Sintetik izopren kauçuk necə hazırlanır

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-02 13:49

Təbii kauçukun bir çox analoqu var və izopren rezin ən çox tonajlılardan biri hesab olunur. Sənaye bu məhsulların həm xassələrinə, həm də istifadə olunan katalizatorların növünə görə - litium, kompleks və s. tipinə görə fərqlənən geniş çeşiddə istehsal edir.

Rezin necə hazırlanır

İzopren kauçuku sintetikdir, stereoregulardır və mürəkkəb katalizatorla inert həlledici mühitə yerləşdirilən izoprenin polimerləşməsi ilə əldə edilir. Bu, məsələn, SKI-3 edilir. İzoprenin məhlulda polimerləşməsi davamlı olmalıdır, bunun üçün duzlu su ilə soyudulmuş dörd- altı polimerizatordan ibarət batareyalar var.

Qarışıqdakı monomer on iki - on beş faizə qədər konsentrasiya edilir, sonra çevrilmə dərəcəsi yüzdə doxsan beşə çatacaq və müddəti sıfırdan on dərəcə Selsi temperaturunda iki-üç saat olacaq. Yüksək molekulyar çəkili izopren kauçuk almaq lazımdırsa, polimerləşmədə istifadə olunan reagentlərin təmizliyi çox yüksəkdir.yüksək dərəcə.

Sabitləşdirmə və qurutma

Polimeri oksidləşmədən qorumaq üçün o, polimerizata məhlul və ya sulu suspenziya kimi daxil edilməli olan fenilendiamin və neozonun qarışığı ilə sabitləşdirilməlidir. İzopren rezinini polimerizatdan qırıntı kimi ayırmaq üçün polimerizat buxar və su ilə qarışdırılmalı, sonra yığılmanın (toplanmasının) qarşısını alan əlavələr əlavə edilməlidir. Sonra həlledici distillə edilməlidir. İndi qazsızlaşdırma, qırıntıların sudan ayrılması və qurd maşınlarında və lent quruducularında qurudulması proseslərini həyata keçirmək lazımdır. Bu prosesin sonunda izopren kauçuk istehsalı başa çatmış hesab edilə bilər.

İndi təzyiq altında avtomatik zavodlarda briket olacaq. Marka SKI-3 - hər biri otuz kiloqram briketlərdə istehsal olunan sintetik izopren kauçuk. Briket polietilen filmə bükülür və dörd qatlı kağız torbaya qoyulur. Bu film izopren rezin olan tərkiblə eyni vaxtda kifayət qədər yaxşı işlənir, onun qarışdırma temperaturu ilə xassələri polietilenin yumşaldılmasına və rezin qarışdırıcıda əsas kütlə ilə qarışdırılmasına kifayət qədər imkan verir.

Struktur

Sənaye tərəfindən istehsal olunan hər bir rezin yalnız bu çeşidə xas olan öz xüsusiyyətlərinə və xassələrinə malikdir. Bəzi rezinlər yaxşı mexaniki qüvvəyə malikdir, digərləri yaxşı kimyəvi müqavimətə və ya qaz keçirməzliyə malikdir, digərləri temperaturun dəyişməsindən qorxmur və s. Xüsusiyyətlərfərdi sintetik kauçuklar təbii kauçukdan bir çox cəhətdən və dəfələrlə üstündür. Yalnız təbii kauçukun elastikliyi hələ də aşılmayıb və bu, təyyarə və ya avtomobil şinləri kimi məhsullar üçün ən vacib xüsusiyyətdir.

İşləmə zamanı onlar həmişə böyük deformasiyaya məruz qalırlar - həm uzanma, həm də sıxılma, molekullararası sürtünmə, qızma və keyfiyyət itkisinə səbəb olur. Yəni kauçukun elastikliyi nə qədər yüksəkdirsə, məhsul daha davamlıdır. Məhz bu səbəbdən təbii rezin hələ də istifadədən çıxmayıb və məhz yüksək sürətli və ağır yük daşıyan təyyarələr və avtomobillər üçün şinlərin istehsalı üçün istifadə olunur. Təbii kauçuk izoprenin polimeridir, buna görə də elm adamları izopren rezinini təbii kauçukun analoqu etmək üçün çox çalışırlar.

Formula

Təbii rezin hasil etmək üçün resurslar çox məhduddur. Normal, təbii rezin C₅H₈ düsturuna malikdir, məlum oldu ki, izoprenin molekulyar düsturu ilə tamamilə eynidir. rezin qızdırıldıqda, onun parçalanma məhsullarında əmələ gəlir. Çətinlik kifayət qədər münasib qiymətə yol tapmaqdır. Polimerləşmə reaksiyası zamanı izopren rezin alınır və burada bu reaksiyanın gedişatını düzgün qurmaq vacibdir. Polimerləşmə aşağıdakı kimi baş verir: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

İndiyə qədər ən perspektivli üsul neft qazlarından ayrılan izopentanın katalitik dehidrogenləşdirilməsi üsuludur. İzopren istehsalı üçün başlanğıc material pentan da ola bilər: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, çünki qızdırıldıqda və katalizatorlarla birlikdə izopentana da çevrilir. Polimerləşmə üsulu da mövcuddur ki, burada izopren kauçuku əldə etmək reaksiyası elə qurulur ki, strukturuna görə təbii kauçuğa çox oxşar olan və buna görə də eyni əla xüsusiyyətlərə malik olan rezin alınır.}

İzopren

İzopren dien seriyasına aid olan doymamış karbohidrogendir. Uçucu rəngsiz mayedir. Qoxusu çox xarakterikdir. İzopren kauçuku təbii monomerdir, çünki onun molekulunun qalan hissəsi bir çox digər təbii birləşmələrə - izoprenoidlərə, terpenoidlərə və s. Üzvi həlledicilərdə həll olunur. Məsələn, etil spirti ilə istənilən nisbətdə qarışdırıla bilər. Lakin suda yaxşı həll olunmur.

Lakin polimerləşmə zamanı asanlıqla izopren rezin struktur vahidini əmələ gətirir, bunun sayəsində izopren quttaperça və kauçuklar alınır. Həmçinin, izopren kopolimerləşmə zamanı müxtəlif reaksiyalara girə bilər. Sənayedə əvəzolunmazdır, çünki kauçukları, dərmanları və hətta bəzi ətirli maddələri sintez etmək üçün istifadə olunur. Ölkəmizdə sintetik izopren kauçuk istehsalı uzun müddətdir ki, inkişaf edir və dünya istehsalının təxminən iyirmi dörd faizini təşkil edir.

Tarix

İlk izopren 1860-cı ildə təbii rezindən piroliz yolu ilə əldə edilmişdir.piroliz oksigen çatışmazlığı şəraitində bir çox qeyri-üzvi və üzvi birləşmələrin termal (yüksək temperaturda) parçalanmasıdır. Daha sonra izopren lampası ixtira edildi - qızdırılan sarğı ilə elektrik lampası, onun köməyi ilə skipidar yağı laboratoriyalarda termal olaraq parçalandı.

İkinci Dünya Müharibəsi izopren kauçuklarına böyük tələbat gətirdi və buna görə də izoprenin limonenin pirolizi ilə sənaye miqyasında istehsal olunduğu öyrənildi. Yenə də izopren sintetik kauçukların kütləvi istehsalı üçün çox baha idi. Onu neftdən əldə etməyin yolu tapılanda vəziyyət dəyişdi. Sonra izoprenin polimerləşməsi texnologiyaları sürətlə inkişaf etməyə başladı.

İqtisadiyyatda rol

İzopren kauçuk kimi bir məhsulun istehsalını planlaşdırarkən ən vacib şey yerin düzgün seçilməsidir, çünki C₅ ayırma fraksiyalarını təhvil vermək lazım olacaq. krekinq həyata keçirən bir neçə müəssisədən təyinat. Əhəmiyyət baxımından ikinci yerdə C_{5. fraksiyasından qalan karbohidrogenlərin utilizasiya sahəsi üçün planlarda nəzərə alınmasıdır.}

XX əsrin 90-cı illərinin əvvəllərində Qərbi Avropa təxminən səksən beş min ton C_{5 dien istehsal etdi ki, bunun da qırx dörd min tonu dimerləşdirilmiş siklopentadien və iyirmi üç min ton izopren idi. Qalanları - təxminən on beş min ton - piperilenlər idi. On il sonra dünya izopren istehsalı ildə 850.000 tona yüksəldi.}

Xüsusiyyətlər

Standart şəraitdə izopren, artıq qeyd edildiyi kimi, uçucu rəngsiz mayedir, suda demək olar ki, həll olunmur, lakin dietil spirti, standart, benzol, aseton ilə istənilən nisbətdə qarışır. İzopren müxtəlif üzvi həlledicilərlə azeotrop qarışıqlar əmələ gətirə bilir. Spektroskopik tədqiqatların məlumatlarını nəzərdən keçirdikdə, artıq əlli dərəcə Selsidə izopren molekullarının əksəriyyətinin sabit s-trans konformasiyasını qəbul etdiyini görmək olar, molekulların yalnız on beş faizi s-cis konformasiyasındadır. Bu vəziyyətlər arasında enerji fərqi 6,3 kJ-dir.

İzoprenin kimyəvi xassələri onu əvəzetmə, əlavə, kompleksləşmə, siklləşmə, telomerləşmə reaksiyalarına daxil olan tipik birləşmiş dien kimi təqdim edir. Elektrofillər və dienofillərlə reaksiyada aktivdir.

Tətbiq

Hazırda istehsal olunan izoprenin əsas hissəsi struktur və xassələrinə görə təbii kauçuka oxşar izopren kauçukunun sintezində istifadə olunur. Xüsusilə şinlərin istehsalı üçün geniş istifadə olunur. Başqa bir izopren polimerləşmə məhsulu da var, poliizopren, gutta-percha xassələrinə malik olduğundan daha az istifadə olunur. Məsələn, tel izolyasiyası və golf topları hazırlamaq üçün istifadə olunur. İzopren kauçuk təbii və digər sintetik kauçukları birləşdirən bütün növ rezin məhsulları hazırlamaq üçün istifadə olunur.

Məsələn, yapışqanlığı az altmaq üçün əlavə edilirbutadien-metilstirol kauçukları, əlavə olaraq, deformasiyaların təkrarlanması halında yorğunluğa dözümlülük artır. Nitritlər ozon müqavimətini və istilik yaşlanmasına qarşı müqaviməti artırır. Beləliklə, bir sıra texniki xassələrə riayət etməklə izopren kauçuklar konveyer lentlərindən, sorma və ya təzyiq şlanqlarından istifadə edərkən, maşın vallarının astarlanması zamanı, ayaqqabı, tibbi və digər məhsulların istehsalında mükəmməl şəkildə özünü göstərir.

Ekoloji təhlükə

İzopren yüksək dərəcədə partlayıcı və alışqandır. Bədəndə yüksək konsentrasiyalarda iflic və ölümə səbəb ola bilər. Bu, əsasən atmosferin doyması zamanı baş verir və buna görə də maddələr mübadiləsi tənəffüs sistemində, izopren epoksidlərə və diollara çevrildikdə baş verir.

Bir kubmetr üçün qırx milliqram yüksək konsentrasiya hesab olunur - bu maksimum dozadır. Havada az miqdarda izoprenin konsentrasiyası insana narkotik təsir göstərə bilər, gözlərin, dərinin, tənəffüs yollarının və selikli qişaların qıcıqlanmasına səbəb ola bilər.

Biologiya

Müasir elm adamları izopren tüstülərinin demək olar ki, bütün bitkiləri atmosferə buraxdığını aşkar ediblər. Fitogen izoprenin qlobal miqdarı təxminən (180-450) _{^{səviyyəsində təxmin edilir.}}10^{12 qram ildə karbon. Havanın temperaturu otuz dərəcə Selsiyə yaxınlaşdıqda, həmçinin günəş radiasiyasının intensivliyi yüksək olarsa, fotosintez artıq tam doymuş olarsa, bu proses sürətlənir. İzopren biosintezi fosmidomisin və bütün birləşmələri tərəfindən inhibə edilirbir sıra statinlər. Bitkilərin niyə bunu etdiyi tam aydın deyil. Ola bilsin ki, izopren onlara həddindən artıq istiləşməyə qarşı əlavə müqavimət verir. Bundan əlavə, o, radikal təmizləyicidir, yəni bitkiləri reaktiv oksigen növlərindən və ozondan qoruya bilər.}

Alimlər həmçinin izoprenin sintezinin bitkinin fotosintez zamanı istehsal etdiyi NADPH və ATP molekullarının daimi istehlakına səbəb olduğunu təklif edirlər. Beləliklə, izoprenin sərbəst buraxılması, işıqlandırma həddindən artıq olarsa, foto-oksidləşdirici deqradasiyanın və yenidən reduksiyanın qarşısını alır. Bu müdafiə mexanizminin dezavantajı bir ola bilər: fotosintez prosesində belə çətinliklə çıxarılan karbon izoprenin buraxılmasına sərf olunur. Alimlər bitkilərlə kifayətlənməyib və müəyyən ediblər ki, insan orqanizmi dien karbohidrogenləri də istehsal edə bilir və izopren onların arasında ən çox yayılmışdır.