Формула синтетического изопренового каучука

Формула синтетического изопренового каучука

ООО «ДомРезин»
тел.: +7 (812) 953-52-84
E-mail: domrezin@inbox.ru
г. Санкт-Петербург

ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ

Аналогами натурального каучука являются синтетические каучуки. В промышленности выпускаются различные типы этих каучуков, несколько отличающиеся по свойствам и по виду применяемых катализаторов (комплексные, литиевые и др.). Одним из наиболее многотоннажных каучуков является изопреновый каучук «СКИ-З».

Получение

Изопреновый каучук, который является синтетическим каучуком — стереорегулярен, СКИ-З получается полимеризацией изопрена в среде инертного растворителя c присутствии комплексного катализатора.

Растворная полимеризация изопрена производится непрерыв­ным способом в батарее из 4—6 полимеризаторов, охлаждаемых рассолом. Концентрация мономера в шихте 12 -15%, степень пре­вращения изопрена 90—95%, продолжительность полимеризации при температурах от 0 до 10 °С составляет 2—3 ч. Для получе­ния высокомолекулярного полимера необходима высокая степень чистоты применяемых реагентов.

Стабилизация полимера с целью предохранения от окисления производится смесью неозона и фенилендиамина, которые вводят в продукт полимеризации (полимеризат) в виде раствора или водной суспензии. Для выделения каучука из полимеризата в виде крошки, полимеризат смешивают с водой и паром, вводят вещества, предотвращающие агломерирование крошки (образова­ние крупных агломератов, комков), и отгоняют растворитель.

Отделение крошки от воды и сушка изопренового каучука после дегазации производятся в ленточных сушилках и червячных машинах. После сушки производится брикетирование каучука на прессах и авто­матических установках.

Синтетический каучук марки СКИ-З выпускают брикетированным массой 30 кг, обернутым в полиэтиленовую пленку, а затем помещенным в четырехслойные бумажные мешки. Упаковочная пленка может перерабатываться вместе с каучуком, так как при температуре смешения полиэтилен размягчается и хорошо смешивается с каучуком в резиносме-сителе.

В настоящее время изопреновый каучук СКИ-З (ГОСТ 14925—73) выпус­кают двух групп: СКИ-З 1-й группы — с пластичностью 0,30—0,40, СКИ-З 11-й группы — с более высокой пластичностью 0,41—0,48.

Структура

Цис-Изопреновый каучук СКИ-З очень близок по строению к натуральному каучуку (НК).

Молекулярная цепь этого каучука содержит до 94—97% звеньев изопрена, соединенных в цис1,4-положении; остальные изопреновые звенья присоединены в транс- 1,4-положении (2—4%) и в положении 1,2 и 3,4 (1—2%).

Степень стереорегулярности микроструктуры зависит от типа ката­лизатора и условий полимеризации. Микроструктура полиизопрена оказывает первостепенное влияние на определяющие физико-механические свойства резины.

С увеличением содержания транс-1,4, 1,2 и 3,4-звеньев в полимере снижаются прочностные свойства при растяжении, эластичность по отскоку и, как пра­вило, относительное удлинение при разрыве, повышается темпе­ратура стеклования и ухудшается морозостойкость.

Кроме микроструктуры важнейшими молекулярными парамет­рами каучука СКИ-З является средняя молекулярная масса, молекулярно-массовое распределение, разветвленность золь-фракции (растворимая часть), содержание и строение гель-фракции (не­растворимая часть).

Свойства

Технологические и пластоэластические свойства изопренового каучука зависят от содержания и строения золь- и гель-фракций.

Средневязкостная молекулярная масса золь-фракции каучука СКИ-З составляет (0,55—1,0) – 10n, показатель полидисперсно­сти — 3.

С понижением молекулярной массы золь-фракции ухудшаются физико-механические свойства резин, а с ее увеличением умень­шается пластичность каучука (ниже 0,35), что вызывает затруд­нения при изготовлении резиновых смесей на шинных заводах. Считается, что СКИ-З для шин должен содержать 80—85% золь-фракции и 15—20% геля с плотностью (индексом набуха­ния ) более 25.

При увеличении содержания геля и его плотности понижается пластичность и повышается вязкость каучука по Муни, ухудшают­ся технологические свойства. Присутствие сильнонабухающего (рыхлого) геля приводит к возрастанию скорости пластикации каучука и улучшению физико-механических свойств резины, но при значительном его содержании (25—30%) увеличивается жесткость каучука и снижается его пластичность (до 0,35), что за­трудняет использование каучука в шинном производстве.

Наличие структур 1,2 и 3,4 в СКИ-3 затрудняет кристаллиза­цию. СКИ-3 кристаллизуется при растяжении или при понижении температуры, но в 3—4 раза медленнее кристаллизации натураль­ного каучука и имеет несколько меньшую степень кристаллич­ности. Это связывают с большей регулярностью микроструктуры натурального каучука и ориентирующим влиянием содержащихся в нем примесей и полярных групп, являющихся зародышами кри­сталлизации. Установлено, что при удалении примесей из нату­рального каучука путем экстрагирования ацетоном скорость его кристаллизации уменьшается и становится близкой к скорости кристаллизации СКИ-3. Эти особенности кристаллизации СКИ-3 по сравнению с кристаллизацией НК заметно не влияют на проч­ность при растяжении резин при 20 и 100 °С.

Читать еще:  Мерцание светодиодных и энергосберегающих ламп

Плотность каучука СКИ-3 равна 910—920 кг/м3 (0,91 — 0,92 г/см3), температура стеклования минус 70°С. Изопреновые каучуки достаточно хорошо растворимы в ароматических и хлорсодержащих углево­дородах, бензине и не растворимы в спиртах и кетонах. Изопре­новые каучуки и резины на их основе обладают высокой газонепроницаемостью. Диэлектрические свойства резины на основе СКИ-3 равноценны резинам на основе НК. Удельное объем­ное сопротивление составляет 3,4-1012 Ом-м, диэлектрическая проницаемость 3,8, тангенс угла диэлектрических потерь 0,011, электрическая прочность 36 МВ/м (36 кВ/мм).

Резиновые композиции на основе изопренового каучука СКИ-3 стойки к действию воды, ацетона, этилового спирта и не стойки к действию бензина, минеральных, растительных и животных масел, ароматических и хлорсодержа­щих углеводородов, щелочей, аммиака и некоторых кислот (азот­ной, соляной, олеиновой, муравьиной и др.).

Цис-Изопреновый каучук претерпевает под действием различ­ных факторов превращения, аналогичные превращениям натураль­ного каучука.

В отличие от натурального каучука, синтетический каучук СКИ-3 не нуждается в предварительной пластикации, так как он выпускается с достаточ­но высокой пластичностью. Он легко смешивается с ингредиен­тами и другими каучуками. Смеси, изготовленные на его основе, легко каландруются и шприцуются, имеют гладкую глянцевую поверхность и обладают высокой клейкостью, меньшей, однако, чем смеси на основе натурального каучука. СКИ-3 более, чем НК, склонен к механической и термоокислительной деструкции, по­этому изготовление смесей рекомендуется производить при тем­пературах 70—115°С в возможно более короткие сроки.

При обработке на вальцах и другом технологическом оборудо­вании деструкции подвергаются прежде всего высокомолекуляр­ные фракции изопренового каучука СКИ-3, происходит разрушение геля, уменьшаются среднемассовая молекулярная масса Мm и индекс полидисперс­ности каучука, сужается ММР, увеличивается растворимость по­лимера.

Существенным недостатком синтетического каучука СКИ-3 по сравнению с НК являет­ся низкая прочность резиновых композиций на его основе (низкая когезионная прочность), затрудняющая их переработку и хранение. Этот недостаток объясняют отсутствием функциональных групп в молекулах СКИ-3. Он может быть устранен модификацией моле­кулярной структуры СКИ-З путем введения в молекулы каучука карбоксильных, сложноэфирных, гидроксильных, уретановых групп или атомов галогенов. Повышению когезионной прочности способ­ствует также частичное структурирование каучука нитрозо- и ди-нитрозосоединениями в процессе вы­сокотемпературной обработки его с активными сажами при 120— 160 °С на первой стадии смешения. Применение этих структурирующих напряжений, эластичности, усталостной выносливости и к пони­жению теплообразования при многократном сжатии резин.

Способность изопренового каучука СКИ-3 кристаллизоваться при растяжении и гиб­кость его молекулярных цепей определяют высокую эластич­ность и прочность ненаполненных и наполненных резин на его ос­нове, сохраняющиеся при температурах от 20 до 100 °С, а также хорошие динамические свойства. Однако температурный коэффи­циент падения прочности резин на основе СКИ-3 несколько выше, чем у резин на основе НК.

Не наполненные вулканизаты изопреновый каучук СКИ-3, как и вулканизаты дру­гих кристаллизующихся каучуков, обладают достаточно высокой прочностью при растяжении. Наполненные техническим углеродом (саженаполненные) резины на основе СКИ-3 имеют большее теплообра­зование при многократном растяжении и более низкие условные напряжения по сравнению с резинами на основе НК. Износостой­кость резин на основе СКИ-3 вследствие его меньшей устойчивости к термоокислительному воздействию несколько ниже, чем у резин из НК.

В промышленности для оценки свойств синтетический каучук используют такие показа­тели, как жесткость по Дефо, пластичность, вязкость по Муни. Однако эти по­казатели характеризуют стандартность каучука и недостаточно характеризуют особенности молекулярной структуры и технологические свойства, так как оди­наковые по пластичности и вязкости (по Муни) каучуки могут значительно различаться по содержанию и плотности геля, характеристической вязкости, со­держанию золь-фракции, а также по востанавливаемости. Это объясняется сложностью и неоднозначностью влияния параметров молекулярной структуры на пласто-эластические свойства каучука.

Применение

Изопреновый каучук СКИ-3 может применяться при изгото­влении резиновых изделий в сочетании с натуральным и другими синтетическими каучуками.

При добавлении СКД к СКИ-3 повышается морозостойкость и износостойкость резин по сравнению с резинами на основе одного каучука СКИ-3.

Бутадиен-метилстирольные каучуки при добавлении к СКИ-3 понижают липкость резиновых смесей и повышают усталостную выносливость при многократных деформациях. Нитрит повышает озоностойкость и сопротивление резин из СКИ-3 тепловому ста­рению.

Читать еще:  Что такое обратный молоток

В соответствии с комплексом технических свойств синтетический каучук СКИ-3 нахо­дит широкое применение в производстве шин, транспортерных лент, напорных и всасывающих рукавов, формовых и неформовых резиновых изделий, для обкладки валов бумажных машин, в про­изводстве резиновой обуви, эбонита, кабельных, губчатых, меди­цинских и других изделий.

Источник: domrezin.ru

Формула синтетического изопренового каучука

Эластомеры (натуральные или синтетические каучуки) – природные или синтетические высокомолекулярные вещества, отличающиеся от других высокомолекулярных соединений своей эластичностью.

Молекулы эластомеров представляют собой скрученные в клубки цепи углеродных атомов. При растяжении цепи вытягиваются, а при снятии внешней нагрузки – скручиваются. Этим объясняется эластичность каучуков.

Таблица. Важнейшие виды синтетических каучуков

Водо- и газонепроницаемость. По эластичности уступает природному каучуку. В производстве кабелей, обуви, принадлежностей быта

По износоустойчивости и эластичности превосходит природный каучук. В производстве шин.

По эластичности и износоустойчивости сходен с природным каучуком. В производстве шин

CH 2= C( Cl ) — CH = CH 2

Устойчив к воздействиям высоких температур, бензинов и масел. В производстве кабелей, трубопроводов для перекачки бензина, нефти.

Характерна газонепроницаемость, но недостаточная жароустойчивость. В производстве лент для транспортёров, автокамер.

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было

способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность

одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Первый синтетический каучук, был получен по методу С.В. Лебедева из спирта:

при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

В присутствии органических пероксидов (радикальная полимеризация) также образуется полимер нерегулярного строения со звеньями 1,2- и 1,4- присоединения. Каучуки нерегулярного строения характеризуются невысоким качеством при эксплуатации. Избирательное 1,4-присоединение происходит при использовании металлорганических катализаторов (например, бутиллития C4H9Li, который не только инициирует полимеризацию, но и определенным образом координирует в пространстве присоединяющиеся молекулы диена):

Реакция получения каучуков реакцией полимеризации:

Реакция получения каучуков реакцией сополимеризации:

Для практического использования каучуки превращают в резину.

Резина – это вулканизованный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации заключается в том, что нагревание смеси каучука и серы приводит к образованию трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука, придавая ему повышенную прочность. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образуют между ними сшивающие дисульфидные мостики:

Сетчатый полимер более прочен и проявляет повышенную упругость – высокоэластичность (способность к высоким обратимым деформациям).

В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый натуральный каучук – эбонит (более 30% S ) – не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Источник: www.sites.google.com

Строение и получение

Каучук – диеновый полимер. Структурная и молекулярная формула каучука зависят от вида материала. Природный каучук получают из густого млечного сока – латекса – гевеи, кастиллоа, маниота, сапиума и других растений. Такой каучук является полимером изопрена (2-метилбутадиен-1,3) и имеет формулу (C5H8)n, где n=1000-3000.

Искусственный каучук был получен в 1932 году методом Лебедева. Сначала получают дивинил (бутадиен-1,3) с формулой (C4H6)n из этилового спирта:

С помощью полимеризации дивинила получают бутадиеновый каучук:

Рис. 2. Молекулы каучука.

Современная промышленность получает синтетические каучуки из разных алкадиенов. В зависимости от используемого сырья выделяют изопреновый, бутадиеновый, этилен-пропиленовый, хлоропреновый и другие виды каучука.

Каучук обладает полезными для применения свойствами: эластичностью (упругостью) и водонепроницаемостью. Каучуки хорошо гнутся, растягиваются и задерживают влагу на поверхности.

Каучуки сохраняются в аморфном состоянии долгое время. Однако агрегатное состояние может меняться в зависимости от температуры:

  • 0-10°C – хрупкий, непрозрачный;
  • 20°C – мягкий, упругий, полупрозрачный;
  • 50°C – пластичный, липкий;
  • 80°C – непластичный;
  • 120°C – смолистый, жидкий;
  • 200-250°C – газообразный (выделяется смесь газов).

При долгом хранении на холоде материал необратимо теряет свойства: твердеет, становится неэластичным и ломким.

Читать еще:  Маркировка шлифовальных абразивных кругов

Каучуки обладают диэлектрическими свойствами и низкую проницаемость воды и газов. Материал не растворяется в воде, слабых кислотах, щелочах. Растворяется после разбухания в бензине, бензоле, сероуглероде и хлороформе.

Молекулы каучука имеют линейное строение, но при этом не вытянуты в прямую линию, а изогнуты, образуя свёрнутые клубки. При растяжении материала молекулы распрямляются, чем объясняется эластичность каучука.

Применение

Основное применение каучуков – производство резины для шин. Также материал используется для изготовления:

  • тепло-, электро-, звуко-, гидроизоляционных материалов;
  • твёрдого ракетного топлива;
  • уплотнителей;
  • клея;
  • лаков;
  • эластичных лент;
  • напольных покрытий;
  • шлангов;
  • перчаток;
  • обуви;
  • игрушек;
  • мебели;
  • ластиков.

Рис. 3. Резиновые изделия.

Что мы узнали?

Из урока химии 10 класса узнали о строении, свойствах и применении каучуков. Каучук – природный или синтетический материал, обладающий эластичностью. Натуральные каучуки получают из латекса – вязкого сока некоторых тропических деревьев. Промышленным путём производится из алкадиенов, в частности из изопрена. Впервые синтетический каучук был получен в 1932 году. В зависимости от температуры меняются физические свойства. Чем ниже температура, тем хрупче материал. Из каучуков изготавливают резину.

Источник: obrazovaka.ru

Изопреновый каучук

  • Изопреновый каучук — синтетический каучук. Эластичная темно-серая масса без характерного запаха. Химический состав изопрена приблизительно идентичен натуральному каучуку, поэтому свойства этих двух эластомеров похожи.

Синтетические изопреновые каучуки хорошо совмещаются со всеми диеновыми каучуками. Важнейшее свойство диенов — их способность к полимеризации, которая используется для получения синтетических каучуков.

Получают путем каталитической стереоспецифической полимеризации изопрена в растворителях:

Этот синтетический каучук является в основном транс-1,4-полиизопреном. Полимеризация изопрена под действием таких инициаторов, как натрий или калий в малополярных растворителях, приводит к образованию 1,2-, 3,4- и транс-1,4-полиизопрена. Инициирование полимеризации литием в неполярном растворителе ведёт к получению каучука, содержащего 94 % цис-звеньев. Использование катализаторов Циглера-Натта позволяет получить каучук, практически идентичный натуральному. При полимеризации изопрена в отсутствие стереохимического контроля в принципе возможно образование различных полимерных продуктов.

Связанные понятия

85-90 °C, разложения

250 °C.Полиакрилонитрил нерастворим в неполярных и малополярных растворителях (углеводороды, спирты), растворим в полярных апротонных растворителях (диметилформамиде, диметилсульфоксиде), водных растворах электролитов с высокой ионной силой (50-70 % растворах роданидов аммония, калия, натрия, бромида.

Источник: kartaslov.ru

Формула синтетического изопренового каучука

Для улучшения этой статьи желательно ? :

  • Добавить иллюстрации.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Изопреновый каучук» в других словарях:

изопреновый каучук — izopreninis kaučiukas statusas T sritis chemija apibrėžtis Izopreno polimerizacijos produktas. atitikmenys: angl. isoprene rubber rus. изопреновый каучук … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Каучук — В Викисловаре есть статья «каучук» Каучуки натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и … Википедия

Список пластмасс — Название Сокращение Вид Тип Хим.прочность Свойства Применение Фирменное наименование Поликапролактон PCL термопласт ударопрочность, эластичность, влагостойкость, биодеградируемость медицина, прототипирование Поликапролактан, Протопласт, ShapeLock … Википедия

Перечень пластмасс — Название Сокращение Вид Тип Хим.прочность Свойства Применение Фирменное наименование Сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола/ АБС пластик ABS сополимер термопласт ударопрочность, эластичность, влагостойкость от −40 °C до +85 °C, как… … Википедия

полиизопрен — [ СН2С(СН3)=СНСН2 ]n, полимер изопрена. Природный полиизопрен основной компонент натурального каучука, гуттаперчи, балаты. Наиболее важный синтетический полиизопрен изопреновый каучук. * * * ПОЛИИЗОПРЕН ПОЛИИЗОПРЕН, [ CH2 C(CH3)=CH CH2 ]n,… … Энциклопедический словарь

Тольяттикаучук — Координаты: 53°32′13.22″ с. ш. 49°26′42.48″ в. д. / 53.537006° с. ш. 49.445133° в. д. … Википедия

ПОЛИИЗОПРЕН — [ СН2С(СН3)=СНСН2 ]n, полимер изопрена. Природный П. осн. компонент натурального каучука, гуттаперчи, балаты. Наиб. важный синтетич. П. изопреновый каучук … Естествознание. Энциклопедический словарь

isoprene rubber — izopreninis kaučiukas statusas T sritis chemija apibrėžtis Izopreno polimerizacijos produktas. atitikmenys: angl. isoprene rubber rus. изопреновый каучук … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

izopreninis kaučiukas — statusas T sritis chemija apibrėžtis Izopreno polimerizacijos produktas. atitikmenys: angl. isoprene rubber rus. изопреновый каучук … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Каучуки — В Викисловаре есть статья «каучук» Каучуки натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроница … Википедия

Источник: dic.academic.ru

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector