За първи път гума е била открита в Еквадор през XVIII век. Към днешна дата 60% от естествен каучук отива за производството на гуми. Настоящото научно-техническата революция е изобретението на синтетичен каучук. Първият синтетичен каучук, който беше промишлено значение, е полибутадиен (дивинил) гума, за да се получи метод за синтез SV Лебедев (течна анионна полимеризация на бутадиен в присъствие на натриев), но поради лоши механични качества прилага ограничено. В Германия, натриев-бутадиен каучук е намерил доста широко приложение, озаглавен "Boone."
Катализатори за синтез каучуци
Синтез каучуци стават много по-евтино да изобретение Циглер-Ната катализатор.
Титанов катализатори са открити и патентовани през есента на 1953 г., група, водена от немски химик Карл Циглер, където уведомяване способността да синтезира полиетилен с висока молекулна маса. първи път резултати myulhaymskimi съединение наречен смесени катализатори на място на лабораторията (Мюлхайм ан дер Рур), но скоро те са известни като катализатори Ziegler.
За синтеза на поръчаните полимери, предимно алфа-олефини, катализатори са използвани италиански Джулио Ната, приятели и да си сътрудничат с Циглер 1940 и убедят компанията Монтекатини, където Ната консултант, купуват правата за използване на резултатите Циглер.
За тези постижения Циглер и Ната през 1963 г. е удостоен с Нобелова награда за химия.
полиетилен ниско налягане в резултат Циглер беше прекалено "твърд" и неудобно за преработка. Нейната омекотяване температура и плътност са били значително по-високи, отколкото в добре познатите към момента на полиетилен с високо налягане, създаден от британския химик преди Втората световна война.
Natta реши да използва катализатор Ziegler на пропилей. Първи експерименти с триалкилалуминий и титанов тетрахлорид (Ziegler катализатор) като продукт се получава смес от полипропилени и кристални и аморфни фракции. След няколко модифицирани катализатор (TiCl4 вместо TiCl3 се използва), Natta катализатор има нов клас от синтетични високомолекулни съединения - стерео-полимери.
Малко училище химия
Припомнете си, че полимерите са наречени макромолекулна субстанция, състояща се от голям структура молекули верига (от "поли" гръцки -. Много "Meros" - част).
Например, полиетилен, получен чрез СН2 = СН етилен полимеризация има следната структура:
-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-. или (-СН2-СН2-) п
Молекулата се нарича полимерен макромолекула (от "макро" гръцки -. Голям, дълго).
Молекулното тегло на макромолекулите в десетки стотици хиляди (или дори милиони) от ядрените блокове.
Химичната структура на макромолекулите на които зависят главно от свойствата на материала на, - е от порядъка на съединението от структурни звена във веригата.
Полимери, в които структурните звена са симетрични, се наричат редовни.
По отношение на пространствената форма на полимерни макромолекули, е на три вида. Линеен форма, когато една единица следва друга, характеризиращ се с полиетилен ниско налягане и невулканизиран естествен каучук. Разклонен форма е типично за полиетилен с ниска плътност. Пространствената (триизмерната или вкара) образуват специфична за вулканизиран каучук.
Stereopolymers - нова дума в органичния синтез
Обръщайки се към катализаторите на катализатор Ziegler-Natta, имайте предвид, че през 1954 г. godu Natta и колегите му са открили метод за каталитична полимеризация на пропилей, при което получената високо продукт молекулно тегло характеризиращ се с това, че всички странични вериги на всяка мономерна единица там са разположени от едната страна на молекулата и не ориентирани така или иначе.
Natta установи, че новата полимер е твърдо вещество, има висока точка на топене, висока кристалност, и в много отношения превъзхождат полиетилен, получен чрез Ziegler. Проведените ги рентгенографски и електрон дифракционни изследвания на нови материали за да се определи неговата молекулярна структура показва, че новата Циглер предизвиква макромолекули с изключителен редовен атомната пространствено отношение. Получаване на кристален полипропилен отваря нова област на полимерната химия - стереоспецифична полимеризация. Новият клас полимери с обемен подредена структура, наречена стереорегулярността и каталитични системи на базата на титанов трихлорид и алуминиев триалкил, и други подобни започва да се нарича Циглер-Ната катализатори. Тези катализатори позволяват химици да упражнява контрол върху структурата и пространствената ориентация на нови полимери.
С съпрузи, професор по лингвистика Ната разработи набор от стерео-полимери и получи всички възможни видове редовни конструкции: синдиотактичните, изотактични, атактични и с различна степен на редовност, други линейни неразклонени полимери на моноолефини. Всички тези сложни имена, които предизвикаха му съпруга Натто-лингвист, представляват триизмерна ориентация на макромолекулите.
Циглер-Ната катализатор намалява разходите за производство на синтетичен каучук, и по този начин са широко използвани всички възможни каучуци етилен-пропилен, съкращение колективно ЕРМ (двукомпонентни съполимери) или EPDM (терполимери на етилен, пропилей и диен) в съвременната индустрия.
Отговори:
EPDM - синтетичен каучук, съполимеризация на етилен с пропилей или терполимери на тези две мономери с диен nesopryazhonnym прилагат за улесняване на вулканизация (обикновено ethylidenenorbornene, дициклопентадиен понякога) .Obschaya формула на етилен-пропиленов каучук [= СН2СН2 =] п [= СН2СН (СН3) =] м. Етилен-пропиленов каучук получени чрез съполимеризация на етилен с пропилей и диен с използването на каталитични системи, например, при използване на Ziegler-Natta катализатори в присъствие на тежката въглеводороден разтворител или в суспензия в течен пропилей, или катализатори, състоящи се от алкилови производни на алуминий и ванадий или титанови съединения. Етилен-пропиленов каучук могат да бъдат синтезирани чрез полимеризация в разтвор срещащи се в течен пропилей. Може би те получават полимеризация в газова фаза на.
Молекулното тегло на каучука на етилен-пропилен е 80-250 милиона единици; плътност 850-870 кг / м3; Температурата на встъкляване на от -55 до -70 ° С Етилен-пропиленов каучук са устойчиви на окислител и корозионни среди. Те имат малко надуе в полярни разтворители, но не устойчиви на въглеводородни масла и неполярни разтворители. Чрез резистентност озон, устойчивост на светлина и атмосферни и климатични влияния етилен-пропиленов каучук превъзхождат други видове синтетични каучуци. Те са устойчиви до 150 ° С топлина, устойчивост на масло, износоустойчивост, имат добри диелектрични свойства; вулканизиран с органични пероксиди, сяра, фенол-формалдехидни смоли. Връзки на базата на етилен-пропилен каучук показват добра здравина и еластични свойства. Те са устойчиви на атмосферни влияния, химически устойчиви, добри изолатори; използван в кабелната индустрия за жици и кабели изолация, при производството на автомобилни уплътнения, за производството на трансмисионни ремъци, транспортни ленти, маркучи, уплътнители за агресивни течности, защитно облекло, химически апарат.
Златният век на полимери
Промишленото производство на изотактичен полипропилен под формата на пластмаса, стартира в следващата година, и след това под формата на предене влакна и твърди филми.
Заслужава да се отбележи, че катализатор Ziegler-Natta оставя да се синтезират различни материали, е напълно идентичен с естествен каучук.
Фирма "Goodrich" прилага Ziegler катализатор за полимеризация на диени (клас въглеводороди, съдържащи две двойни връзки въглерод - въглерод). По този начин за първи път е синтезиран полимер продукт - цис-1,4-полиизопрен - основният компонент на естествен каучук. След това Ната получил няколко нови видове гума. В приветствието си от името на Шведската кралска академия на науките Арне Fredga Циглер заяви на проучването като "брилянтна работа по органометални съединения, които неочаквано са довели до нови реакции на полимеризиране и така проправи пътя за нови, високопроизводителни производствени процеси."
На две десетилетия, които последваха през 1954 година, може да се нарече "златния век" на науката на полимери. И не само защото много от новите полимери е възможно да се синтезира с помощта на Циглер-Ната катализатор. Използване на катализатора доведе до създаването на алтернативни пътища за синтез на полимери.
Dual (ЕРМ) и терполимери (EPDM), етилен-пропилен каучук поради високата си озон и устойчивост на атмосферни влияния, устойчивост на агресивни течности, ниска плътност съполимер на разположение основа суровини са от голямо промишлено значение. Етилен-пропиленов каучук са широко използвани в автомобилната и строителната индустрия, в производството на изделия от каучук, лепила, лепила, и добавки за смазочни масла.
Автомобилната индустрия е запечатване стъкло, автомобилни брони, различни уплътнения. Като цяло, всеки автомобил консумира около 15-30 кг EPDM.
В строителната промишленост EPDM се използва в дограма като запечатване стъкло за изолация на строителни основи, като покривни материали и други подобни.
Много ефективно използване на посока EPDM - олефинови термопластични еластомери, които се получават чрез смесване на етилен-пропиленов каучук и полипропилен винтовите устройства приблизително равни пропорции. Олефин термопластични еластомери могат да бъдат обработени в различни продукти в винт екструдиране единици. Отличителна черта на термопластичен еластомер е възможност за многократно рециклиране, че е за многократна употреба. Понастоящем около 30% от EPDM се използва като термопластични еластомери.
Индустриалното производство на EPDM е започнало преди около 30 години, и с течение на годините, тяхната сфера на приложение постоянно се увеличава. В момента те са най-честите еластомери за производство на уплътнителни системи и маркучи за превозни средства, подпрозоречни тюлени, покривни материали, жици и кабели изолация. Днес там е по-нататъшно разширяване на пазара на тези гуми. Последните постижения, свързани с използването на EPDM запечатване танкове и канализацията в промишлени инсталации.
Също така от интерес са термопластичен динамичен (DTPE) на базата на етилен-пропилен каучук и олефинови полимери - полиетилен, полипропилен и други, използването на които непрекъснато се разширява. Такива материали са добре формовани да имат широк диапазон на работната температура (-60 до + 125 ° С), не лесно всички видове на стареене се характеризират с високи диелектрични характеристики и следователно, предназначени за използване в машиностроенето, електротехниката, производство на потребителски стоки.
Етилен-пропиленов каучук - е най-лекият каучук. Техните свойства зависят от съдържанието и вариантите на етиленови единици в връзки съполимер. Етилен-пропилен каучук съдържа двойни връзки в молекулата, е безцветен и има отлична устойчивост на топлина, светлина, кислород и озон. За наситени етилен-пропилен каучук използва пероксид вулканизация. Каучук, етилен-пропилен-диен (EPDM), който съдържа частично ненаситени позволява вулканизация със сяра. Но това е малко по-малко устойчиви на стареене от каучук етилен-пропилен.
Наситеният естеството на съполимер на етилен-пропилен влияе на свойствата на базата гума каучук. каучук данни за стабилност за отопление и застаряването на населението е много по-добра от тази на стирен-бутадиен и естествен каучук. Готов каучукови изделия имат отлична устойчивост на неорганични или силно полярни течности като киселини, основи и алкохоли. Свойства на гума на базата на каучук от типа, които не са модифицирани след стареене си в продължение на 15 дни при 25 ° С в 75% и 90% сярна киселина и 30% азотна киселина. От друга страна, устойчивост на алифатен, ароматен или хлорирани въглеводороди е по-скоро ниска.
Всички видове етилен-пропиленов каучук пълни с усилващи пълнители като сажди, за да даде добри механични свойства. Електрическа изолация и диелектрични свойства на чист етилен-пропиленов каучук извънредно, но също зависят от избора на пълнене съставки. Техните еластични свойства са по-добри от тези на много синтетичен каучук, но те не достигат нивото на естествен каучук и стирен бутадиен каучук. Тези гуми имат два съществени недостатъци. Те не могат да се смесват с други просто каучук и нестабилна за масло.
технология на производство
Има два начина за синтез на етилен-пропилен каучук: в разтвор и в суспензия. В допълнение, технология за полимеризация в газова фаза, който изисква значително по-малко потребление на енергия и позволява на гумата в гранулирана форма.
При първия метод като разтворители, обичайно използвани алифатни въглеводороди, като ароматни съединения, използвайки наличен страна алкилиране взаимодействие на етилен и пропилей.
Нанася като отделни въглеводороди (хексан) и техни смеси (хексан фракция или специални класове бензин). Концентрацията на полимера в разтвора е ниска; например чрез полимеризация в циклохексан тя не надвишава 7-8%, което води до значителни разходи за енергия. Въпреки това, при по-високи концентрации на вискозитет полимерен разтвор увеличава значително и контрол на процеса става невъзможно.
Оригиналността на метода е, че е необходимо постоянно да се поддържа предварително определено съотношение мономер в Полимеризатори. Ето защо, ако полимеризацията се провежда в каскада реактор, след всяко устройство е необходимо да се контролира състава на полимеризационната смес и да извършва неговото отстраняване. Това усложнява процеса, така че обикновено полимеризацията се провежда в един или два последователно свързани устройства в отсъствието на пара.
Втори метод за получаване на етилен-пропилен каучук се състои в осъществяване на метода в среда, която не се разтваря полученият съполимер, като метил хлорид или пропилей, т.е. в суспензия. В лабораторни RN-CIR учени "Роснефт" успешно работят по най-обещаващите технологии за производството на синтетичен каучук, за да отговори на търсенето на тези материали, на местната промишленост и да влязат световните пазари.
Свързани статии