Stiren-butadienska guma velja za eno najpogosteje uporabljenih možnosti za polimerne materiale. Primeren je za izdelavo pnevmatik in drugih izdelkov iz gume z visoko kakovostjo.
Navedeni polimerni material je izdelan iz poceni surovin, njegova proizvodna tehnologija pa velja za cenovno precej dostopno, z jasnim algoritmom delovanja. Nastala stiren-butadienska guma ima odlične zmogljivosti in kemične lastnosti. Proizvaja se v velikih količinah in ga proizvajalec predstavlja v širokem razponu.
Surovine za proizvodnjo
Oglejmo si podrobneje proizvodnjo stiren-butadienskih kavčukov. Kot surovina za ta polimerni material je izbran butadien-1, 3 ali alfa-metilstiren. Pridobite stiren-butadienski kavčuk s tehnologijo raztopine ali emulzijsko kopolimerizacijo. Pri drugi metodi se tvorijo gume iz raztopine stiren-butadiena.
Emulzijska polimerizacija
Kako se proizvaja stiren butadienska guma? Reakcija vključuje kopolimerizacijo stirena inbutadien v emulziji. Končni produkt, ki nastane pri tej interakciji, se imenuje stiren-butadienska guma (SBR).
Trenutno domača gumarska industrija proizvaja različne polimerne izdelke na osnovi te kemikalije.
Kako je stiren butadienska guma razvrščena? Proizvajalci ponujajo naslednje možnosti:
- gume, ki ne vsebujejo olja (SKS-ZOARK);
- materiali s povprečnim odstotkom olja (SKM-ZOLRKM-15);
- s povečano količino olja (SKS-ZODRKM-27);
- z odličnimi dielektričnimi lastnostmi (SKS-ZOARPD).
Posebno poimenovanje
Prve številke v zgornjih imenih govorijo o količinski vsebnosti stirena v začetnem naboju, izbranem za postopek polimerizacije:
- "A" vključuje izvajanje postopka nizkotemperaturne polimerizacije (ne več kot +5 stopinj).
- "M" označuje, da vsebuje olje, ne samo stiren.
- Stiren-butadienska guma s črko "P" govori o reakciji polimerizacije brez prisotnosti regulatorja.
- "K" označuje uporabo kolofonijevega emulgatorja pri proizvodnji gume.
- Črka "P" simbolizira material, pridobljen v prisotnosti v začetni mešanici soli maščobnih, sintetičnih kislin, ki so produkti delne oksidacije nasičenih parafinov.
Kaj je značilno za stiren butadien kavčuk? Njegova priprava temelji na postopku polimerizacije,kar poznajo celo srednješolci, ki študirajo v srednjih šolah in fakultetah.
Za proizvodnjo edine gume v industriji se uporablja stiren-butadienska guma, napolnjena s smolo, katere formula se ne razlikuje od običajnega dienskega ogljikovodika. Gume, proizvedene na osnovi stiren-butadienske smole, imajo povečano odpornost na mehansko obrabo in dobre lastnosti, podobne usnju.
Izvedite postopek emulzijske polimerizacije na posebnem industrijskem obratu. Kaj je značilno za to stiren butadien kavčuk? Prejemanje poteka po jasni in preverjeni tehnologiji. Povprečno trajanje kemične reakcije je 12-15 ur. Po končani polimerizaciji nastane lateks, ki vsebuje približno 30-35 odstotkov polimerne snovi. Neon D. je dodan lateksu kot antioksidant
Iz lateksa nastane guma s koagulacijo elektrolitov, ki vsebujejo žveplovo kislino. Glede na to, da kolofonijsko olje in milo na osnovi sintetičnih maščobnih kislin delujeta kot emulgatorji, se poleg koagulacije opazi tudi nastajanje maščobnih kislin, ki pozitivno vplivajo na tehnološke lastnosti končnega izdelka.
Zahvaljujoč dodatku žveplove kisline se milo pretvori v proste organske kisline, koagulacija lateksa je končana in nastane stiren-butadienska guma. Uporaba končnega materiala je večplastna, odvisno od vrste proizvodnje. V bistvu je gumaobičajna surovina v kemični industriji.
Struktura gume
Kakšna je struktura stiren butadien kavčuka? Fizikalne lastnosti določene snovi določajo značilnosti njene strukture. Po prejemu polimera z ozoniranjem nastane polimer nepravilne strukture. V gumi so monomerne enote naključno porazdeljene, molekula ima razvejano obliko.
Skoraj 80 odstotkov vseh enot je trans, in le 20 odstotkov je cis.
Funkcije
Analizimo stiren butadienski kavčuk. Lastnosti te snovi so povezane z njeno visoko molekulsko maso. V povprečju je 150 000-400 000. Tehnologija izdelave gum, napolnjenih z oljem, vključuje izbiro materialov z visoko relativno molekulsko maso. Ta možnost vam omogoča, da odpravite negativni vpliv olja na kakovost gume, da ohranite odlične tehnološke lastnosti gume za dolgo obdobje.
Stiren-butadienski kavčuk je mogoče pridobiti iz etilena z vodenjem tehnološke verige z uporabo aktivatorjev, emulgatorjev, regulatorjev, pa tudi drugih snovi, delno v procesu interakcije, ki prehaja v sestavo nastale gume.
razpoznavne lastnosti
Označimo stiren-butadienski kavčuk. Formula te snovi kaže, da je odporna na mehanske deformacije, agresivna topila. Za povečanje odpornosti proti zmrzali in elastičnostigume zmanjšajo količino stirena v začetni mešanici. Nastali polimer se raztopi v bencinu in aromatičnih topilih.
Po čem še izstopa stiren-butadienski kavčuk? Lastnosti in odnos do koncentriranih kislin, ketonov, alkohola so stabilni, poleg tega ima polimer odlično prepustnost za plin in vodo. Pri segrevanju gume opazimo resne strukturne spremembe, ki negativno vplivajo na fizikalne in mehanske lastnosti nastale gume.
Toplotna oksidacija pri temperaturah nad 125 °C povzroči zmanjšanje togosti in uničenje. Kasnejša oksidacija pomeni resno strukturiranje polimera, vpliva na povečanje njegove togosti.
Funkcije aplikacije
stiren-butadienska guma se uporablja za izdelavo gumene zmesi. Lastnosti, uporaba tega predstavnika razreda dienskih ogljikovodikov v celoti ustreza značilnostim njegove strukturne formule.
Prisotnost stranskih fenilnih skupin vpliva na povečano odpornost na negativne učinke izpostavljenosti sevanju v primerjavi z drugimi sortami teh polimerov.
Gumijeve zmesi, ki so izdelane na osnovi stiren-butadienske gume, imajo nizko lepljivost, povečano krčenje med kalandiranjem in ekstrudiranjem. To negativno vpliva na izvajanje tehnoloških procesov, pa tudi pri lepljenju (montaži) gumijastih obdelovancev.
Nizkotemperaturne gume imajo izboljšane tehnološke lastnosti, se imenujejo"vroče" gume.
Različice gum
Mehke stiren-butadienske nizkotemperaturne gume imajo nizko viskoznost, zato niso plastificirane.
Toge gume se proizvajajo v majhnih količinah, ki jih izpostavimo termooksidativni plastifikaciji na zraku pri temperaturi približno 1400 °C z uporabo aktivatorjev razgradnega procesa.
Nepolnjeni vulkanizerji imajo nizko natezno trdnost. Z zmanjšanjem količine vezanega stirena v polimerni spojini se zmanjšata odpornost in odpornost proti obrabi, poveča se odpornost proti zmrzovanju in poveča se elastičnost.
Vulkanizatorji stiren-butadienske gume, polnjeni s črno (s sajami), imajo odlične parametre glede toplotne odpornosti in odpornosti proti obrabi, vendar so do neke mere slabši glede elastičnosti in odpornosti proti deformacijam kot običajne gume. Rabljeni vulkanizerji imajo dodatno odpornost na koncentrirane in razredčene kisline, alkohole, alkalije, etre. V gumijastih topilih nabreknejo.
Vsi pridobljeni polimeri se uporabljajo pri proizvodnji pnevmatik, izdelavi različnih neulitih in oblikovanih izdelkov. Na primer, stiren-butadienska guma se uporablja za izdelavo transportnih trakov za proizvodnjo sečnje, proizvajajo pa se tudi gumijasti čevlji. Zaradi povečane odpornosti na sevanje se vse te gume uporabljajo pri izdelavi gum, ki imajo optimalno odpornost na sevanje gama.
Za proizvodnjo izdelkov z odličnimi lastnostmi, odpornimi proti zmrzali, se uporabljajo surovine, vki vsebuje minimalno vsebnost stirena.
Opredelitev polimerizacije raztopine stiren butadienske gume
V domači industriji se je začela proizvodnja stiren-butadienskih kavčukov polimerizacije raztopine z različno vsebnostjo stirena:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (ima izboljšane dielektrične lastnosti).
Na prodaj je tudi guma, ki vključuje aromatične stirenske mikrobloke, namenjene predelavi litja.
Poleg tega obstajajo z oljem napolnjene polimerizacijske gume, ki vsebujejo do 27% olja. Zahvaljujoč polimerizaciji raztopine se v prisotnosti organolitijevih katalizatorjev prilagodijo glavni parametri molekularne strukture:
- verižne veje;
- molekulska teža;
- makrostrukture.
Posebne značilnosti takšnih gum so znatna prisotnost samega polimera (do 98%), minimalna količina nečistoč. Polimeri imajo linearno strukturo v primerjavi s stiren-butadiensko emulzijsko gumo.
Nastali polimerni materiali imajo večjo duktilnost, odpornost proti obrabi, odpornost proti zmrzovanju in večjo odpornost proti razpokam. Opažamo tudi visoko dinamično vzdržljivost teh materialov. Z manjšim krčenjem imajo višjo Mooneyjevo viskoznost, saj imajo makromolekule linearno strukturo, se lahko napolnijo z velikim številomsaj (saje) in olje, ne da bi pri tem negativno spremenili mehanske in fizikalne lastnosti vulkanizerjev.
Obstaja nekaj tehnoloških prednosti pri proizvodnji raztopin kavčukov v primerjavi z možnostmi emulzije, vendar je veliko več zahtev glede čistosti uporabljenih monomerov. Polimerizacijske gume z raztopino se uporabljajo v industriji pnevmatik za izdelavo vzdržljivih transportnih trakov, podplatov za čevlje, gumijastih rokavov in številnih gumijastih delov. Stiren in buadien-1, 3 sta začetna komponenta za proizvodnjo tovrstnih polimernih materialov. Gume se pridobivajo z raztopino ali emulzijsko kopolimerizacijo.
V sodobni proizvodnji se ne uporablja samo tehnologija izdelave nepolnjenih kavčukov, ampak je uveljavljena tudi proizvodnja polimerov, ki vsebujejo smole, saj in olje. Med vsemi proizvedenimi polimernimi materiali predstavlja stiren-butadienska guma več kot polovico vseh proizvodnih zmogljivosti.
Razlog za to lestvico je visoka homogenost fizikalnih in kemijskih lastnosti proizvedenega izdelka, razpoložljivost izhodnih monomerov (stiren in butadien), pa tudi dobro uveljavljena proizvodna linija.
Veliko maso stiren-butadienskega kavčuka v sodobni proizvodnji dobimo z emulzijsko kopolimerizacijo stirena in butadiena.
Razvrstitev gume po strukturi
Ob upoštevanju pogojev polimerizacije in sestave uporabljenih komponent je proizvodnja stiren-butadienskih kavčukov, ki se razlikujejo polastnosti in sestava. Dovoljena je statistična, nepravilna porazdelitev strukturnih enot stirena in butadiena v makromolekuli.
Z zniževanjem temperature opazimo zmanjšanje kvantitativne vsebnosti frakcij z nizko molekulsko maso v ustvarjeni gumi. Poleg tega se zmanjša strukturna razvejanost, poveča se pravilna struktura polimera, kar pozitivno vpliva na tehnične in operativne lastnosti končnega izdelka.
Pri razvoju domače proizvodnje sintetičnih materialov je bila pomembna točka vzpostavitev proizvodnje stiren-butadienskih materialov z radikalno polimerizacijo. Trenutno se takšni materiali visoke kakovosti in po dostopni ceni proizvajajo v tovarnah v Krasnojarsku, Omsku, Toljatiju, Sterlitamaku, Voronežu.
Tehnološke funkcije
Po želji lahko dobite polimer z določenimi parametri. Na primer z dano povprečno molekulsko maso, ki jo med polimerizacijo nadzorujemo z uvedbo regulatorjev, ki so sposobni prenosa verige. Ko se kvantitativna vsebnost regulatorjev poveča, opazimo zmanjšanje molekulske mase polimera.
Kaj lahko štejemo za emulgatorje, primerne za proizvodnjo stabilnih emulzij monomerov, pa tudi za ustvarjanje končnih polimerizacijskih produktov, lateksov? Kot glavne kemične sestavine se štejejo kalijeve ali natrijeve soli maščobnih sintetičnih karboksilnih kislin, hidrogenirana kolofonija, pa tudi soli alkilsulfonatov.
Pri izbiri kolofonije je treba najprejpodvržen posebni obravnavi. V procesu nesorazmerja s katalizatorjem (paladijem) pridobi lastnosti, potrebne za tehnološko verigo proizvodnje gume.
Proizvodne značilnosti
Za izvedbo kopolimerizacije se uporablja baterija polimerizatorjev. Pri pripravi mešanice zmešamo prečiščen in predhodno posušen stiren, butadien, topilo (lahko je cikloheksan) v razmerju 5/1. Nato se komponente prvotnega polnjenja dovajajo v membranski mešalnik za visokokakovostno mešanje. Nato se zmes pošlje v kemično fino čiščenje pred različnimi majhnimi nečistočami.
Aparat se napaja z organolitijevimi spojinami, titriranimi pri 25 °C 20 minut. Stopnja čiščenja je določena z barvo naboja. Če ni nečistoč, ima mešanica rahlo rjavo barvo. Pred polimerizacijo zmes zmešamo s katalizatorjem, polarnimi dodatki.
Proces poteka v bateriji, ki je sestavljena iz treh standardnih naprav, z zaporednim dovajanjem polnjenja. Temperatura znotraj polimerizatorjev se vzdržuje v območju od 50 do 80 °C. Povprečno trajanje celotnega kemičnega procesa je 6 ur.
Sklep
Na katerem koli področju življenja in dejavnosti pravočasne osebe obstajajo materiali na osnovi stiren-butadienske gume. Najprej opazimo ustvarjanje gumijastih podplatov za čevlje, avtomobilske gume, različne cevi za zalivanje.
Statistični kopolimeri stirena inbutadien se pogosto uporablja pri izdelavi električnih izolacijskih materialov, različnih izdelkov za avtomobilsko industrijo, vključno z izdelavo visokokakovostnih pnevmatik. Inovativne tehnologije, ki jih uporabljajo sodobni proizvajalci stiren-butadienskih kavčukov, jim omogočajo ustvarjanje izdelkov z določenimi fizikalnimi in kemijskimi parametri ter želenimi karakteristikami delovanja.
Med značilnostmi te proizvodnje opažamo uporabo visokokakovostnih katalizatorjev. Glede na strukturo sintetiziranih kavčukov se trajanje procesa njihovega ustvarjanja, pa tudi končni stroški gumijastih izdelkov, proizvedenih na osnovi gume, bistveno razlikujejo.
