Stirola-butadiēna gumija tiek uzskatīta par vienu no visbiežāk izmantotajām polimēru materiālu iespējām. Tas ir piemērots augstas kvalitātes riepu un citu gumijas izstrādājumu izgatavošanai.
Nosauktais polimērmateriāls tiek ražots no lētām izejvielām, un tā ražošanas tehnoloģija tiek uzskatīta par diezgan pieņemamu cenu ar skaidru darbību algoritmu. Iegūtajai stirola-butadiēna gumijai ir izcilas veiktspējas un ķīmiskās īpašības. To ražo ievērojamos apjomos, un ražotājs to piedāvā plašā diapazonā.
Izejvielas ražošanai
Sīkāk apskatīsim stirola-butadiēna gumiju ražošanu. Par izejvielu šim polimērmateriālam tiek izvēlēts butadiēns-1, 3 vai alfa-metilstirols. Iegūstiet stirola-butadiēna gumiju, izmantojot šķīduma tehnoloģiju vai emulsijas kopolimerizāciju. Otrajā metodē veidojas stirola-butadiēna šķīduma gumijas.
Emulsijas polimerizācija
Kā tiek ražota stirola butadiēna gumija? Reakcija ietver stirola kopolimerizāciju unbutadiēns emulsijā. Šīs mijiedarbības rezultātā iegūto galaproduktu sauc par stirola-butadiēna gumiju (SBR).
Šobrīd vietējā gumijas rūpniecībā tiek ražoti dažādi polimēru izstrādājumi, kuru pamatā ir šī ķīmiskā viela.
Kā tiek klasificēta stirola butadiēna gumija? Ražotāji piedāvā šādas iespējas:
- gumijas, kas nesatur eļļu (SKS-ZOARK);
- materiāli ar vidējo eļļas procentuālo daudzumu (SKM-ZOLRKM-15);
- ar palielinātu eļļas daudzumu (SKS-ZODRKM-27);
- ar izcilām dielektriskajām īpašībām (SKS-ZOARPD).
Īpašs nosaukums
Pirmie cipari augstāk minētajos nosaukumos norāda uz stirola kvantitatīvo saturu polimerizācijas procesam izvēlētajā sākotnējā lādiņā:
- "A" ietver zemas temperatūras polimerizācijas procesa ieviešanu (ne vairāk kā +5 grādi).
- M raksts norāda, ka tas satur eļļu, nevis tikai stirolu.
- Stirolbutadiēna gumija ar burtu "P" stāsta par polimerizācijas reakciju bez regulatora klātbūtnes.
- "K" norāda uz kolofonija emulgatora izmantošanu gumijas ražošanā.
- Burts "P" simbolizē materiālu, kas iegūts sākotnējā taukskābju, sintētisko skābju sāļu klātbūtnē, kas ir piesātināto parafīnu daļējas oksidācijas produkti.
Kas raksturo stirola butadiēna gumiju? Tās sagatavošanas pamatā ir polimerizācijas process,kas ir pazīstams pat vidusskolēniem, kuri mācās vispārizglītojošās skolās un koledžās.
Tātad zoles gumijas ražošanai rūpniecībā tiek izmantota ar sveķiem pildīta stirola-butadiēna gumija, kuras formula neatšķiras no parastā diēna ogļūdeņraža. Gumijām, kas ražotas uz stirola-butadiēna sveķu bāzes, ir paaugstināta izturība pret mehānisko nodilumu un labas ādai līdzīgas īpašības.
Veiciet emulsijas polimerizācijas procesu īpašā rūpnieciskā iekārtā. Kas raksturo šo stirola butadiēna gumiju? Tā saņemšana tiek veikta saskaņā ar skaidru un pārbaudītu tehnoloģiju. Vidējais ķīmiskās reakcijas ilgums ir 12-15 stundas. Pēc polimerizācijas pabeigšanas veidojas latekss, kas satur aptuveni 30-35 procentus no polimēra vielas. Neons D. tiek pievienots lateksam kā antioksidants
No lateksa gumiju iegūst, koagulējot elektrolītus, kas satur sērskābi. Ņemot vērā, ka kolofonija eļļa un ziepes uz sintētisko taukskābju bāzes darbojas kā emulgatori, papildus koagulācijai tiek novērota arī taukskābju veidošanās, kas pozitīvi ietekmē gatavā produkta tehnoloģiskās īpašības.
Pateicoties sērskābes pievienošanai, ziepes pārvēršas brīvās organiskās skābēs, tiek pabeigta lateksa koagulācija un veidojas stirola-butadiēna gumija. Gatavā materiāla izmantošana ir daudzpusīga, atkarībā no ražošanas veida. Būtībā gumija irizplatīta izejviela ķīmiskajā rūpniecībā.
Gumijas struktūra
Kāda ir stirola butadiēna gumijas struktūra? Dotās vielas fizikālās īpašības nosaka tās struktūras īpatnības. Saņemot polimēru ozonējot, veidojas neregulāras struktūras polimērs. Gumijā monomēru vienības ir nejauši sadalītas, molekulai ir sazarota forma.
Gandrīz 80 procenti no visām vienībām ir trans, un tikai 20 procenti ir cis.
Funkcijas
Analīzēsim stirola butadiēna gumiju. Šīs vielas īpašības ir saistītas ar tās lielo molekulmasu. Vidēji tas ir 150 000-400 000. Un ar eļļu pildītu gumiju ražošanas tehnoloģija ietver materiālu izvēli ar augstu relatīvo molekulmasu. Šī opcija ļauj novērst eļļas negatīvo ietekmi uz gumijas kvalitāti, saglabāt izcilas gumijas tehnoloģiskās īpašības ilgu laiku.
Ir iespējams iegūt stirola-butadiēna gumiju no etilēna, veicot tehnoloģisku ķēdi, izmantojot aktivatorus, emulgatorus, regulatorus, kā arī citas vielas, daļēji mijiedarbības procesā pārejot iegūtās gumijas sastāvā.
Atšķirīgās pazīmes
Raksturosim stirola-butadiēna gumiju. Šīs vielas formula norāda, ka tā ir izturīga pret mehāniskām deformācijām, agresīviem šķīdinātājiem. Lai palielinātu salizturību un elastībugumija samazina stirola daudzumu sākotnējā maisījumā. Iegūtais polimērs izšķīst benzīnā un aromātiskajos šķīdinātājos.
Kas vēl izceļ stirola butadiēna gumiju? Īpašības un attiecības ar koncentrētām skābēm, ketoniem, spirtu ir stabilas, turklāt polimēram ir lieliska gāzes un ūdens caurlaidība. Gumijas karsēšanas laikā tiek novērotas nopietnas strukturālas izmaiņas, kas negatīvi ietekmē iegūtās gumijas fizikālās un mehāniskās īpašības.
Termiskā oksidēšanās temperatūrā virs 125 °C izraisa stinguma samazināšanos un iznīcināšanu. Sekojoša oksidēšanās nozīmē nopietnu polimēra strukturēšanos, ietekmē tā stingrības palielināšanos.
Lietojumprogrammas funkcijas
Stirola-butadiēna gumiju izmanto, lai izveidotu gumijas savienojumu. Īpašības, šī diēnu ogļūdeņražu klases pārstāvja pielietojums pilnībā atbilst tā strukturālās formulas pazīmēm.
Sānu fenilgrupu klātbūtne ietekmē paaugstinātu izturību pret radiācijas iedarbības negatīvo ietekmi, salīdzinot ar citām šo polimēru šķirnēm.
Gumijas maisījumiem, kas izgatavoti uz stirola-butadiēna gumijas bāzes, ir zema lipīgums, palielināta saraušanās kalandrēšanas un ekstrūzijas laikā. Tas negatīvi ietekmē tehnoloģisko procesu ieviešanu, kā arī gumijas sagatavju līmēšanas (montāžas) laikā.
Zemas temperatūras gumijām ir uzlabotas tehnoloģiskās īpašības, tās sauc"karstas" gumijas.
Gumiju šķirnes
Mīkstajām stirola-butadiēna zemas temperatūras gumijām ir zema viskozitāte, tāpēc tās nav plastificētas.
Cietās gumijas tiek ražotas nelielos daudzumos, pakļaujot tās termooksidatīvai plastifikācijai gaisā aptuveni 1400 °C temperatūrā, izmantojot noārdīšanās procesa aktivatorus.
Nepiepildītiem vulkanizatoriem ir zema stiepes izturība. Samazinoties saistītā stirola daudzumam polimēru maisījumā, samazinās izturība un nodilumizturība, palielinās salizturība un palielinās elastība.
Melnā pildījuma (ar ogļu) stirola-butadiēna gumijas vulkanizatoriem ir lieliski karstumizturības un nodilumizturības parametri, taču zināmā mērā tie elastības un deformācijas izturības ziņā ir zemāki par parastajām gumijām. Lietotajiem vulkanizatoriem ir papildu izturība pret koncentrētām un atšķaidītām skābēm, spirtiem, sārmiem, ēteriem. Tās uzbriest gumijas šķīdinātājos.
Visi iegūtie polimēri tiek izmantoti riepu ražošanā, dažādu neformētu un formētu izstrādājumu ražošanā. Piemēram, no stirola-butadiēna gumijas izgatavo konveijera lentes mežizstrādes ražošanai un ražo gumijas apavus. Paaugstinātās radiācijas pretestības dēļ visas šīs gumijas tiek izmantotas tādu gumiju ražošanā, kurām ir optimāla izturība pret gamma starojumu.
Produkcijas ar izcilām salizturīgām īpašībām ražošanai tiek izmantotas izejvielas,kas satur minimālu stirola saturu.
Šķīdumu polimerizācijas stirola butadiēna gumiju raksturojums
Iekšzemes rūpniecībā ir uzsākta šķīduma polimerizācijas stirola-butadiēna gumiju ar dažādu stirola saturu ražošana:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (tam ir uzlabotas dielektriskās īpašības).
Pārdošanā ir arī gumija, kurā ietilpst aromātiskā stirola mikrobloki, kas paredzēti lējuma apstrādei.
Turklāt ir ar eļļu pildītas šķīduma polimerizācijas gumijas, kas satur līdz 27% eļļas. Pateicoties šķīduma polimerizācijai, litija katalizatoru klātbūtnē tiek regulēti galvenie molekulārās struktūras parametri:
- ķēdes filiāles;
- molekulārā masa;
- makrostruktūras.
Šādu gumiju atšķirīgās īpašības ir ievērojama paša polimēra klātbūtne (līdz 98%), minimālais piemaisījumu daudzums. Polimēriem ir lineāra struktūra salīdzinājumā ar stirola-butadiēna emulsijas gumijām.
Iegūtajiem polimērmateriāliem ir augstāka elastība, nodilumizturība, salizturība un lielāka izturība pret plaisāšanu. Mēs atzīmējam arī šo materiālu augsto dinamisko izturību. Ar mazāku saraušanos tām ir augstāka Mooney viskozitāte, jo makromolekulām ir lineāra struktūra, tās var piepildīt ar lielu skaitusodrēji (ogleklis) un eļļa, negatīvi nemainot vulkanizatoru mehāniskās un fizikālās īpašības.
Šķīdumu gumiju ražošanā ir dažas tehnoloģiskas priekšrocības salīdzinājumā ar emulsijas iespējām, taču ir daudz lielākas prasības izmantoto monomēru tīrībai. Šķīduma polimerizācijas gumijas tiek izmantotas riepu rūpniecībā, lai izveidotu izturīgas konveijera lentes, apavu zoles, gumijas uzmavas un daudzas gumijas detaļas. Stirols un buadiēns-1, 3 tiek uzskatīti par sākotnējiem komponentiem šāda veida polimērmateriālu ražošanā. Gumijas iegūst ar šķīduma vai emulsijas kopolimerizāciju.
Mūsdienu ražošanā tiek izmantota ne tikai nepildīto gumiju izgatavošanas tehnoloģija, bet ir izveidota arī polimēru ražošana, kas satur sveķus, oglekli un eļļu. No visiem ražotajiem polimēru materiāliem stirola-butadiēna gumija veido vairāk nekā pusi no visas ražošanas jaudas.
Šīs skalas iemesls ir saražotā produkta fizikālo un ķīmisko īpašību augstā viendabība, sākuma monomēru (stirola un butadiēna) pieejamība, kā arī labi izveidotā ražošanas līnija.
Liela stirola-butadiēna gumijas masa mūsdienu ražošanā tiek iegūta stirola un butadiēna emulsijas kopolimerizācijas rezultātā.
Gumiju klasifikācija pēc struktūras
Ņemot vērā polimerizācijas apstākļus un izmantoto komponentu sastāvu, tiek ražotas stirola-butadiēna gumijas, kas atšķiras arīpašības un sastāvs. Ir pieļaujams statistisks, neregulārs stirola un butadiēna struktūrvienību sadalījums makromolekulā.
Pazeminoties temperatūrai, tiek novērota zemas molekulmasas frakciju kvantitatīvā satura samazināšanās izveidotajā gumijā. Turklāt samazinās strukturālā sazarošanās, palielinās polimēra regulārā struktūra, kas pozitīvi ietekmē gatavā produkta tehniskās un ekspluatācijas īpašības.
Sintētisko materiālu vietējās ražošanas attīstībā svarīgs punkts bija stirola-butadiēna materiālu ražošanas izveide ar radikālās polimerizācijas palīdzību. Pašlaik šādus augstas kvalitātes materiālus par pieņemamu cenu ražo rūpnīcās Krasnojarskā, Omskā, Toljati, Sterlitamakā, Voroņežā.
Tehnoloģijas līdzekļi
Ja vēlaties, varat iegūt polimēru ar noteiktiem parametriem. Piemēram, ar noteiktu vidējo molekulmasu, kas tiek kontrolēta polimerizācijas laikā, ieviešot regulatorus, kas spēj pārnest ķēdi. Palielinoties regulatoru kvantitatīvajam saturam, tiek novērota polimēra molekulmasas samazināšanās.
Ko var uzskatīt par emulgatoriem, kas piemēroti stabilu monomēru emulsiju ražošanai, kā arī gala polimerizācijas produktu, lateksu radīšanai? Par galvenajām ķīmiskajām sastāvdaļām tiek uzskatīti sintētisko taukskābju kālija vai nātrija sāļi, hidrogenēts kolofonāts, kā arī alkilsulfonātu sāļi.
Izvēloties kolofoniju, tam vispirms ir jābūtpakļauta īpašai attieksmei. Disproporcijas procesā ar katalizatoru (palādiju) tas iegūst gumijas ražošanas tehnoloģiskajai ķēdei nepieciešamās īpašības.
Ražošanas specifika
Kopolimerizācijas veikšanai tiek izmantota polimerizatoru baterija. Sagatavojot maisījumu, attīrītu un iepriekš žāvētu stirolu, butadiēnu, šķīdinātāju (var būt cikloheksānu) sajauc proporcijā 5/1. Pēc tam sākotnējā lādiņa sastāvdaļas tiek ievadītas diafragmas maisītājā augstas kvalitātes sajaukšanai. Pēc tam maisījumu nosūta smalkai ķīmiskai attīrīšanai no dažādiem nelieliem piemaisījumiem.
Iekārtu baro ar litija organiskajiem savienojumiem, titrē 25 °C temperatūrā 20 minūtes. Attīrīšanas pakāpi nosaka lādiņa krāsa. Ja nav piemaisījumu, maisījumam ir nedaudz brūna krāsa. Pirms polimerizācijas maisījumu sajauc ar katalizatoru, polārām piedevām.
Process tiek veikts akumulatorā, kas sastāv no trim standarta ierīcēm, secīgi veicot uzlādi. Temperatūra polimerizatoros tiek uzturēta diapazonā no 50 līdz 80 °C. Visa ķīmiskā procesa vidējais ilgums ir 6 stundas.
Secinājums
Jebkurā laicīga cilvēka dzīves un darbības sfērā ir materiāli uz stirola-butadiēna gumijas bāzes. Pirmkārt, mēs atzīmējam apavu gumijas zolīšu, automašīnu gumijas riepu, dažādu laistīšanas šļūteņu izveidi.
Stirola statistikas kopolimēri unbutadiēns tiek plaši izmantots elektroizolācijas materiālu izveidē, dažādu produktu ražošanā automobiļu rūpniecībai, tai skaitā augstas kvalitātes riepu izveidē. Mūsdienu stirola-butadiēna kaučuku ražotāju izmantotās inovatīvās tehnoloģijas ļauj radīt produktus ar noteiktiem fizikāliem un ķīmiskiem parametriem un vēlamajām darbības īpašībām.
Starp šīs produkcijas iezīmēm mēs atzīmējam augstas kvalitātes katalizatoru izmantošanu. Atkarībā no sintezēto gumiju struktūras būtiski atšķiras to tapšanas procesa ilgums, kā arī uz gumijas bāzes ražoto gumijas izstrādājumu galīgās izmaksas.
