Синтетик изопрен резинийг хэрхэн хийдэг

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 13:59

Байгалийн каучук нь олон төрлийн аналогтой бөгөөд изопрен резин нь хамгийн олон тоннын нэгд тооцогддог. Тус үйлдвэр нь эдгээр бүтээгдэхүүнээс шинж чанар болон ашигласан катализаторын төрлөөрөө ялгаатай олон төрлийн бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрлэдэг - лити, комплекс гэх мэт.

Резин хэрхэн хийдэг вэ

Изопрен резин нь нийлэг, стереорегуляр бөгөөд нийлмэл катализатор бүхий идэвхгүй уусгагч орчинд байрлуулсан изопренийг полимержүүлэн гаргаж авдаг. Үүнийг жишээ нь SKI-3 хийдэг. Уусмал дахь изопрений полимержилт тасралтгүй байх ёстой, үүний тулд давсны уусмалаар хөргөсөн дөрвөөс зургаан полимержуулагчийн батерейнууд байдаг.

Холимог дахь мономер нь арван хоёр - арван таван хувь хүртэл төвлөрч, дараа нь хувиргах зэрэг нь ерэн таван хувьд хүрч, тэгээс арван градусын температурт үргэлжлэх хугацаа нь хоёроос гурван цаг байх болно. Хэрэв өндөр молекул жинтэй изопрен резин авах шаардлагатай бол полимержихэд ашигласан урвалжуудын цэвэр байдал маш их байдаг.өндөр зэрэгтэй.

Тогтворжуулах, хатаах

Полимерийг исэлдэлтээс хамгаалахын тулд фенилендиамин ба неозоны холимогоор тогтворжуулж, полимеризадад уусмал эсвэл усан суспенз хэлбэрээр оруулах шаардлагатай. Изопрен резинийг үйрмэг болгон полимеризацаас салгахын тулд полимеризацыг уур, устай хольж, дараа нь бөөгнөрөл үүсэхээс сэргийлдэг нэмэлтүүдийг нэмнэ. Дараа нь уусгагчийг нэрэх шаардлагатай. Одоо хийгүйжүүлэх, үйрмэгийг уснаас салгах, өт машин, туузан хатаагчаар хатаах үйл явцыг хийх шаардлагатай байна. Энэ процессын төгсгөлд изопрен резинийг үйлдвэрлэж дууссан гэж үзэж болно.

Одоо автомат үйлдвэрүүд дээр даралтын дор шахмал түлш хийнэ. SKI-3 брэнд нь тус бүр гучин кг шахмал түлшээр үйлдвэрлэдэг синтетик изопрен резин юм. Шахмал түлшийг полиэтилен хальсанд боож, дөрвөн давхар цаасан уутанд хийнэ. Энэхүү хальс нь изопрен резинтэй нэгэн зэрэг маш сайн боловсруулагдсан бөгөөд холих температуртай шинж чанар нь полиэтиленийг зөөлрүүлж, резинэн холигчоор үндсэн масстай холих боломжийг олгодог.

Бүтэц

Үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэсэн резин бүр өөрийн гэсэн онцлог шинж чанартай бөгөөд зөвхөн энэ төрөлд хамаарах шинж чанартай байдаг. Зарим резин нь механик хүч чадал сайтай, бусад нь химийн эсэргүүцэл эсвэл хий нэвчих чадвар сайтай, бусад нь температурын өөрчлөлтөөс айдаггүй гэх мэт. Үл хөдлөх хөрөнгөбие даасан синтетик резин нь байгалийн резинээс олон талаараа, олон дахин илүү байдаг. Зөвхөн байгалийн каучукийн уян хатан чанар хараахан давж гараагүй байгаа бөгөөд энэ нь нисэх онгоц, машины дугуй зэрэг бүтээгдэхүүний хамгийн чухал шинж чанар юм.

Ашиглалтын явцад тэдгээр нь үргэлж асар их хэв гажилтыг мэдэрдэг - суналт, шахалтын аль алинд нь молекул хоорондын үрэлт, халаалт, чанар алдагдахад хүргэдэг. Өөрөөр хэлбэл, резинийн уян хатан чанар өндөр байх тусам бүтээгдэхүүн илүү бат бөх байх болно. Ийм учраас байгалийн резин нь хэрэглээнээс гараагүй байгаа бөгөөд энэ нь өндөр хурдны болон хүнд даацын нисэх онгоц, автомашины дугуй үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг. Байгалийн резин нь изопренийн полимер бөгөөд иймээс эрдэмтэд изопрен резинийг байгалийн каучукийн аналог болгохоор маш их ажиллаж байна.

Формула

Байгалийн каучук олборлох нөөц маш хязгаарлагдмал. Байгалийн гаралтай каучук нь C₅H₈ томьёотой бөгөөд энэ нь изопрений молекулын томьёотой яг адилхан юм. резинийг халаахад түүний задралын бүтээгдэхүүнд үүсдэг. Гол бэрхшээл бол боломжийн боломжийн арга замыг олох явдал юм. Полимержих урвалын явцад изопрен резинийг олж авдаг бөгөөд энэ урвалын явцыг зөв барих нь чухал юм. Полимержилт дараах байдлаар явагдана: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Одоогийн байдлаар хамгийн ирээдүйтэй арга бол нефтийн хийнээс ялгардаг изопентаныг катализатороор усгүйжүүлэх арга юм. Изопрен үйлдвэрлэх эхлэлийн материал нь пентан байж болно: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, учир нь халааж, катализаторын тусламжтайгаар изопентан болж хувирдаг. Мөн изопрен резинийг олж авах урвал нь байгалийн резинтэй маш төстэй бүтэцтэй, тиймээс маш сайн шинж чанартай резинийг гаргаж авдаг полимержих арга байдаг.}

Изопрен

Изопрен нь диенийн цувралд хамаарах ханаагүй нүүрсустөрөгч юм. Энэ нь дэгдэмхий өнгөгүй шингэн юм. Үнэр нь маш онцлог шинж чанартай. Изопрен резин нь байгалийн мономер юм, учир нь түүний молекулын үлдсэн хэсэг нь бусад олон байгалийн нэгдлүүд - изопреноид, терпеноид гэх мэт. Энэ нь органик уусгагчид уусдаг. Жишээлбэл, этилийн спирттэй бол ямар ч харьцаатай хольж болно. Гэхдээ усанд сайн уусдаггүй.

Гэхдээ энэ нь полимержих явцад изопрен резинийн бүтцийн нэгжийг амархан үүсгэдэг бөгөөд үүний ачаар изопрен гуттаперча, резинийг олж авдаг. Түүнчлэн изопрен нь сополимержих явцад янз бүрийн урвалд орж болно. Аж үйлдвэрт энэ нь зайлшгүй шаардлагатай, учир нь энэ нь резин, эм, тэр ч байтугай зарим анхилуун үнэртэй бодисыг нийлэгжүүлэхэд ашиглагддаг. Манай улсад нийлэг изопрен каучукийн үйлдвэрлэл нэлээд эрт хөгжиж байгаа бөгөөд дэлхийн үйлдвэрлэлийн хорин дөрөв орчим хувийг эзэлдэг.

Түүх

Анхны изопренийг 1860 онд байгалийн каучукаас пиролизийн аргаар гаргаж авсан.пиролиз нь хүчилтөрөгчийн дутагдалтай нөхцөлд олон органик бус болон органик нэгдлүүдийн дулааны (өндөр температурт) задрал юм. Хожим нь изопрен чийдэнг зохион бүтээжээ - халаадаг ороомогтой цахилгаан чийдэн бөгөөд түүгээр турпентин тосыг лабораторид дулаанаар задалдаг.

Дэлхийн 2-р дайн изопрен каучукийн асар их эрэлт хэрэгцээг авчирсан тул изопренийг лимонений пиролизоор үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үйлдвэрлэж сурсан. Гэсэн хэдий ч изопрен нь синтетик резинийг их хэмжээгээр үйлдвэрлэхэд хэтэрхий үнэтэй байсан. Үүнийг газрын тосноос авах арга олдсноор байдал өөрчлөгдсөн. Дараа нь изопренийг полимержуулах технологи хурдацтай хөгжиж эхэлсэн.

Эдийн засагт гүйцэтгэх үүрэг

Изопрен резин зэрэг бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлийг төлөвлөхөд хамгийн чухал зүйл бол байршлыг зөв сонгох явдал юм, учир нь C₅ ялгах хэсгүүдийг нийлүүлэх шаардлагатай болно. хагарал хийдэг хэд хэдэн аж ахуйн нэгжээс нэг дор очих. Хоёрдугаарт, C_{5. фракцаас үлдсэн нүүрсустөрөгчийг булшлах газрын төлөвлөгөөнд тусгах нь чухал юм.}

ХХ зууны 90-ээд оны эхээр Баруун Европт наян таван мянган тонн C_{5 диен үйлдвэрлэсэн бөгөөд үүний дөчин дөрвөн мянган тонн нь димержүүлсэн циклопентадиен ба хорин гурван мянган тонн нь изопрен байсан. Үлдсэн хэсэг нь арван таван мянган тонн орчим нь пиперилен байв. Арван жилийн дараа изопрений дэлхийн үйлдвэрлэл жилд 850,000 тонн болж өссөн.}

Properties

Стандарт нөхцөлд изопрен нь аль хэдийн дурьдсанчлан дэгдэмхий өнгөгүй шингэн бөгөөд усанд бараг уусдаггүй, гэхдээ диэтил спирт, стандарт, бензол, ацетонтой ямар ч харьцаатай холилдож болно. Изопрен нь олон төрлийн органик уусгагчтай азеотроп хольц үүсгэх чадвартай. Спектроскопийн судалгааны өгөгдлүүдийг авч үзэхэд аль хэдийн тавин градусын температурт изопрен молекулуудын ихэнх нь тогтвортой s-trans конформацийг авдаг бол молекулуудын зөвхөн арван таван хувь нь s-cis конформацид байдаг. Эдгээр төлөвүүдийн хооронд энергийн зөрүү 6.3 кЖ байна.

Изопрений химийн шинж чанар нь түүнийг орлуулах, нэмэх, комплекс үүсгэх, циклжилт, теломержих урвалд ордог ердийн нэгдмэл диен хэлбэрээр харуулдаг. Электрофиль ба диенофильтэй урвалд ордог.

Програм

Одоо үйлдвэрлэж байгаа изопрений үндсэн хэсгийг бүтэц, шинж чанараараа байгалийн каучуктай төстэй изопрен резинийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг. Энэ нь ялангуяа дугуй үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Түүнчлэн изопрен полимержих өөр нэг бүтээгдэхүүн болох полиизопрен байдаг бөгөөд энэ нь гуттаперчагийн шинж чанартай тул хамаагүй бага ашиглагддаг. Энэ нь утсан тусгаарлагч, гольфын бөмбөг хийхэд хэрэглэгддэг. Изопрен резинийг байгалийн болон бусад синтетик резинийг хослуулсан бүх төрлийн резинэн бүтээгдэхүүн хийхэд ашигладаг.

Жишээ нь, наалдамхай чанарыг багасгахын тулд нэмдэгбутадиен-метилстирол резин, үүнээс гадна хэв гажилтыг давтан хийвэл ядаргаа тэсвэрлэх чадвар нэмэгддэг. Нитритүүд озоны эсэргүүцэл ба дулааны хөгшрөлтийг эсэргүүцэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс олон тооны техникийн шинж чанарыг ажиглахад изопрен резин нь туузан дамжуулагч, сорох эсвэл даралтат хоолой ашиглах, машины босоо амыг доторлох, гутал, эмнэлгийн болон бусад бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд төгс илэрдэг.

Байгаль орчны аюул

Изопрен нь маш тэсрэх, шатамхай бодис юм. Бие дэхь өндөр концентраци нь саажилт, үхэлд хүргэдэг. Энэ нь гол төлөв агаар мандлын ханасан үед үүсдэг тул изопренийг эпоксид ба диол болгон хувиргах үед амьсгалын тогтолцоонд бодисын солилцоо явагддаг.

Нэг шоо метр тутамд дөчин миллиграммыг өндөр концентраци гэж үздэг - энэ бол хамгийн их тун юм. Агаар дахь изопрений бага хэмжээний концентраци нь хүний биед хар тамхины нөлөө үзүүлж, нүд, арьс, амьсгалын зам, салст бүрхэвчийг цочрооход хүргэдэг.

Биологи

Орчин үеийн эрдэмтэд изопренийн утаа бараг бүх ургамлыг агаар мандалд ялгаруулдаг болохыг олж мэдсэн. Фитоген изопрений дэлхийн хэмжээ ойролцоогоор (180-450) _^байна.10^{12 грамм жилд нүүрстөрөгч. Хэрэв агаарын температур цельсийн гучин хэмд ойртож, нарны цацрагийн эрч хүч өндөр, фотосинтез аль хэдийн бүрэн ханасан бол энэ үйл явц хурдасдаг. Фосмидомицин ба бүхэл бүтэн нэгдлүүд изопрен биосинтезийг дарангуйлдагхэд хэдэн статин. Ургамал яагаад үүнийг хийдэг нь бүрэн ойлгогдоогүй байна. Магадгүй изопрен нь хэт халалтанд нэмэлт эсэргүүцэл өгдөг. Нэмж дурдахад, энэ нь радикал устгагч бөгөөд ургамлыг хүчилтөрөгч болон озоноос хамгаалах чадвартай.}

Эрдэмтэд мөн изопрений нийлэгжилт нь фотосинтезийн явцад үйлдвэрлэдэг NADPH болон ATP молекулуудын байнгын хэрэглээг үүсгэдэг гэж үздэг. Тиймээс изопрен ялгарах нь фото исэлдэлтийн задралаас сэргийлж, гэрэлтүүлэг хэт их байвал дахин буурахаас сэргийлдэг. Энэхүү хамгаалалтын механизмын сул тал нь нэг байж болно: фотосинтезийн явцад ийм хүндрэлтэй гаргаж авсан нүүрстөрөгч нь изопренийг ялгаруулахад зарцуулагддаг. Эрдэмтэд ургамал дээр зогссонгүй, хүний бие мөн диен нүүрсустөрөгчийг ялгаруулж чаддагийг олж мэдсэн бөгөөд тэдгээрийн дунд хамгийн түгээмэл нь изопрен юм.