Το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου θεωρείται μία από τις πιο χρησιμοποιούμενες επιλογές για πολυμερή υλικά. Είναι κατάλληλο για την κατασκευή ελαστικών και άλλων προϊόντων από καουτσούκ υψηλής ποιότητας.
Το ονομαζόμενο πολυμερικό υλικό παράγεται από φθηνές πρώτες ύλες και η τεχνολογία κατασκευής του θεωρείται αρκετά προσιτή, με σαφή αλγόριθμο ενεργειών. Το προκύπτον καουτσούκ στυρολίου-βουταδιενίου έχει εξαιρετική απόδοση και χημικά χαρακτηριστικά. Παράγεται σε σημαντικούς όγκους και παρουσιάζεται από τον κατασκευαστή σε μεγάλη γκάμα.
Πρώτες ύλες για παραγωγή
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην παραγωγή ελαστικών από στυρένιο-βουταδιένιο. Ως πρώτη ύλη για αυτό το πολυμερές υλικό, επιλέγεται το βουταδιένιο-1, 3 ή άλφα-μεθυλστυρόλιο. Αποκτήστε καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου με τεχνολογία διαλύματος ή συμπολυμερισμό γαλακτώματος. Στη δεύτερη μέθοδο σχηματίζονται ελαστικά διαλύματος στυρενίου-βουταδιενίου.
Πολυμερισμός γαλακτώματος
Πώς παράγεται το καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο; Η αντίδραση περιλαμβάνει τον συμπολυμερισμό του στυρενίου καιβουταδιένιο σε γαλάκτωμα. Το τελικό προϊόν που προκύπτει από αυτή την αλληλεπίδραση ονομάζεται καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου (SBR).
Επί του παρόντος, η εγχώρια βιομηχανία καουτσούκ παράγει μια ποικιλία πολυμερών προϊόντων που βασίζονται σε αυτή τη χημική ουσία.
Πώς ταξινομείται το καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο; Οι κατασκευαστές προσφέρουν τις ακόλουθες επιλογές:
- λαστιχένια που δεν περιέχουν λάδι (SKS-ZOARK);
- υλικά με μέσο ποσοστό λαδιού (SKM-ZOLRKM-15);
- με αυξημένη ποσότητα λαδιού (SKS-ZODRKM-27);
- με εξαιρετικά διηλεκτρικά χαρακτηριστικά (SKS-ZOARPD).
Συγκεκριμένη ονομασία
Τα πρώτα ψηφία στα παραπάνω ονόματα λένε για την ποσοτική περιεκτικότητα σε στυρένιο στην αρχική φόρτιση που επιλέχθηκε για τη διαδικασία πολυμερισμού:
- Το "A" περιλαμβάνει την εφαρμογή της διαδικασίας πολυμερισμού σε χαμηλή θερμοκρασία (όχι μεγαλύτερη από +5 μοίρες).
- Το "M" υποδηλώνει ότι περιέχει λάδι, όχι μόνο στυρόλιο.
- Καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου με το γράμμα "P" λέει για την αντίδραση πολυμερισμού χωρίς την παρουσία ρυθμιστή.
- Το "K" υποδηλώνει τη χρήση γαλακτωματοποιητή κολοφωνίου στην κατασκευή καουτσούκ.
- Το γράμμα "P" συμβολίζει το υλικό που λαμβάνεται με την παρουσία στο αρχικό μείγμα αλάτων λιπαρών, συνθετικών οξέων, τα οποία είναι προϊόντα μερικής οξείδωσης κορεσμένων παραφινών.
Τι χαρακτηρίζει το καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο; Η παρασκευή του βασίζεται στη διαδικασία του πολυμερισμού,που είναι οικείο ακόμη και σε μαθητές γυμνασίου που σπουδάζουν σε γενικά σχολεία και κολέγια.
Έτσι, για την παραγωγή καουτσούκ σόλας στη βιομηχανία, χρησιμοποιείται καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου γεμάτο ρητίνη, η φόρμουλα του οποίου δεν διαφέρει από τον συνηθισμένο υδρογονάνθρακα διενίου. Τα καουτσούκ που παράγονται με βάση τη ρητίνη στυρενίου-βουταδιενίου έχουν αυξημένη αντοχή στη μηχανική τριβή και καλά χαρακτηριστικά που μοιάζουν με δέρμα.
Πραγματοποιήστε τη διαδικασία πολυμερισμού γαλακτώματος σε ειδική βιομηχανική μονάδα. Τι χαρακτηρίζει αυτό το καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο; Η παραλαβή του πραγματοποιείται σύμφωνα με μια σαφή και αποδεδειγμένη τεχνολογία. Η μέση διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης είναι 12-15 ώρες. Μετά την ολοκλήρωση του πολυμερισμού, σχηματίζεται ένα λατέξ, το οποίο περιέχει περίπου 30-35 τοις εκατό της πολυμερούς ουσίας. Το Neon D. προστίθεται στο λάτεξ ως αντιοξειδωτικό
Από το λάτεξ, το καουτσούκ παράγεται με πήξη ηλεκτρολυτών που περιέχουν θειικό οξύ. Δεδομένου ότι το κολοφωνέλαιο και το σαπούνι με βάση τα συνθετικά λιπαρά οξέα δρουν ως γαλακτωματοποιητές, εκτός από την πήξη, παρατηρείται και ο σχηματισμός λιπαρών οξέων, τα οποία έχουν θετική επίδραση στα τεχνολογικά χαρακτηριστικά του τελικού προϊόντος.
Χάρη στην προσθήκη θειικού οξέος, το σαπούνι μετατρέπεται σε ελεύθερα οργανικά οξέα, ολοκληρώνεται η πήξη του λατέξ και σχηματίζεται καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου. Η χρήση του τελικού υλικού είναι πολύπλευρη, ανάλογα με το είδος της παραγωγής. Βασικά λάστιχο είναικοινή πρώτη ύλη στη χημική βιομηχανία.
Δομή από καουτσούκ
Ποια είναι η δομή του καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο; Οι φυσικές ιδιότητες μιας δεδομένης ουσίας καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά της δομής της. Κατά τη λήψη του πολυμερούς με οζονισμό, σχηματίζεται ένα πολυμερές ακανόνιστης δομής. Στο καουτσούκ, οι μονομερείς μονάδες κατανέμονται τυχαία, το μόριο έχει διακλαδισμένη μορφή.
Σχεδόν το 80 τοις εκατό όλων των μονάδων είναι trans και μόνο το 20 τοις εκατό είναι cis.
Λειτουργίες
Ας αναλύσουμε το καουτσούκ στυρολίου βουταδιενίου. Οι ιδιότητες αυτής της ουσίας συνδέονται με το υψηλό μοριακό της βάρος. Κατά μέσο όρο, είναι 150.000-400.000. Και η τεχνολογία για την κατασκευή ελαστικών γεμισμένων με λάδι περιλαμβάνει την επιλογή υλικών με υψηλό σχετικό μοριακό βάρος. Αυτή η επιλογή σάς επιτρέπει να εξαλείψετε τις αρνητικές επιπτώσεις του λαδιού στην ποιότητα του καουτσούκ, για να διατηρήσετε εξαιρετικά τεχνολογικά χαρακτηριστικά του καουτσούκ για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Είναι δυνατό να ληφθεί καουτσούκ στυρολίου-βουταδιενίου από αιθυλένιο διενεργώντας μια τεχνολογική αλυσίδα χρησιμοποιώντας ενεργοποιητές, γαλακτωματοποιητές, ρυθμιστές, καθώς και άλλες ουσίες, εν μέρει στη διαδικασία αλληλεπίδρασης που περνούν στη σύνθεση του προκύπτοντος καουτσούκ.
Διακριτικά χαρακτηριστικά
Ας χαρακτηρίσουμε το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου. Ο τύπος αυτής της ουσίας δείχνει ότι είναι ανθεκτική σε μηχανικές παραμορφώσεις, επιθετικούς διαλύτες. Για αύξηση της αντοχής στον παγετό και της ελαστικότηταςκαουτσούκ μειώνει την ποσότητα του στυρενίου στο αρχικό μείγμα. Το πολυμερές που προκύπτει διαλύεται σε βενζίνη και αρωματικούς διαλύτες.
Τι άλλο κάνει το καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο να ξεχωρίζει; Οι ιδιότητες και η σχέση με τα συμπυκνωμένα οξέα, τις κετόνες, την αλκοόλη είναι σταθερές, επιπλέον, το πολυμερές έχει εξαιρετική διαπερατότητα σε αέρια και νερό. Κατά τη θέρμανση του καουτσούκ, παρατηρούνται σοβαρές δομικές αλλαγές, οι οποίες επηρεάζουν αρνητικά τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του καουτσούκ που προκύπτει.
Η θερμική οξείδωση σε θερμοκρασίες άνω των 125 °C προκαλεί μείωση της ακαμψίας και καταστροφή. Η επακόλουθη οξείδωση συνεπάγεται σοβαρή δόμηση του πολυμερούς, επηρεάζει την αύξηση της ακαμψίας του.
Λειτουργίες εφαρμογής
Το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας ένωσης καουτσούκ. Ιδιότητες, η εφαρμογή αυτού του αντιπροσώπου της κατηγορίας υδρογονανθράκων διενίου αντιστοιχεί πλήρως στα χαρακτηριστικά του δομικού του τύπου.
Η παρουσία πλευρικών ομάδων φαινυλίου επηρεάζει την αυξημένη αντίσταση στις αρνητικές επιπτώσεις της έκθεσης σε ακτινοβολία σε σύγκριση με άλλες ποικιλίες αυτών των πολυμερών.
Οι ενώσεις από καουτσούκ, οι οποίες παρασκευάζονται με βάση το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου, έχουν χαμηλή κολλητικότητα, αυξημένη συρρίκνωση κατά τη διάρκεια της σιδερώματος και της εξώθησης. Αυτό επηρεάζει αρνητικά την εφαρμογή τεχνολογικών διεργασιών, καθώς και κατά τη συγκόλληση (συναρμολόγηση) τεμαχίων από καουτσούκ.
Τα λάστιχα χαμηλής θερμοκρασίας έχουν βελτιωμένες τεχνολογικές ιδιότητες, ονομάζονται"καυτά" λάστιχα.
Ποικιλίες καουτσούκ
Τα μαλακά ελαστικά χαμηλής θερμοκρασίας στυρενίου-βουταδιενίου έχουν χαμηλό ιξώδες, επομένως δεν πλαστικοποιούνται.
Τα άκαμπτα λάστιχα παράγονται σε μικρές ποσότητες, υποβάλλοντάς τα σε θερμοοξειδωτική πλαστικοποίηση στον αέρα σε θερμοκρασία περίπου 1400 °C χρησιμοποιώντας ενεργοποιητές διαδικασίας αποδόμησης.
Οι βουλκανιστές χωρίς πλήρωση έχουν χαμηλή αντοχή σε εφελκυσμό. Με τη μείωση της ποσότητας του δεσμευμένου στυρενίου στην ένωση πολυμερούς, η αντίσταση και η αντοχή στην τριβή μειώνονται, η αντίσταση στον παγετό αυξάνεται και η ελαστικότητα αυξάνεται.
Οι βουλκανιστές καουτσούκ με μαύρη πλήρωση (με μαύρο άνθρακα) στυρολίου-βουταδιενίου έχουν εξαιρετικές παραμέτρους όσον αφορά τη θερμική αντοχή και την αντοχή στη φθορά, αλλά σε κάποιο βαθμό είναι κατώτεροι σε ελαστικότητα και αντοχή σε παραμόρφωση από τα συμβατικά λάστιχα. Οι χρησιμοποιημένοι βουλκανιστές έχουν πρόσθετη αντοχή σε συμπυκνωμένα και αραιά οξέα, αλκοόλες, αλκάλια, αιθέρες. Διογκώνονται σε διαλύτες από καουτσούκ.
Όλα τα λαμβανόμενα πολυμερή χρησιμοποιούνται στην παραγωγή ελαστικών, στην κατασκευή ποικιλίας μη χυτευμένων και χυτευμένων προϊόντων. Για παράδειγμα, το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου χρησιμοποιείται για την κατασκευή μεταφορικών ταινιών για την παραγωγή υλοτομίας και παράγονται ελαστικά παπούτσια. Λόγω της αυξημένης αντίστασης στην ακτινοβολία, όλα αυτά τα λάστιχα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ελαστικών που έχουν βέλτιστη αντοχή στην ακτινοβολία γάμμα.
Για την παραγωγή προϊόντων με εξαιρετικά ανθεκτικά στον παγετό χαρακτηριστικά, χρησιμοποιούνται πρώτες ύλες, σεπου περιέχει ελάχιστη περιεκτικότητα σε στυρόλιο.
Χαρακτηρισμός διαλύματος πολυμερισμού καουτσούκ στυρολίου βουταδιενίου
Στην εγχώρια βιομηχανία, ξεκίνησε η παραγωγή ελαστικών πολυμερισμού διαλύματος στυρενίου-βουταδιενίου με διαφορετική περιεκτικότητα σε στυρένιο:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (έχει βελτιωμένα διηλεκτρικά χαρακτηριστικά).
Υπάρχει επίσης καουτσούκ σε προσφορά, το οποίο περιλαμβάνει μικρομπλόκ αρωματικού στυρενίου, που προορίζονται για επεξεργασία χύτευσης.
Επιπλέον, υπάρχουν λάστιχα πολυμερισμού με διάλυμα πλήρωσης λαδιού που περιέχουν έως και 27% λάδι. Χάρη στον πολυμερισμό διαλύματος, παρουσία καταλυτών οργανολιθίου, ρυθμίζονται οι κύριες παράμετροι της μοριακής δομής:
- κλαδιά αλυσίδας;
- μοριακό βάρος;
- μακροδομές.
Διακριτικά χαρακτηριστικά τέτοιων καουτσούκ είναι η σημαντική παρουσία του ίδιου του πολυμερούς (έως 98%), η ελάχιστη ποσότητα ακαθαρσιών. Τα πολυμερή έχουν γραμμική δομή σε σύγκριση με τα ελαστικά γαλακτώματος στυρενίου-βουταδιενίου.
Τα πολυμερή υλικά που προκύπτουν έχουν υψηλότερη ολκιμότητα, αντοχή στη φθορά, αντοχή στον παγετό και αυξημένη αντοχή στη ρωγμή. Σημειώνουμε επίσης την υψηλή δυναμική αντοχή αυτών των υλικών. Με λιγότερη συρρίκνωση, έχουν υψηλότερο ιξώδες Mooney, καθώς τα μακρομόρια έχουν γραμμική δομή, μπορούν να γεμίσουν με μεγάλο αριθμόαιθάλη (μαύρος άνθρακας) και λάδι χωρίς δυσμενείς αλλαγές στις μηχανικές και φυσικές ιδιότητες των βουλκανιστών.
Υπάρχουν ορισμένα τεχνολογικά πλεονεκτήματα στην παραγωγή ελαστικών διαλύματος σε σύγκριση με επιλογές γαλακτώματος, αλλά υπάρχουν πολύ περισσότερες απαιτήσεις για την καθαρότητα των μονομερών που χρησιμοποιούνται. Τα καουτσούκ πολυμερισμού διαλύματος χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ελαστικών για τη δημιουργία ανθεκτικών μεταφορικών ιμάντων, σόλων παπουτσιών, ελαστικών μανικιών και πολυάριθμων ελαστικών εξαρτημάτων. Το στυρένιο και το βουαδιένιο-1, 3 θεωρούνται ως αρχικά συστατικά για την παραγωγή πολυμερών υλικών αυτού του τύπου. Τα καουτσούκ λαμβάνονται με συμπολυμερισμό διαλύματος ή γαλακτώματος.
Στη σύγχρονη παραγωγή, δεν χρησιμοποιείται μόνο η τεχνολογία κατασκευής απλήρωτων καουτσούκ, αλλά έχει καθιερωθεί και η παραγωγή πολυμερών που περιέχουν ρητίνες, αιθάλη και λάδι. Μεταξύ όλων των παραγόμενων πολυμερών υλικών, το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου αντιπροσωπεύει περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής παραγωγικής ικανότητας.
Ο λόγος για αυτήν την κλίμακα είναι η υψηλή ομοιογένεια των φυσικών και χημικών χαρακτηριστικών του παρασκευαζόμενου προϊόντος, η διαθεσιμότητα των αρχικών μονομερών (στυρόλιο και βουταδιένιο), καθώς και η καλά εδραιωμένη γραμμή παραγωγής.
Μια μεγάλη μάζα ελαστικού στυρενίου-βουταδιενίου στη σύγχρονη παραγωγή λαμβάνεται με συμπολυμερισμό γαλακτώματος στυρενίου και βουταδιενίου.
Ταξινόμηση καουτσούκ κατά δομή
Λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες πολυμερισμού και τη σύνθεση των συστατικών που χρησιμοποιούνται, η παραγωγή ελαστικών από στυρένιο-βουταδιένιο, τα οποία διαφέρουν σειδιότητες και σύνθεση. Επιτρέπεται μια στατιστική, ακανόνιστη κατανομή των δομικών μονάδων του στυρολίου και του βουταδιενίου στο μακρομόριο.
Με τη μείωση της θερμοκρασίας, παρατηρείται μείωση της ποσοτικής περιεκτικότητας σε κλάσματα χαμηλού μοριακού βάρους στο δημιουργημένο καουτσούκ. Επιπλέον, παρατηρείται μείωση της δομικής διακλάδωσης, αύξηση της κανονικής δομής του πολυμερούς, η οποία επηρεάζει θετικά τα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του τελικού προϊόντος.
Στην ανάπτυξη της εγχώριας παραγωγής συνθετικών υλικών, σημαντικό σημείο ήταν η καθιέρωση της παραγωγής υλικών στυρενίου-βουταδιενίου με ριζικό πολυμερισμό. Επί του παρόντος, τέτοια υλικά υψηλής ποιότητας και σε προσιτή τιμή παράγονται σε εργοστάσια στο Krasnoyarsk, Omsk, Tolyatti, Sterlitamak, Voronezh.
Τεχνολογικά χαρακτηριστικά
Εάν θέλετε, μπορείτε να πάρετε ένα πολυμερές με ορισμένες παραμέτρους. Για παράδειγμα, με δεδομένο μέσο μοριακό βάρος, το οποίο ελέγχεται κατά τον πολυμερισμό με την εισαγωγή ρυθμιστών ικανών για μεταφορά αλυσίδας. Καθώς αυξάνεται η ποσοτική περιεκτικότητα των ρυθμιστών, παρατηρείται μείωση στο μοριακό βάρος του πολυμερούς.
Τι μπορούν να θεωρηθούν ως γαλακτωματοποιητές κατάλληλοι για την παραγωγή σταθερών γαλακτωμάτων μονομερών, καθώς και για τη δημιουργία προϊόντων τελικού πολυμερισμού, λατέξ; Τα άλατα καλίου ή νατρίου των λιπαρών συνθετικών καρβοξυλικών οξέων, το υδρογονωμένο κολοφώνιο, καθώς και τα άλατα αλκυλοσουλφονικών θεωρούνται ως τα κύρια χημικά συστατικά.
Όταν επιλέγετε κολοφώνιο, πρέπει πρώταυποβάλλονται σε ειδική μεταχείριση. Στη διαδικασία δυσαναλογίας με έναν καταλύτη (παλλάδιο), αποκτά τις απαραίτητες ιδιότητες για την τεχνολογική αλυσίδα παραγωγής καουτσούκ.
Στοιχεία παραγωγής
Για να πραγματοποιηθεί ο συμπολυμερισμός, χρησιμοποιείται μια μπαταρία πολυμεριστών. Κατά την παρασκευή του μίγματος, καθαρισμένο και προξηραμένο στυρόλιο, βουταδιένιο, διαλύτης (μπορεί να είναι κυκλοεξάνιο) αναμιγνύονται σε αναλογία 5/1. Στη συνέχεια, τα συστατικά της αρχικής φόρτισης τροφοδοτούνται σε ένα μίξερ με διάφραγμα για ανάμειξη υψηλής ποιότητας. Στη συνέχεια το μείγμα αποστέλλεται για χημικό λεπτό καθαρισμό από διάφορες μικρές ακαθαρσίες.
Η συσκευή τροφοδοτείται με ενώσεις οργανολιθίου, τιτλοδοτημένες στους 25 °C για 20 λεπτά. Ο βαθμός καθαρισμού καθορίζεται από το χρώμα του φορτίου. Εάν δεν υπάρχουν ακαθαρσίες, το μείγμα έχει ένα ελαφρώς καφέ χρώμα. Πριν από τον πολυμερισμό, το μείγμα αναμιγνύεται με έναν καταλύτη, πολικά πρόσθετα.
Η διαδικασία πραγματοποιείται σε μπαταρία, η οποία αποτελείται από τρεις τυπικές συσκευές, με διαδοχική παροχή της φόρτισης. Η θερμοκρασία μέσα στους πολυμεριστές διατηρείται στην περιοχή από 50 έως 80 °C. Η μέση διάρκεια ολόκληρης της χημικής διαδικασίας είναι 6 ώρες.
Συμπέρασμα
Σε κάθε σφαίρα της ζωής και της δραστηριότητας ενός επίκαιρου ανθρώπου, υπάρχουν υλικά με βάση το καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου. Πρώτα από όλα, σημειώνουμε τη δημιουργία λαστιχένιων σόλων για παπούτσια, ελαστικών αυτοκινήτων, διαφόρων σωλήνων ποτίσματος.
Στατιστικά συμπολυμερή στυρενίου καιΤο βουταδιένιο χρησιμοποιείται ευρέως στη δημιουργία ηλεκτρικών μονωτικών υλικών, μιας ποικιλίας προϊόντων για την αυτοκινητοβιομηχανία, συμπεριλαμβανομένης της δημιουργίας ελαστικών υψηλής ποιότητας. Οι καινοτόμες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται από σύγχρονους κατασκευαστές καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου τους επιτρέπουν να δημιουργούν προϊόντα με καθορισμένες φυσικές και χημικές παραμέτρους και επιθυμητά χαρακτηριστικά απόδοσης.
Μεταξύ των χαρακτηριστικών αυτής της παραγωγής, σημειώνουμε τη χρήση καταλυτών υψηλής ποιότητας. Ανάλογα με τη δομή των συντιθέμενων ελαστικών, η διάρκεια της διαδικασίας δημιουργίας τους, καθώς και το τελικό κόστος των προϊόντων από καουτσούκ που κατασκευάζονται με βάση το καουτσούκ, διαφέρουν σημαντικά.
