Синтетичес кий каучук Презентация Макаровой Кристины Ученицы 10

Синтетичес кий каучук Презентация: Макаровой Кристины Ученицы 10 «Б» класса

Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С. В. Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936 -1937 годах, а в США – в 1942 году. Сырьем для получения синтетического каучука по способу Лебедева служит этиловый спирт. Теперь разработано получение бутадиена из бутана через каталитическое дегидрирование последнего. В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стиролакрилонитрильными сополимерами. Каучуки с гетеро атомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетеро заместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2 -хлорбутадиена. В настоящее время производство синтетических каучуков в несколько раз превосходит производство натуральных каучуков

100 лет назад в 1910 С. В. Лебедев получил первый образец синтетического бутадиенового каучука

Основные типы синтетических каучуков Изопреновый Бутадиен-метилстирольный каучук Бутилкаучук Этилен-пропиленовый каучук Бутадиен-нитрильный каучук Хлоропреновый

Изопреновый каучук синтетический каучук, получаемый применением новых комплексных катализаторов стереоспецифической полимеризации в р астворителях. Химический состав изопрена приблизительно идентичен натуральному каучуку. Поэтому, свойства этих двух эластомеров похожи. Синтетические изопреновые каучуки хорошо совмещаются со всеми диеновыми каучуками. Важнейшее свойство диенов — их способность к полимеризации, которая используется для получения синтетических каучуков. При полимеризации изопрена получают изопреновый каучук: n. СН 2=С(СН 3)-СН=СН 2 → (-СН 2 -С(СН 3)=СН-СН 2 -)n Этот синтетический каучук является в основном транс-1, 4 полиизопреном. Полимеризация изопрена под действием таких инициаторов, как натрий или калий в малополярных растворителях, приводит к образованию 1, 2 -, 3, 4 - и транс-1, 4 -полиизопрена. Инициирование полимеризации литием в неполярном растворителе ведёт к получению каучука, содержащего 94% цис-звеньев. Использование катализаторов Циглера-Натта позволяет получить каучук, практически идентичный натуральному. При полимеризации изопрена в отсутствие стереохимического контроля в принципе возможно образование различных полимерных продуктов.

История Натуральный каучук — это изопреновый каучук. Поэтому перед учёными стояла задача получить синтетический изопреновый каучук. Синтез такого каучука был осуществлён. Но свойств натурального каучука в полной мере достичь не удавалось. Причину этого установили, когда изучили пространственное строение натурального каучука. Оказалось, что он имеет стереорегулярное строение, группы -СН 2 - в макромолекулах каучука расположены не беспорядочно, а по одну и ту же сторону двойной связи в каждом звене, то есть находятся в цис -положении.

Свойства 1) рабочий диапазон температур: от − 55 °C до +80 °C; 2)низкая температура стеклования (около − 70ºС); 3)отличная эластичность по отскоку; 4)очень хорошая прочность на раздир и истирание, прочность на разрыв; 5)хорошая электроизоляционная стойкость; 6)растворимость = 16, 8 (МДж/м³); хорошая водостойкость, очень низкая стойкость к маслам, бензинам и углеродным растворителям. Каучуки выпускают с заданной вязкостью. При переработке необходимо строго соблюдать температурные режимы смешения, разогрева и формования.

Недостатки Плохая стойкость к высокой температуре, озону и солнечному свету. Основным недостатком пониженная когезионная прочность резиновых смесей на их основе (пониженная скоростью кристаллизации синтетического полиизопрена, отсутствие в макромолекулах функциональных полярных групп). При сборке неформовых, клееных и других изделий возникают затруднения, связанные с повышенной липкостью смесей и полуфабрикатов, недостаточной каркасностью, текучестью при транспортировке и хранении.

Применение Использование комплексных катализаторов на основе производных титана и алюминия дает возможность получить каучуки типа СКИ-3 с высоким содержанием цис-1, 4 -звеньев, присоединенных почти исключительно по типу «голова к хвосту» . СКИ-3 имеет регулярную структуру, содержит не каучуковые компоненты, а также отсутствуют функциональные группы в молекулярных цепях полимера. Каучук имеет узкое молекулярно-массовое распределение. Он содержит 15 -40 % гель-фракции. Вследствие высокой непредельности вулканизацию СКИ-3 можно осуществлять с применением вулканизующих систем, содержащих серу и органические ускорители вулканизации, а также бессерными системами: тиурамом, органическими перекисями, фенолформальдегидными смолами, производными малеимида и другими веществами. В промышленности применяются главным образом серные вулканизующие системы. Обычно температура вулканизации серных смесей на основе СКИ-3 равна 133— 151 °C. Для них характерно наличие оптимума вулканизации по сопротивлению разрыву и небольшое плато вулканизации. Поскольку СКИ склонен к кристаллизации, то вулканизаты на его основе, даже не наполненные, обладают высокой прочностью до 30 МПа. При повышенных температурах сопротивление раздиру и прочность понижаются. Благодаря отсутствию азотсодержащих веществ и малой зольности СКИ характеризуются.

Бутадиен-стирольные каучуки группа продуктов сополимеризации бутадиена − 1, 3 и стирола или метилстирола наиболее распространенный тип каучуков общего назначения, синтез которых осуществляется в эмульсии по свободнорадикальному механизму. СКС относятся к некристаллизующимся сополимерам нерегулярного строения со статистическим распределением мономерных звеньев. Около 30 % звеньев стирола изолированы, примерно 40 % расположены попарно. 80 % бутадиеновых звеньев полимерной цепи имеют присоединение в положении 1, 4, главным образом в транс-форме (около 70 %), около 20 % присоединены в положение 1, 2. Разновидностью бутадиен-стирольных каучуков являются бутадиен-аметилстирольные каучуки (СКМС), характеризующиеся близкими структурой и свойствами. Применение Применяется в шинной, резинотехнической, кабельной, обувной и других отраслях промышленности.

Физические свойства Все бутадиен-стирольные каучуки эмульсионной полимеризации, а также статистические каучуки растворной полимеризации являются полностью аморфными полимерами. Свойства полимеров различаются в зависимости от содержания связанного стирола. С повышением содержания в полимере присоединенного стирола увеличивается плотность, температура стеклования и диэлектрические характеристики. Каучук растворим в алифатических и ароматических углеводородах, хлороформе, четырёххлористом углероде, сероуглероде. Вулканизация Процесс вулканизации бутадиен-стирольных и бутадиен -аметилстирольных каучуков аналогичен вулканизации смесей из натурального каучука. Скорость вулканизации бутадиен-стирольных и α-метилстирольных каучуков обусловлена природой содержанием в них примесей, эмульгаторов и продуктов их превращения, антиоксидантов и др. Каучуки, полученные с применением канифольного эмульгатора, вулканизуются медленнее, чем полученные с применением жирнокислого эмульгатора. Вулканизация каучука серой проводится в присутствии ускорителей и активаторов, которые позволяют не только ускорить процесс вулканизации, но и улучшить свойства резин.

Бутилкаучук сополимер изобутилена с небольшим количеством изопрена. Бутилкаучук отличается от полиизобутилена наличием в структуре небольшого количества изопрена. Структура и физические свойства Полиизобутилен высокомолекулярный представляет собой эластичный каучукоподобный продукт каталитической полимеризации изобутилена в среде испаряющегося этилена. В зависимости от молекулярной массы выпускается четыре марки полиизобутилена. Продукт является насыщенным полимером карбоцепного строения, благодаря чему обладает высокой устойчивостью к действию кислорода, озона, растворов кислот, щелочей и солей, а также выдерживает действие таких окислителей, как хлорная известь, перманганат и дихромат калия. Полиизобутилен высокомолекулярный не набухает и не растворяется в этиловом спирте, ацетоне и многих других кислородосодержащих полярных растворителях, легко растворяется в углеводородах алифатического и ароматического ряда. При длительном нагревании на воздухе до 100 °C полиизобутилен высокомолекулярный химически не изменяется, но происходит повышение пластичности и при 180– 200 °C его можно формовать. Полиизобутилен высокомолекулярный сохраняет свои упруго-эластичные свойства до − 55 °C.

Этилен-пропиленовые каучуки [-CH 2 -]n-[-CH(CH 3)CH 2 -]m Содержат 40 -70 мол. % этиленовых звеньев. Растворяются во многих углеводородах и их хлорпроизводных. СКЭП получают сополимеризацией этилена спропиленом (и диеном) на катализаторе Циглера-Натта в растворе или избытке полипропилена. Не пластифицируются. Этилен-пропиленовые каучуки имеют превосходную атмосферо- и озоностойкость, высокую термо-, масло- и износостойкость, но также и высокую воздухопроницаемость, устойчивы в агрессивных средах, обладают хорошими диэлектрическими свойствами; предел прочности при растяжении 20 -28 Мпа Применяются в производстве ударопрочного полипропилена, резинотехнических изделий, губчатых изделий, для изоляции проводов и кабелей; СКЭПТ в комбинации с другими каучуками — также для изготовления шин и ряда полипропиленовых деталей; в жилищном строительстве — в качестве уплотнителя, гидроизоляционного и кровельного (рулонного) материала, а также как гидроизоляцию при строительстве искусственных водоёмов.

Бутадиен-нитрильный каучук синтетический полимер, продукт радикальной сополимеризации бутадиена с акрилонитрилом (НАК) в водной эмульсии при 30 °С (высокотемпературные) и при 5 °С (низкотемпературные). Физические свойства БНК существенно зависят от содержания НАК. Бутадиен-нитрильные каучуки хорошо растворяются в кетонах, ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах и очень плохо в алифатических углеводородах и спиртах. С увеличением содержания в полимере связанного НАК существенно увеличивается межмолекулярное взаимодействие между цепями полимера и плотность, повышается температура стеклования, снижаются диэлектрические свойства, уменьшается растворимость в ароматических растворителях и увеличивается стойкость к набуханию в алифатических углеводородах.

Вулканизация Бутадиен-нитрильные каучуки могут вулканизоваться серой в присутствии ускорителей серной вулканизации, а также тиурамом, органическими перекисями, алкилфенолформальдегидными смолами, хлорорганическими соединениями. Вулканизацию проводят при температурах 140– 190 о. С. При вулканизации наблюдается большое плато вулканизации. С повышением содержания связанного НАК скорость вулканизации увеличивается. Так как БНК не кристаллизуются при деформации, ненаполненные резины на их основе характеризуются низкими прочностными показателями и практического значения не имеют. Качество каучуков оценивают по свойствам вулканизатов стандартных смесей следующего состава: Содержание, масс. частей СКН-18 100, 0 - СКН-26, СКН-40 - 100, 0 Сера 2, 0 1, 5 Оксид цинка 5, 0 Меркаптобензитиазол 1, 5 0, 8 Технический углерод 50, 0 45, 0 Стеариновая кислота 1, 5

Применение • для изготовлениях различных маслобензостойких резиновых технических изделий – прокладок, рукавов, колец, манжет, сальников, технических пластин МБС, бензотары и др. • для производства изоляционных и электропроводящих резин, каблуков и подошв обуви, клеев и эбонитов, защитных покрытий, стойких в агрессивных средах.

Хлоропреновый каучук разновидность синтетического каучука, полимер хлоропрена. Промышленный метод синтеза CR — полимеризация в водной эмульсии: n(H 2 C=CCl-CH=CH 2) —> (-H 2 C-CCl=CH-CH 2 -)n Свойства • Хорошая стойкость к открытому огню; • отличная адгезия (способность склеиваться) к тканям и металлам; • очень хорошая стойкость к атмосферному воздействию, озоностойкость и стойкость к естественному окислению; • хорошая стойкость к истиранию и низкой температуре. • Ограниченная стойкость при низкой температуре. Формула строения Cl Cl Cl | | | Cl | . . . -CH 2 -CH=C-CH 2 -CH=C-CH 2 -. . .

Применение Производство резино-технических изделий: конвейерных лент, приводных ремней, рукавов, шлангов, водолазных костюмов, электроизоляционных материалов, технических пластин. Из CR изготовляют также оболочки проводов и кабелей, защитные покрытия. Важное промышленное значение имеют клеи из CR и хлоропреновые латексы. Производители обычно продают под торговой маркой Неопрен (Neopren® Du. Pont), раньше Dupren Baypren® Lanxess AG Наирит АО Наирит (Ереван)

С 1932 и вплоть до 1990 СССР по объемам производства синтетического каучука занимал первое место в мире. И сегодня Россия сохраняет позиции экспортера мирового значения. На внутреннем рынке остается примерно половина продукции. Основными потребителями синтетического каучука являются шинные заводы, а около 40 процентов каучука идет на широкий ассортимент резинотехнических изделий (более 50 000), среди которых наиболее заметное место занимают технические изделия из мягкой резины, подошвы для обуви, ленточные транспортеры, разнообразные трубы и шланги всех видов, электроизоляция, герметики, клеи, краски на латексной основе и т. д.

Шины из синтетического каучука Синтетический каучук Материал синтетического каучука