Hur tillverkas syntetiskt isoprengummi

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Naturgummi har många analoger, och isoprengummi anses vara en av de mest tunga. Industrin producerar en mängd olika typer av dessa produkter, som skiljer sig både i egenskaper och i vilken typ av katalysatorer som användes - litium, komplex och liknande.

Hur gummi tillverkas

Isoprengummi är syntetiskt, det är stereoregelbundet och det erhålls genom polymerisation av isopren placerat i ett inert lösningsmedelsmedium med en komplex katalysator. Detta görs till exempel SKI-3. Polymerisationen av isopren i lösning måste vara kontinuerlig, för detta finns batterier med fyra till sex polymerisatorer som kyls med s altlösning.

Monomeren i blandningen koncentreras till tolv - femton procent, sedan når omvandlingsgraden nittiofem procent, och varaktigheten kommer att vara två till tre timmar vid temperaturer från noll till tio grader Celsius. Om det är nödvändigt att erhålla isoprengummi med hög molekylvikt är renheten hos de reagens som används vid polymerisationen myckethög grad.

Stabilisering och torkning

För att skydda polymeren från oxidation måste den stabiliseras med en blandning av fenylendiamin och neozon, som måste införas i polymerisatet som en lösning eller vattenh altig suspension. För att separera isoprengummit från polymerisatet som en smula måste polymerisatet blandas med ånga och vatten och sedan tillsätta tillsatser som förhindrar agglomeration (klumpning). Lösningsmedlet måste sedan destilleras bort. Nu är det nödvändigt att utföra processerna för avgasning, separera smulorna från vatten och torka i maskmaskiner och bälttorkar. I slutet av denna process kan tillverkningen av isoprengummi anses vara avslutad.

Nu blir det brikettering på automatiska anläggningar under press. Märke SKI-3 - syntetiskt isoprengummi, som tillverkas i briketter på trettio kilo vardera. Briketten lindas in i polyetenfilm och placeras i en fyrlagers papperspåse. Denna film är ganska väl bearbetad samtidigt med innehållet, som är isoprengummi, dess egenskaper med blandningstemperatur tillåter ganska polyeten att mjukna och blanda den med huvudmassan i en gummiblandare.

Structure

Varje gummi som tillverkas av industrin har sina egna egenskaper och egenskaper som är inneboende endast för denna sort. Vissa gummin har god mekanisk hållfasthet, andra har god kemisk resistens eller gasogenomtränglighet, andra har ingen rädsla för temperaturförändringar och så vidare. Egenskaperenskilda syntetiska gummin är överlägsna naturgummi på många sätt och många gånger om. Bara naturgummits elasticitet har ännu inte överträffats, och detta är den viktigaste egenskapen för produkter som flyg- eller bildäck.

Under drift upplever de alltid enorma deformationer - både sträckning och kompression, vilket orsakar intermolekylär friktion, uppvärmning och kvalitetsförlust. Det vill säga, ju högre elasticitet gummi har, desto mer hållbar är produkten. Det är av denna anledning som naturgummi ännu inte har tagits ur bruk, och det är det som används för tillverkning av däck för höghastighets- och tunga flygplan och bilar. Naturgummi är en polymer av isopren, vilket är anledningen till att forskare arbetar så hårt för att göra isoprengummi till en analog av naturgummi.

Formel

Resurserna för utvinning av naturgummi är mycket begränsade. Norm alt, naturligt förekommande gummi har formeln C₅H₈, som det visade sig är det absolut identiskt med molekylformeln för isopren, som är bildas när gummi värms upp, i dess nedbrytningsprodukter. Utmaningen är att hitta ett någorlunda prisvärt sätt. Och isoprengummi erhålls under polymerisationsreaktionen, och här är det viktigt att korrekt bygga upp förloppet av denna reaktion. Polymerisation sker enligt följande: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Den mest lovande metoden hittills är metoden för katalytisk dehydrering av isopentan, som frigörs från petroleumgaser. Utgångsmaterialet för isoprenproduktion kan också vara pentan: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, för vid upphettning och med katalysatorer övergår den också till isopentan. Det finns också en polymerisationsmetod där reaktionen för att erhålla isoprengummi är uppbyggd på ett sådant sätt att gummi erhålls som till sin struktur liknar naturgummi och därför har samma utmärkta egenskaper.}

Isoprene

Isopren är ett omättat kolväte som tillhör dienserien. Det är en flyktig färglös vätska. Lukten är mycket karakteristisk. Isoprengummi är en naturlig monomer, eftersom resten av dess molekyl ingår i många andra naturliga föreningar - isoprenoider, terpenoider och liknande. Det löser sig i organiska lösningsmedel. Med etylalkohol, till exempel, kan den blandas i vilket förhållande som helst. Men det löser sig inte bra i vatten.

Men det bildar lätt en strukturell enhet av isoprengummi under polymerisation, på grund av vilket isopren guttaperka och gummin erhålls. Isopren kan också ingå i olika reaktioner under sampolymerisation. Inom industrin är det oumbärligt, eftersom det används för att syntetisera gummin, mediciner och till och med vissa doftämnen. I vårt land har tillverkningen av syntetiskt isoprengummi utvecklats under lång tid och står för cirka tjugofyra procent av världsproduktionen.

Historia

Den första isoprenen erhölls 1860 genom pyrolys från naturgummi.pyrolys är den termiska (vid höga temperaturer) sönderdelning av många oorganiska och organiska föreningar under förhållanden med brist på syre. Senare uppfanns en isoprenlampa - en elektrisk med en uppvärmd spole, med vilken terpentinolja termiskt sönderdelas i laboratorier.

Andra världskriget medförde en enorm efterfrågan på isoprengummi, och därför lärde man sig att isopren skulle tillverkas i industriell skala genom pyrolys av limonen. Ändå var isopren för dyrt för massproduktion av syntetiska gummin. Situationen förändrades när man hittade ett sätt att få det från olja. Sedan började teknologier för polymerisation av isopren utvecklas snabbt.

Roll i ekonomin

Det viktigaste vid planering av produktionen av en produkt som isoprengummi är rätt val av plats, eftersom det kommer att vara nödvändigt att leverera fraktioner av separation C₅ till destination från flera företag samtidigt, som utför sprickbildning. På andra plats av betydelse är hänsynen i planerna för slutförvaringsplatsen av de återstående kolvätena från fraktionen C_5..

I början av nittiotalet av 1900-talet producerade Västeuropa omkring åttiofemtusen ton C_{5 diener, varav fyrtiofyra tusen ton dimeriserad cyklopentadien och tjugotre tusen ton var isopren. Resten - cirka femton tusen ton - var piperylener. Tio år senare hade världsproduktionen av isopren stigit till 850 000 ton per år.}

Properties

Under standardförhållanden är isopren, som redan nämnts, en flyktig färglös vätska, nästan olöslig i vatten, men blandbar i alla förhållanden med dietylalkohol, standard, bensen, aceton. Isopren kan bilda azeotropa blandningar med en mängd olika organiska lösningsmedel. När man överväger data från spektroskopiska studier kan man se att redan vid femtio grader Celsius antar de flesta isoprenmolekylerna en stabil s-trans-konformation, endast femton procent av molekylerna är i s-cis-konformationen. Mellan dessa tillstånd är energiskillnaden 6,3 kJ.

Isoprenens kemiska egenskaper presenterar det som en typisk konjugerad dien, som ingår i substitutions-, additions-, komplexbildnings-, cykliserings-, telomeriseringsreaktioner. Aktiv i reaktion med elektrofiler och dienofiler.

Application

Huvuddelen av den isopren som för närvarande produceras används vid syntes av isoprengummi, som i struktur och egenskaper liknar naturgummi. Det används särskilt brett för tillverkning av däck. Det finns också en annan isoprenpolymerisationsprodukt, polyisopren, som används mycket mindre eftersom den har guttaperkas egenskaper. Den används för att tillverka exempelvis trådisolering och golfbollar. Isoprengummi används för att tillverka alla typer av gummiprodukter som kombinerar naturliga och andra syntetiska gummin.

Till exempel läggs till för att minska klibbighetenbutadien-metylstyrengummin, dessutom ökar utmattningsuthålligheten om deformationerna upprepas. Nitriter tillför ozonbeständighet och motståndskraft mot värmeåldring. Sålunda, med en uppsättning tekniska egenskaper, manifesterar isoprengummi sig perfekt när man använder transportband, sug- eller tryckslangar, vid foder på maskinaxlar, vid tillverkning av skor, medicinska och andra produkter.

Miljöfara

Isopren är mycket explosivt och brandfarligt. I höga koncentrationer i kroppen kan det leda till förlamning och död. Detta sker främst vid atmosfärisk mättnad, och därför sker ämnesomsättningen i andningsorganen, då isopren omvandlas till epoxider och dioler.

Fyrtio milligram per kubikmeter anses vara en hög koncentration – detta är den maximala dosen. Små koncentrationer av isopren i luften kan ha en narkotisk effekt på en person, orsaka irritation i ögon, hud, andningsvägar och slemhinnor.

Biology

Moderna forskare har upptäckt att isoprenångor släpper ut nästan alla växter i atmosfären. Den globala mängden fytogent isopren uppskattas ungefär till (180-450)^.10^{12 gram av kol per år. Denna process påskyndas om lufttemperaturen närmar sig trettio grader Celsius, och även om solstrålningens intensitet är hög, medan fotosyntesen redan är helt mättad. Isoprenbiosyntes hämmas av fosmidomycin och sammansättningar av det helaett antal statiner. Varför växter gör detta är inte helt förstått. Kanske ger isopren dem extra motstånd mot överhettning. Dessutom är den en radikal rensare, vilket innebär att den kan skydda växter från reaktiva syrearter och ozon.}

Forskare föreslår också att syntesen av isopren orsakar en konstant konsumtion av NADPH- och ATP-molekyler, som växten producerar under fotosyntesen. Därför förhindrar frisättningen av isopren fotooxidativ nedbrytning och återreduktion om belysningen är överdriven. Nackdelen med denna försvarsmekanism kan vara en: kolet, som extraheras med sådan svårighet i processen för fotosyntes, spenderas på frisättningen av isopren. Forskare stannade inte vid växter och fick reda på att människokroppen också kan producera dienkolväten, och isopren är det vanligaste bland dem.