Стирен-бутадиен каучук се счита за една от най-използваните опции за полимерни материали. Подходяща е за производство на гуми и други гумени изделия с високо качество.
Посоченият полимерен материал се произвежда от евтини суровини, а технологията му на производство се счита за доста достъпна, с ясен алгоритъм на действия. Полученият стирен-бутадиенов каучук има отлични експлоатационни и химически характеристики. Произвежда се в значителни обеми и е представен от производителя в широк асортимент.
Суровини за производство
Нека разгледаме по-отблизо производството на стирен-бутадиен каучук. Като суровина за този полимерен материал се избира бутадиен-1, 3 или алфа-метилстирол. Получете стирен-бутадиенов каучук чрез технология на разтвор или емулсионна съполимеризация. При втория метод се образуват каучуци с разтвор на стирен-бутадиен.
Емулсионна полимеризация
Как се произвежда стирен бутадиен каучук? Реакцията включва съполимеризация на стирен ибутадиен в емулсия. Крайният продукт, получен в резултат на това взаимодействие, се нарича стирен-бутадиенов каучук (SBR).
В момента местната каучукова индустрия произвежда различни полимерни продукти на базата на този химикал.
Как се класифицира стирен-бутадиеновият каучук? Производителите предлагат следните опции:
- гуми, които не съдържат масло (SKS-ZOARK);
- материали със среден процент масло (SKM-ZOLRKM-15);
- с увеличено количество масло (SKS-ZODRKM-27);
- с отлични диелектрични характеристики (SKS-ZOARPD).
Специално именуване
Първите цифри в горните имена говорят за количественото съдържание на стирен в първоначалния заряд, избран за процеса на полимеризация:
- "A" включва изпълнението на процеса на нискотемпературна полимеризация (не повече от +5 градуса).
- „M“показва, че съдържа масло, а не само стирен.
- Стирен-бутадиенов каучук с буквата "P" разказва за реакцията на полимеризация без наличието на регулатор.
- "K" показва използването на колофонов емулгатор при производството на каучук.
- Буквата "P" символизира материала, получен в присъствието в първоначалната смес на соли на мастни, синтетични киселини, които са продукти на частично окисление на наситени парафини.
Какво характеризира стирен-бутадиеновия каучук? Приготвянето му се основава на процеса на полимеризация,което е познато дори на гимназисти, които учат в общообразователни училища и колежи.
И така, за производството на единствен каучук в индустрията се използва напълнена със смола стирен-бутадиенов каучук, чиято формула не се различава от обичайния диенов въглеводород. Гумите, произведени на базата на стирен-бутадиенова смола, имат повишена устойчивост на механично износване и добри характеристики, подобни на кожата.
Извършване на процеса на емулсионна полимеризация в специално промишлено предприятие. Какво характеризира този стирен бутадиен каучук? Получаването му се извършва по ясна и доказана технология. Средната продължителност на химическата реакция е 12-15 часа. След завършване на полимеризацията се образува латекс, който съдържа приблизително 30-35 процента от полимерното вещество. Neon D. се добавя към латекса като антиоксидант
От латекс, каучукът се произвежда чрез коагулация на електролити, които съдържат сярна киселина. Като се има предвид, че колофоновото масло и сапунът на базата на синтетични мастни киселини действат като емулгатори, освен коагулацията се наблюдава и образуването на мастни киселини, които имат положителен ефект върху технологичните характеристики на готовия продукт.
Благодарение на добавянето на сярна киселина, сапунът се превръща в свободни органични киселини, коагулацията на латекса завършва и се образува стирен-бутадиенов каучук. Използването на готовия материал е многостранно, в зависимост от вида на производството. По принцип гумата еобичайна суровина в химическата промишленост.
Структура от каучук
Каква е структурата на стирен-бутадиеновия каучук? Физичните свойства на дадено вещество се определят от особеностите на неговата структура. При получаване на полимера чрез озониране се образува полимер с неправилна структура. В каучука мономерните единици са разпределени произволно, молекулата има разклонена форма.
Почти 80 процента от всички единици са транс и само 20 процента са цис.
Функции
Нека анализираме стирен бутадиенов каучук. Свойствата на това вещество са свързани с неговото високо молекулно тегло. Средно е 150 000-400 000. А технологията за производство на напълнени с масло гуми включва избора на материали с високо относително молекулно тегло. Тази опция ви позволява да премахнете негативното влияние на маслото върху качеството на каучука, да поддържате отлични технологични характеристики на каучука за дълъг период от време.
Възможно е да се получи стирен-бутадиенов каучук от етилен чрез провеждане на технологична верига с използване на активатори, емулгатори, регулатори, както и други вещества, частично в процеса на взаимодействие, преминаващ в състава на получения каучук.
Отличителни характеристики
Нека характеризираме стирен-бутадиенов каучук. Формулата на това вещество показва, че е устойчиво на механична деформация, агресивни разтворители. За повишаване на устойчивостта на замръзване и еластичносттакаучук намалява количеството стирен в първоначалната смес. Полученият полимер се разтваря в бензин и ароматни разтворители.
С какво още се откроява стирен-бутадиеновият каучук? Свойствата и отношението към концентрирани киселини, кетони, алкохол са стабилни, освен това полимерът има отлична газо- и водопропускливост. При нагряването на каучука се наблюдават сериозни структурни промени, което се отразява негативно на физико-механичните свойства на получения каучук.
Термичното окисление при температури над 125 °C причинява намаляване на твърдостта и разрушаване. Последващото окисляване предполага сериозно структуриране на полимера, влияе върху увеличаването на неговата твърдост.
Функции на приложението
Стирен-бутадиен каучук се използва за създаване на каучукова смес. Свойства, приложението на този представител от класа диенови въглеводороди напълно отговаря на характеристиките на неговата структурна формула.
Наличието на странични фенилови групи влияе върху повишената устойчивост на негативните ефекти от излагането на радиация в сравнение с други разновидности на тези полимери.
Каучуковите съединения, които се произвеждат на базата на стирен-бутадиенов каучук, имат ниска лепкавост, повишено свиване при каландриране и екструдиране. Това се отразява негативно върху изпълнението на технологичните процеси, както и по време на залепването (сглобяването) на гумени заготовки.
Нискотемпературните гуми имат подобрени технологични свойства, те се наричат"горещи" гуми.
Разновидности на гуми
Меките стирен-бутадиенови нискотемпературни каучуци имат нисък вискозитет, така че не са пластифицирани.
Твърдите гуми се произвеждат в малки количества, като се подлагат на термоокислителна пластификация във въздуха при температура от около 1400 °C с помощта на активатори на процеса на разграждане.
Ненапълнените вулканизатори имат ниска якост на опън. С намаляване на количеството на свързания стирен в полимерното съединение, устойчивостта и устойчивостта на абразия намаляват, устойчивостта на замръзване се увеличава и еластичността се увеличава.
Вулканизаторите на стирен-бутадиен каучук с черен пълнеж (с сажди) имат отлични параметри по отношение на устойчивост на топлина и износоустойчивост, но до известна степен са по-ниски по еластичност и устойчивост на деформация от конвенционалните гуми. Използваните вулканизатори имат допълнителна устойчивост на концентрирани и разредени киселини, алкохоли, основи, етери. Те набъбват в гумени разтворители.
Всички получени полимери се използват в производството на гуми, производството на различни неформовани и формовани изделия. Например, стирен-бутадиен каучук се използва за направата на транспортни ленти за производство на дърводобив и се произвеждат гумени обувки. Поради повишената радиационна устойчивост, всички тези гуми се използват при производството на гуми, които имат оптимална устойчивост на гама лъчение.
За производството на продукти с отлични мразоустойчиви характеристики се използват суровини, вкойто съдържа минимално съдържание на стирен.
Характеристика на полимеризация в разтвор стирен бутадиен каучук
В домашната индустрия стартира производството на стирол-бутадиенови каучуци на полимеризация в разтвор с различно съдържание на стирол:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (има подобрени диелектрични характеристики).
В продажба има и каучук, който включва ароматни стиренови микроблокове, предназначени за обработка на леене.
В допълнение има напълнени с масло каучуци за полимеризация с разтвор, които съдържат до 27% масло. Благодарение на полимеризацията в разтвора, в присъствието на органолитиеви катализатори, основните параметри на молекулярната структура се регулират:
- верижни клонове;
- молекулно тегло;
- макроструктури.
Отличителни характеристики на такива каучуци са значителното присъствие на самия полимер (до 98%), минималното количество примеси. Полимерите имат линейна структура в сравнение със стирен-бутадиеновите емулсионни каучуци.
Получените полимерни материали имат по-висока пластичност, износоустойчивост, устойчивост на замръзване и повишена устойчивост на напукване. Отбелязваме и високата динамична издръжливост на тези материали. С по-малко свиване те имат по-висок вискозитет по Муни, тъй като макромолекулите имат линейна структура, могат да се запълнят с голям бройсажди (сажди) и масло, без да променят неблагоприятно механичните и физичните свойства на вулканизаторите.
Има някои технологични предимства при производството на разтворени каучуци в сравнение с емулсионните опции, но има много повече изисквания за чистота на използваните мономери. Гумите за полимеризация в разтвор се използват в производството на гуми за създаване на издръжливи транспортни ленти, подметки за обувки, гумени ръкави и множество гумени части. Като изходни компоненти за производството на полимерни материали от този тип се считат стирен и буадиен-1, 3. Каучуците се получават чрез разтворна или емулсионна съполимеризация.
В съвременното производство се използва не само технологията за производство на ненапълнени каучуци, но и е установено производството на полимери, които съдържат смоли, сажди и масло. Сред всички произведени полимерни материали, стирен-бутадиеновият каучук представлява повече от половината от целия производствен капацитет.
Причината за тази скала е високата хомогенност на физичните и химичните характеристики на произвеждания продукт, наличието на изходни мономери (стирен и бутадиен), както и добре установената производствена линия.
Голяма маса стирен-бутадиенов каучук в съвременното производство се получава чрез емулсионна съполимеризация на стирен и бутадиен.
Класификация на каучуците по структура
Като се вземат предвид условията на полимеризация и състава на използваните компоненти, производството на стирен-бутадиен каучук, които се различават посвойства и състав. Допуска се статистическо, неправилно разпределение на структурните единици на стирен и бутадиен в макромолекулата.
С понижаване на температурата се наблюдава намаляване на количественото съдържание на нискомолекулни фракции в създадения каучук. Освен това се наблюдава намаляване на структурното разклоняване, увеличаване на правилната структура на полимера, което влияе положително върху техническите и експлоатационни характеристики на крайния продукт.
В развитието на домашното производство на синтетични материали важен момент беше установяването на производството на стирол-бутадиенови материали чрез радикална полимеризация. В момента такива материали с високо качество и на достъпна цена се произвеждат във фабрики в Красноярск, Омск, Толяти, Стерлитамак, Воронеж.
Технологични характеристики
Ако желаете, можете да получите полимер с определени параметри. Например с дадено средно молекулно тегло, което се контролира по време на полимеризацията чрез въвеждане на регулатори, способни на верижен трансфер. С увеличаването на количественото съдържание на регулаторите се наблюдава намаляване на молекулното тегло на полимера.
Какво може да се счита за емулгатори, подходящи за производството на стабилни емулсии на мономери, както и за създаване на крайни полимеризационни продукти, латекси? Калиеви или натриеви соли на мастни синтетични карбоксилни киселини, хидрогениран колофон, както и соли на алкилсулфонатите се считат за основни химически компоненти.
Когато избирате колофон, първо трябваподложени на специално третиране. В процеса на диспропорциониране с катализатор (паладий) той придобива свойствата, необходими за технологичната верига на производството на каучук.
Производствени спецификации
За извършване на съполимеризация се използва батерия от полимеризатори. При приготвяне на сместа се смесват пречистен и предварително изсушен стирен, бутадиен, разтворител (може да е циклохексан) в съотношение 5/1. След това компонентите на оригиналния заряд се подават в диафрагмен миксер за висококачествено смесване. След това сместа се изпраща за химическо фино пречистване от различни малки примеси.
Апаратът се захранва с литиеви органични съединения, титрувани при 25 °C в продължение на 20 минути. Степента на пречистване се определя от цвета на заряда. Ако няма примеси, сместа има леко кафяв цвят. Преди полимеризация, сместа се смесва с катализатор, полярни добавки.
Процесът се извършва в батерия, която се състои от три стандартни устройства, чрез последователно подаване на заряда. Температурата вътре в полимеризаторите се поддържа в диапазона от 50 до 80 °C. Средната продължителност на целия химичен процес е 6 часа.
Заключение
Във всяка сфера на живота и дейността на навременен човек има материали на основата на стирен-бутадиенов каучук. На първо място отбелязваме създаването на гумени подметки за обувки, автомобилни гуми, различни маркучи за поливане.
Статистически съполимери на стирен ибутадиенът се използва широко при създаването на електроизолационни материали, различни продукти за автомобилната индустрия, включително създаването на висококачествени гуми. Иновативните технологии, използвани от съвременните производители на стирен-бутадиен каучук, им позволяват да създават продукти с определени физични и химични параметри и желани експлоатационни характеристики.
Сред характеристиките на това производство отбелязваме използването на висококачествени катализатори. В зависимост от структурата на синтезираните каучуци, продължителността на процеса на тяхното създаване, както и крайната цена на каучуковите изделия, произведени на основата на каучук, се различават значително.
