ця дата ввійшла в історію, як день його народження.
Класифікація синтетичних каучуків
Хімічна промисловість випускає на даний час 2 типи каучуків: загального
(універсального) і спеціального призначення. Перший тип синтетичних
каучуків використовують у виробництві автомобільних та авіаційних шин і
багатьох гумових виробів. Каучуки спеціального призначення ідуть на
виготовлення гумових виробів, що мають певні, специфічні властивості
(морозо і теплостійкість, стійкість проти дії органічних розчинників…)
залежно від умов їх застосування. Щодо технології виготовлення
синтетичні каучуки поділяють на ті, що утворюються в розчинах, в
емульсії, в маслі, під впливом високотемпературної і низькотемпературної
полімеризації, наповнені і ненаповнені каучуки та ін. проте, найчастіше
каучуки класифікують залежно від вихідних продуктів (на основі яких
добувають).
Добування та застосування бутадієнових каучуків.
Типовим представником бутадієнових каучуків є натрійбутадієновий каучук
(СКБ). Як вихідний продукт для синтезу бутадієнових каучуків
використовують бутадієнт – 1,3 або дивініл (СН2 = СН – СН = СН2). Це газ
з температурою кипіння 4,50С. Бутадієн можна добути з етилового спирту і
продуктів переробки нафти – з так званої – бутан-бутиленової фракції.
Найважливіші промислові види каучуків
Види полімерів Промислова назва каучуків Мономери, використані при
синтезі каучуків Структурна формула мономеру Галузі застосування
Полімери бутадієну Полібутадієнові Бутадієн СН2 = СН – СН = СН2 Каучук
загального призначення
Співполімери бутадієну та стиролу Бутадієнстирольні Бутадієн
Стирол СН2 = СН – СН = СН2
С6Н5 – СН = СН2 Каучук загального призначення
Співполімери бутадієну і метилстиролу Бутадієн-нетил стирольні Бутадієн
Метилстирол СН2 = СН – СН = СН2
С6Н5 – СН = СН2
СН3 Каучук загального призначення
Співполімери бутадієну і акрилонітрилу Бутадієн-нетрильні Бутадієн
Акрилонітрил СН2 = СН – СН = СН2
СН2 = СН – СN Каучук спеціального призначення з підвищеною бензо- і
маслостійкістю
Полімери хлопрену Поліхлоропренові (Неопрени) Хлорпрен СН2 = ССІ – СН =
СН2 Каучук спеціального призначення. Можливе застосування, як каучуків
загального призначення.
Полісульфін Полісульфідні (Тіоколи) 1,2 – дихлоретан Полісульфіднатрію
СН2Cl – СНCl
Na2SO4 Каучук спеціального призначення – бензо- і маслостійкості
Силоксалові полімери Кремнійкаучуки Діалкіксиладіол R
HO – Si – OH
R Каучук спеціального призначення підвищеної термостійкості
Полімери ізопрену Поліізопренові ізопрен СН2 = С = СН = СН2
СН3 Каучук загального призначення
У промисловості бутадієн добувають з етилового сприту за методом С.В.
Лєбедєва.
2СН3 – СН2ОН ? СН2 = СН – СН = СН2 +Н2 = 2Н2О
У цьому процесі одночасно відбуваються дегідратація і дегідрогенізація
етилового сприту. Реакція відбувається під час пропускання пари,
етилового сприту над спеціальними каталізаторами. Найдешевшим і
найперспективнішим є добування бутадієну з газів крекінгу наортибутану і
бутилену. Основоположником добування бутадієну з нафти є Б.В. Бизов.
Бутадієн добувають з бутану і бутилену методом каталітичного
дегідрування. При дегідруванні бутану процес проходить за дві стадії:
спочатку утворюються бутилени, а при дальшому дегідруванні бутиленів –
бутадієн.
На першій стадії реакція проходить при температурі 550-6000С в
присутності каталізатора – окису хрому, нанесеного на окис амолінію. Як
активатор застосовують КОН. На другій стадії дегідрування бутиленів у
бутадієн проходить при температурі 600-6500С в присутності каталізаторів
Fe2O3 i G2O3 і активатора – К2О.
Водень, що виділяється під час дегідрування бутану, є цінним продуктом
для синтезу аміаку. Бутадієн можна добувати також з ацетилену. Є два
способи добування, бутадієну з ацетилену:
перетворення сустилену в оцтовий альдегід (за редакцією Кучерова), який
далі піддають конденсації (за реакцією Бородіна) з утворенням альдомо.
Альдоль потім піддають гідруванню до утворення будандіолу, з якого в
результаті відщеплення води утворюється бутадієн:
в результаті взаємодії ацителен з муралленим альдегідом (за методом
Репе) з утворенням бутин – 2 – діолу – 1,4, який при гідруванні
перетворюється в бутандіол – 1,4. При дегідратації бутандіолу
утворюється тетрагідрофуран, який в процесі дальшої дегідратації
перетворюється в бутадієн:
Полібутадієн добувають за методом С.В. Лєбедєва на основі полімеризації
бутадієну, яку проводять в присутності металічного натрію, як
каталізатор, при температурі 40-600С і тиску 6-8 ат. Таким способом
добувають натрійбутадієновий каучук. залежно від способу полімеризації
натрійбутадієновий каучук поділяють на:
а) стержневий, який добувають полімеризацію бутадієну в рідкій фазі;
б) безстержневий, який добувають полімеризацію бутадієну в газовій фазі.
Важливого значення в промисловості набуває тепер добування полібутадієну
методом емульсійної радикальної полімеризації бутадієну. Радикальну
полімеризацію проводять в присутності перекислих ініціаторів або
діазосполук. Натрійбутадієновий каучук є каучуком загального призначення
і в значній мірі використовується у виробництві пневматичних і масивних
шин, різних гумово-технічних м’яких та совнітових виробів. Крім
каучуків загального призначення, є каучуки спеціального типу – СКБМ;
СКБВ. Каучук СКБМ порівняно з СКБ має значно більшу еластичність,
підвищену морозостійкість. Його використовують для виробництва шин,
транспортних стрічок, кабеля та інших виробів, призначених для роботи
при низьких температурах. Дефектами бутадієнових каучуків, зокрема СКБ є
відносно низькі: пластичність, міцність, морозостійкість і мала
клейкість. Щоб усунути ці дефекти і створити полімери з новими цінними
властивостями, добувають і застосовують співполімери бутадієну.
Добування та застосування бутадієн-стирольних каучуків (СКС).
-метилстиролом:
реакцію співполімеризації ведуть в емульсії “гарячим” або “холодним”
способом, тобто при температурі відповідно 500С і 50С. Як емульгатори
використовують натрієві солі бутилнафталінсульфокислот (НЕКАЛІ) і
натрієві солі вищих жирних кислот (мила).
-метилстиролу в 100 вагових частинок полімеру. Для поліпшення
фізикомеханічних властивостей бутадієн-стирольних каучуків
використовують синтез потрійних співполімерів бутадієну і стиролу з
невеликою кількістю (0,5-1,5%) метакрилової кислоти. Гума, виготовлена
на основі таких каучуків краще зв’язується з текстильним волокном,
стійка проти розстіскування при багаторазових деформаціях і
теплостійкіша. Бутадієн-стирольні каучуки є каучуками загального
призначення, які в багатьох галузях техніки можуть замінити натуральний
каучук. на основі бутадієн-стирольних каучуків виготовляють покришки і
камери для автомашин, літаків, транспортерні стрічки, різні технічні
вироби, ебоніт та ін. Каучуки і СКМС-10 головним чином використовують
для виготовлення морозостійких гумових виробів. Каучуки СКС-50 і СКМС-50
широко використовують для різних еболітових виробів і виробництва
мікропористої гуми.
Технології виготовлення та застосування синтетичних ізопренових
каучуків.
Синтетичний ізопреновий каучук (СКІ) синтезований у 1950 р. А.Л.
Коротковим в результаті каталітичної полімеризації ізопрену.
Вихідний продукт для синтезу каучуку-ізопрен, який можна добути із
ізопентану, ізомілену, ацетону, ацетилену, ізобутилену і мурашиного
альдегіду, а також піролізам терпенових вуглеводів.
Добування ізопрену з ізопеитану з ізоаміленів можна зобразити такою
схемою:
Значну кількість ізопентану добувають з попутного газу каталітичною
ізомеризацією н-пентану, а також при реатифікації бензину. Каталітичне
дегідрування пентану проходить в умовах, близьких до умов дегідрування
к-бутану.
Перспективним є процес дегідрування ізопентану за одну стадію і
ізопентан–ізопрен.
Ізопреновий каучук належить до типу каучуків загального призначення.
Синтетичний ізопреновий каучук використовують в основному для заміни
натурального каучуку, зокрема у виробництві багатошарових шин для
вантажних автомашин. Він відзначається високими електроізоляційними
властивостями, тому його можна застосувати і в електротехніці.
Висновок
Як нам відомо, недавні успіхи управління в розпродажі вуглеводних
ресурсів були покликані в наступний раз обнадіяти населення республіки
перспективами наступаючого нафтового процвітання. Та ціна на сиру нафту,
що ми прекрасно знаємо, не є високими, а проблеми транспортування
залишаються і інвестори не поспішають збагачувати республіканський
бюджет. Та експорт нафти і енергоносіїв – не єдиний спосіб країни.
Глибока переробка нафти могла б значно розширити експортний потенціал
республіки. Одним із продуктів такої переробки являється синтетичний
каучук. в даний час цей ринок контролює вузький круг компаній, таких як
Bayer AG, Nippon Zeon i Shell Chemical.
В загальному, каучук використовується досить давно. Спочатку, це був
натуральний каучук, який добувається із певних видів дерев. Пізніше із
розвитком технічних технологій, почалося виробництво синтетичного
каучука, який в даний час, як ми побачили по вище сказаному переважає по
великій кількості параметрів натуральний. Область використання цього
матеріалу досить широка. Це автомобільна і авіаційна промисловість, де
із нього виробляють ризину для покришок, камер та шланги. Крім цього
каучук, застосовуються в нафтодобувній і взагалі буровій техніці для
виготовлення рукавів, трубопроводів в кабельній промисловості та
машинобудуванні – для різних з’єднувачів і покриття і навіть в
аерокосмічній та атомній галузях використовуються каучуки, володіючи
високою стійкістю до дії високих температур і радіації.
Для надання каучуку особливих якостей використовується процес гідрування
і різні добавки – каталізатори. При цьому ціна його різко зростає: якщо
звичайний каучук коштує близько 2 тис. доларів за тону, то
модернізований – від 24 тис. доларів до 35 тисяч доларів. Об’єми його
виробництва невеликі, що дозволяє виробникам стримувати високі ціни.
Крім цього їх монопільний стан на ринку підтримується патентами на
виробничі процеси і рецептуру.
Література.
[1] Г.А.Блох, Е.Н.Геверовська, Е.К.Лотакова, В.Н.Рейх, Н.А.Щаслива
“Хімія і хімічна технологія” №4, К., 1973; 627-628 с.
[2] Бойко “Хімія полімерів” – К., 58-69 с.
[3] Д.П.Ємельянов, Н.Л.Сергієва, А.А.Капустіна, “Виробництво шин і РТІ і
АІІ”, 1967. №3 с. 244
[4] М.М.Фамічева, М.П.Грінблат, Е.А.Суворова, Т.Г.Романих, Л.І.Дубовик,
А.Є.Калаус “Властивості акрилатних каучуків і умови їх одержання”.
Ленінград, 1970. С.-52
[5] “Енциклопедія з хімії” Т.-2, с.-387
PAGE
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
