Jak syntetický isoprenový kaučuk
Přírodní kaučuk má mnoho analogů a izoprenový kaučuk je považován za jeden z nejvíce vícetonatových. Průmysl vyrábí nejrůznější typy tohoto výrobku, které se liší jak vlastnostmi, tak typem použitých katalyzátorů - lithiem, komplexem a podobně.
Obsah
Jak se vyrábí kaučuk?
Jedná se o syntetický isoprenový kaučuk, stereoregulyaren ji a přijímají prostřednictvím polymerace isoprenu, které v prostředí inertního rozpouštědla, s komplexním katalyzátoru. 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 ve směsi se odpaří do dvanáct - patnáct procent, potom se konverze bude vysoká, devadesát pět procent, a poslední dvě až tři hodiny při teplotě v rozmezí nula až 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
K ochraně polymeru před oxidací musí být stabilizován směsí fenylendiaminu a neozonu, který musí být zaveden do polymeru jako roztok nebo vodná suspenze. K izolaci isoprenový kaučuk z polymeru jako drť, musí být polymer ve směsi s párou a vodou a potom zavádět 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.
Nyní je třeba briketovat na automatických rostlinách pod listem. 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 pryž, která je vyráběna průmyslovým průmyslem, má svou vlastní charakteristiku a vlastní 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.
Během provozu mají vždy obrovskou deformaci - jak napětí, tak stlačení, což způsobuje mezomolekulární tření, ohřívání a ztrátu kvality. 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 naprosto totožné s molekulárním vzorcem izoprenu, který se vytváří při zahřátí 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 při zahřátí a katalyzátorem je také převedena na isopentan. Existuje také způsob polymerace, ve kterém je reakce pro získání isoprenové pryže uspořádána tak, že se získá kaučuk, který má velmi podobnou strukturu jako přirozená a proto má stejné vynikající vlastnosti.
Isopren
Izopren je nenasycený uhlovodík patřící do dienové řady. 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.
Strukturní jednotka izoprenového kaučuku se ale během polymerace snadno tvoří, což vede k izoprenové gutaperce a kaučukům. Izopren může také při kopolymeraci vstoupit do různých reakcí. 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 pyrolýzou z přírodního kaučuku. pyrolýza je tepelný (při vysokých teplotách) rozklad mnoha anorganických a organických sloučenin v podmínkách nedostatku kyslíku. Později byla vynalezena izoprenová lampa - elektrická, s vyhřívanou spirálou, pomocí níž byl tepelný terpentýnový olej tepelně rozložen v laboratořích.
Druhá světová válka přinesla obrovskou potřebu isoprenových kaučuků a proto se naučil extrahovat izopren v průmyslovém měřítku pyrolýzou limonenu. A přesto je isopren příliš nákladný pro hromadnou výrobu syntetických kaučuků. 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 do cíle několika podniků, které provádějí praskání. Na druhém místě, pokud jde o význam, je zápis plánů do místa využití zbývajících uhlovodíků z frakce C5.
Počátkem devadesátých let dvacátého století vytvořila západní Evropa asi osmdesát pět tisíc tun dienů C5, z nichž čtyřicet čtyři tisíc tun byl dimerizovaný 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 již bylo uvedeno, těkavá bezbarvá kapalina, téměř nerozpustná ve vodě, ale smíchaná v jakémkoliv poměru s diethylalkoholem, ethanolem, benzenem a acetonem. Isopren je schopen tvořit azeotropní směsi s různými různými organickými rozpouštědly. Při uvážení údajů o spektroskopických studiích je zřejmé, že již u padesát stupňů Celsia většina molekul isoprenu má stabilní konformaci s-trans, pouze patnáct procent molekul je v konformaci s-cis. Mezi těmito stavy je energetický rozdíl 6,3 kJ.
Chemické vlastnosti isoprenu ho reprezentují jako typický konjugovaný dien, který vstupuje do reakcí substituce, adice, komplexace, cyklizace, telomerizace. Aktivní v reakci s elektrofily a dienofily.
Aplikace
Většina izoprenu, která se v současné době vyrábí, se používá při syntéze izoprenové pryže, která má strukturu a vlastnosti podobné přírodnímu kaučuku. 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.
Například ke snížení lepivosti se přidávají butadien-methylstyrenové kaučuky a odolnost proti únavě se také zvyšuje, pokud jsou deformace vícečetné. Nitrity zvyšují odolnost vůči ozonu a odolnost proti stárnutí za tepla. Při dodržení komplexu technických vlastností se izoprenové kaučuky dobře projevují použitím dopravních pásů, sacích nebo tlakových hadic, obložení strojních šachet, při výrobě obuvi, zdravotnických a jiných výrobků.
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 považována za čtyřicet miligramů na metr krychlový - to je omezující 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.
Vědci také naznačují, že syntéza isoprenových sil neustále vynáší molekuly NADPH a ATP, které rostlina produkuje během fotosyntézy. Izolace isoprenu tedy chrání proti fotooxidační destrukci a re-redukci, pokud je osvětlení nadměrné. Nevýhodou v tomto obranný mechanismus může být uhlík, který se vyrábí s tak obtíže v procesu fotosyntézy, je zbytečné na přidělení isoprenu. Na rostlinách se vědci nezastavili a zjistili, že lidské tělo může také produkovat dienové uhlovodíky a izopren je mezi nimi nejčastější.
- Butadienový nitrilový kaučuk: vlastnosti, výroba, aplikace
- Alkadieny: fyzikální vlastnosti, chemické vlastnosti a jejich aplikace. Fyzikální vlastnosti…
- Tato spolehlivá a multifunkční mokrá kaučuk
- Výrobky z PVC používáme denně. Jaká je to látka?
- Jaký kaučuk koupit pro léto? Užitečné tipy
- Bahenní kaučuk na UAZ: domácí nebo dovezené?
- Kdo objevil fenomén vulkanizace pryže a co to je?
- Spřádání pro začátečníky: "jedlý" kaučuk
- Lepidlo na pěnový kaučuk a jeho hlavní vlastnosti
- Těsnicí kaučuk na plastových oknech udržuje pohodu v bytě
- Aplikace gumy v lékařství a průmyslu. Použití přírodního kaučuku: příklady
- Silikonový kaučuk: výroba, vlastnosti a aplikace
- Kde koupit pěnový kaučuk a co to má být?
- Co je pryž: co dělají, rozsah použití
- Butadien-styrenový kaučuk: vlastnosti, aplikace, vzorec
- Jaký je strukturální vzorec isoprenu
- Co je vulkanizace pryže?
- Sterlitamak Petrochemical Plant: historie, výrobky, adresa
- Guma: přízvuk v tomto slově je správný
- Přírodní kaučuk. Popis
- Polymery v našem každodenním životě: syntetický kaučuk