Cauciucul stiren-butadien este considerat una dintre cele mai utilizate opțiuni pentru materialele polimerice. Este potrivit pentru fabricarea anvelopelor și a altor produse din cauciuc de în altă calitate.
Materialul polimeric numit este produs din materii prime ieftine, iar tehnologia sa de fabricație este considerată destul de accesibilă, cu un algoritm clar de acțiuni. Cauciucul stiren-butadienă rezultat are performanțe excelente și caracteristici chimice. Este produs în volume semnificative și este prezentat de producător într-o gamă largă.
Materie prime pentru producție
Să aruncăm o privire mai atentă asupra producției de cauciucuri stiren-butadienă. Ca materie primă pentru acest material polimeric, se alege butadiena-1, 3 sau alfa-metilstirenul. Obțineți cauciuc stiren-butadienă prin tehnologie de soluție sau copolimerizare în emulsie. În a doua metodă, se formează cauciucuri în soluție de stiren-butadienă.
Polimerizare în emulsie
Cum se produce cauciucul stiren-butadien? Reacția implică copolimerizarea stirenului șibutadienă în emulsie. Produsul final rezultat în urma acestei interacțiuni se numește cauciuc stiren-butadienă (SBR).
În prezent, industria autohtonă a cauciucului produce o varietate de produse polimerice bazate pe această substanță chimică.
Cum este clasificat cauciucul stiren-butadien? Producătorii oferă următoarele opțiuni:
- cauciucuri care nu conțin ulei (SKS-ZOARK);
- materiale cu un procent mediu de ulei (SKM-ZOLRKM-15);
- cu o cantitate crescută de ulei (SKS-ZODRKM-27);
- cu caracteristici dielectrice excelente (SKS-ZOARPD).
Denumire specifică
Primele cifre din denumirile de mai sus spun despre conținutul cantitativ de stiren din încărcătura inițială selectată pentru procesul de polimerizare:
- „A” implică implementarea procesului de polimerizare la temperatură joasă (nu mai mult de +5 grade).
- „M” indică faptul că conține ulei, nu doar stiren.
- Cauciuc stiren-butadien cu litera „P” spune despre reacția de polimerizare fără prezența unui regulator.
- „K” indică utilizarea emulgatorului de colofoniu la fabricarea cauciucului.
- Litera „P” simbolizează materialul obținut în prezența în amestecul inițial de săruri de acizi grași, sintetici, care sunt produse ale oxidării parțiale a parafinelor saturate.
Ce caracterizează cauciucul stiren-butadien? Prepararea sa se bazează pe procesul de polimerizare,care este familiar chiar și elevilor de liceu care studiază în școli și colegii complete.
Deci, pentru producția de cauciuc de talpă în industrie, se folosește cauciucul stiren-butadien umplut cu rășină, a cărui formulă nu este diferită de hidrocarbura dienică obișnuită. Cauciucurile produse pe bază de rășină stiren-butadienă au rezistență crescută la abraziune mecanică și caracteristici bune asemănătoare pielii.
Efectuați procesul de polimerizare în emulsie pe o instalație industrială specială. Ce caracterizează acest cauciuc stiren-butadien? Recepția se realizează conform unei tehnologii clare și dovedite. Durata medie a unei reacții chimice este de 12-15 ore. După finalizarea polimerizării, se formează un latex, care conține aproximativ 30-35 la sută din substanța polimerică. Neon D. este adăugat la latex ca antioxidant
Din latex, cauciucul este produs prin coagularea electroliților care conțin acid sulfuric. Având în vedere că uleiul de colofoniu și săpunul pe bază de acizi grași sintetici acționează ca emulgatori, pe lângă coagulare, se observă și formarea de acizi grași care au un efect pozitiv asupra caracteristicilor tehnologice ale produsului finit.
Datorită adaosului de acid sulfuric, săpunul este transformat în acizi organici liberi, coagularea latexului este finalizată și se formează cauciucul stiren-butadien. Utilizarea materialului finit are mai multe fațete, în funcție de tipul de producție. Practic cauciucul estematerie primă comună în industria chimică.
Structura cauciucului
Care este structura cauciucului stiren-butadien? Proprietățile fizice ale unei substanțe date sunt determinate de caracteristicile structurii sale. La primirea polimerului prin ozonare, se formează un polimer cu o structură neregulată. În cauciuc, unitățile monomerice sunt distribuite aleatoriu, molecula are o formă ramificată.
Aproape 80 la sută din toate unitățile sunt trans și doar 20 la sută sunt cis.
Funcții
Să analizăm cauciucul stiren-butadien. Proprietățile acestei substanțe sunt asociate cu greutatea sa moleculară mare. În medie, este de 150 000-400 000. Iar tehnologia de fabricație a cauciucurilor umplute cu ulei implică alegerea materialelor cu o greutate moleculară relativă ridicată. Această opțiune vă permite să eliminați impactul negativ al uleiului asupra calității cauciucului, pentru a menține caracteristicile tehnologice excelente ale cauciucului pentru o perioadă lungă de timp.
Este posibil să se obțină cauciuc stiren-butadienic din etilenă prin conducerea unui lanț tehnologic folosind activatori, emulgatori, regulatori, precum și alte substanțe, parțial în procesul de interacțiune trecând în compoziția cauciucului rezultat.
Trăsături distinctive
Să caracterizăm cauciucul stiren-butadien. Formula acestei substanțe indică faptul că este rezistentă la deformare mecanică, solvenți agresivi. Pentru a crește rezistența la îngheț și elasticitateacauciucul reduce cantitatea de stiren din amestecul inițial. Polimerul rezultat se dizolvă în benzină și solvenți aromatici.
Ce altceva face ca cauciucul stiren-butadienă să iasă în evidență? Proprietățile și relația cu acizii concentrați, cetone, alcool sunt stabile, în plus, polimerul are o permeabilitate excelentă la gaz și apă. În timpul încălzirii cauciucului, se observă modificări structurale grave, care afectează negativ proprietățile fizice și mecanice ale cauciucului rezultat.
Oxidarea termică la temperaturi peste 125 °C determină o scădere a rigidității și distrugerea. Oxidarea ulterioară implică o structurare serioasă a polimerului, afectează creșterea rigidității acestuia.
Funcțiile aplicației
Cauciucul stiren-butadien este folosit pentru a crea un compus de cauciuc. Proprietăți, aplicarea acestui reprezentant al clasei de hidrocarburi diene corespunde pe deplin caracteristicilor formulei sale structurale.
Prezența grupărilor fenil secundare afectează rezistența crescută la efectele negative ale expunerii la radiații în comparație cu alte varietăți ale acestor polimeri.
Compușii de cauciuc, care sunt fabricați pe bază de cauciuc stiren-butadienă, au aderență scăzută, contracție crescută în timpul calandrării și extrudarii. Acest lucru afectează negativ implementarea proceselor tehnologice, precum și în timpul lipirii (asamblării) semifabricatelor de cauciuc.
Cauciucurile cu temperatură joasă au proprietăți tehnologice îmbunătățite, se numesccauciucuri „fierbinți”.
Soiuri de cauciucuri
Cauciucurile moale din stiren-butadienă la temperatură joasă au vâscozitate scăzută, deci nu sunt plastifiate.
Cauciucurile rigide sunt produse în cantități mici, supunându-le plastificării termo-oxidative în aer la o temperatură de aproximativ 1400 °C folosind activatori ai procesului de degradare.
Vulcanizatoarele neumplute au o rezistență scăzută la tracțiune. Odată cu scăderea cantității de stiren legat din compusul polimeric, rezistența și rezistența la abraziune scad, rezistența la îngheț crește și elasticitatea crește.
Vulcanizatoarele din cauciuc stiren-butadienă umplute cu negru (cu negru de fum) au parametri excelenți în ceea ce privește rezistența la căldură și rezistența la uzură, dar într-o oarecare măsură sunt inferioare ca elasticitate și rezistență la deformare față de cauciucurile convenționale. Vulcanizatoarele folosite au rezistență suplimentară la acizi concentrați și diluați, alcooli, alcalii, eteri. Se umflă în solvenți de cauciuc.
Toți polimerii obținuți sunt utilizați la producția de anvelope, la fabricarea unei varietăți de produse nemoldate și turnate. De exemplu, cauciucul stiren-butadien este folosit pentru a face benzi transportoare pentru producția de lemn și se produc încălțăminte de cauciuc. Datorită rezistenței crescute la radiații, toate aceste cauciucuri sunt folosite la fabricarea cauciucurilor care au rezistență optimă la radiațiile gamma.
Pentru producerea de produse cu caracteristici excelente de rezistenta la inghet se folosesc materii prime, incare conține un conținut minim de stiren.
Caracterizarea cauciucurilor stiren butadienă prin polimerizare în soluție
În industria autohtonă a fost lansată producția de cauciucuri stiren-butadienă de polimerizare în soluție cu conținut diferit de stiren:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (are caracteristici dielectrice îmbunătățite).
La vânzare există și cauciuc, care include microblocuri aromatice de stiren, destinate procesării turnării.
În plus, există cauciucuri de polimerizare cu soluție umplută cu ulei care conțin până la 27% ulei. Datorită polimerizării în soluție, în prezența catalizatorilor organolitici, principalii parametri ai structurii moleculare sunt ajustați:
- ramuri de lanț;
- greutate moleculară;
- macrostructuri.
Caracteristicile distinctive ale unor astfel de cauciucuri sunt prezența semnificativă a polimerului în sine (până la 98%), cantitatea minimă de impurități. Polimerii au o structură liniară în comparație cu cauciucurile în emulsie stiren-butadienă.
Materialele polimerice rezultate au o ductilitate mai mare, rezistență la uzură, rezistență la îngheț și rezistență crescută la fisurare. De asemenea, remarcăm rezistența dinamică ridicată a acestor materiale. Cu o contracție mai mică, au o vâscozitate Mooney mai mare, deoarece macromoleculele au o structură liniară, sunt capabile să se umple cu un număr mare.funingine (negru de fum) și ulei fără a modifica în mod negativ proprietățile mecanice și fizice ale vulcanizatoarelor.
Există unele avantaje tehnologice în producția de cauciucuri soluționate în comparație cu opțiunile de emulsie, dar există mult mai multe cerințe pentru puritatea monomerilor utilizați. Cauciucurile de polimerizare prin soluție sunt folosite în industria anvelopelor pentru a crea benzi transportoare durabile, tălpi de pantofi, manșoane din cauciuc și numeroase piese din cauciuc. Stirenul și buadiena-1, 3 sunt considerate componente inițiale pentru producerea materialelor polimerice de acest tip. Cauciucurile sunt obținute prin copolimerizare în soluție sau emulsie.
În producția modernă, se folosește nu numai tehnologia de fabricare a cauciucurilor neumplute, ci și producția de polimeri, care conțin rășini, negru de fum și ulei. Dintre toate materialele polimerice produse, cauciucul stiren-butadienă reprezintă mai mult de jumătate din întreaga capacitate de producție.
Motivul acestei scale este omogenitatea ridicată a caracteristicilor fizice și chimice ale produsului fabricat, disponibilitatea monomerilor de pornire (stiren și butadienă), precum și linia de producție bine stabilită.
O masă mare de cauciuc stiren-butadienă în producția modernă este obținută prin copolimerizarea în emulsie a stirenului și butadienei.
Clasificarea cauciucurilor după structură
Ținând cont de condițiile de polimerizare și de compoziția componentelor utilizate, producerea cauciucurilor stiren-butadienă, care diferă înproprietăți și compoziție. Este permisă o distribuție statistică, neregulată, a unităților structurale ale stirenului și butadienei în macromoleculă.
Odată cu scăderea temperaturii, se observă o scădere a conținutului cantitativ al fracțiilor cu greutate moleculară mică din cauciucul creat. În plus, există o scădere a ramificării structurale, o creștere a structurii regulate a polimerului, care afectează pozitiv caracteristicile tehnice și operaționale ale produsului finit.
În dezvoltarea producției interne de materiale sintetice, un punct important a fost stabilirea producției de materiale stiren-butadiene prin polimerizare radicalică. În prezent, astfel de materiale de în altă calitate și la un preț accesibil sunt produse la fabricile din Krasnoyarsk, Omsk, Tolyatti, Sterlitamak, Voronezh.
Funcții tehnologice
Dacă doriți, puteți obține un polimer cu anumiți parametri. De exemplu, cu o greutate moleculară medie dată, care este controlată în timpul polimerizării prin introducerea de regulatori capabili de transfer în lanț. Pe măsură ce crește conținutul cantitativ al regulatorilor, se observă o scădere a greutății moleculare a polimerului.
Ce pot fi considerați ca emulgatori potriviti pentru producerea de emulsii stabile de monomeri, precum și pentru crearea produselor finale de polimerizare, latexuri? Sărurile de potasiu sau de sodiu ale acizilor carboxilici sintetici grași, colofonia hidrogenată, precum și sărurile alchilsulfonaților sunt considerate principalele componente chimice.
Când alegeți colofoniu, trebuie mai întâisupuse unui tratament special. În procesul de disproporționare cu un catalizator (paladiu), acesta capătă proprietățile necesare lanțului tehnologic de producție a cauciucului.
Detalii de producție
Pentru a realiza copolimerizarea, se folosește o baterie de polimerizatori. La prepararea amestecului, stirenul purificat și preuscat, butadiena, solventul (poate fi ciclohexan) se amestecă într-un raport de 5/1. Apoi, componentele încărcăturii originale sunt introduse într-un mixer cu diafragmă pentru o amestecare de în altă calitate. Apoi amestecul este trimis pentru purificare chimică fină din diferite impurități mici.
Aparatul este alimentat cu compuși de organolitiu, titrați la 25 °C timp de 20 de minute. Gradul de purificare este determinat de culoarea încărcăturii. Dacă nu există impurități, amestecul are o culoare ușor maronie. Înainte de polimerizare, amestecul este amestecat cu un catalizator, aditivi polari.
Procesul se desfășoară într-o baterie, care constă din trei dispozitive standard, prin alimentarea succesivă a încărcării. Temperatura din interiorul polimerizatorilor este menținută în intervalul de la 50 la 80 °C. Durata medie a întregului proces chimic este de 6 ore.
Concluzie
În orice sferă de viață și activitate a unei persoane în timp util, există materiale pe bază de cauciuc stiren-butadien. În primul rând, remarcăm crearea de tălpi de cauciuc pentru încălțăminte, anvelope de cauciuc de automobile, diverse furtunuri de udare.
Copolimeri statistici ai stirenului șibutadiena este utilizată pe scară largă în crearea de materiale electroizolante, o varietate de produse pentru industria auto, inclusiv crearea de anvelope de în altă calitate. Tehnologiile inovatoare utilizate de producătorii moderni de cauciucuri stiren-butadienă le permit să creeze produse cu parametri fizici și chimici specificați și caracteristicile de performanță dorite.
Printre caracteristicile acestei producții, remarcăm utilizarea catalizatorilor de în altă calitate. În funcție de structura cauciucurilor sintetizate, durata procesului de creare a acestora, precum și costul final al produselor din cauciuc fabricate pe bază de cauciuc diferă semnificativ.
