Jak syntetický isoprenový kaučuk

Přírodní kaučuk má mnoho analogů a jeden z nichNejvíce vícenásobností je izoprenový kaučuk. Průmysl vyrábí nejrůznější typy tohoto výrobku, které se liší jak vlastnostmi, tak typem použitých katalyzátorů - lithiem, komplexem a podobně.

Jak se vyrábí kaučuk?

Izoprenová pryž je syntetická, to jeje stereoregulární, ale je získán polymerací isoprenu umístěného v inertním rozpouštědlovém prostředí s komplexním katalyzátorem. Toto se provádí například SKI-3. Polymerace isoprenu v roztoku musí být kontinuální, proto existují baterie čtyř až šesti polymerizátorů, které jsou chlazeny solankou.

Monomer v náboji je koncentrován na dvanáct -pětatřiceti procent, pak stupeň konverze dosáhne devadesát pět procent a trvání bude dvě až tři hodiny při teplotách od nuly do deset stupňů Celsia. Pokud je nutné získat izoprenový kaučuk o vysoké molekulové hmotnosti, čistota reakčních činidel použitých při polymeraci je velmi vysoká.

Stabilizace a sušení

Chcete-li chránit polymer před oxidací, potřebujete tostabilizovat se směsí fenylendiaminu a neozonu, která musí být zavedena do polymeru jako roztok nebo vodná suspenze. Pro izolaci isoprenového kaučuku z polymeru jako drtiče musí být polymer smíchán s párou a vodou a potom přidány přísady, které zabraňují aglomeraci (shlukování). Poté je nutné rozpouštědlo oddestilovat. Nyní je nutné provádět procesy odplynění, oddělování strouhounů od vody a sušení v červi a sušácích pásu. Na konci tohoto procesu lze přípravu isoprenového kaučuku považovat za kompletní.

Teď je to jeho briketováníautomatické instalace pod tlakem. Značka SKI-3 je syntetický izoprenový kaučuk, který se vyrábí v briketách o hmotnosti 30 kilogramů. Briketa je zabalena do polyethylenové fólie a umístěna do čtyřvrstvého papírového pytle. Tato fólie je velmi dobře zpracována současně s obsahem isoprenového kaučuku, její vlastnosti s mísící teplotou zcela umožňují změkčení polyethylenu a jeho míchání s objemem v mísiči.

Struktura

Každá vyráběná kaučukprůmysl, má svou vlastnost a vlastní charakter pouze v této řadě vlastností. Některé kaučuky mají dobrou mechanickou pevnost, jiné mají chemickou odolnost nebo plynotěsnost, jiné nemají strach ze změn teploty a tak dále. Vlastnosti jednotlivých syntetických kaučuků překračují přirozenost v mnoha ohledech a mnohokrát. Pouze elasticita přírodního kaučuku ještě nebyla schopna překonat a je to nejdůležitější vlastnost pro takové výrobky, jako jsou letecké nebo automobilové pneumatiky.

Při provozu jsou vždy obrovskédeformace - napětí i stlačení, které způsobuje mezomolekulární tření, ohřev a ztrátu vlastností. To znamená, že čím je pružnost gumy vyšší, tím je výrobek odolnější. Z tohoto důvodu se přírodní kaučuk ještě nevyužil a používá se k výrobě pneumatik vysokorychlostních a těžkých nákladních letadel a automobilů. Přírodní kaučuk je polymer izoprenu, proto je práce vědců tak velká, že se izoprenový kaučuk stává analogickým přírodním kaučukem.

Vzorec

Zdroje těžby přírodního kaučuku jsou velmi omezené. Obvyklá kaučuk získaná v přírodě má vzorec C₅H₈, jak se ukázalo, je zcela totožnémolekulový vzorec isoprenu, který se vytváří při zahřívání kaučuku v produktech jeho rozkladu. Úkolem je najít poměrně přístupnou metodu. V průběhu polymerizační reakce vzniká isoprenový kaučuk a je důležité správně vytvořit tok této reakce. Polymerace je následující: nCH₂ = C (CH₃) -CH = CH₂ ----> (-CH₂ - C (CH₃) = CH-CH₂) n.

Dosud nejslibnější metodou je metoda katalytické dehydrogenace izopentanu, která se uvolňuje z ropných plynů. Výchozím materiálem pro přípravu isoprenu může být pentan: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃, protože když je zahřát a s katalyzátory, to jetaké transformovala v isopentanu. Existuje způsob polymerace, ve kterém se reakce k výrobě isoprenový kaučuk je postavena tak, že se získá guma, velmi podobnou strukturu jako přírodní, a tudíž mají stejné vynikající vlastnosti.

Isopren

Isopren je nenasycený uhlovodík,patřící do série diene. Jedná se o těkavou bezbarvou kapalinu. Vůně je velmi charakteristická. Izoprenový kaučuk je přirozený monomer, protože zbytek jeho molekuly vstoupil do mnoha dalších přírodních sloučenin - izoprenoidy, terpenoidy a podobně. V organických rozpouštědlech se rozpouští. Například s ethylalkoholem lze smíchat v libovolném poměru. Ale ve vodě se špatně rozpouští.

Ale snadno tvoří strukturální vazbuisoprenového kaučuku během polymerace, což vede k izoprenové gutaperce a kaučukům. Isoprenu mohou také vstoupit do různých reakcí v kopolymeraci. V průmyslu je to nepostradatelné, protože s jeho pomocí existuje syntéza kaučuků, lékařských přípravků a dokonce i některých vonných látek. V naší zemi se výroba syntetického izoprenového kaučuku dlouhodobě rozvíjí a činí zhruba dvacet čtyři procent světové produkce.

Historie

První isopren byl získán v roce 1860 metodoupyrolýza přírodního kaučuku. pyrolýza - je tepelná (vysoká teplota), rozšíření mnoha anorganických a organických sloučenin v podmínkách nedostatku kyslíku. Později to bylo vynalezeno lampy isopren - elektrická, s vyhřívaným cívkou, skrze který tepelně rozloží v laboratořích terpentýnu ropy.

Druhá světová válka přinesla obrovskýPotřebujete isoprenové kaučuky, isopren, a proto se naučil, aby se v průmyslovém měřítku pyrolýzou limonen. Přesto, isopren bylo příliš drahé pro masovou výrobu syntetického kaučuku. Situace se změnila, když byla nalezena cesta k získání z ropy. Pak se technologie pro polymerizaci isoprenu začaly rychle rozvíjet.

Role v ekonomice

Nejdůležitější věcí při plánování výroby výrobku, jako je izoprenový kaučuk, je správná volba umístění, protože budete muset dodat frakce C₅ místo určení několika firem, které provádějí praskání. Na druhém místě o důležitosti - registrace na místě plánů na likvidaci zbývající uhlovodíkové frakce C₅.

Počátkem devadesátých let dvacátého století vytvořila západní Evropa asi osmdesát pět tisíc tun dienů C₅, z nichž bylo čtyřicet tisíc tundimerizovaný cyklopentadien a dvacet tři tisíce tun - izopren. Zbytek - asi patnáct tisíc tun - byl piperylenes. O deset let později se světový objem výroby izoprenu zvýšil na osmdesát padesát tisíc tun ročně.

Vlastnosti

Za standardních podmínek je izopren, jak tomu bylo jižTo, že - těkavá, bezbarvá kapalina, ve vodě téměř nerozpustné, ale smísí v libovolném poměru s ethylalkoholem, měřítko, benzen, aceton. Isopren je schopen tvořit azeotropní směsi s různými různými organickými rozpouštědly. Při zvažování datových studií spektroskopické je zřejmé, že i při padesát stupňů Celsia většinu molekul isoprenu se stabilní s-trans-konformaci, pouze patnáct procent molekul, jsou v S-cis konformaci. Mezi těmito stavy je energetický rozdíl 6,3 kJ.

Chemické vlastnosti isoprenu to představujítypický konjugovaný dien, který vstupuje do reakcí substituce, adice, komplexace, cyklizace, telomerizace. Aktivní v reakci s elektrofily a dienofily.

Aplikace

Většina izoprenu, která se vyrábí vkteré se v současné době používají při syntéze isoprenové pryže, podobné struktury a vlastností jako přírodní kaučuk. Používá se zejména při výrobě pneumatik. Existuje další produkt polymerace izoprenu, polyisoprenu, který se používá mnohem méně, protože má vlastnosti guttaperchy. Z toho se například vyrábí izolace pro dráty a golfové míčky. Izoprenový kaučuk se používá k výrobě všech druhů pryžových výrobků, kde jsou kombinovány přírodní a jiné syntetické kaučuky.

Chcete-li například snížit lepivost, přidejtebutadien-methylstyrenové kaučuky, navíc se zvyšuje odolnost proti únavě, pokud jsou deformace násobné. Nitrity zvyšují odolnost vůči ozonu a odolnost proti stárnutí za tepla. Tak, pozorování soubor technických vlastností isoprenové kaučuky dokonale se projevují při použití dopravní pásy, nebo sací hadice, se čelí hřídele stroje, na výrobu obuvi, zdravotnických a jiných produktů.

Nebezpečnost pro životní prostředí

Izopren snadno exploduje a vznítí se. Ve vysokých koncentracích v těle může vést k paralýze a smrti. V podstatě se to stane při atmosférické saturaci, a proto se metabolismus dostává do dýchacího systému, když je isopren přeměněn na epoxidy a dioly.

Vysoká koncentrace je čtyřicetmiligramy na metr krychlový je limitní dávka. Malé koncentrace isoprenu ve vzduchu mohou mít na člověka narkotický účinek, způsobují podráždění očí, kůže, dýchacích cest a sliznic.

Biologie

Moderní vědci zjistili, že dvojice izoprenu uvolňují téměř všechny rostliny do atmosféry. Celkový objem fytogenního izoprenu je přibližně odhadován na (180-450)^_.10¹² gramů uhlíku za rok. Tento proces se zrychluje, pokud teplota vzduchu dosáhne třiceti stupňů Celsia, a také pokud je intenzita slunečního záření vysoká, zatímco fotosyntéza je již plně nasycena. Biosyntézu isoprenu inhibuje fosmidomycin a sloučeniny řady statinů. Proč to rostliny dělají, není plně pochopeno. Možná, izopren jim dodává další odolnost proti přehřátí. Navíc je to lovec radikálů, což znamená, že může chránit rostliny před aktivními formami kyslíku a účinky ozonu.

Také vědci naznačují, že syntéza izoprenuDělá nám neustále utrácet molekuly ATP a NADPH, které se hromadí rostliny při fotosyntéze. Proto izolace isoprenu chrání proti poškození a fotooxidativní perevosstanovleniya pokud nadměrné osvětlení. Nevýhodou v tomto obranný mechanismus může být uhlík, který se vyrábí s tak obtíže v procesu fotosyntézy, je zbytečné na přidělení isoprenu. Na rostlinách, vědci nezastavil a zjistil, že lidské tělo je také schopen vyrobit dienové uhlovodíky, isopren, a mezi nimi je nejčastější.