Styren-butadienový kaučuk je považován za jednu z nejpoužívanějších možností pro polymerní materiály. Je vhodný pro výrobu pneumatik a jiných pryžových výrobků s vysokou kvalitou.
Jmenovaný polymerní materiál se vyrábí z levných surovin a jeho výrobní technologie je považována za docela dostupnou, s jasným algoritmem akcí. Výsledný styren-butadienový kaučuk má vynikající výkon a chemické vlastnosti. Vyrábí se ve významných objemech a výrobce jej prezentuje v širokém sortimentu.
Suroviny pro výrobu
Podívejme se blíže na výrobu styren-butadienových kaučuků. Jako surovina pro tento polymerní materiál je zvolen butadien-1, 3 nebo alfa-methylstyren. Získejte styren-butadienový kaučuk roztokovou technologií nebo emulzní kopolymerací. Při druhé metodě se tvoří kaučuky v roztoku styren-butadienu.
Emulzní polymerace
Jak se vyrábí styren-butadienový kaučuk? Reakce zahrnuje kopolymeraci styrenu abutadien v emulzi. Konečný produkt, který je výsledkem této interakce, se nazývá styren-butadienový kaučuk (SBR).
V současné době domácí gumárenský průmysl vyrábí různé polymerní produkty založené na této chemikálii.
Jak je klasifikován styren-butadienový kaučuk? Výrobci nabízejí následující možnosti:
- gumy, které neobsahují olej (SKS-ZOARK);
- materiály s průměrným procentem oleje (SKM-ZOLRKM-15);
- se zvýšeným množstvím oleje (SKS-ZODRKM-27);
- s vynikajícími dielektrickými vlastnostmi (SKS-ZOARPD).
Konkrétní pojmenování
První číslice ve výše uvedených názvech vypovídají o kvantitativním obsahu styrenu v počáteční dávce vybrané pro proces polymerace:
- "A" zahrnuje implementaci procesu nízkoteplotní polymerace (ne více než +5 stupňů).
- „M“znamená, že obsahuje olej, nejen styren.
- Styren-butadienový kaučuk s písmenem "P" vypovídá o polymerační reakci bez přítomnosti regulátoru.
- "K" označuje použití emulgátoru kalafuny při výrobě pryže.
- Písmeno "P" symbolizuje materiál získaný v přítomnosti solí mastných, syntetických kyselin, které jsou produkty částečné oxidace nasycených parafinů ve výchozí směsi.
Co charakterizuje styren-butadienový kaučuk? Jeho příprava je založena na procesu polymerace,který znají i středoškoláci studující na středních školách a vysokých školách.
Pro výrobu podešve v průmyslu se tedy používá styren-butadienový kaučuk plněný pryskyřicí, jehož vzorec se neliší od obvyklého dienového uhlovodíku. Pryže vyrobené na bázi styren-butadienové pryskyřice mají zvýšenou odolnost proti mechanickému oděru a dobré vlastnosti podobné kůži.
Proveďte proces emulzní polymerace na speciálním průmyslovém zařízení. Co charakterizuje tento styren-butadienový kaučuk? Jeho příjem se provádí podle jasné a osvědčené technologie. Průměrná doba trvání chemické reakce je 12-15 hodin. Po dokončení polymerace se vytvoří latex, který obsahuje přibližně 30-35 procent polymerní látky. Neon D. se přidává do latexu jako antioxidant
Z latexu se kaučuk vyrábí koagulací elektrolytů, které obsahují kyselinu sírovou. Vzhledem k tomu, že kalafunový olej a mýdlo na bázi syntetických mastných kyselin působí jako emulgátory, je kromě koagulace pozorována i tvorba mastných kyselin, které mají pozitivní vliv na technologické vlastnosti hotového výrobku.
Díky přídavku kyseliny sírové se mýdlo přemění na volné organické kyseliny, dokončí se koagulace latexu a vznikne styren-butadienový kaučuk. Využití hotového materiálu je mnohostranné v závislosti na typu výroby. V podstatě je to gumaběžná surovina v chemickém průmyslu.
Struktura pryže
Jaká je struktura styren-butadienového kaučuku? Fyzikální vlastnosti dané látky jsou určeny vlastnostmi její struktury. Po přijetí polymeru ozonizací se vytvoří polymer nepravidelné struktury. V kaučuku jsou monomerní jednotky distribuovány náhodně, molekula má rozvětvenou formu.
Téměř 80 procent všech jednotek jsou trans a pouze 20 procent jsou cis.
Funkce
Pojďme analyzovat styren-butadienový kaučuk. Vlastnosti této látky jsou spojeny s její vysokou molekulovou hmotností. V průměru je to 150 000 – 400 000. A technologie výroby kaučuků plněných olejem zahrnuje výběr materiálů s vysokou relativní molekulovou hmotností. Tato možnost umožňuje eliminovat negativní vliv oleje na kvalitu pryže a zachovat vynikající technologické vlastnosti pryže po dlouhou dobu.
Z etylenu je možné získat styren-butadienový kaučuk vedením technologického řetězce za použití aktivátorů, emulgátorů, regulátorů, ale i dalších látek, částečně v procesu interakce přecházející do složení výsledného kaučuku.
Rozlišující vlastnosti
Pojďme charakterizovat styren-butadienový kaučuk. Vzorec této látky naznačuje, že je odolná vůči mechanické deformaci, agresivním rozpouštědlům. Pro zvýšení mrazuvzdornosti a elasticitypryž snížit množství styrenu v počáteční směsi. Výsledný polymer se rozpouští v benzínu a aromatických rozpouštědlech.
V čem ještě vyniká styren-butadienový kaučuk? Vlastnosti a vztah ke koncentrovaným kyselinám, ketonům, alkoholu jsou stabilní, kromě toho má polymer vynikající propustnost pro plyny a vodu. Při zahřívání pryže jsou pozorovány závažné strukturální změny, které negativně ovlivňují fyzikální a mechanické vlastnosti výsledné pryže.
Tepelná oxidace při teplotách nad 125 °C způsobuje snížení tuhosti a destrukci. Následná oxidace znamená vážné strukturování polymeru, ovlivňuje zvýšení jeho tuhosti.
Funkce aplikace
Styren-butadienový kaučuk se používá k vytvoření pryžové směsi. Vlastnosti, použití tohoto zástupce třídy dienových uhlovodíků plně odpovídá rysům jeho strukturního vzorce.
Přítomnost postranních fenylových skupin ovlivňuje zvýšenou odolnost vůči negativním účinkům radiační expozice ve srovnání s jinými druhy těchto polymerů.
Gumové směsi, které jsou vyrobeny na bázi styren-butadienové pryže, mají nízkou lepivost, zvýšené smrštění při kalandrování a vytlačování. To negativně ovlivňuje provádění technologických postupů, stejně jako při lepení (montáži) pryžových přířezů.
Nízkoteplotní pryže mají vylepšené technologické vlastnosti, říká se jim"horké" gumy.
Růdy pryží
Měkké styren-butadienové nízkoteplotní kaučuky mají nízkou viskozitu, takže nejsou měkčené.
Tuhé kaučuky se vyrábějí v malých množstvích, které jsou podrobeny termooxidační plastifikaci na vzduchu při teplotě asi 1400 °C pomocí aktivátorů degradačních procesů.
Neplněné vulkanizéry mají nízkou pevnost v tahu. S poklesem množství vázaného styrenu v polymerní směsi klesá odolnost a odolnost proti oděru, zvyšuje se mrazuvzdornost a zvyšuje se elasticita.
Vulkanizéry ze styren-butadienové pryže plněné černou (u sazemi) mají vynikající parametry z hlediska tepelné odolnosti a odolnosti proti opotřebení, ale do určité míry jsou horší v pružnosti a odolnosti proti deformaci než běžné pryže. Použité vulkanizéry mají dodatečnou odolnost vůči koncentrovaným a zředěným kyselinám, alkoholům, zásadám, etherům. V gumových rozpouštědlech bobtnají.
Všechny získané polymery se používají při výrobě pneumatik, výrobě různých nelisovaných a lisovaných výrobků. Například ze styren-butadienové pryže se vyrábějí dopravní pásy pro těžbu dřeva a vyrábí se pryžová obuv. Díky zvýšené radiační odolnosti se všechny tyto pryže používají při výrobě pryží, které mají optimální odolnost proti gama záření.
Pro výrobu produktů s vynikajícími mrazuvzdornými vlastnostmi se používají suroviny, vkterý obsahuje minimální obsah styrenu.
Charakteristika roztokové polymerace styren-butadienové kaučuky
V domácím průmyslu byla zahájena výroba styren-butadienových kaučuků roztokové polymerace s různým obsahem styrenu:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (má vylepšené dielektrické vlastnosti).
V prodeji je také pryž, která obsahuje aromatické styrenové mikrobloky, určené pro zpracování odlitků.
Kromě toho existují kaučuky pro polymeraci roztoků plněné olejem, které obsahují až 27 % oleje. Díky roztokové polymeraci za přítomnosti organolithných katalyzátorů se upravují hlavní parametry molekulární struktury:
- pobočky řetězce;
- molekulární hmotnost;
- makrostruktury.
Význačnými vlastnostmi těchto kaučuků je významná přítomnost samotného polymeru (až 98 %), minimální množství nečistot. Polymery mají lineární strukturu ve srovnání se styren-butadienovými emulzními kaučuky.
Výsledné polymerní materiály mají vyšší tažnost, odolnost proti opotřebení, mrazuvzdornost a zvýšenou odolnost proti praskání. Zaznamenáváme také vysokou dynamickou odolnost těchto materiálů. S menším smrštěním mají vyšší Mooneyovu viskozitu, protože makromolekuly mají lineární strukturu a jsou schopny plnit velké množstvísaze (uhlíková čerň) a olej bez nepříznivých změn mechanických a fyzikálních vlastností vulkanizátorů.
Výroba roztokových kaučuků má určité technologické výhody ve srovnání s variantami emulze, ale požadavky na čistotu použitých monomerů jsou mnohem vyšší. Polymerizační pryže se používají v průmyslu pneumatik k výrobě odolných dopravníkových pásů, podrážek bot, pryžových návleků a mnoha pryžových dílů. Styren a buadien-1, 3 jsou považovány za výchozí složky pro výrobu polymerních materiálů tohoto typu Kaučuky se získávají roztokovou nebo emulzní kopolymerací.
V moderní výrobě se využívá nejen technologie výroby neplněných kaučuků, ale prosadila se i výroba polymerů, které obsahují pryskyřice, saze a olej. Mezi všemi vyrobenými polymerními materiály tvoří styren-butadienový kaučuk více než polovinu veškeré výrobní kapacity.
Důvodem tohoto rozsahu je vysoká homogenita fyzikálních a chemických vlastností vyráběného produktu, dostupnost výchozích monomerů (styren a butadien) a také dobře zavedená výrobní linka.
Velké množství styren-butadienové pryže v moderní výrobě se získává emulzní kopolymerací styrenu a butadienu.
Klasifikace pryží podle struktury
S přihlédnutím k podmínkám polymerace a složení použitých složek je výroba styren-butadienových kaučuků, které se liší vvlastnosti a složení. Statistická, nepravidelná distribuce strukturních jednotek styrenu a butadienu v makromolekule je povolena.
S klesající teplotou je pozorován pokles kvantitativního obsahu nízkomolekulárních frakcí ve vytvořeném kaučuku. Kromě toho dochází ke snížení strukturního větvení, zvýšení pravidelné struktury polymeru, což pozitivně ovlivňuje technické a provozní vlastnosti hotového výrobku.
V rozvoji domácí výroby syntetických materiálů bylo důležitým bodem založení výroby styren-butadienových materiálů radikálovou polymerací. V současné době se takové materiály vysoké kvality a za dostupnou cenu vyrábějí v továrnách v Krasnojarsku, Omsku, Tolyatti, Sterlitamaku, Voroněži.
Technologické funkce
Na přání můžete získat polymer s určitými parametry. Například s danou průměrnou molekulovou hmotností, která je během polymerace řízena zaváděním regulátorů schopných přenosu řetězce. S rostoucím kvantitativním obsahem regulátorů je pozorován pokles molekulové hmotnosti polymeru.
Co lze považovat za emulgátory vhodné pro výrobu stabilních emulzí monomerů i pro tvorbu finálních polymeračních produktů, latexů? Za hlavní chemické složky jsou považovány draselné nebo sodné soli mastných syntetických karboxylových kyselin, hydrogenovaná kalafuna a také soli alkylsulfonátů.
Při výběru kalafuny to musí být prvnípodrobeny speciálnímu ošetření. V procesu disproporcionace s katalyzátorem (palladiem) získává vlastnosti potřebné pro technologický řetězec výroby pryže.
Specifika výroby
K provádění kopolymerace se používá baterie polymerizérů. Při přípravě směsi se smísí čištěný a předsušený styren, butadien, rozpouštědlo (může to být cyklohexan) v poměru 5/1. Dále jsou složky původní náplně přiváděny do membránového mixéru pro vysoce kvalitní míchání. Poté je směs odeslána k jemnému chemickému čištění od různých malých nečistot.
Přístroj je napájen organolithnými sloučeninami, titrovanými při 25 °C po dobu 20 minut. Stupeň čištění je určen barvou náplně. Pokud nejsou žádné nečistoty, má směs mírně hnědou barvu. Před polymerací se směs smíchá s katalyzátorem, polárními přísadami.
Proces se provádí v baterii, která se skládá ze tří standardních zařízení, postupným dodáváním náboje. Teplota uvnitř polymerátorů se udržuje v rozmezí od 50 do 80 °C. Průměrná doba trvání celého chemického procesu je 6 hodin.
Závěr
V jakékoli sféře života a činnosti moderního člověka existují materiály na bázi styren-butadienového kaučuku. Nejprve si všimneme vytvoření pryžových podrážek pro boty, automobilových pryžových pneumatik, různých zavlažovacích hadic.
Statistické kopolymery styrenu abutadien je široce používán při výrobě elektrických izolačních materiálů, různých produktů pro automobilový průmysl, včetně výroby vysoce kvalitních pneumatik. Inovativní technologie používané moderními výrobci styren-butadienových kaučuků jim umožňují vytvářet produkty se specifikovanými fyzikálními a chemickými parametry a požadovanými výkonnostními charakteristikami.
Mezi rysy této výroby patří použití vysoce kvalitních katalyzátorů. V závislosti na struktuře syntetizovaných kaučuků se výrazně liší délka procesu jejich tvorby a také konečná cena pryžových výrobků vyrobených na bázi kaučuku.
