Синтетикалык изопрен каучук кантип жасалат

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 13:58

Табигый каучуктун көптөгөн аналогдору бар, ал эми изопрен каучук эң көп тонналуулардын бири болуп эсептелет. Өнөр жай касиеттери боюнча да, колдонулган катализаторлордун түрү боюнча да айырмалануучу бул продукциянын ар кандай түрлөрүн чыгарат - литий, комплекс жана ушул сыяктуу.

Каучук кантип жасалат

Изопрен каучук синтетикалык, ал стереорегулярдуу жана комплекстүү катализатор менен инерттүү эриткич чөйрөгө коюлган изопренди полимерлөөдөн алынат. Бул, мисалы, SKI-3 жасалат. Эритмеде изопрендин полимеризациясы үзгүлтүксүз болушу керек, бул үчүн туздуу суу менен муздатылган төрт-алты полимеризатордон турган батареялар бар.

Ашмадагы мономер он эки - он беш пайызга чейин концентратталат, андан кийин конверсия даражасы токсон беш пайызга жетет, ал эми узактыгы нөлдөн он градус Цельсийге чейинки температурада эки-үч саатты түзөт. Эгерде жогорку молекулалуу изопрен каучукту алуу зарыл болсо, полимерлөөдө колдонулган реагенттердин тазалыгы абданжогорку даража.

Турукташтыруу жана кургатуу

Полимерди кычкылдануудан коргоо үчүн аны фенилендиаминдин жана неозондун аралашмасы менен турукташтыруу керек, ал полимеризатка эритме же суулуу суспензия катары киргизилиши керек. Изопренди каучукту полимеризаттан күкүм катары бөлүү үчүн полимеризатты буу жана суу менен аралаштыруу керек, андан кийин агломерацияны болтурбоочу кошумчаларды кошуу керек. Андан кийин эриткичти дистилляциялоо керек. Азыр газсыздандыруу, сыныктарды суудан ажыратуу жана курттоочу машиналарда жана лента кургаткычтарда кургатуу процесстерин жургузуу зарыл. Бул процесстин аягында изопрендик каучукту өндүрүү аяктады деп эсептесе болот.

Азыр ал басым астында автоматтык заводдордо брикеттөө жүргүзүлөт. СКИ-3 маркасы - ар бири отуз килограммдан брикеттерде өндүрүлгөн синтетикалык изопрендик каучук. Брикет полиэтилен пленка менен оролуп, төрт катмарлуу кагаз баштыкка салынат. Бул пленка изопрендик каучуктун курамы менен бир эле учурда жакшы иштетилген, анын аралашма температурасы менен касиеттери полиэтиленди жумшартууга жана аны резина аралаштыргычта негизги масса менен аралаштырууга мүмкүндүк берет.

Структура

Өнөр жай тарабынан өндүрүлгөн ар бир каучук ушул сортко гана мүнөздүү өзгөчөлүктөргө жана касиеттерге ээ. Кээ бир каучуктар жакшы механикалык күчкө ээ, башкалары жакшы химиялык туруктуулукка же газ өткөрбөөчүлүккө ээ, башкалары температуранын өзгөрүүсүнөн коркпойт жана башкалар. Propertiesайры-айры синтетики каучуклар тебигы каучукдан кеп тараплайын ве энчеме эссе устунликлидир. Табигый каучуктун гана ийкемдүүлүгү али ашып кете элек жана бул учак же унаа дөңгөлөктөрү сыяктуу буюмдардын эң маанилүү касиети.

Иштөө учурунда алар ар дайым чоң деформацияга дуушар болушат - чоюлуу да, кысуу да, молекулалар аралык сүрүлүүнү, ысытууну жана сапатты жоготууну пайда кылат. Башкача айтканда, резина канчалык ийкемдүү болсо, продукт ошончолук бышык болот. Мына ушундан улам табигый каучук али колдонуудан чыга элек жана дал ошол ылдам жана оор жүк ташуучу учактар менен автоунаалар үчүн шиналарды өндүрүү үчүн колдонулат. Табигый каучук - изопрендин полимери, ошондуктан илимпоздор изопренди каучукту табигый каучуктун аналогу кылуу үчүн көп күч-аракет жумшашууда.

Формула

Табигый каучукту алуу үчүн ресурстар өтө чектелүү. Кадимки, табигый каучук C₅H₈ формуласына ээ, белгилүү болгондой, ал изопрендин молекулярдык формуласына таптакыр окшош. резина ысытылганда, анын ажыроо продуктыларында пайда болот. Маселе акылга сыярлык жеткиликтүү жолду табууда турат. Ал эми изопрен каучук полимерлөө реакциясынын жүрүшүндө алынат жана бул жерде бул реакциянын жүрүшүн туура куруу маанилүү. Полимеризация төмөнкүчө жүрөт: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Азыркы учурга чейин эң перспективдүү ыкма болуп нефть газдарынан бөлүнүп чыгуучу изопентанды каталитикалык дегидрогендөө ыкмасы саналат. Изопренди өндүрүү үчүн баштапкы материал дагы пентан болушу мүмкүн: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, анткени ысытылганда жана катализаторлор менен ал изопентанга да айланат. Полимерлөө ыкмасы да бар, мында изопрен каучуктарын алуу реакциясы түзүлүшү боюнча табигый каучукка абдан окшош резина алынат, ошондуктан эң сонун касиеттерге ээ.}

Изопрен

Изопрен – диендик катарга кирген каныкпаган углеводород. Бул учуучу түссүз суюктук. жыты абдан мүнөздүү. Изопрендик каучук табигый мономер болуп саналат, анткени анын молекуласынын калган бөлүгү башка көптөгөн табигый кошулмаларга - изопреноиддерге, терпеноиддерге жана ушул сыяктууларга кирет. Ал органикалык эриткичтерде эрийт. Этил спирти менен, мисалы, аны каалаган катышта аралаштырууга болот. Бирок ал сууда жакшы эрибейт.

Бирок ал полимерлөөдө изопрендик каучуктун структуралык бирдигин оңой түзөт, анын эсебинен изопрен гуттаперча жана каучуктар алынат. Ошондой эле, изопрен сополимерлөө учурунда ар кандай реакцияларга кириши мүмкүн. Ал каучуктарды, дары-дармектерди, ал тургай кээ бир жыпар жыттуу заттарды синтездөө үчүн колдонулгандыктан, өнөр жайда өтө зарыл. Биздин олкодо синтетикалык изопрен каучук-ту чыгаруу узак убакыттан бери енугуп келе жатат жана дуйнелук ендуруштун болжол менен жыйырма терт процентин тузет.

Тарых

Биринчи изопрен 1860-жылы табигый каучуктан пиролиз жолу менен алынган.пиролиз - кычкылтектин жетишсиздигинин шартында көптөгөн органикалык эмес жана органикалык бирикмелердин термикалык (жогорку температурада) ажыроосу. Кийинчерээк изопрендик лампа - жылытылган катушкасы бар электрдик лампа ойлоп табылган, анын жардамы менен лабораторияларда скипидар майы термикалык чириген.

Экинчи дүйнөлүк согуш изопрендик каучуктарга чоң суроо-талапты алып келди, ошондуктан изопрен лимоненди пиролиздөө жолу менен өнөр жайлык масштабда өндүрүлө баштаган. Ошентсе да, изопрен синтетикалык каучуктарды массалык өндүрүү үчүн өтө кымбат болгон. Аны мунайдан алуунун жолу табылганда абал өзгөрдү. Андан кийин изопренди полимерлөө технологиялары тез өнүгүп баштаган.

Экономикадагы ролу

Изопрен каучук сыяктуу буюмду өндүрүүнү пландаштырууда эң негизгиси туура жерди тандоо болуп саналат, анткени C₅ бөлүү бөлүктөрүн жеткирүү керек болот. крекинг жүргүзгөн бир эле учурда бир нече ишканалардын көздөгөн. Маанилүү экинчи орунда C_{5. фракциясынан калган углеводороддорду көмүү үчүн пландарды кароо саналат.}

XX кылымдын 90-жылдарынын башына карата Батыш Европада сексен беш миң тоннага жакын C_{5 диендер өндүрүлгөн, анын кырк төрт миң тоннасы димерленген циклопентадиен жана жыйырма үч миң тонна изопрен болгон. Калгандары - он беш миң тоннага жакыны - пиперилен болгон. Он жылдан кийин изопрендин дүйнөлүк өндүрүшү жылына 850 000 тоннага чейин өстү.}

Касиеттер

Стандарттык шарттарда изопрен, мурда айтылгандай, учуучу түссүз суюктук, сууда дээрлик эрибейт, бирок диэтил спирти, стандарт, бензол, ацетон менен каалаган катышта аралашат. Изопрен көп түрдүү органикалык эриткичтер менен азеотроптук аралашмаларды түзүүгө жөндөмдүү. Спектроскопиялык изилдөөлөрдүн маалыматтарын карап чыкканда, буга чейин эле элүү градус Цельсийде изопрен молекулаларынын көбү туруктуу s-транс конформациясын кабыл алып, молекулалардын он беш пайызы гана s-cis конформациясында экенин көрүүгө болот. Бул мамлекеттердин ортосундагы энергия айырмасы 6,3 кДж.

Изопрендин химиялык касиеттери аны типтүү конъюгацияланган диен катары көрсөтөт, ал алмаштыруу, кошуу, комплекс түзүү, циклдешүү, теломерлөө реакцияларына кирет. Электрофилдер жана диенофилдер менен реакцияда активдүү.

Колдонмо

Учурда өндүрүлүп жаткан изопрендин негизги бөлүгү түзүлүшү жана касиеттери боюнча табигый каучукка окшош изопрендик каучукту синтездөөдө колдонулат. Айрыкча шиналарды өндүрүү үчүн кеңири колдонулат. Дагы бир изопренди полимерлөө продуктусу бар, полиизопрен, ал гуттаперча касиетине ээ болгондуктан, алда канча аз колдонулат. Ал, мисалы, зым изоляциясын жана гольф топторун жасоо үчүн колдонулат. Изопрендик каучук табигый жана башка синтетикалык каучуктарды айкалыштырган бардык түрдөгү резина буюмдарын жасоо үчүн колдонулат.

Мисалы, жабышчаактыкты азайтуу үчүн кошулатбутадиен-метилстиролдуу каучуктар, мындан тышкары, деформациялар кайталанса, чарчоого туруктуулугу жогорулайт. Нитриттер озонго каршылыкты жана жылуулуктун эскирүүсүнө каршылыкты кошот. Ошентип, техникалык касиеттердин жыйындысын сактоо менен изопрен каучуктары конвейердик ленталарды, соргуч же басым түтүктөрүн колдонууда, машинанын валдарын төшөөдө, бут кийим, медициналык жана башка буюмдарды өндүрүүдө эң сонун көрүнөт.

Айлана-чөйрөгө коркунуч

Изопрен өтө жарылуучу жана күйүүчү. Организмде жогорку концентрацияда ал шал оорусуна жана өлүмгө алып келиши мүмкүн. Бул негизинен атмосферанын каныккан жеринде пайда болот, демек, метаболизм дем алуу системасында, изопрен эпоксиддерге жана диолдорго айланганда ишке ашат.

Бир кубометрге кырк миллиграмм жогорку концентрация деп эсептелет - бул максималдуу доза. Абада изопрендин аз өлчөмдөгү концентрациясы адамга наркотикалык таасир тийгизип, көздүн, теринин, дем алуу жолдорунун жана былжыр челдин дүүлүгүүсүнө алып келиши мүмкүн.

Биология

Заманбап илимпоздор изопрен түтүндөрү дээрлик бардык өсүмдүктөрдү атмосферага чыгарарын аныкташты. Фитогендик изопрендин дүйнөлүк көлөмү болжол менен (180-450) _{^{деп эсептелет.}}10^{12 грамм жылына көмүртек. Бул процесс абанын температурасы Цельсий боюнча отуз градуска жакындаса, ошондой эле күн радиациясынын интенсивдүүлүгү жогору болсо, фотосинтез толук каныккан болсо, тездетет. Изопрен биосинтези фосмидомицин жана бүтүндөй кошулмалар менен тоскоол болотбир катар статиндер. Эмне үчүн өсүмдүктөр муну толук түшүнө элек. Балким, изопрен аларга ашыкча ысып кетүүгө кошумча каршылык берет. Кошумчалай кетсек, бул радикалдуу тазалоочу, демек ал өсүмдүктөрдү реактивдүү кычкылтек түрлөрүнөн жана озондон коргой алат.}

Окумуштуулар ошондой эле изопрендин синтези фотосинтез учурунда өсүмдүк өндүргөн NADPH жана ATP молекулаларынын тынымсыз керектелишине алып келет деп болжолдошот. Демек, изопренди бөлүп чыгаруу фото-кычкылдануу деградациясын жана жарыктандыруу ашыкча болсо, кайра калыбына келтирүүнү алдын алат. Бул коргонуу механизминин кемчилиги бир болушу мүмкүн: фотосинтез процессинде ушунчалык кыйынчылык менен алынган көмүртек изопренди бөлүп чыгарууга жумшалат. Окумуштуулар өсүмдүктөр менен токтоп калбастан, адамдын организми диен углеводороддорун да чыгара аларын аныкташты, алардын арасында эң кеңири тараганы изопрен.