A borracha natural tem muitos análogos, e um dosa borracha de isopreno é considerada a de maior tonelagem. A indústria produz uma grande variedade de tipos desses produtos, diferindo tanto nas propriedades quanto no tipo de catalisadores usados - lítio, complexo e semelhantes.
Como a borracha é feita
A borracha de isopreno é sintética,é estereorregular e é obtido pela polimerização do isopreno colocado em um solvente inerte com um catalisador complexo. É assim que, por exemplo, o SKI-3 é feito. A polimerização do isopreno em solução deve ser contínua, para isso existem baterias de quatro a seis polimerizadores, que são resfriadas com salmoura.
O monômero no lote é concentrado em doze -quinze por cento, então o grau de conversão alcançará noventa e cinco por cento e a duração será de duas a três horas em temperaturas de zero a dez graus Celsius. Se for necessário obter uma borracha de isopreno de alto peso molecular, a pureza dos reagentes usados na polimerização deve ser muito elevada.
Estabilização e secagem
Para proteger o polímero da oxidação, você precisa deleestabilizar com uma mistura de fenilenodiamina e neozona, que deve ser introduzida no polímero como uma solução ou suspensão aquosa. Para separar a borracha de isopreno do polímero como uma migalha, o polímero deve ser misturado com vapor e água e, em seguida, são adicionados aditivos que evitam a aglomeração (aglomeração). Depois disso, é necessário destilar o solvente. Agora é necessário realizar os processos de desgaseificação, separação do miolo da água e secagem em máquinas de rosca sem-fim e secadores de correia. Ao final desse processo, a produção da borracha de isopreno pode ser considerada concluída.
Agora será briquetado eminstalações automáticas sob a imprensa. A marca SKI-3 é a borracha de isopreno sintética, produzida em briquetes de trinta quilos cada. O briquete é embrulhado em filme plástico e colocado em um saco de papel de quatro camadas. Este filme é muito bem processado simultaneamente com o conteúdo, que é borracha de isopreno, suas propriedades com a temperatura de mistura permitem que o polietileno amoleça e se misture com o volume em um misturador de borracha.
Estrutura
Cada borracha produzidaindústria, tem características e propriedades próprias inerentes apenas a esta variedade. Algumas borrachas têm boa resistência mecânica, outras têm boa resistência química ou estanqueidade a gás, outras não têm medo de mudanças de temperatura, e assim por diante. As propriedades das borrachas sintéticas individuais são superiores às naturais em muitos aspectos e muitas vezes. Apenas a elasticidade da borracha natural ainda não foi superada, sendo esta a propriedade mais importante para produtos como pneus de aviões ou automóveis.
Durante a operação, eles sempre experimentam tremendasdeformação - alongamento e compressão, que causa atrito intermolecular, aquecimento e perda de qualidades. Ou seja, quanto maior a elasticidade da borracha, mais durável é o produto. É por isso que a borracha natural ainda não saiu de uso, e é ela quem se utiliza para a produção de pneus para aviões e automóveis de alta velocidade e pesados. A borracha natural é um polímero de isopreno, razão pela qual os cientistas estão trabalhando tanto para tornar a borracha de isopreno um análogo da borracha natural.
Formula
Os recursos para a extração da borracha natural são muito limitados. A borracha comum, de ocorrência natural, tem a fórmula C5H8, como se viu, é absolutamente idênticoa fórmula molecular do isopreno, que se forma quando a borracha é aquecida, em seus produtos de decomposição. O desafio é encontrar uma maneira razoavelmente acessível. E a borracha de isopreno é obtida durante a reação de polimerização, e aqui é importante construir corretamente o curso dessa reação. A polimerização prossegue da seguinte forma: nCH2 = C (CH3) - CH = CH2 ----> (-CH2 - C (CH3) = CH - CH2) n.
O método mais promissor até agora é o método de desidrogenação catalítica do isopentano, que é liberado dos gases do óleo. O material de partida para a produção de isopreno também pode ser pentano: CH3-CH2-CH2-CH2-CH3, porque quando aquecido e com catalisadores, eletambém convertido em isopentano. Existe também um método de polimerização, no qual a reação de produção da borracha de isopreno é estruturada de forma que se obtenha uma borracha muito semelhante em estrutura à natural e, portanto, com as mesmas excelentes propriedades.
Isopreno
O isopreno é um hidrocarboneto insaturado,pertencentes à série diene. É um líquido incolor volátil. O cheiro é muito característico. A borracha de isopreno é um monômero natural, uma vez que o restante de sua molécula entrou em muitos outros compostos naturais - isoprenóides, terpenóides e semelhantes. Ele se dissolve em solventes orgânicos. Com o álcool etílico, por exemplo, pode ser misturado em qualquer proporção. Mas ele se dissolve mal na água.
Mas facilmente forma um elo estruturalborracha de isopreno durante a polimerização, devido à qual guta-percha de isopreno e borrachas são obtidas. Além disso, o isopreno pode entrar em reações diferentes durante a copolimerização. É indispensável na indústria, pois é utilizado para sintetizar borrachas, medicamentos e até algumas substâncias aromáticas. Em nosso país, a produção de borracha sintética de isopreno se desenvolve há muito tempo e representa cerca de vinte e quatro por cento da produção mundial.
História
O primeiro isopreno foi obtido em 1860 pelo métodopirólise de borracha natural. a pirólise é uma decomposição térmica (em altas temperaturas) de muitos compostos inorgânicos e orgânicos em condições de deficiência de oxigênio. Posteriormente, foi inventada uma lâmpada de isopreno - elétrica com serpentina aquecida, com a ajuda da qual o óleo de terebintina era decomposto termicamente em laboratórios.
A Segunda Guerra Mundial trouxe enormesa necessidade de borrachas de isopreno e, portanto, aprenderam a extrair isopreno em escala industrial por meio da pirólise do limoneno. Ainda assim, o isopreno era muito caro para a produção em massa de borrachas sintéticas. A situação mudou quando foi encontrada uma maneira de obtê-lo do petróleo. Então, as tecnologias para a polimerização do isopreno começaram a se desenvolver rapidamente.
Papel na economia
O mais importante no planejamento da produção de um produto como a borracha de isopreno é escolher o local certo, pois a fração C terá que ser entregue.5 para o destino de várias empresas que realizam cracking ao mesmo tempo. Em segundo lugar em termos de importância está levando em consideração o local de aproveitamento dos hidrocarbonetos remanescentes da fração C nos planos5.
No início dos anos noventa do século XX, a Europa Ocidental estava produzindo cerca de oitenta e cinco mil toneladas de C dienes5, dos quais quarenta e quatro mil toneladas foramciclopentadieno dimerizado e 23 mil toneladas de isopreno. O resto - cerca de quinze mil toneladas - era piperileno. Dez anos depois, o volume mundial de produção de isopreno aumentou para oitocentas e cinquenta mil toneladas por ano.
Propriedades
Em condições padrão isopreno, como jáé dito - este é um líquido incolor volátil, quase insolúvel em água, mas miscível em qualquer proporção com álcool dietílico, padrão, benzeno, acetona. O isopreno é capaz de formar misturas azeotrópicas com uma ampla variedade de solventes orgânicos. Ao considerar os dados dos estudos espectroscópicos, pode-se perceber que já a cinquenta graus Celsius, a maioria das moléculas de isopreno assumem uma conformação s-trans estável, apenas quinze por cento das moléculas estão na conformação s-cis. A diferença de energia entre esses estados é de 6,3 kJ.
As propriedades químicas do isopreno representam-no comoum dieno conjugado típico que sofre reações de substituição, adição, complexação, ciclização e telomerização. É ativo na reação com eletrófilos e dienófilos.
Aplicação
A maior parte do isopreno que é produzido ematualmente, é usado na síntese de borracha de isopreno, que é semelhante em estrutura e propriedades à borracha natural. É amplamente utilizado para a produção de pneus. Existe também outro produto da polimerização do isopreno - o poliisopreno, que é muito menos usado porque tem as propriedades da guta-percha. É usado para fazer, por exemplo, isolamento de arame e bolas de golfe. A borracha de isopreno é usada na fabricação de todos os tipos de produtos de borracha, onde as borrachas naturais e outras sintéticas são combinadas.
Por exemplo, para reduzir a viscosidade, adicioneAlém disso, as borrachas de butadieno-metilestireno aumentam a resistência à fadiga se as deformações se repetem. Os nitritos adicionam resistência ao ozônio e resistência ao envelhecimento por calor. Assim, observando um conjunto de propriedades técnicas, as borrachas de isopreno mostram-se perfeitamente ao utilizar correias transportadoras, mangueiras de sucção ou pressão, no revestimento de eixos de máquinas, na produção de calçados, produtos médicos e outros.
Nocivo ao meio ambiente
O isopreno é altamente explosivo e inflamável.Em altas concentrações no corpo, pode causar paralisia e morte. Isso ocorre principalmente na saturação atmosférica e, portanto, o metabolismo ocorre no sistema respiratório, quando o isopreno é convertido em epóxidos e dióis.
Quarenta é considerado uma alta concentração.miligramas por metro cúbico é a dose limite. Pequenas concentrações de isopreno no ar podem ter um efeito narcótico em uma pessoa e causar irritação nos olhos, pele, trato respiratório e membranas mucosas.
Biologia
Cientistas modernos descobriram que o vapor de isopreno é liberado na atmosfera por quase todas as plantas. O volume mundial de isopreno fitogênico é estimado em aproximadamente (180-450).1012 gramas de carbono por ano.Esse processo é acelerado se a temperatura do ar se aproxima dos trinta graus Celsius, bem como se a intensidade da radiação solar for alta, enquanto a fotossíntese já está totalmente saturada. A biossíntese de isopreno é inibida pela fosmidomicina e compostos de várias estatinas. Por que as plantas fazem isso não é totalmente compreendido. Talvez o isopreno lhes dê resistência adicional ao superaquecimento. Além disso, é um eliminador de radicais, o que significa que pode proteger as plantas de espécies reativas de oxigênio e dos efeitos do ozônio.
Os cientistas também sugerem que a síntese de isoprenofaz com que você gaste constantemente as moléculas NADPH e ATP, que a planta produz durante a fotossíntese. Isso significa que a liberação de isopreno protege contra a destruição fotooxidativa e reduçao se a iluminação for excessiva. Pode haver uma desvantagem nesse mecanismo de defesa: o carbono, que é extraído com tanta dificuldade no processo de fotossíntese, é gasto na liberação do isopreno. Os cientistas não pararam nas plantas e descobriram que o corpo humano também sabe produzir hidrocarbonetos dienos, sendo o isopreno o mais comum entre eles.
