Hvordan syntetisk isopren gummi fremstilles

Naturgummi har mange analoger, og en af ​​demisoprengummi betragtes som den mest store tonnage. Industrien producerer en lang række typer af disse produkter, der adskiller sig både i egenskaber og i den type katalysatorer, der blev brugt - lithium, kompleks og lignende.

Hvordan gummi er lavet

Isoprengummi er syntetisk, deter stereoregulær, og den opnås ved polymerisation af isopren anbragt i et inaktivt opløsningsmiddel med en kompleks katalysator. Sådan gøres for eksempel SKI-3. Polymerisationen af ​​isopren i opløsning skal være kontinuerlig, for dette er der batterier på fire til seks polymerisatorer, som afkøles med saltvand.

Monomer i ladningen er koncentreret til tolv -femten procent, så når graden af ​​konvertering femoghalvfems procent, og varigheden vil være to til tre timer ved temperaturer fra nul til ti grader Celsius. Hvis det er nødvendigt at opnå en isoprengummi med høj molekylvægt, skal renheden af ​​de reagenser, der anvendes i polymeriseringen, være af meget høj grad.

Stabilisering og tørring

For at beskytte polymeren mod oxidation har du brug for denstabiliseres med en blanding af phenylendiamin og neozon, som skal indføres i polymeren som en opløsning eller vandig suspension. For at adskille isoprengummiet fra polymeren som smuler, skal polymeren blandes med damp og vand, hvorefter tilsætningsstoffer tilsættes for at forhindre agglomerering (sammenklumpning). Derefter er det nødvendigt at destillere opløsningsmidlet. Nu er det nødvendigt at udføre processerne med afgasning, adskillelse af krummer fra vand og tørring i ormemaskiner og båndtørrere. I slutningen af ​​denne proces kan produktionen af ​​isoprengummi betragtes som fuldført.

Nu bliver det briketteret videreautomatiske installationer under pressen. SKI-3-mærket er syntetisk isoprengummi, der produceres i briketter på 30 kg hver. Briketten pakkes ind i plastfolie og placeres i en firelags papirpose. Denne film behandles ganske godt samtidigt med indholdet, som er isoprengummi, og dets egenskaber med blandetemperaturen tillader ganske vist, at polyethylen blødgøres og blandes med hovedparten i en gummiblander.

struktur

Hver gummi, der produceresindustri, har sine egne egenskaber og egenskaber, der kun er forbundet med denne sort. Nogle gummier har god mekanisk styrke, andre har kemisk modstand eller gastæthed, andre frygter ikke temperaturændringer osv. Egenskaberne ved individuelle syntetiske gummier er overlegne naturlige i mange henseender og mange gange. Kun elasticiteten af ​​naturgummi er endnu ikke overgået, og dette er den vigtigste egenskab for produkter såsom fly eller bildæk.

Under operation oplever de altid enormedeformation - både strækning og kompression, som forårsager intermolekylær friktion, opvarmning og tab af kvaliteter. Jo højere gummiens elasticitet er, jo mere holdbart er produktet. Det er af denne grund, at naturgummi endnu ikke er gået ud af brug, og det er han, der bruges til produktion af dæk til højhastigheds- og tunge fly og biler. Naturgummi er en isoprenpolymer, hvorfor forskere arbejder så hårdt på at gøre isoprengummi til en analog af naturgummi.

formel

Ressourcerne til udvinding af naturgummi er meget begrænsede. Almindelig, naturligt forekommende gummi har formlen C₅H₈, som det viste sig, er det helt identiskden molekylære formel af isopren, som dannes, når gummi opvarmes, i dets nedbrydningsprodukter. Udfordringen er at finde en rimelig måde. Og isoprengummi opnås under polymerisationsreaktionen, og her er det vigtigt at opbygge løbet af denne reaktion korrekt. Polymeriseringen forløber som følger: nCH₂ = C (CH₃) - CH = CH₂ ----> (-CH₂ - C (CH₃) = CH - CH₂) n.

Den mest lovende metode hidtil er metoden til katalytisk dehydrogenering af isopentan, som frigøres fra oliegasser. Udgangsmaterialet til fremstilling af isopren kan også være pentan: CH₃CH₂CH₂CH₂CH₃, fordi når det opvarmes og med katalysatorer, detogså konverteret til isopentan. Der er også en polymerisationsmetode, hvor reaktionen til fremstilling af isoprengummi er struktureret således, at der opnås en gummi, der er meget lig struktur og naturlig og derfor har de samme fremragende egenskaber.

Isopren

Isopren er et umættet kulbrinte,tilhører dien-serien. Det er en flygtig farveløs væske. Lugten er meget karakteristisk. Isoprengummi er en naturlig monomer, da resten af ​​dets molekyle er kommet ind i mange andre naturlige forbindelser - isoprenoider, terpenoider og lignende. Det opløses i organiske opløsningsmidler. Med ethylalkohol kan den for eksempel blandes i ethvert forhold. Men det opløses dårligt i vand.

Men det danner let et strukturelt linkisoprengummi under polymerisation, på grund af hvilken der opnås isopren gutta-percha og gummi. Isopren kan også indgå i forskellige reaktioner under copolymerisation. Det er uundværligt i industrien, da det bruges til at syntetisere gummi, medicin og endda nogle aromatiske stoffer. I vores land har produktionen af ​​syntetisk isoprengummi udviklet sig i lang tid og tegner sig for omkring 24 procent af verdensproduktionen.

historie

Den første isopren blev opnået i 1860 ved metodenpyrolyse af naturgummi. pyrolyse er en termisk (ved høje temperaturer) nedbrydning af mange uorganiske og organiske forbindelser under betingelser med iltmangel. Senere blev en isoprenlampe opfundet - en elektrisk med en opvarmet spole, ved hjælp af hvilken terpentinolie blev nedbrudt termisk i laboratorier.

Anden Verdenskrig bragte enormebehovet for isoprengummi, og derfor lærte de at udvinde isopren i industriel skala ved pyrolyse af limonen. Alligevel var isopren for dyrt til masseproduktion af syntetiske gummier. Situationen ændrede sig, da man fandt en måde at få den ud af olie. Derefter begyndte teknologier til polymerisering af isopren at udvikle sig hurtigt.

Roll i økonomien

Det vigtigste ved planlægning af produktionen af ​​et produkt som isoprengummi er at vælge den rigtige placering, fordi C-fraktionen skal leveres.₅ til destinationen fra flere virksomheder, der udfører revner på én gang. For det andet er det med hensyn til betydning at tage hensyn til anvendelsesstedet for de resterende kulbrinter fra fraktion C i planerne₅.

I begyndelsen af ​​halvfemserne af det tyvende århundrede producerede Vesteuropa omkring femogfirs tusind tons C-diener₅, hvoraf fireogfyrre tusind tons vardimeriseret cyclopentadien og 23 tusind tons isopren. Resten - omkring femten tusind tons - var piperylen. Ti år senere steg verdensvolumenet af isoprenproduktion til otte hundrede og halvtreds tusind tons om året.

egenskaber

Som standard er isopren under standardbetingelsersagt - det er en flygtig farveløs væske, næsten uopløselig i vand, men blandbar i ethvert forhold med diethylalkohol, standard, benzen, acetone. Isopren er i stand til at danne azeotrope blandinger med en lang række organiske opløsningsmidler. Når man overvejer data fra spektroskopiske undersøgelser, kan det ses, at de fleste af isoprenmolekylerne allerede ved halvtreds grader Celsius antager en stabil s-trans-konformation, kun femten procent af molekylerne er i s-cis-konformation. Energiforskellen mellem disse tilstande er 6,3 kJ.

De kemiske egenskaber ved isopren repræsenterer det somen typisk konjugeret dien, der gennemgår substitution, addition, kompleksering, cyklisering, telomeriseringsreaktioner. Det er aktivt i reaktion med elektrofiler og dienofiler.

ansøgning

Hoveddelen af ​​isopren, der produceres iI øjeblikket bruges det til syntesen af ​​isoprengummi, som har samme struktur og egenskaber som naturgummi. Det bruges især bredt til produktion af dæk. Der er også et andet produkt af isoprenpolymerisation - polyisopren, som bruges meget mindre, fordi det har egenskaberne gutta-percha. Det bruges til at fremstille f.eks. Trådisolering og golfbolde. Isoprengummi bruges til fremstilling af alle slags gummiprodukter, hvor naturlige og andre syntetiske gummier kombineres.

For eksempel, for at reducere klæbrighed, tilføjbutadien-methylstyrengummi øger desuden udmattelsesudholdenhed, hvis deformationer gentages. Nitritter tilføjer ozonbestandighed og modstandsdygtighed mod ældning af varme. Under overholdelse af et sæt tekniske egenskaber fungerer isoprengummier således godt, når de bruger transportbånd, suge- eller trykslanger, når der foretes maskinskakter, til produktion af fodtøj, medicinske og andre produkter.

Miljøfare

Isopren er meget eksplosiv og brandfarlig.I høje koncentrationer i kroppen kan det føre til lammelse og død. Dette sker hovedsageligt ved atmosfærisk mætning, og metabolisme forekommer derfor i åndedrætssystemet, når isopren omdannes til epoxider og dioler.

Fyrre betragtes som en høj koncentration.milligram pr. kubikmeter er den begrænsende dosis. Små koncentrationer af isopren i luften kan have en narkotisk virkning på en person og forårsage irritation i øjne, hud, luftveje og slimhinder.

biologi

Moderne forskere har fundet ud af, at isoprendamp frigives i atmosfæren af ​​næsten alle planter. Verdensvolumenet af fytogen isopren estimeres omtrent til (180-450)^_.10¹² gram kulstof om året.Denne proces accelereres, hvis lufttemperaturen nærmer sig tredive grader Celsius, samt hvis intensiteten af ​​solstråling er høj, mens fotosyntese allerede er fuldt mættet. Isoprenbiosyntese hæmmes af fosmidomycin og forbindelser med et antal statiner. Hvorfor planter gør dette forstås ikke fuldt ud. Måske giver isopren dem yderligere modstand mod overophedning. Derudover er det en radikal fjernelse, hvilket betyder, at den kan beskytte planter mod reaktive iltarter og mod virkningen af ​​ozon.

Forskere foreslår også, at syntesen af ​​isoprenfår dig til konstant at bruge molekylerne NADPH og ATP, som planten producerer under fotosyntese. Dette betyder, at frigivelse af isopren beskytter mod fotooxidativ destruktion og re-reduktion, hvis belysningen er overdreven. Der kan være en ulempe ved denne forsvarsmekanisme: kulstof, der ekstraheres med så svært ved fotosynteseprocessen, bruges på frigivelse af isopren. Forskere stoppede ikke ved planter og fandt ud af, at den menneskelige krop også ved, hvordan man producerer dienkulbrinter, og isopren er den mest almindelige blandt dem.