Kako sintetička isoprena guma

Prirodna guma ima mnogo analoga, a izoprenska guma se smatra jednim od najviših tona. Industrija proizvodi najrazličitije vrste ovog proizvoda, različite u oba svojstva i tip katalizatora koji se koriste - litij, kompleks i slično.

Kako se proizvodi guma?

To je sintetski izoprena guma, stereoregulyaren je i primiti preko polimerizacije izoprena, smještena u mediju inertnom otapalu sa složenim katalizatorom. To je učinjeno, na primjer, SKI-3. Polimerizacija izoprena u otopini mora biti kontinuirana, za to su baterije od četiri do šest polimerizatora koje se ohladi slanom otopinom.

Monomer u naboju koncentrira se na dvanaest do petnaest posto, a stupanj konverzije doseći će devedeset pet posto, a trajanje će trajati dva do tri sata pri temperaturama od nula do deset stupnjeva Celzijusa. Ako je potrebno dobiti izoprensku gumu visoke molekulske težine, čistoća reagensa korištenih u polimerizaciji je vrlo visoka.

Stabilizacija i sušenje

Da bi se polimer zaštitio od oksidacije, mora se stabilizirati smjesom fenilendiamina i neozona, koji se mora uvesti u polimer kao otopina ili vodena suspenzija. Da bi izolirali izoprensku gumu od polimera kao mrvicu, polimer se mora pomiješati s parom i vodom, a zatim dodati aditive koji sprječavaju aglomeriranje (nakupljanje). Nakon toga potrebno je odstraniti otapalo. Sada je potrebno provesti procese otplinjavanja, odvajanja mrvica od vode i sušenja u crvima i sušilici remena. Na kraju ovog postupka, priprema izoprenske gume može se smatrati potpunom.

Sada se briketira na automatskim postrojenjima pod tiskom. SKI-3 brand je sintetička isoprena guma, koja se proizvodi u briketi od trideset kilograma svaki. Briketa je umotana u polietilensku foliju i postavljena u četveroslojnu papirnatu vrećicu. Ovaj film je vrlo dobro obrađen istodobno sa sadržajem koji je izoprenska guma, a njegova svojstva s temperaturom miješanja potpuno dopuštaju da se polietilen omekša i pomiješa s mase u mješalici.

struktura

Svaka guma, koja je proizvedena od strane industrije, ima svoje karakteristike i svojstvena samo ovom različitim svojstvima. Neke gumice imaju dobru mehaničku čvrstoću, druge imaju kemijsku otpornost ili nepropusnost plina, ostale nemaju strah od promjena temperature i tako dalje. Svojstva pojedinih sintetičkih guma prelaze prirodno u mnogočemu i mnogo puta. Samo elastičnost prirodne gume još nije mogla nadmašiti, a ovo je najvažnije svojstvo za proizvode poput zrakoplovstva ili automobilskih guma.

Tijekom rada uvijek doživljavaju veliku deformaciju - napetost i kompresiju, što uzrokuje intermolekularno trenje, grijanje i gubitak kvalitete. To jest, što je veća elastičnost gume, to je izdržljiviji proizvod. Zbog toga se prirodna guma još uvijek ne koristi i služi za proizvodnju guma brzih i teških zrakoplova i automobila. Prirodna guma je polimer izoprena, zbog čega je rad znanstvenika tako velik da izoprenska guma postaje analogni prirodnoj gumi.

formula

Izvori ekstrakcije prirodne gume vrlo su ograničeni. Uobičajena guma dobivena u prirodi ima formulu C₅H₈, kao što se ispostavilo, to je apsolutno identično molekulskoj formuli izoprena, koji se stvara kada se guma zagrijava, u proizvodima njegove raspadanja. Zadatak je pronaći prilično pristupačan način. Za vrijeme reakcije polimerizacije nastaje izoprenska guma, a važno je pravilno izgraditi tok ove reakcije. Polimerizacija je sljedeća: nCH₂ = C (CH₃) -CH = CH₂ ----> (-CH₂ - C (CH₃) = CH-CH₂) n.

Najviše obećavajuća metoda do sada je metoda katalitičke dehidrogenacije izopentana, koja se oslobađa iz naftnih plinova. Početni materijal za pripravu izoprena može biti pentan: CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃, jer kada se zagrijava i s katalizatorom, također se pretvara u izopentan. Postoji također i postupak polimerizacije u kojem je reakcija za dobivanje izoprenske gume raspoređena tako da se dobije gumu koja je vrlo slična u strukturi prirodnog i stoga posjeduje ista izvrsna svojstva.

izopren

Izopren je nezasićeni ugljikovodik koji pripada seriji diena. To je isparljiva bezbojna tekućina. Miris je vrlo karakterističan. Izoprenska guma je prirodni monomer, budući da je ostatak molekule ušao u mnoge druge prirodne spojeve - izoprenoide, terpenoide i slično. U organskim otapalima otapa. S etilnim alkoholom, na primjer, može se miješati u bilo kojem omjeru. Ali u vodi se loše otapa.

No, lako se formira strukturna jedinica izoprenske gume tijekom polimerizacije, što rezultira izoprenom gutaperke i gumama. Isto tako, izopren može ući u različite reakcije tijekom kopolimerizacije. U industriji je neophodno, jer s njom postoji sinteza guma, medicinskih pripravaka, pa čak i nekih mirisnih tvari. U našoj zemlji, proizvodnja sintetičke izoprenske gume dugo se razvija i iznosi oko dvadeset četiri posto svjetske proizvodnje.

priča

Prvi izopren je dobiven 1860. godine pirolizom iz prirodne gume. piroliza je toplinska (na visokim temperaturama) razgradnje mnogih anorganskih i organskih spojeva u uvjetima nedostatka kisika. Kasnije je izumljena električna izoprena žarulja, s grijanom spiralom, pomoću kojeg se termalni terpentinski ulje termički raspada u laboratorijima.

Drugi svjetski rat donio je ogromnu potrebu za izoprenskim gumama, pa je stoga naučeno izdvojiti izopren na industrijskoj razini pirolizom limonena. Ipak, izopren je bio preskup za masovnu proizvodnju sintetičkih guma. Situacija se promijenila kada je pronađen način da se dobije uljem. Zatim su se tehnologije za polimerizaciju izoprena počele brzo razvijati.

Uloga u gospodarstvu

Najvažnija stvar u planiranju proizvodnje proizvoda kao što je izoprenska guma je pravi izbor mjesta, jer ćete morati isporučiti frakcije C₅ do odredišta nekoliko poduzeća koja provode pucanje. Drugo mjesto u smislu važnosti je upis u planove mjesta korištenja preostalih ugljikovodika iz frakcije C₅.

Do ranih devedesetih godina dvadesetog stoljeća zapadna Europa proizvodi oko osamdeset i pet tisuća tona diena C₅, od kojih je četrdeset i četiri tisuće tona dimerizirano ciklopentadiene i dvadeset tri tisuće tona - izoprena. Ostatak - oko petnaest tisuća tona - bili su piperylenes. Deset godina kasnije, svjetski volumen proizvodnje izoprena povećan je na osam stotina i pedeset tisuća tona godišnje.

nekretnine

Pod standardnim uvjetima, izoprena, kao što je rečeno - to je hlapljiva, bezbojna tekućina, u vodi netopljivi gotovo, a miješaju se u bilo kojem omjeru s etil-alkohol, mjerilo, benzen, aceton. Izopren je u stanju stvoriti azeotropne smjese s raznim različitim organskim otapalima. Kada se s obzirom studije spektroskopskih podataka vidljivo je da je čak i na pedeset stupnjeva Celzija najviše izoprenskihjedinica molekula traje stabilan s-trans-konformaciju, samo petnaest posto od molekula su u e-cis konformaciju. Između tih stanja razlika energije iznosi 6,3 kJ.

Kemijska svojstva izopren tipičnim konjugata diena koji ulazi u reakcijama supstitucije, dodavanja, helacije, ciklizacije telomerization. Aktivno u reakciji s elektrofilima i dienofilima.

primjena

Većina izoprena, koji se trenutno proizvodi, koristi se u sintezi izoprenske gume, slične strukture i svojstava prirodne gume. Posebno se koristi za proizvodnju guma. Postoji još jedan polimerizacijski proizvod izoprena, poliizoprena, koji se koristi mnogo manje jer ima svojstva gutaperke. Iz nje se, na primjer, izrađuju izolacije za žice i loptice za golf. Isoprenska guma koristi se za proizvodnju svih vrsta gumenih proizvoda, gdje se kombiniraju prirodne i druge sintetičke gume.

Na primjer, da se smanji ljepljivost, dodaju se butadien-metilstirenske gume, a otpornost na zamor je također povećana ako su deformacije višestruke. Nitriti dodaju otpor ozona i otpornost na starenje topline. Dakle, promatranjem kompleksa tehničkih svojstava, izoprenska guma se dobro pokaže upotrebom transportnih traka, usisnih ili tlačnih crijeva, za oblaganje strojnih osovina, u proizvodnji obuće, medicinskih i ostalih proizvoda.

Opasnost za okoliš

Izopre se lako eksplodira i zapali. U visokim koncentracijama u tijelu može doći do paralize i smrti. U osnovi, to se događa pri zasićenju atmosfere i stoga metabolizam ide u dišni sustav, kada se izoprenski pretvara u epokside i diole.

Visoka koncentracija se smatra četrdeset miligrama po kubnom metru - to je ograničavajuća doza. Male koncentracije izoprena u zraku mogu imati narcotski učinak na osobu, izazvati iritaciju očiju, kožu, respiratorni trakt i sluznice.

biologija

Moderni znanstvenici otkrili su da par izoprena otpušta gotovo sve biljke u atmosferu. Globalni volumen fitogenskog izoprena je približno procijenjen na (180-450)^_.10¹² gram ugljika godišnje. Taj se proces ubrzava ako se temperatura zraka približi trideset stupnjeva celzijusa, a također ako je intenzitet sunčevog zračenja visok, dok je fotosinteza već potpuno zasićena. Biosinteza izoprena inhibira fosmidomicin i spojevi brojnih statina. Zašto biljke to ne razumiju. Možda ih izopren daje dodatnu otpornost na pregrijavanje. Osim toga, to je hvatač radikala, što znači da može zaštititi biljke od aktivnih oblika kisika i od utjecaja ozona.

Također, znanstvenici sugeriraju da sinteza sila izoprena stalno troši molekule NADPH i ATP, koje biljka proizvodi tijekom fotosinteze. Stoga, izolacija izoprena štiti od foto-oksidativnog uništavanja i ponovnog smanjenja ako je osvjetljenje pretjerano. Nedostatak tog obrambenog mehanizma može biti jedan: ugljik, koji se ekstrahira s poteškoćama u procesu fotosinteze, troši se na izolaciju izoprena. Na biljkama, znanstvenici se nisu zaustavili i doznali da ljudsko tijelo također može proizvesti diene ugljikovodike, a među njima najčešće je izopren.