Hoe sintetiese isopreenrubber gemaak word

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 13:48

Natuurlike rubber het baie analoë, en isopreenrubber word as een van die mees multitonnage beskou. Die industrie produseer 'n wye verskeidenheid tipes van hierdie produkte, wat beide in eienskappe en in die tipe katalisators wat gebruik is verskil - litium, kompleks, en dies meer.

Hoe rubber gemaak word

Isopreenrubber is sinteties, dit is stereoreëlmatig, en dit word verkry deur polimerisasie van isopreen wat in 'n inerte oplosmiddelmedium met 'n komplekse katalisator geplaas word. Dit word gedoen, byvoorbeeld, SKI-3. Die polimerisasie van isopreen in oplossing moet deurlopend wees, hiervoor is daar batterye van vier tot ses polimeriseerders wat met pekelwater afgekoel word.

Die monomeer in die mengsel word gekonsentreer tot twaalf - vyftien persent, dan sal die graad van omskakeling vyf-en-negentig persent bereik, en die duur sal twee tot drie uur wees by temperature van nul tot tien grade Celsius. As dit nodig is om isopreenrubber met 'n hoë molekulêre gewig te verkry, is die suiwerheid van die reagense wat in die polimerisasie gebruik word baiehoë graad.

Stabiliseer en droog

Om die polimeer teen oksidasie te beskerm, moet dit gestabiliseer word met 'n mengsel van fenieleendiamien en neosoon, wat in die polimerisaat ingebring moet word as 'n oplossing of waterige suspensie. Om die isopreenrubber van die polimerisaat as 'n krummel te skei, moet die polimerisaat met stoom en water gemeng word, en dan bymiddels byvoeg wat agglomerasie (klontering) voorkom. Die oplosmiddel moet dan afgedistilleer word. Nou is dit nodig om die prosesse van ontgassing uit te voer, die krummels van water te skei en in wurmmasjiene en gordeldroërs te droog. Aan die einde van hierdie proses kan die produksie van isopreenrubber as voltooi beskou word.

Nou sal dit brikettering op outomatiese aanlegte onder druk wees. Handelsmerk SKI-3 - sintetiese isopreenrubber, wat in brikette van dertig kilogram elk vervaardig word. Die briket word in poliëtileenfilm toegedraai en in 'n vierlaag papiersak geplaas. Hierdie film is redelik goed verwerk gelyktydig met die inhoud, wat isopreen rubber is, sy eienskappe met mengtemperatuur laat nogal poliëtileen versag en meng dit met die hoofmassa in 'n rubbermenger.

Struktuur

Elke rubber wat deur die industrie vervaardig word, het sy eie eienskappe en eienskappe wat net aan hierdie variëteit inherent is. Sommige rubbers het goeie meganiese sterkte, ander het goeie chemiese weerstand of gasondeurdringbaarheid, ander het geen vrees vir temperatuurveranderinge nie, ensovoorts. Eienskappeindividuele sintetiese rubbers is op baie maniere en baie keer beter as natuurlike rubber. Slegs die elastisiteit van natuurlike rubber is nog nie oortref nie, en dit is die belangrikste eienskap vir produkte soos vliegtuig- of motorbande.

Gedurende werking ervaar hulle altyd groot vervorming - beide strek en kompressie, wat intermolekulêre wrywing, verhitting en verlies aan kwaliteit veroorsaak. Dit wil sê, hoe hoër die elastisiteit van rubber, hoe duursamer is die produk. Dit is om hierdie rede dat natuurlike rubber nog nie buite gebruik geraak het nie, en dit is dit wat gebruik word vir die vervaardiging van bande vir hoëspoed- en swaardiensvliegtuie en motors. Natuurlike rubber is 'n polimeer van isopreen, en daarom werk wetenskaplikes so hard om isopreenrubber 'n analoog van natuurlike rubber te maak.

Formule

Hulpbronne vir die ontginning van natuurlike rubber is baie beperk. Normale, natuurlik voorkomende rubber het die formule C₅H₈, soos dit geblyk het, is dit absoluut identies aan die molekulêre formule van isopreen, wat gevorm wanneer rubber verhit word, in sy ontbindingsprodukte. Die uitdaging is om 'n redelik bekostigbare manier te vind. En isopreenrubber word tydens die polimerisasiereaksie verkry, en hier is dit belangrik om die verloop van hierdie reaksie korrek te bou. Polimerisasie vind soos volg plaas: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Die mees belowende metode tot dusver is die metode van katalitiese dehidrogenering van isopentaan, wat uit petroleumgasse vrygestel word. Die beginmateriaal vir isopreenproduksie kan ook pentaan wees: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, want wanneer dit verhit word en met katalisators, verander dit ook in isopentaan. Daar is ook 'n polimerisasiemetode waarin die reaksie vir die verkryging van isopreenrubber op so 'n manier gebou word dat rubber verkry word wat baie soortgelyk in struktuur aan natuurlike rubber is en dus dieselfde uitstekende eienskappe het.}

Isopreen

Isopreen is 'n onversadigde koolwaterstof wat aan die dieenreeks behoort. Dit is 'n vlugtige kleurlose vloeistof. Die reuk is baie kenmerkend. Isopreenrubber is 'n natuurlike monomeer, aangesien die res van sy molekule by baie ander natuurlike verbindings ingesluit is - isoprenoïede, terpenoïede en dies meer. Dit los in organiese oplosmiddels op. Met etielalkohol kan dit byvoorbeeld in enige verhouding gemeng word. Maar dit los nie goed in water op nie.

Maar dit vorm maklik 'n strukturele eenheid van isopreenrubber tydens polimerisasie, waardeur isopreen gutta-perka en rubbers verkry word. Ook kan isopreen verskeie reaksies tydens kopolimerisasie aangaan. In die industrie is dit onontbeerlik, aangesien dit gebruik word om rubbers, medisyne en selfs 'n paar geurige stowwe te sintetiseer. In ons land is die produksie van sintetiese isopreenrubber al lank besig om te ontwikkel, en dit maak ongeveer vier-en-twintig persent van wêreldproduksie uit.

Geskiedenis

Die eerste isopreen is in 1860 verkry deur pirolise van natuurlike rubber.pirolise is die termiese (by hoë temperature) ontbinding van baie anorganiese en organiese verbindings onder toestande van gebrek aan suurstof. Later is 'n isopreenlamp uitgevind - 'n elektriese een met 'n verhitte spoel, waarmee terpentynolie in laboratoriums termies ontbind is.

Die Tweede Wêreldoorlog het 'n groot aanvraag na isopreenrubbers gebring, en daarom is geleer om isopreen op 'n industriële skaal te vervaardig deur pirolise van limoneen. Tog was isopreen te duur vir die massaproduksie van sintetiese rubbers. Die situasie het verander toe 'n manier gevind is om dit uit olie te verkry. Toe het tegnologieë vir die polimerisasie van isopreen vinnig begin ontwikkel.

Rol in die ekonomie

Die belangrikste ding in die beplanning van die produksie van 'n produk soos isopreenrubber is die regte keuse van ligging, want dit sal nodig wees om fraksies van skeiding C₅ aan die bestemming van verskeie ondernemings gelyktydig, wat krake uitvoer. In die tweede plek van belang is die oorweging in die planne vir die stortingsterrein van die oorblywende koolwaterstowwe uit die C_{5. fraksie.}

Teen die begin van die negentigerjare van die twintigste eeu het Wes-Europa ongeveer vyf-en-tagtigduisend ton C_{5 dieene geproduseer, waarvan vier-en-veertigduisend ton gedimeriseerde siklopentadieen en drie-en-twintigduisend ton was isopreen. Die res - sowat vyftienduisend ton - was piperilene. Tien jaar later het die wêreldproduksie van isopreen tot 850 000 ton per jaar gestyg.}

Properties

Onder standaardtoestande is isopreen, soos reeds genoem, 'n vlugtige kleurlose vloeistof, amper onoplosbaar in water, maar mengbaar in enige verhouding met diëtielalkohol, standaard, benseen, asetoon. Isopreen is in staat om aseotropiese mengsels met 'n wye verskeidenheid organiese oplosmiddels te vorm. Wanneer die data van spektroskopiese studies in ag geneem word, kan gesien word dat die meeste van die isopreenmolekules reeds by vyftig grade Celsius 'n stabiele s-trans-konformasie aanneem, slegs vyftien persent van die molekules is in die s-cis-konformasie. Tussen hierdie toestande is die energieverskil 6,3 kJ.

Die chemiese eienskappe van isopreen stel dit voor as 'n tipiese gekonjugeerde dieen, wat substitusie-, addisie-, kompleksering-, sikliserings-, telomeriseringsreaksies aangaan. Aktief in reaksie met elektrofiele en dienofiele.

Aansoek

Die grootste deel van die isopreen wat tans vervaardig word, word gebruik in die sintese van isopreenrubber, soortgelyk in struktuur en eienskappe aan natuurlike rubber. Dit word veral wyd gebruik vir die vervaardiging van bande. Daar is ook 'n ander isopreen-polimerisasieproduk, poliisopreen, wat baie minder gebruik word omdat dit die eienskappe van guttaperka het. Dit word gebruik om byvoorbeeld draadisolasie en gholfballe te maak. Isopreenrubber word gebruik om alle soorte rubberprodukte te maak wat natuurlike en ander sintetiese rubbers kombineer.

Byvoorbeeld, om klewerigheid te verminder, word bygevoegbutadieen-metielstyreen rubbers, daarbenewens verhoog die moegheidsuithouvermoë as die vervormings herhaal word. Nitriete voeg osoonweerstand en weerstand teen hitteveroudering toe. Dus, met inagneming van 'n stel tegniese eienskappe, manifesteer isopreenrubbers hulself perfek wanneer vervoerbande, suig- of drukslange gebruik word, wanneer masjienskagte uitgevoer word, in die vervaardiging van skoene, mediese en ander produkte.

Omgewingsgevaar

Isopreen is hoogs plofbaar en vlambaar. In hoë konsentrasies in die liggaam kan dit tot verlamming en dood lei. Dit vind hoofsaaklik plaas by atmosferiese versadiging, en daarom vind metabolisme in die respiratoriese stelsel plaas, wanneer isopreen na epoksiede en diole omgeskakel word.

Veertig milligram per kubieke meter word as 'n hoë konsentrasie beskou – dit is die maksimum dosis. Klein konsentrasies isopreen in die lug kan 'n narkotiese effek op 'n persoon hê, irritasie van die oë, vel, lugweë en slymvliese veroorsaak.

Biologie

Moderne wetenskaplikes het ontdek dat isopreendampe byna alle plante in die atmosfeer vrystel. Die globale hoeveelheid fitogeniese isopreen word ongeveer geskat op (180-450)^.10^{12 gram van koolstof per jaar. Hierdie proses word versnel as die lugtemperatuur dertig grade Celsius nader, en ook as die intensiteit van sonstraling hoog is, terwyl fotosintese reeds volledig versadig is. Isopreen biosintese geïnhibeer deur fosmidomisien en verbindings van die geheel'n aantal statiene. Waarom plante dit doen, word nie ten volle verstaan nie. Miskien gee die isopreen hulle ekstra weerstand teen oorverhitting. Daarbenewens is dit 'n radikale aasvreter, wat beteken dit kan plante teen reaktiewe suurstofspesies en osoon beskerm.}

Wetenskaplikes stel ook voor dat die sintese van isopreen 'n konstante verbruik van NADPH- en ATP-molekules veroorsaak, wat die plant tydens fotosintese produseer. Die vrystelling van isopreen voorkom dus foto-oksidatiewe degradasie en hervermindering as die beligting buitensporig is. Die nadeel van hierdie verdedigingsmeganisme kan een wees: die koolstof, wat so moeilik in die proses van fotosintese onttrek word, word aan die vrystelling van isopreen bestee. Wetenskaplikes het nie by plante stilgehou nie en uitgevind dat die menslike liggaam ook dieenkoolwaterstowwe kan produseer, en isopreen is die algemeenste onder hulle.