ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ (полиизопрены, ПИ, СКИ-3, америпол, европрен, карифлекс, каром, курапрен, натсин, нипол), полимеры изопрена. Наиб. практич. ценность представляют стереорегулярные изопреновые каучуки (И. к.) - аналоги каучука натурального, синтезируемые полимеризацией изопрена в р-ре в присут. катализаторов Циглера - Натты (комплексов соед. Ti с алюминийорг. соед.), а также лития или литийалкилов.
Структура и свойства каучуков. Звенья изопрена в макромолекуле И. к. могут иметь конфигурации 1,4-циc (I), 1,4-транс (II), и 3,4 (III):
181_200-44.jpg
Соотношение этих звеньев определяется природой катализатора и составляет: 93% 1,4-циc, 1-2% 1,4-транс и 5-6% 3,4 (кат. - литий или литийалкилы); 95-98% 1,4-циc, 1-4% 1,4-транс, 1-2% 3,4 (кат. - комплексы на основе Ti). Описаны катализаторы на основе лантаноидов, в присут. к-рых получают И. к., содержащие 96-99% звеньев 1,4-цис и 1-4% звеньев 3,4. Среднемассовая мол. масса 181_200-45.jpg каучуков, полученных на литиевых кат., может превышать 2.106, индекс полидисперсности 181_200-46.jpg (181_200-47.jpg - среднечисловая мол. масса). Средневязкостная мол. масса 181_200-48.jpg каучуков, синтезированных на комплексных катализаторах, составляет (0,5-1,0).106, 181_200-49.jpg = 4—10. И. к., получаемые на литиевых кат., отличаются высокой линейностью макромолекул, на комплексных - более разветвленным строением и часто содержанием значит. кол-ва (до 20%) гель-фракции (сшитого продукта). И. к. раств. в углеводородах, их галогенопроизводных, CS2. Плотн. всех типов И. к. составляет 0,91-0,92 г/см3; т. стекл. от —68 до — 71 °С (комплексный кат.) и от —65 до — 68 °С (литиевый кат.); плотн. энергии когезии 262-289 МДж/м3. При комнатной т-ре И. к. аморфны. Они кристаллизуются при охлаждении (ниже 0°С) или растяжении. Равновесная т-ра плавления кристаллов (28-40°С) возрастает с повышением регулярности цепи; т-ра макс. скорости кристаллизации от -25 до -26°С. Двойные связи в макромолекулах И. к. исчерпывающе гидрируются действием на их р-ры в диглиме п-толуолсульфонилгидразида. Хлорированием И. к. получают продукт с содержанием до 65% хлора, р-римый в бензоле, толуоле, хлороформе и метилэтилкетоне. При бромировании р-ров И. к. в хлороформе (от 0 до —40 °С) образуются дибромиды состава [С5Н8Вr2]. И. к. в виде р-ров в хлороформе легко присоединяют НСl; процесс может сопровождаться циклизацией. И. к. циклизуются также при нагр. в присут. n-толуолсульфокислоты, Р2О5 или в условиях р-ции Фриделя Крафтса; образующиеся продукты растворимы. Под влиянием Se, SO2 или сульфолена при нагр. происходит циc-транс-изомеризация двойных связей И. к. до равновесной концентрации звеньев 1,4-циc, равной 45%. Аналогичный процесс вызывается компонентами комплексного кат. или УФ облучением. Изомеризация может сопровождаться циклизацией и сшиванием. В присут. инициаторов (бензоилпероксида, азо-бис-изобутиронитрила) или при нагр. до 200-220 °С И. к. реагируют с малеиновым ангидридом; р-ция часто сопровождается гелеобразованием. И. к. склонны к окислит. деструкции. Поэтому в процессе синтеза их стабилизируют антиоксидантами (1-2 мас. ч.; здесь и далее - в расчете на 100 мас. ч. каучука): окрашивающими (напр., 1,4-дифенил-п-фенилендиамином или его смесью с N-фенил-b-нафтиламином) или неокрашивающими (напр., 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенолом).
Получение каучуков. Для синтеза И. к. применяют изопрен, содержащий не менее 99% по массе осн. в-ва; кол-во примесей (простых эфиров, карбонильных, ацетиленовых, серосодержащих соед., воды и особенно циклопентадиена) строго регламентировано. Р-рителями обычно служат алифатич. углеводороды (изопентан, гексан, бензины). Исходная концентрация изопрена в р-ре 10-15% по массе. Полимеризацию осуществляют непрерывным способом в батарее последовательно соединенных реакторов емкостью 16-20 м3, снабженных скребковыми мешалками и рубашкой, через к-рую циркулирует хладагент (энтальпия полимеризации 1050 кДж/кг). Продолжительность процесса при 20-25 °С обычно составляет 2-6 ч, конверсия изопрена может достигать 95%. Заключительные операции технол. процесса: 1) дезактивация кат. (спиртами или др. соед. с подвижным атомом водорода; остатки отмывают водой в колоннах противоточного типа); 2) введение антиоксиданта; 3) выделение полимера из р-ра методом водной дегазации (отгонкой р-рителя и незаполимеризовавшегося мономера с острым паром; для предотвращения слипания образующейся крошки каучука вводят ПАВ); 4) отделение крошки от воды; сушка каучука, брикетирование его и упаковка. Выделение И. к., получаемых в присут. литиевых кат., можно осуществлять "безводным" способом с использованием, напр., герметичных вальцов. В р-р каучука м. б. введены нафтеновое масло и водная или углеводородная дисперсия техн. углерода (сажи). Такие масло- и саженаполненные каучуки обладают улучшенными технол. св-вами (см. Наполненные каучуки).
Технологические характеристики каучуков. Резиновые смеси. Пластичность И. к. с содержанием звеньев 1,4-цис до 98% составляет 0,30-0,48, вязкость по Муни (100 °С) - 60-90, маслонаполненных - 40-45. Перерабатывают И. к. (часто в смеси с НК, бутадиенстирольным и бутадиеновым каучуками) на обычном оборудовании резиновых заводов - вальцах, смесителях, каландрах (в отличие от НК предварит. пластикация И. к. не требуется). В смеси вводят также феноло-формальд. и др. смолы. Резиновые смеси на основе И. к. хорошо каландруются, шприцуются и формуются. По когезионной прочности и клейкости они уступают смесям на основе НК. К последним по когезионной прочности приближаются резиновые смеси из И. к., модифицированного на стадии синтеза п-нитрозодифениламином.
181_200-50.jpg
Изделия из И. к. вулканизуют, как правило, при т-рах не выше 150°С. Осн. агент вулканизации сера (1-3 мас. ч.); реже применяют тетраметилтиурамдисульфид или орг. пероксиды. Ускорителями серной вулканизации служат ди(2-бензотиазолил)дисульфид, N-циклогексил-2-бензотиазолсульфенамид (сульфенамид Ц) и др. В качестве наполнителей резиновых смесей используют гл. обр. активный техн. углерод (обычно 25-50 маc. ч.), а также мел, каолин, активный SiO2 и др. Наиб. эффективные пластификаторы - минер. масла с высоким содержанием ароматич. и нафтеновых углеводородов, канифоль, кумароно-инденовые смолы
Свойства вулканизатов. По большинству мех. св-в вулканизаты И. к. (см. табл.) не уступают резинам из НК (обладают лишь пониженными напряжением при удлинении 300% и сопротивлением раздиру).
Резины из И. к. стойки к действию воды, этанола и ацетона, нестойки в конц. к-тах, щелочах, углеводородах и минер. маслах. Электрич. характеристики резин: r 3,4 Том.м, e 3,8, tgd 0,011.
Применение каучуков. И. к. - типичные каучуки общего назначения, применяемые вместо НК гл. обр. в произ-ве шин (часто в комбинации с др. каучуками), а также разл. РТИ (конвейерные ленты, рукава и др.), резиновой обуви, оболочек кабелей и т. д. Мировые мощности по произ-ву И. к. достигли 1,3 млн. т/год.
===
Исп. литература для статьи «ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ»:
Энциклопедия полимеров, т. 1, М., 1972, с. 821-27; Стереорегулярные каучуки, пер. с англ., ч. 1-2, М., 1981; Коган Л. М., Кроль В. А, "Ж. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева", 1981. т. 26, № 3. с. 272-80; Кормер В. А., Васильев В. А., в кн.: Синтетический каучук, под ред. И. В. Гармонова, 2 изд., Л., 1983, с. 154-80; Эстрин А. С, Коган Л. М., Кроль В. А., там же, с. 180-193; Brydson J. A., Rubber chemistry, L, 1978. См. также лит. при ст. Изопрен. Б. Д. Бабицкий.

Страница «ИЗОПРЕНОВЫЕ КАУЧУКИ СИНТЕТИЧЕСКИЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков