Paano ginagawa ang synthetic isoprene rubber

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 14:03

Ang natural na goma ay may maraming mga analogue, at ang isoprene na goma ay itinuturing na isa sa mga pinaka multi-tonnage. Ang industriya ay gumagawa ng maraming uri ng mga produktong ito, na nagkakaiba sa mga katangian at sa uri ng mga catalyst na ginamit - lithium, complex, at mga katulad nito.

Paano ginagawa ang goma

Isoprene rubber ay synthetic, ito ay stereoregular, at ito ay nakukuha sa pamamagitan ng polymerization ng isoprene na inilagay sa isang inert solvent medium na may complex catalyst. Ginagawa ito, halimbawa, SKI-3. Ang polymerization ng isoprene sa solusyon ay dapat na tuluy-tuloy, para dito mayroong mga baterya ng apat hanggang anim na polymerizer na pinalamig ng brine.

Ang monomer sa timpla ay puro sa labindalawa - labinlimang porsyento, pagkatapos ang antas ng conversion ay aabot sa siyamnapu't limang porsyento, at ang tagal ay dalawa hanggang tatlong oras sa temperatura mula sa zero hanggang sampung degrees Celsius. Kung kinakailangan upang makakuha ng mataas na molekular na timbang ng isoprene na goma, ang kadalisayan ng mga reagents na ginamit sa polymerization ay napakamataas na antas.

Pagpapatatag at pagpapatuyo

Upang protektahan ang polimer mula sa oksihenasyon, dapat itong patatagin ng pinaghalong phenylenediamine at neozone, na dapat ipasok sa polymerizate bilang solusyon o may tubig na suspensyon. Upang paghiwalayin ang isoprene na goma mula sa polymerizate bilang isang mumo, ang polymerizate ay dapat ihalo sa singaw at tubig, pagkatapos ay magdagdag ng mga additives na pumipigil sa pagsasama-sama (lumping). Ang solvent ay dapat na distilled off. Ngayon ay kinakailangan upang isagawa ang mga proseso ng degassing, paghihiwalay ng mga mumo mula sa tubig at pagpapatuyo sa mga worm machine at belt dryer. Sa pagtatapos ng prosesong ito, maituturing na kumpleto ang paggawa ng isoprene rubber.

Ngayon ito ay magiging briquetting sa mga awtomatikong halaman sa ilalim ng pressure. Brand SKI-3 - gawa ng tao isoprene goma, na ginawa sa briquettes ng tatlumpung kilo bawat isa. Ang briquette ay nakabalot sa polyethylene film at inilagay sa isang four-layer paper bag. Ang pelikulang ito ay medyo mahusay na naproseso nang sabay-sabay sa nilalaman, na isoprene goma, ang mga katangian nito na may temperatura ng paghahalo ay lubos na nagpapahintulot sa polyethylene na lumambot at ihalo ito sa pangunahing masa sa isang goma na panghalo.

Structure

Ang bawat goma na ginagawa ng industriya ay may kanya-kanyang katangian at katangiang likas lamang sa barayti na ito. Ang ilang mga goma ay may mahusay na mekanikal na lakas, ang iba ay may mahusay na paglaban sa kemikal o impermeability ng gas, ang iba ay walang takot sa mga pagbabago sa temperatura, at iba pa. Ari-arianAng mga indibidwal na sintetikong goma ay higit na mataas sa natural na goma sa maraming paraan at maraming beses. Tanging ang pagkalastiko lamang ng natural na goma ang hindi pa nahihigitan, at ito ang pinakamahalagang pag-aari para sa mga produkto tulad ng sasakyang panghimpapawid o gulong ng sasakyan.

Sa panahon ng operasyon, palagi silang nakakaranas ng malaking deformation - parehong stretching at compression, na nagdudulot ng intermolecular friction, pag-init at pagkawala ng kalidad. Iyon ay, mas mataas ang pagkalastiko ng goma, mas matibay ang produkto. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang natural na goma ay hindi pa nawawala sa paggamit, at ito ay ginagamit para sa paggawa ng mga gulong para sa high-speed at heavy-duty na sasakyang panghimpapawid at mga kotse. Ang natural na goma ay isang polymer ng isoprene, kaya naman nagsusumikap ang mga siyentipiko na gawing katulad ng natural na goma ang isoprene rubber.

Formula

Ang mga mapagkukunan para sa pagkuha ng natural na goma ay napakalimitado. Ang normal, natural na nagaganap na goma ay may formula na C₅H₈, tulad ng nangyari, ito ay ganap na kapareho sa molecular formula ng isoprene, na nabuo kapag ang goma ay pinainit, sa mga produkto ng agnas nito. Ang hamon ay maghanap ng makatwirang abot-kayang paraan. At ang isoprene na goma ay nakuha sa panahon ng reaksyon ng polimerisasyon, at narito ito ay mahalaga na tama ang pagbuo ng kurso ng reaksyong ito. Nagaganap ang polymerization tulad ng sumusunod: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Ang pinaka-promising na paraan sa ngayon ay ang paraan ng catalytic dehydrogenation ng isopentane, na inilalabas mula sa petroleum gases. Ang panimulang materyal para sa produksyon ng isoprene ay maaari ding pentane: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, dahil kapag pinainit at may mga catalyst, nagiging isopentane din ito. Mayroon ding paraan ng polymerization kung saan ang reaksyon para sa pagkuha ng isoprene na goma ay binuo sa paraang nakuha ang goma na halos kapareho sa istraktura sa natural na goma at, samakatuwid, ay may parehong mahusay na mga katangian.}

Isoprene

Ang Isoprene ay isang unsaturated hydrocarbon na kabilang sa diene series. Ito ay isang pabagu-bago ng kulay na likido. Ang amoy ay napaka katangian. Ang isoprene rubber ay isang natural na monomer, dahil ang natitira sa molekula nito ay kasama sa maraming iba pang natural na compound - isoprenoids, terpenoids, at mga katulad nito. Natutunaw ito sa mga organikong solvent. Sa ethyl alcohol, halimbawa, maaari itong ihalo sa anumang ratio. Ngunit hindi ito natutunaw nang mabuti sa tubig.

Ngunit madali itong bumubuo ng istrukturang yunit ng isoprene na goma sa panahon ng polimerisasyon, dahil sa kung saan nakuha ang isoprene gutta-percha at mga goma. Gayundin, ang isoprene ay maaaring pumasok sa iba't ibang mga reaksyon sa panahon ng copolymerization. Sa industriya, ito ay kailangang-kailangan, dahil ito ay ginagamit upang synthesize ang mga goma, mga gamot, at kahit ilang mabangong sangkap. Sa ating bansa, ang produksyon ng synthetic isoprene rubber ay matagal nang umuunlad, at ito ay nagkakahalaga ng humigit-kumulang dalawampu't apat na porsyento ng produksyon sa mundo.

Kasaysayan

Ang unang isoprene ay nakuha noong 1860 sa pamamagitan ng pyrolysis mula sa natural na goma. Ang pyrolysis ay ang thermal (sa mataas na temperatura) na agnas ng maraming inorganic at organic compound sa ilalim ng mga kondisyon ng kakulangan ng oxygen. Nang maglaon, naimbento ang isoprene lamp - isang electric na may heated coil, kung saan ang turpentine oil ay thermally decomposed sa mga laboratoryo.

Ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig ay nagdala ng malaking pangangailangan para sa isoprene rubbers, at samakatuwid, ang isoprene ay natutunang gawin sa isang pang-industriyang sukat sa pamamagitan ng pyrolysis ng limonene. Gayunpaman, ang isoprene ay masyadong mahal para sa mass production ng mga sintetikong goma. Nagbago ang sitwasyon nang may nakitang paraan para makuha ito mula sa langis. Pagkatapos ang mga teknolohiya para sa polymerization ng isoprene ay nagsimulang mabilis na umunlad.

Tungkulin sa ekonomiya

Ang pinakamahalagang bagay sa pagpaplano ng produksyon ng isang produkto tulad ng isoprene rubber ay ang tamang pagpili ng lokasyon, dahil kakailanganing maghatid ng mga fraction ng separation C₅ sa destinasyon mula sa ilang mga negosyo nang sabay-sabay, na nagsasagawa ng pag-crack. Sa pangalawang lugar sa kahalagahan ay ang pagsasaalang-alang sa mga plano para sa pagtatapon ng mga natitirang hydrocarbon mula sa C_{5. fraction.}

Sa simula ng dekada nobenta ng ikadalawampu siglo, ang Kanlurang Europa ay gumawa ng humigit-kumulang walumpu't limang libong tonelada ng C_{5 dienes, kung saan apatnapu't apat na libong tonelada ay dimerized cyclopentadiene at dalawampu't tatlong libong tonelada ang isoprene. Ang natitira - mga labinlimang libong tonelada - ay piperylenes. Pagkalipas ng sampung taon, ang produksyon ng isoprene sa mundo ay tumaas sa 850,000 tonelada bawat taon.}

Properties

Sa ilalim ng mga karaniwang kundisyon, ang isoprene, tulad ng nabanggit na, ay isang pabagu-bago ng kulay na likido, halos hindi matutunaw sa tubig, ngunit nahahalo sa anumang ratio sa diethyl alcohol, standard, benzene, acetone. Nagagawa ng Isoprene na bumuo ng mga azeotropic mixture na may malawak na iba't ibang mga organic solvents. Kung isasaalang-alang ang data ng mga spectroscopic na pag-aaral, makikita na nasa limampung degree Celsius na, karamihan sa mga molekula ng isoprene ay kumukuha ng isang matatag na s-trans conformation, labinlimang porsyento lamang ng mga molekula ang nasa s-cis conformation. Sa pagitan ng mga estadong ito, ang pagkakaiba ng enerhiya ay 6.3 kJ.

Ang mga kemikal na katangian ng isoprene ay nagpapakita nito bilang isang tipikal na conjugated diene, na pumapasok sa mga reaksyon ng pagpapalit, karagdagan, kumplikado, cyclization, telomerization. Aktibo sa reaksyon sa mga electrophile at dienophile.

Application

Ang pangunahing bahagi ng isoprene na kasalukuyang ginagawa ay ginagamit sa synthesis ng isoprene rubber, katulad ng istraktura at mga katangian ng natural na goma. Ito ay ginagamit lalo na malawak para sa produksyon ng mga gulong. Mayroon ding isa pang produkto ng isoprene polymerization, polyisoprene, na hindi gaanong ginagamit dahil mayroon itong mga katangian ng gutta-percha. Ito ay ginagamit upang gumawa ng wire insulation at golf ball, halimbawa. Ginagamit ang isoprene rubber para gumawa ng lahat ng uri ng produktong goma na pinagsama ang natural at iba pang synthetic na rubber.

Halimbawa, upang mabawasan ang lagkit, idinaragdagbutadiene-methylstyrene rubbers, bilang karagdagan, ang tibay ng pagkapagod ay tumataas kung ang mga pagpapapangit ay paulit-ulit. Ang mga nitrite ay nagdaragdag ng ozone resistance at paglaban sa pag-iipon ng init. Kaya, sa pagmamasid sa isang hanay ng mga teknikal na katangian, ang mga isoprene rubber ay perpektong nagpapakita ng kanilang mga sarili kapag gumagamit ng mga conveyor belt, suction o pressure hose, kapag naglinya ng mga shaft ng makina, sa paggawa ng tsinelas, medikal at iba pang produkto.

Environmental hazard

Ang Isoprene ay lubos na sumasabog at nasusunog. Sa mataas na konsentrasyon sa katawan, maaari itong humantong sa paralisis at kamatayan. Pangunahing nangyayari ito sa atmospheric saturation, at samakatuwid ang metabolismo ay nagaganap sa respiratory system, kapag ang isoprene ay na-convert sa epoxide at diols.

Apatnapung milligrams bawat metro kubiko ay itinuturing na mataas na konsentrasyon - ito ang pinakamataas na dosis. Ang maliliit na konsentrasyon ng isoprene sa hangin ay maaaring magkaroon ng narcotic effect sa isang tao, maging sanhi ng pangangati ng mata, balat, respiratory tract at mucous membrane.

Biology

Natuklasan ng mga modernong siyentipiko na ang isoprene fumes ay naglalabas ng halos lahat ng halaman sa atmospera. Ang pandaigdigang dami ng phytogenic isoprene ay tinatayang nasa (180-450)^.10^{12 gramo ng carbon bawat taon. Ang prosesong ito ay pinabilis kung ang temperatura ng hangin ay lumalapit sa tatlumpung degrees Celsius, at gayundin kung ang intensity ng solar radiation ay mataas, habang ang photosynthesis ay ganap na puspos. Isoprene biosynthesis inhibited sa pamamagitan ng fosmidomycin at compounds ng kabuuanisang bilang ng mga statin. Bakit ginagawa ito ng mga halaman ay hindi lubos na nauunawaan. Marahil ang isoprene ay nagbibigay sa kanila ng dagdag na pagtutol sa sobrang pag-init. Bilang karagdagan, ito ay isang radical scavenger, na nangangahulugang mapoprotektahan nito ang mga halaman mula sa reactive oxygen species at ozone.}

Iminumungkahi din ng mga siyentipiko na ang synthesis ng isoprene ay nagdudulot ng patuloy na pagkonsumo ng mga molekula ng NADPH at ATP, na ginagawa ng halaman sa panahon ng photosynthesis. Samakatuwid, ang paglabas ng isoprene ay pumipigil sa pagkasira ng photo-oxidative at muling pagbabawas kung ang pag-iilaw ay labis. Ang kawalan ng mekanismo ng pagtatanggol na ito ay maaaring isa: ang carbon, na kinukuha nang napakahirap sa proseso ng photosynthesis, ay ginugol sa pagpapakawala ng isoprene. Ang mga siyentipiko ay hindi huminto sa mga halaman at nalaman na ang katawan ng tao ay maaari ding gumawa ng diene hydrocarbons, at isoprene ang pinakakaraniwan sa kanila.