Hvordan syntetisk isoprengummi lages

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 14:00

Naturgummi har mange analoger, og isoprengummi regnes som en av de mest tonnasjerte. Industrien produserer et bredt utvalg av typer av disse produktene, med forskjellig både i egenskaper og type katalysatorer som ble brukt - litium, kompleks og lignende.

Hvordan gummi lages

Isoprengummi er syntetisk, den er stereoregulær, og den oppnås ved polymerisering av isopren plassert i et inert løsningsmiddel med en kompleks katalysator. Dette gjøres for eksempel SKI-3. Polymerisasjonen av isopren i løsning må være kontinuerlig, for dette er det batterier med fire til seks polymerisatorer som avkjøles med s altvann.

Monomeren i blandingen konsentreres til tolv - femten prosent, så vil omdannelsesgraden nå nittifem prosent, og varigheten vil være to til tre timer ved temperaturer fra null til ti grader Celsius. Hvis det er nødvendig å oppnå isoprengummi med høy molekylvekt, er renheten til reagensene som brukes i polymerisasjonen megethøy grad.

Stabilisering og tørking

For å beskytte polymeren mot oksidasjon, må den stabiliseres med en blanding av fenylendiamin og neozon, som må innføres i polymerisatet som en løsning eller vandig suspensjon. For å skille isoprengummien fra polymerisatet som en smule, må polymerisatet blandes med damp og vann, deretter tilsettes tilsetningsstoffer som hindrer agglomerering (klumping). Løsemidlet må deretter destilleres av. Nå er det nødvendig å utføre prosessene med avgassing, separering av smuler fra vann og tørking i ormemaskiner og beltetørkere. På slutten av denne prosessen kan produksjonen av isoprengummi anses som fullført.

Nå blir det brikettering på automatiske anlegg under press. Merke SKI-3 - syntetisk isoprengummi, som produseres i briketter på tretti kilo hver. Briketten pakkes inn i polyetylenfilm og legges i en firelags papirpose. Denne filmen er ganske godt behandlet samtidig med innholdet, som er isoprengummi, dens egenskaper med blandetemperatur gjør at polyetylen mykner og blander det med hovedmassen i en gummimikser.

Structure

Hver gummi som produseres av industrien har sine egne egenskaper og egenskaper som kun er iboende for denne varianten. Noen gummier har god mekanisk styrke, andre har god kjemisk motstand eller gassugjennomtrengelighet, andre har ingen frykt for temperaturendringer, og så videre. Eiendommerindividuelle syntetiske gummier er overlegne naturgummi på mange måter og mange ganger over. Bare elastisiteten til naturgummi er ennå ikke overgått, og dette er den viktigste egenskapen for produkter som fly- eller bildekk.

Under drift opplever de alltid stor deformasjon - både strekking og kompresjon, som forårsaker intermolekylær friksjon, oppvarming og tap av kvalitet. Det vil si at jo høyere elastisitet gummi har, jo mer holdbart er produktet. Det er av denne grunn at naturgummi ennå ikke har gått ut av bruk, og det er den som brukes til produksjon av dekk til høyhastighets og tunge fly og biler. Naturgummi er en polymer av isopren, og det er grunnen til at forskere jobber så hardt for å gjøre isoprengummi til en analog av naturgummi.

Formel

Ressursene for utvinning av naturgummi er svært begrensede. Normal, naturlig forekommende gummi har formelen C₅H₈, som det viste seg, er den helt identisk med molekylformelen til isopren, som er dannes når gummi varmes opp, i dens nedbrytningsprodukter. Utfordringen er å finne en rimelig måte. Og isoprengummi oppnås under polymerisasjonsreaksjonen, og her er det viktig å bygge forløpet av denne reaksjonen riktig. Polymerisering skjer som følger: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Den mest lovende metoden så langt er metoden for katalytisk dehydrogenering av isopentan, som frigjøres fra petroleumsgasser. Utgangsmaterialet for isoprenproduksjon kan også være pentan: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, fordi når det varmes opp og med katalysatorer, blir det også til isopentan. Det finnes også en polymerisasjonsmetode der reaksjonen for å oppnå isoprengummi bygges på en slik måte at det oppnås gummi som i struktur er svært lik naturgummi og derfor har de samme utmerkede egenskapene.}

Isoprene

Isopren er et umettet hydrokarbon som tilhører dien-serien. Det er en flyktig fargeløs væske. Lukten er veldig karakteristisk. Isoprengummi er en naturlig monomer, siden resten av molekylet er inkludert i mange andre naturlige forbindelser - isoprenoider, terpenoider og lignende. Det løses opp i organiske løsemidler. Med etylalkohol, for eksempel, kan den blandes i alle forhold. Men det løser seg dårlig opp i vann.

Men den danner lett en strukturell enhet av isoprengummi under polymerisering, på grunn av hvilken isopren guttaperka og gummier oppnås. Isopren kan også inngå forskjellige reaksjoner under kopolymerisering. I industrien er det uunnværlig, siden det brukes til å syntetisere gummier, medisiner og til og med noen duftende stoffer. I vårt land har produksjonen av syntetisk isoprengummi vært under utvikling i lang tid, og utgjør omtrent tjuefire prosent av verdensproduksjonen.

Historie

Den første isopren ble oppnådd i 1860 ved pyrolyse fra naturgummi.pyrolyse er termisk (ved høye temperaturer) dekomponering av mange uorganiske og organiske forbindelser under forhold med mangel på oksygen. Senere ble en isoprenlampe oppfunnet - en elektrisk med oppvarmet spole, som terpentinolje ble termisk sp altet med i laboratorier.

Den andre verdenskrig brakte en enorm etterspørsel etter isoprengummi, og derfor ble isopren lært å bli produsert i industriell skala ved pyrolyse av limonen. Likevel var isopren for dyrt for masseproduksjon av syntetisk gummi. Situasjonen endret seg da det ble funnet en måte å få det fra olje. Så begynte teknologier for polymerisering av isopren å utvikle seg raskt.

Rolle i økonomien

Det viktigste i planleggingen av produksjonen av et produkt som isoprengummi er riktig valg av plassering, fordi det vil være nødvendig å levere fraksjoner av separasjon C₅ til destinasjon fra flere virksomheter samtidig, som utfører cracking. På andre plass av betydning er hensynet i planene for deponi av de resterende hydrokarbonene fra C_{5. fraksjonen.}

På begynnelsen av nittitallet av det tjuende århundre produserte Vest-Europa omtrent åttifem tusen tonn C_{5 diener, hvorav førti-fire tusen tonn var dimerisert syklopentadien og tjuetre tusen tonn var isopren. Resten - rundt femten tusen tonn - var piperylener. Ti år senere hadde verdensproduksjonen av isopren steget til 850 000 tonn per år.}

Properties

Under standardforhold er isopren, som allerede nevnt, en flyktig fargeløs væske, nesten uløselig i vann, men blandbar i alle forhold med dietylalkohol, standard, benzen, aceton. Isopren er i stand til å danne azeotropiske blandinger med et bredt utvalg av organiske løsemidler. Når man vurderer dataene fra spektroskopiske studier, kan man se at allerede ved femti grader Celsius får de fleste isopren-molekylene en stabil s-trans-konformasjon, bare femten prosent av molekylene er i s-cis-konformasjonen. Mellom disse tilstandene er energiforskjellen 6,3 kJ.

De kjemiske egenskapene til isopren presenterer det som en typisk konjugert dien, som inngår i substitusjon, addisjon, kompleksdannelse, cyklisering, telomeriseringsreaksjoner. Aktiv i reaksjon med elektrofiler og dienofiler.

Application

Hoveddelen av isopren som produseres i dag, brukes i syntesen av isoprengummi, som i struktur og egenskaper ligner naturgummi. Den brukes spesielt mye til produksjon av dekk. Det er også et annet isoprenpolymerisasjonsprodukt, polyisopren, som brukes mye mindre fordi det har guttaperkas egenskaper. Den brukes for eksempel til å lage ledningsisolasjon og golfballer. Isoprengummi brukes til å lage alle typer gummiprodukter som kombinerer naturlig og annen syntetisk gummi.

For å redusere klebrighet, legges det tilbutadien-metylstyren gummier, i tillegg øker utmattelsesutholdenheten hvis deformasjonene gjentas. Nitritt tilfører ozonbestandighet og motstand mot varmealdring. Ved å observere et sett av tekniske egenskaper, manifesterer isoprengummi seg perfekt ved bruk av transportbånd, suge- eller trykkslanger, ved foring av maskinaksler, i produksjon av fottøy, medisinske og andre produkter.

Miljøfare

Isopren er svært eksplosivt og brannfarlig. I høye konsentrasjoner i kroppen kan det føre til lammelser og død. Dette skjer hovedsakelig ved atmosfærisk metning, og derfor skjer metabolismen i luftveiene, når isopren omdannes til epoksider og dioler.

Førti milligram per kubikkmeter regnes som en høy konsentrasjon – dette er maksimal dose. Små konsentrasjoner av isopren i luften kan ha en narkotisk effekt på en person, forårsake irritasjon av øyne, hud, luftveier og slimhinner.

Biology

Moderne forskere har oppdaget at isoprendamper slipper ut nesten alle planter til atmosfæren. Den globale mengden fytogent isopren er omtrent estimert til (180–450)^.10^{12 gram karbon per år. Denne prosessen akselereres hvis lufttemperaturen nærmer seg tretti grader Celsius, og også hvis intensiteten av solstråling er høy, mens fotosyntesen allerede er fullstendig mettet. Isopren biosyntese hemmet av fosmidomycin og forbindelser av det heleen rekke statiner. Hvorfor planter gjør dette er ikke fullt ut forstått. Kanskje isopren gir dem ekstra motstand mot overoppheting. I tillegg er den en radikal renser, noe som betyr at den kan beskytte planter mot reaktive oksygenarter og ozon.}

Forskere antyder også at syntesen av isopren forårsaker et konstant forbruk av NADPH- og ATP-molekyler, som planten produserer under fotosyntesen. Derfor forhindrer frigjøring av isopren fotooksidativ nedbrytning og re-reduksjon hvis belysningen er overdreven. Ulempen med denne forsvarsmekanismen kan være en: karbonet, som ekstraheres med slike vanskeligheter i prosessen med fotosyntese, brukes på frigjøring av isopren. Forskere stoppet ikke ved planter og fant ut at menneskekroppen også kan produsere dienhydrokarboner, og isopren er det vanligste blant dem.