Как сделать синтетический каучук
История, состояние и перспективы развития СК. Классификация синтетических каучуков по группам, по химическим методам и технологическим процессам, связанным с их получением.
Тема 2. Основные закономерности синтеза каучуков с использованием растворной полимеризации.
Технологическое и аппаратурное оформление процессов растворной полимеризации. Требования к сырью, основные закономерности полимеризации в растворе, дегазация каучуков и их сушка. Способы выделения каучука из раствора.
Тема 3. Изопреновые каучуки, бутадиеновые каучуки, этиленпропиленовые каучуки, бутадиен-стирольные каучуки.
Свойства и области примениния полиизопреновых каучуков.Технология получения полибутадиена (СКД) растворной полимеризацией. Используемые каталитические системы и их влияние на микроструктуру и свойства СКД. Свойства и области применение полибутадиенов. Катализаторы получения этилен-пропиленовых каучуков. Влияние природы третьего мономера на структуру и свойства СКЭПТ. Свойства и основные области применения этилен-пропиленовых каучуков. Особенности технологических процессов получения статистических и блочных бутадиен-стирольных каучуков.
Тема 4. Бутилкаучуки, галобутилкаучуки, полиизобутилены.
Особенности технологического процесса и аппаратурного оформления получения бутилкаучука, обусловленные температурным режимом проведения полимеризации. Технологическое оформление промышленных процессов синтеза бутилкаучука: суспензионного в среде хлористого метила и растворного в среде изопентана. Свойства и области применения бутилкаучука. Свойства и области применения галоидированных бутилкаучуков. Особенности технологического процесса получения полиизобутилена, свойства и области применения.
Тема 5. Основные закономерности получения синтетических каучуков с использованием эмульсионной полимеризации.
Основные и вспомогательные компоненты эмульсионной полимеризации. Мономеры, используемые при эмульсионной полимеризации. Механизм и топография процесса эмульсионной полимеризации для систем с водорастворимым инициатором и для систем с нерастворимым в воде инициатором. Технологическое оформление эмульсионной полимеризации по стадиям: приготовление водной и углеводородной фаз и остальных компонентов, сополимеризация или полимеризация, стопперирование, отгонка незаполимеризовавшихся мономеров, выделение каучука из латекса, отмывка от электролита, сушка и упаковка каучука.
Тема 6. Эмульсионные бутадиен-стирольные, бутадиен-нитрильные, хлоропреновые, акрилатные, винил-пиридиновые, фторированные каучуки.
Получение, особенности протекающих при этом химических процессов, свойства и области применения бутадиен-стирольных, нитрильных, акрилатных, хлоропреновых, винилпиридиновых и фторкаучуков. Оформление технологических процессов.
Тема 7. Каучуки специального назначения.
Особенности строения силоксановых каучуков. Свойства и области применения силоксановых каучуков. Химизм получения полиэфируретановых каучуков, способы переработки. Термоэластопласты. Свойства и основные области их применения. Полисульфидные каучуки. Строение полимерной цепи. Химизм отдельных стадий получения тиоколов (жидких и твердых). Свойства и области их применения. Классификация жидких карбоцепных каучуков, методы их получения.
Тема 8. Синтетические и искусственные латексы.
Методы замены растворителя (без обращения фаз) и пластикации (с обращением фаз). Основные типы синтетических и искусственных латексов: бутадиен-нитрильные, карбоксилатные, винилпиридиновые, хлоропреновые, изопреновые латексы, латексы бутилкаучука и этилен-пропиленовых эластомеров. Области их использования.
Силиконом называется кремнийорганический материал, довольно мягкий и пластичный, поэтому его применяют для изготовления разного вида форм для статуэток и фигур, и не только. Его подобие можно изготовить и в домашних условиях.
Но прежде чем перечислить способы его изготовления, давайте разберемся, где применяется этот материал.
Где применяют силикон
Этот материал используется практически во всех сферах человеческой жизни — в строительстве, быту, медицине и на производстве. Популярность силикон заслужил благодаря своим уникальным и ценным качествам, которые отсутствуют у аналогов этого вещества.
Силикон способен уменьшать, наращивать процесс адгезии, а также придавать целевому предмету свойства гидрофобности. Этот универсальный материал способен сохранять свои базовые параметры при экстремально высоких, низких температурах и в условиях повышенной влажности. Помимо этого, силиконы обладают диэлектрическими характеристиками, биоинертностью, высокой степенью эластичности, долговечны и экологичны.
В промышленных масштабах силиконовые жидкости и эмульсии на их основе, используют в качестве антиадгезионных смазок для огромных тяжелых пресс-форм, изготовления гидрофобизирующих жидкостей, пластичных смазок, специальных масел, амортизационных, охлаждающих веществ, теплоносителей, герметиков и диэлектрических составов. Особенно популярными являются пеногасители, произведенные на основе силиконовых смесей.
Из этого материала производят силиконалкиды, силиконполиэфиры для различных покрытий, которые должны характеризоваться особой стойкостью и устойчивостью. Отсюда следует, что разного вида прокладки, втулки, кольца, манжеты, заглушки и другие детали можно использовать при температурах от минус 60о С и до плюс 200о С.
Еще одним свойством силикона является устойчивость к таким веществам, как озон, радиация, морская вода, ультрафиолетовое излучение, кипяток, спирт, кислотные растворы, щелочи, минеральные масла, различные топлива и электроразряды.
Как сделать силикон в домашних условиях
Первый способ
Для приготовления силиконового каучука (полидиэтилсилоксана) понадобятся жидкое стекло и этиловый спирт. Берется пластиковая емкость, в которую наливаются компоненты в равных пропорциях и аккуратно перемешиваются любым инструментом. Когда смесь загустеет, нужно доводить до состояния пластилина разминая руками.
Далее, из силиконовой массы можно лепить необходимые формы, которые оставить затвердевать на некоторое время, пока изделие не станет твердым.
Второй способ
- 150 г уайт-спирита;
- 1 капля акриловой краски;
- 3 капли жидкого глицерина;
- 30 г силиконового герметика.
Для изготовления силикона нужно погрузите герметик в емкость, добавить туда краску, глицерин и уайт-спирит. Раствор нужно перемешивать до получения однородной массы. С этим раствором можно работать не более пяти часов, так как после этого времени он затвердевает.
Третий способ
Нужно взять равное количество силиконового герметика и картофельного крахмала. Перемешивать массу около 10 минут, пока силикон не начнет легко отставать от рук, тогда можно приступать к изготовлению необходимой формы.
Четвертый способ
Берется желатин и глицерин в равных пропорциях, тщательно перемешиваются. Затем раствор нужно греть на водяной бане примерно 10 минут, постоянно перемешивая. Важно не допустить закипания желатина, иначе может появиться резкий неприятный запах.
Пятый способ
Он используется для изготовления силикона для форм своими руками. Для этого нужно взять форму немного большего размера, чем копируемый объект. На дно формы наливается немного силикона и оставляется до застывания — это основание предмета.
Затем прототип окунается в емкость с желатином для избавления от воздушных пузырей, а затем быстро переносится на дно формы, чтобы приклеился. Затем форму нужно полностью заполнить силиконом. Хорошо подойдет самодельная смола из четвертого способа, которая твердеет очень быстро. Сразу после остывания форму необходимо разобрать, сделать надрез и аккуратно извлечь прототип.
На последнем этапе, потребуется замешать и залить в форму эпоксидную смолу. Застывший отливок извлечь будет сложно, поэтому нужно будет полностью разорвать силикон.
Избавляемся от силикона на одежде
Силиконовые герметики широко применяются в ремонте и строительстве. Но небрежное обращение с этой субстанцией может привести к образованию стойких пятен на ткани, и для избавления от них придется использовать специальные очистители или подручные средства.
- Кислотно-силиконовый герметик обладает характерным запахом уксуса, при этом его удаление производится при помощи 70% раствора уксусной кислоты. Удаляя пятно от такого силикона, нужно принять меры предосторожности: надеть очки, крепкие резиновые перчатки и респиратор, так как уксусная кислота отрицательно влияет на глаза, кожу руки и дыхательные пути. Для очищения пятна нужно его обильно, оставить на 30 минут и удалить силикон ветошью.
- Силиконовый нейтральный герметик на основе спирта легко удаляется при помощи спиртосодержащих жидкостей. Можно взять медицинский, технический, денатурированный спирт или водку и нанести на загрязненное место, а затем удалить пятно щеткой.
- Оксимный, аминнный или амидный силиконовый герметик удаляется с помощью уайт-спирита, бензина, ацетона или растворителя. Жидкость наносится на губку, затем на пятно и оставляется на 30 минут до растворения силикона. При необходимости обработку можно повторить. Затем постирать ткань обычным способом со стиральным порошком.
Помимо этого, силиконовое пятно можно очистить механическим способом при помощи пластикового скребка. Для этого ткань натягивается на ровную поверхность и пятно аккуратно соскабливается. Остатки можно удалить одним из перечисленных выше способов.
Важно! Работать с силиконовыми герметиками нужно только в хлопчатобумажной плотной одежде, так как удалить его остатки с деликатных вещей без помощи специалистов химчистки не получится!
Удаляем силикон с рабочих поверхностей
Силикон является средством, помогающим склеивать поверхности и герметизировать швы. Это вещество препятствует проникновению воздуха и влаги. Герметики с антибактериальным составом применяются для работы в ванных комнатах, для автомобилей, в строительстве, любителями аквариумов и т. д. Герметик не так легко удалить с поверхности, но возможно.
Герметик производится на основе растворителей, которые придают этому составу резкий запах. Помимо запаха, растворители придают силикону эластичность и помогают более крепкому сцеплению поверхностей.
Поэтому для удаления силикона часто используют химические вещества, которые продаются в магазинах.
Но и при помощи народных методов можно удалить силикон с любой поверхности, для чего используют уайт-спирит, тряпки, лезвия и моющие средства.
Для удаления силикона с рабочей поверхности нужно сначала смочить его уайт-спиритом при помощи тряпки. Примерно через 60 секунд силикон приобретет желеобразную консистенцию и легко поддастся очистке лезвием. Затем это место нужно промыть моющим средством и насухо вытереть ветошью.
Еще силикон можно удалить механическим способом, при помощи ножа и пемзы. Но этот вариант подходит для поверхностей, которые не подвержены царапинам и сколам.
Видео
Из этого видео вы узнаете, как можно самостоятельно сделать силикон.
Поставь лайк, это важно для наших авторов, подпишись на наш канал в Яндекс.Дзен и вступай в группу Вконтакте
Из прорезиненной ткани делали одежду, головные уборы, крыши фургонов и домов. Однако у подобных изделий был один недостаток – узкий температурный диапазон эластичности каучука. В холодную погоду такая ткань твердела и могла потрескаться, а в теплую, наоборот, размягчаясь, превращалась в зловонную липкую массу. И если одежду можно было убрать в прохладное место, то обладателям крыш из прорезиненной ткани приходилось мириться с неприятными запахами. Таким образом, увлечение новым материалом быстро прошло. А жаркие летние дни приносили разорение компаниям, наладившим производство резины, поскольку вся их продукция превращалась в дурно пахнущие кисели. И мир вновь на несколько лет забыл про каучук и все связанное с ним.
Пережить второе рождение резиновым изделиям помог случай. Живший в Америке Чарльз Нельсон Гудьир всегда верил, что каучук способен превратиться в хороший материал. Он вынашивал эту идею много лет, упорно смешивая его со всем, что попадалось под руку: с песком, с солью, даже с перцем. В 1939-ом году, потратив все свои сбережения и задолжав более 35 тысяч долларов, он добился успеха.
Ходит легенда, что открытый им химический процесс, получивший название вулканизации, появился благодаря забытому на печке куску плаща макинтоша. Так или иначе, но именно атомы серы объединили молекулярные цепи натурального каучука, превратив его в тепло- и морозоустойчивый, эластичный материал. Именно его и принято сегодня называть резиной. История этого упорного человека имеет счастливый конец, он продал патент на изобретение и оплатил все свои долги.
Вскоре разнообразные резиновые изделия завоевали весь мир. Из каучука изготавливались транспортерные ленты конвейеров, всевозможные приводные ремни, обувь, гибкая электроизоляция, бельевые резинки, детские воздушные шары, амортизаторы, уплотняющие прокладки, шланги и многое-многое другое. Другого похожего на каучук продукта просто не существует. Он обладает изоляционными свойствами, водонепроницаем, гибок, может растягиваться и сжиматься. При этом прочен, крепок, легко обрабатывается и устойчив к истиранию. Наследие индейцев оказалось куда более ценным, чем всё золото знаменитого Эльдорадо. Без резины невозможно представить всю нашу техническую цивилизацию.
Основное применение новый материал получил с открытием и распространением сначала резиновых экипажных, а потом уже автомобильных шин. Несмотря на то, что экипажи с шинами из металла были очень неудобны и издавали страшный шум и тряску, новое изобретение было встречено неохотно. В Америке даже запретили экипажи на массивных цельнолитых шинах, поскольку они слыли очень опасными из-за невозможности шумом предупредить прохожих о близости транспортного средства.
В России подобные конные экипажи тоже вызывали недовольство. Основная проблема крылась в том, что они зачастую обливали грязью не успевших отскочить пешеходов. Московским властям пришлось выпустить специальный закон об оснащении экипажей с резиновыми шинами особыми номерными знаками. Это делалось для того, чтобы горожане могли заметить и привлечь своих обидчиков к ответственности.
Производство каучука выросло во много раз, но потребность в нем продолжала расти. Около ста лет ученые люди по всему миру искали способ научиться изготавливать его химическим путем. Постепенно обнаружилось, что натуральный каучук представляет собой смешение нескольких веществ, но 90 процентов его массы представляет собой углеводород полиизопрен. Подобные вещества относятся к группе полимеров – высокомолекулярных продуктов, образующихся соединением очень многих, одинаковых молекул гораздо более простых веществ, называющихся мономерами. В случае каучука – это были молекулы изопрена. При благоприятных условиях молекулы-мономеры соединялись между собой в длинные, гибкие ниточки-цепи. Подобная реакция возникновения полимера получила название полимеризации. Остальные десять процентов в каучуке составили смолоподобные минеральные и белковые вещества. Без них полиизопрен становился очень неустойчивым, теряя на воздухе свои ценные свойства эластичности и прочности. Таким образом, чтобы научиться получать искусственный каучук, ученым было необходимо решить три вещи: синтезировать изопрен, полимеризовать его и защитить от разложения полученный каучук. Каждая из этих задач оказалась чрезвычайно сложна. В 1860-ом году английский химик Вильямс получил изопрен из каучука, который представлял собой бесцветную жидкость со специфичным запахом. В 1879-ом году француз Густав Бушард, нагрел изопрен и с помощью соляной кислоты смог осуществить обратную реакцию — получить каучук. В 1884-ом году британский ученый Тилден выделил изопрен, разложив скипидар в ходе нагрева. Несмотря на то, что каждый из этих людей внес свой вклад в изучение каучука, тайна его изготовления осталась неразгаданной в XIX-ом веке, потому что все обнаруженные способы были непригодны для промышленного изготовления вследствие малого выхода изопрена, дороговизны сырья, сложности технических процессов и ряда других факторов.
В начале двадцатого века исследователи задумались, а действительно ли изопрен нужен для изготовления каучука? Существует ли способ получить из других углеводородов необходимую макромолекулу? В 1901-ом году русский ученый Кондаков обнаружил, что диметилбутадиен, оставленный на год в темноте, превращается в каучукоподобное вещество. Этот способ позже использовала во время Первой мировой войны Германия, отрезанная от всех источников. Синтетический каучук получался очень плохого качества, процесс изготовления был очень сложен, а цена непомерно высока. После войны подобный метил-каучук нигде и никогда больше не производился. В 1914-ом году ученые-исследователи Мэтьюс и Стрендж из Англии получили очень неплохой каучук из дивинила используя металлический натрий. Но дальше опытов в лаборатории их открытие не пошло, потому что не было понятно, как в свою очередь производить дивинил. Также они не сумели создать установку для синтеза в заводских условиях.
Сергей Васильевич Лебедев появился на свет 25 июля 1874-го года в семье священника в Люблине. Когда мальчику исполнилось семь лет, его отец умер, а мать была вынуждена перебраться с детьми к родителям в Варшаву. Учась в Варшавской гимназии, Сергей подружился с сыном знаменитого русского ученого-химика Вагнера. Часто бывая в их доме, Сергей слушал увлекательные рассказы профессора о своих коллегах-друзьях Менделееве, Бутлерове, Меншуткине, а также о таинственной науке, занимающейся превращением веществ. В 1895-ом году, успешно окончив гимназию, Сергей поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. Все свободное время молодой юноша проводил в доме Марии Остроумовой, являвшейся сестрой его матери. У нее было шестеро детей, но особенно Сергея интересовала кузина Анна. Она была многообещающим художником, училась у Ильи Репина. Когда молодые люди поняли, что их чувства далеки от родственных, то решили обручиться. В 1899-ом году Лебедев был арестован за участие в студенческих беспорядках и выслан на год из столицы. Однако это не помешало ему в 1900-ом блестяще закончить университет. Во время русско-японской войны Сергей Васильевич был призван в армию, а вернувшись в 1906-ом, всецело посвятил себя исследованиям. Он целые дни жил в лаборатории, соорудив себе ложе из хранящихся на случай пожара одеял. Анна Петровна Остроумова несколько раз обнаруживала Сергея в больнице, лечащегося от ожогов, полученных в результате опасных экспериментов, которые химик проводил всегда сам. Уже в конце 1909-го года он, работая практически один, сумел добиться впечатляющих результатов, продемонстрировав коллегам каучукоподобный полимер дивинила.
Сергей Васильевич Лебедев прекрасно представлял себе все трудности производства синтетического каучука, однако решил принять участие в конкурсе. Время было трудное, Лебедев возглавлял в Ленинградском университете кафедру общей химии, поэтому трудиться приходилось по вечерам, выходным дням и совершенно безвозмездно. К счастью несколько студентов решили помочь ему. Чтобы успеть к сроку, все работали с большим напряжением. Сложные эксперименты проводили в самых плохих условиях. Участники этого предприятия позже вспоминали, что абсолютно ничего не хватало и приходилось делать или находить самостоятельно. Например, лед для охлаждения химических процессов все вместе кололи на Неве. Лебедев помимо своей специальности освоил профессии стеклодува, слесаря и электромонтера. И все-таки дело двигалось. Благодаря предыдущим многолетним исследованиям Сергей Васильевич сразу отказался от экспериментов с изопреном и остановился на дивиниле в качестве исходного продукта. В качестве легкодоступного сырья для производства дивинила Лебедев попробовал нефть, но потом все же остановился на спирте. Спирт оказался самым реальным начальным сырьем. Основная проблема реакции разложения этилового спирта на дивинил, водород и воду состояла в отсутствии подходящего катализатора. Сергей Васильевич предположил, что им может являться одна из природных глин. В 1927-ом году, проводя отпуск на Кавказе, он постоянно искал и изучал образцы глин. Нужную он отыскал на Коктебеле. Реакция в присутствии найденной им глины дала отличный результат, и в конце 1927-го года был получен дивинил из спирта.
Полимеризацию дивинила Лебедев проводил по способу британских исследователей с присутствием металлического натрия. На конечном этапе полученный каучук смешивали с магнезией, каолином, сажей и некоторыми другими компонентами для предохранения от распада. Поскольку готовый продукт получался в мизерных количествах – пара грамм в сутки – работы шли почти до последних дней конкурса. В конце декабря синтез двух килограммов каучука был окончен, и его отправили в столицу.
Событие имело огромное значение для советской промышленности, позволив уменьшить потребление натуральных каучуков. Также синтетический продукт обладал новыми свойствами, например, стойкостью к бензину и маслам. Сергею Васильевичу было поручено продолжить исследования и изготовить промышленный способ производства каучука. Снова началась тяжелая работа. Однако теперь возможностей у Лебедева было хоть отбавляй. Понимая всю важность работ, правительство дало все нужное. В Ленинградском университете создали лабораторию синтетического каучука. За год в ней была построена экспериментальная установка, производившая по два-три килограмма каучука в сутки. В конце 1929-го года технология заводского процесса было закончена, а в феврале 1930-го в Ленинграде началось строительство первого завода. Заводская лаборатория, оборудованная по распоряжениям Лебедева, являлась настоящим научным центром синтетического каучука и одновременно одной из лучших химлабораторий того времени. Здесь прославившийся химик позже сформулировал правила, позволявшие его последователям правильно определять вещества для синтеза. Кроме этого, Лебедев имел право подбирать себе любых специалистов. По возникавшим вопросам он обращаться лично к Кирову. Постройка опытного завода было закончена в январе 1931-го года, а в феврале уже были получены первые дешевые 250 килограмм синтетического каучука. В этом же году Лебедева наградили орденом Ленина и избрали в Академию наук. Вскоре было заложено строительство еще трех заводов-гигантов по единому проекту – в Ефремове, Ярославле и Воронеже. А перед войной появился завод и в Казани. Мощность каждого из них составляла десять тысяч тонн каучука в год. Их строили возле мест, где производился спирт. Сырьем для спирта изначально служили пищевые продукты, в основном картофель. На одну тонну спирта требовалось двенадцать тонн картофеля, а для изготовления шины для автомобиля в то время уходило около пятисот килограммов картошки. Заводы объявили комсомольскими стройками и сооружали с ошеломительной быстротой. В 1932-ом первый каучук дал Ярославский завод. Изначально в производственных условиях синтез дивинила проходил с трудом. Требовалась наладка оборудования, поэтому Лебедев вместе со своими сотрудниками отправился сначала в Ярославль, а потом в Воронеж и Ефремов. Весной 1934-го года в Ефремове Лебедев подхватил сыпной тиф. Он умер вскоре после возвращения домой на шестидесятом году жизни. Его тело было похоронено в Александро-Невской лавре.
Однако дело, которому он дал такое значимое основание, развивалось. В 1934-ом году Советский Союз выпустил одиннадцать тысяч тонн искусственного каучука, в 1935-ом – двадцать пять тысяч, а в 1936-ом – сорок тысяч. Сложнейшая научная и техническая задача была успешно разрешена. Возможность оборудовать автотехнику шинами отечественного производства сыграла немаловажную роль в победе над фашизмом.
На втором месте по производству синтетических каучуков в то время были немцы, которые активно готовились к войне. Их производство было налажено на заводе в городе Шкопау, который СССР после победы по условиям репараций вывез в Воронеж. Третьим производителем стали Соединенные Штаты Америки после потери в начале 1942-го года рынков природных каучуков. Японцы захватили Индокитай, Нидерландскую Индию и Малайю, где добывалось более 90 процентов натурального продукта. После вступления Америки во Вторую Мировую продажа им была приостановлена, в ответ правительство США менее чем за три года построила 51 завод.
Наука также не стояла на месте. Совершенствовались способы изготовления и сырьевая база. Синтетические каучуки по применению разделились на общие и специальные со специфическими свойствами. Возникли особые группы искусственных каучуков вроде латексов, отверждающихся олигомеров, пластификаторных смесей. К концу прошлого века мировое производство этой продукции достигло двенадцати миллионов тонн в год, производимой в двадцати девяти странах. Вплоть до 1990-го года наша страна удерживала первое место по объемам производства синтетического каучука. Половина произведенных в СССР искусственных каучуков шла на экспорт. Однако после развала Советского Союза ситуация изменилась в корне. С лидирующих позиций наша страна попала сначала в число отстающих, а потом опустилась до категории догоняющих. В последние годы наблюдается улучшение ситуации в этой отрасли промышленности. Доля России на мировом рынке производства синтетического каучука сегодня составляет девять процентов.
Синтетический каучук — это синтетический эластомер, который обладает эластичными, водонепроницаемыми и электроизоляционными свойствами. В основном это полимеры, синтезированные из побочных продуктов нефти. Синтетический каучук используется для производства различных типов резины, при этом используется процесс вулканизации. Ежегодно производится около 32 миллионов тонн каучука, из которых две трети являются синтетическими. Рынок синтетических каучуков оценивается примерно в 56 миллиардов долларов США в 2020 году. Синтетический каучук, как и натуральный каучук, используется в автомобильной промышленности для изготовления шин, резиновых профилей для дверей и окон, резинотехнических изделий, шлангов, ремней, матов, напольных покрытий и много другого.
Не смотря на то, что Вторая мировая война стала движущей силой появления синтетического каучука в промышленных масштабах, когда правительства начали строить заводы, чтобы сбалансировать дефицит натурального каучука, были и другие причины после войны, которые привели к разработке альтернативы или заменителей натурального каучука. Вот некоторые важные факторы, которые влияли на производство синтетического каучука:
- Рост цен на натуральный каучук на мировом рынке в ответ на общее состояние экономики
- Политические события, которые отрезали покупателей от поставщиков сырья
- Большие транспортные расходы
- Региональные ограничения в отношении создания каучуковых плантаций
- Увеличение мирового спроса на каучук.
Производство синтетического каучука
Синтетический каучук в промышленном масштабе производится методами растворной или эмульсионной полимеризации. Полимеры, изготовленные в растворе, обычно имеют больше линейных молекул (то есть меньше разветвлений боковых цепей от основной цепи полимера), а также более узкое распределение молекулярного веса (то есть, большую длину) и обладают хорошей текучестью. Кроме того, размещение мономерных звеньев в молекуле полимера может контролироваться более точно, когда полимеризация проводится в растворе. Мономер или мономеры растворяют в углеводородном растворителе, обычно в гексане или циклогексане, и полимеризуют, используя металлоорганический катализатор, такой как бутиллитий.
При эмульсионной полимеризации мономер (или мономеры) эмульгируется в воде с подходящим мылом (например, стеарат натрия), применяемым в качестве поверхностно-активного вещества, и добавляется водорастворимый свободнорадикальный катализатор (например, персульфат калия, пероксиды, окислительно-восстановительная система), чтобы вызвать полимеризацию. После того как полимеризация достигнет желаемого уровня, реакцию останавливают добавлением ингибитора радикалов. Около 10 процентов синтетического эластомера, получаемого эмульсионным методом, продается в виде латекса. Остаток коагулируют с подкисленным соляным раствором, промывают, сушат и прессуют в брикеты весом 35 кг.
История синтетического каучука
Другие важные синтетические эластомеры были открыты за десятилетия до Второй мировой войны, хотя ни один из них не был пригоден для изготовления шин. Среди них были полисульфиды, синтезированные в Соединенных Штатах Джозефом Патриком в 1926 году и коммерциализированные после 1930 года в виде маслостойких тиокольных каучуков; полихлоропрен, обнаруженный Арнольдом Коллинзом в 1931 году и коммерциализированный компанией DuPont в 1932 году как Duprene (позднее неопрен), высокопрочный маслостойкий каучук; нитрильный каучук (NBR), маслостойкий сополимер акрилонитрила и бутадиена, синтезированный Эрихом Конрадом и Чункуром в 1930 году и известный как Buna N в Германии; бутилкаучук (IIR), сополимер изопрена и изобутилена, открытый в 1937 году американцами Р.М. Томасом и В. Дж. Спарксом в Standard Oil Company (Нью-Джерси).
В 1993 году мировое потребление синтетического каучука достигло девяти миллионов тонн. Около 55 процентов всего производимого синтетического каучука используется в автомобильных шинах.
Синтетический каучук — типы и использование
Как упоминалось выше, существует несколько основных видов синтетического каучука. Тип каучука подбирается в зависимости от условий эксплуатации и необходимых физико-химических свойств готового изделия. Вот основные типы синтетических каучуков и краткое описание их областей применения.
Стирол-бутадиен-каучук (SBR): резина общего назначения, обладающая лучшей стойкостью к истиранию, плохим сопротивлением низким температурам, низкой эластичностью, хорошей стойкостью к старению и нагреву, отличный электроизоляционный материал. Используется в шинной промышленности, для производства конвейерных лент, уплотнений, резинотехнических изделий.
Полибутадиеновый каучук (BR): этот синтетический каучук не используется сам по себе. Он смешивается с SBR или NR. Он гибок при низких температурах и обладает хорошей эластичностью. Используется в шинах, сцеплениях, подшипниках двигателя, конвейерных лентах, резинотехнических изделиях, уплотнениях для питьевой воды.
Изопреновый каучук (IR): это более однородный, чистый, прозрачный каучук. Используется в технических изделиях, таких как строительные секции, нагревательные шланги, охлаждающие шланги для транспортных средств, высокопроизводительные шины, посуда для пищевых продуктов.
Акрилонитрил-бутадиеновый каучук (NBR): этот синтетический каучук обладает устойчивостью к топливу и маслу, хорошими температурными свойствами и стойкостью к истиранию. Используется в автомобильных деталях, масляных шлангах, резинотехнических изделиях, ковриках, плитах, уплотнениях, роликах и для пищевых продуктов, таких как молоко.
Хлоропреновый каучук (CR): устойчив к смазке, маслам, старению, истиранию и атмосферным воздействиям, обладает огнестойкостью. Используется в конвейерных лентах, приводных ремнях, сцеплениях, всех видах резинотехнических изделий, тросах, пневматических подвесных системах.
Бутилкаучук (IIR): этот синтетический каучук устойчив к старению, озону и химическим веществам. Обладает хорошими механическими и изоляционными свойствами. Обладает низкой проницаемостью для газов и износостойкостью. Используется в автомобильных шлангах, уплотнениях, мембранах, покрышках, резинотканевых изделиях, шлангах, изоляции кабелей.
Читайте также: