Стирол-бутадиенді резеңке полимерлі материалдар үшін ең көп қолданылатын нұсқалардың бірі болып саналады. Ол жоғары сапалы шиналар мен басқа да резеңке бұйымдарды жасауға жарамды.
Аты аталған полимерлік материал қымбат емес шикізаттан жасалған және оны жасау технологиясы іс-әрекеттердің нақты алгоритмімен айтарлықтай қолжетімді болып саналады. Алынған стирол-бутадиенді каучук тамаша өнімділік пен химиялық сипаттамаларға ие. Ол айтарлықтай көлемде шығарылады және өндіруші кең ауқымда ұсынады.
Өндіріске арналған шикізат
Стирол-бутадиенді каучуктардың өндірісін толығырақ қарастырайық. Бұл полимерлі материал үшін шикізат ретінде бутадиен-1, 3 немесе альфа-метилстирол таңдалады. Ерітінді технологиясы немесе эмульсияны сополимерлеу арқылы стирол-бутадиенді каучук алыңыз. Екінші әдісте стирол-бутадиен ерітіндісі резеңкелері түзіледі.
Эмульсиялық полимерлеу
Стирол-бутадиен каучук қалай өндіріледі? Реакция стиролдың сополимерленуін қамтиды жәнеэмульсиядағы бутадиен. Осы әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын соңғы өнім стирол-бутадиенді каучук (SBR) деп аталады.
Қазіргі уақытта отандық резеңке өнеркәсібі осы химиялық зат негізінде әртүрлі полимерлі өнімдерді шығаруда.
Стирол-бутадиен каучук қалай жіктеледі? Өндірушілер келесі опцияларды ұсынады:
- майы жоқ каучуктар (SKS-ZOARK);
- майдың орташа пайызы бар материалдар (СКМ-ЗОЛРКМ-15);
- май мөлшері жоғарылаған (SKS-ZODRKM-27);
- тамаша диэлектрлік сипаттамалары бар (SKS-ZOARPD).
Арнайы атау
Жоғарыда аталған атаулардағы бірінші сандар полимерлеу процесі үшін таңдалған бастапқы зарядтағы стиролдың сандық құрамы туралы айтады:
- "A" төмен температурада полимерлеу процесін жүзеге асыруды қамтиды (+5 градустан аспайды).
- "M" құрамында тек стирол емес, май бар екенін көрсетеді.
- "P" әрпі бар стирол-бутадиенді каучук реттеушінің қатысуынсыз полимерлену реакциясы туралы айтады.
- "K" каучук өндірісінде канифоль эмульгаторын қолдануды білдіреді.
- «P» әрпі қаныққан парафиндердің ішінара тотығу өнімдері болып табылатын май, синтетикалық қышқылдар тұздарының бастапқы қоспасында болған кезде алынған материалды білдіреді.
Стиролды бутадиенді каучук немен сипатталады? Оны дайындау полимерлеу процесіне негізделген,Бұл тіпті жалпы білім беретін мектептер мен колледждерде оқитын жоғары сынып оқушылары үшін де таныс.
Сонымен, өнеркәсіпте табан каучук өндіру үшін формуласы әдеттегі диен көмірсутекінен еш айырмашылығы жоқ шайырмен толтырылған стирол-бутадиенді каучук қолданылады. Стирол-бутадиенді шайыр негізінде жасалған резеңкелер механикалық тозуға төзімділікті жоғарылатты және былғарыға ұқсас жақсы сипаттамаларға ие.
Арнайы өнеркәсіптік қондырғыда эмульсияны полимерлеу процесін жүргізу. Бұл стирол-бутадиен каучук немен сипатталады? Оны қабылдау анық және дәлелденген технология бойынша жүзеге асырылады. Химиялық реакцияның орташа ұзақтығы 12-15 сағат. Полимерлеу аяқталғаннан кейін полимер затының шамамен 30-35 пайызын қамтитын латекс түзіледі. Неон D. антиоксидант ретінде латекске қосылады
Латекстен резеңке күкірт қышқылы бар электролиттердің коагуляциясы арқылы алынады. Қанифоль майы мен синтетикалық май қышқылдары негізіндегі сабын эмульгатор ретінде әрекет ететінін ескерсек, коагуляциядан басқа, дайын өнімнің технологиялық сипаттамаларына оң әсер ететін май қышқылдарының түзілуі де байқалады.
Күкірт қышқылын қосудың арқасында сабын бос органикалық қышқылдарға айналады, латекстің коагуляциясы аяқталып, стирол-бутадиенді каучук түзіледі. Дайын материалды пайдалану өндіріс түріне байланысты көп қырлы. Негізінен резеңкехимия өнеркәсібіндегі кең таралған шикізат.
Резеңкенің құрылымы
Стирол-бутадиен каучукінің құрылымы қандай? Берілген заттың физикалық қасиеттері оның құрылымының ерекшеліктерімен анықталады. Озондау арқылы полимерді алған кезде құрылымы дұрыс емес полимер түзіледі. Резеңкеде мономерлік бірліктер ретсіз таралған, молекула тармақталған пішінге ие.
Барлық бірліктердің 80 пайызы дерлік транс, ал 20 пайызы ғана cis.
Мүмкіндіктер
Стирол-бутадиен каучукін талдап көрейік. Бұл заттың қасиеттері оның жоғары молекулалық салмағымен байланысты. Орташа алғанда ол 150 000-400 000. Ал май толтырылған каучуктарды өндіру технологиясы салыстырмалы молекулалық салмағы жоғары материалдарды таңдауды қамтиды. Бұл опция майдың резеңке сапасына теріс әсерін жоюға, резеңкенің тамаша технологиялық сипаттамаларын ұзақ уақыт сақтауға мүмкіндік береді.
Этиленнен стирол-бутадиенді каучукты активаторларды, эмульгаторларды, реттегіштерді, сондай-ақ басқа да заттарды, ішінара өзара әрекеттесу процесінде алынған каучуктың құрамына өту арқылы технологиялық тізбекті жүргізу арқылы алуға болады.
Айырмашылықтар
Стирол-бутадиенді каучукқа сипаттама берейік. Бұл заттың формуласы оның механикалық деформацияға, агрессивті еріткіштерге төзімділігін көрсетеді. Аязға төзімділік пен серпімділікті арттырурезеңке бастапқы қоспадағы стирол мөлшерін азайтады. Алынған полимер бензин мен хош иісті еріткіштерде ериді.
Стирол-бутадиен каучук тағы немен ерекшеленеді? Концентрлі қышқылдарға, кетондарға, спиртке қасиеттері мен қатынасы тұрақты, сонымен қатар полимер тамаша газ және су өткізгіштікке ие. Каучукты қыздыру кезінде күрделі құрылымдық өзгерістер байқалады, бұл алынған каучуктың физикалық-механикалық қасиеттеріне теріс әсер етеді.
125 °C жоғары температурада термиялық тотығу қаттылық пен бұзылудың төмендеуіне әкеледі. Кейінгі тотығу полимердің күрделі құрылымдануын білдіреді, оның қаттылығының артуына әсер етеді.
Қолданба мүмкіндіктері
Стирол-бутадиенді каучук резеңке қосылыс жасау үшін қолданылады. Диен көмірсутектері класының осы өкілінің қасиеттері, қолданылуы оның құрылымдық формуласының ерекшеліктеріне толық сәйкес келеді.
Бүйірлік фенил топтарының болуы осы полимерлердің басқа сорттарымен салыстырғанда радиациялық әсердің теріс әсеріне төзімділіктің жоғарылауына әсер етеді.
Стирол-бутадиенді каучук негізінде жасалған резеңке қосылыстардың жабысқақтығы төмен, каландрлеу және экструзия кезінде жиырылу жоғарылайды. Бұл технологиялық процестерді жүзеге асыруға, сондай-ақ резеңке дайындамаларды желімдеу (құрастыру) кезінде кері әсер етеді.
Төмен температуралы каучуктардың технологиялық қасиеттері жақсарды, олар деп аталады."ыстық" резеңкелер.
Каучуктардың түрлері
Төмен температурадағы жұмсақ стирол-бутадиенді резеңкелердің тұтқырлығы төмен, сондықтан олар пластиктенбейді.
Қатты резеңкелер аз мөлшерде шығарылады, олар деградация процестерін белсендіретін заттарды қолдану арқылы ауада шамамен 1400 °C температурада термототықтырғыш пластификацияға ұшырайды.
Толтырылмаған вулканизаторлардың созылу беріктігі төмен. Полимер қосылысындағы байланысқан стирол мөлшері азайған кезде төзімділік пен тозуға төзімділік төмендейді, аязға төзімділік артады және серпімділік артады.
Қара толтырылған (көміртегі қарасы бар) стирол-бутадиенді резеңке вулканизаторлар ыстыққа төзімділік пен тозуға төзімділік бойынша тамаша параметрлерге ие, бірақ белгілі бір дәрежеде олар кәдімгі каучуктерге қарағанда серпімділік пен деформацияға төзімділік жағынан төмен. Қолданылған вулканизаторлар концентрлі және сұйылтылған қышқылдарға, спирттерге, сілтілерге, эфирлерге қосымша төзімділікке ие. Олар резеңке еріткіштерде ісінеді.
Алынған барлық полимерлер шиналар өндірісінде, әртүрлі қалыптанбаған және құйылған бұйымдарды өндіруде қолданылады. Мысалы, стирол-бутадиен каучук каротаж өндірісі үшін конвейер таспаларын жасау үшін пайдаланылады, резеңке аяқ киімдер шығарылады. Сәулеленуге төзімділіктің жоғарылауына байланысты бұл резеңкелердің барлығы гамма-сәулеленуге оңтайлы төзімділігі бар каучуктарды өндіруде қолданылады.
Аязға төзімділігі тамаша өнімдерді өндіру үшін шикізат пайдаланылады,құрамында стиролдың ең аз мөлшері бар.
Стирол-бутадиенді полимерлеу ерітіндісінің сипаттамасы
Отандық өнеркәсіпте әр түрлі стирол бар ерітінді полимеризациясының стирол-бутадиенді каучуктарын өндіру жолға қойылды:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (жақсартылған диэлектрлік сипаттамалары бар).
Сатылымда сонымен қатар құюға арналған хош иісті стирол микроблоктары бар резеңке бар.
Сонымен қатар, май толтырылған ерітінді полимерлеу резеңкелері бар, олардың құрамында 27% дейін май бар. Ерітінді полимерленуінің арқасында органолитий катализаторларының қатысуымен молекулалық құрылымның негізгі параметрлері реттеледі:
- тізбек тармақтары;
- молекулярлық салмақ;
- макроқұрылымдар.
Мұндай каучуктердің айрықша сипаттамалары полимердің өзінің маңызды болуы (98% дейін), қоспалардың ең аз мөлшері. Полимерлер стирол-бутадиен эмульсиялы каучуктармен салыстырғанда сызықты құрылымға ие.
Алынған полимер материалдары жоғары икемділікке, тозуға төзімділікке, аязға төзімділікке және крекингке төзімділікке ие. Бұл материалдардың жоғары динамикалық төзімділігін де атап өтеміз. Шөгуінің аз болуымен олардың Муни тұтқырлығы жоғары болады, өйткені макромолекулалар сызықтық құрылымға ие, көп мөлшерде толтыруға қабілетті.күйе (көміртекті қара) және май вулканизаторлардың механикалық және физикалық қасиеттерін теріс өзгертпей.
Ерітінді каучуктарды өндіруде эмульсия нұсқаларымен салыстырғанда кейбір технологиялық артықшылықтар бар, бірақ қолданылатын мономерлердің тазалығына қойылатын талаптар әлдеқайда көп. Ерітінді полимерлеу резеңкелері шина өнеркәсібінде берік конвейер таспаларын, аяқ киімнің табанын, резеңке жеңдерді және көптеген резеңке бөлшектерді жасау үшін қолданылады. Осы типтегі полимерлік материалдарды алу үшін бастапқы компоненттер ретінде стирол мен будиен-1, 3 қарастырылады. Каучуктар ерітінді немесе эмульсиялық сополимерлеу арқылы алынады.
Қазіргі өндірісте толтырылмаған каучуктарды өндіру технологиясы ғана қолданылып қоймай, сонымен қатар құрамында шайырлар, қара көміртек, май бар полимерлер өндірісі жолға қойылған. Барлық өндірілген полимерлік материалдардың ішінде стирол-бутадиенді каучук барлық өндірістік қуаттың жартысынан көбін құрайды.
Бұл шкаланың себебі - өндірілетін өнімнің физика-химиялық сипаттамаларының жоғары біртектілігі, бастапқы мономерлердің (стирол және бутадиен), сондай-ақ жақсы қалыптасқан өндіріс желісінің болуы.
Қазіргі өндірістегі стирол-бутадиенді каучуктың үлкен массасы стирол мен бутадиеннің эмульсиялық сополимерленуі арқылы алынады.
Резеңкелердің құрылымы бойынша жіктелуі
Полимерлену жағдайларын және қолданылатын компоненттердің құрамын ескере отырып, бір-бірінен айырмашылығы бар стирол-бутадиенді каучуктарды алуқасиеттері мен құрамы. Макромолекуладағы стирол мен бутадиеннің құрылымдық бірліктерінің статистикалық, тұрақты емес таралуына жол беріледі.
Температураның төмендеуімен жасалған каучуктегі төмен молекулалық фракциялардың сандық құрамының төмендеуі байқалады. Сонымен қатар, құрылымдық тармақталудың төмендеуі, полимердің тұрақты құрылымының жоғарылауы байқалады, бұл дайын өнімнің техникалық және пайдалану сипаттамаларына оң әсер етеді.
Синтетикалық материалдардың отандық өндірісін дамытуда радикалды полимерлеу арқылы стирол-бутадиенді материалдар өндірісін жолға қою маңызды сәт болды. Қазіргі уақытта мұндай жоғары сапалы және қолжетімді бағадағы материалдар Красноярск, Омбы, Тольятти, Стерлитамак, Воронеж зауыттарында шығарылады.
Технологиялық мүмкіндіктер
Қажет болса, белгілі бір параметрлері бар полимерді алуға болады. Мысалы, тізбекті тасымалдауға қабілетті реттегіштерді енгізу арқылы полимерлеу кезінде бақыланатын берілген орташа молекулалық салмақпен. Реттегіштердің сандық құрамы артқан сайын полимердің молекулалық салмағының төмендеуі байқалады.
Мономерлердің тұрақты эмульсияларын алуға, сонымен қатар соңғы полимерлеу өнімдерін, латекстерді жасауға жарамды эмульгаторларға нені жатқызуға болады? Негізгі химиялық компоненттер ретінде майлы синтетикалық карбон қышқылдарының калий немесе натрий тұздары, гидрленген канифоль, сондай-ақ алкилсульфонаттардың тұздары қарастырылады.
Кифольді таңдағанда, алдымен ол керекарнайы емдеуге ұшырайды. Катализатормен (палладий) диспропорциялау процесінде резеңке өндірісінің технологиялық тізбегіне қажетті қасиеттерге ие болады.
Өндіріс ерекшеліктері
Сополимерлеуді жүзеге асыру үшін полимеризаторлардың батареясы қолданылады. Қоспаны дайындаған кезде тазартылған және алдын ала кептірілген стирол, бутадиен, еріткіш (ол циклогексан болуы мүмкін) 5/1 қатынасында араластырылады. Содан кейін бастапқы зарядтың құрамдас бөліктері жоғары сапалы араластыру үшін диафрагмалық араластырғышқа беріледі. Содан кейін қоспасы әртүрлі ұсақ қоспалардан химиялық тазартуға жіберіледі.
Аппарат 25 °C температурада 20 минут бойы титрленген органолитий қосылыстарымен қоректенеді. Тазарту дәрежесі шихтаның түсімен анықталады. Қоспалар болмаса, қоспаның сәл қоңыр түсі болады. Полимерлеу алдында қоспаны катализатормен, полярлы қоспалармен араластырады.
Процесс үш стандартты құрылғыдан тұратын батареяда зарядты кезекпен беру арқылы жүзеге асырылады. Полимеризаторлардың ішіндегі температура 50-ден 80 °C-қа дейінгі диапазонда сақталады. Бүкіл химиялық процестің орташа ұзақтығы - 6 сағат.
Қорытынды
Уақтылы адамның өмірі мен қызметінің кез келген саласында стирол-бутадиенді каучук негізіндегі материалдар бар. Ең алдымен, біз аяқ киімге арналған резеңке табандарды, автомобиль резеңке шиналарды, әртүрлі суару шлангілерін жасауды атап өтеміз.
Стиролдың статистикалық сополимерлері жәнебутадиен электр оқшаулағыш материалдарын, автомобиль өнеркәсібіне арналған әртүрлі бұйымдарды, соның ішінде жоғары сапалы шиналарды жасауда кеңінен қолданылады. Заманауи стирол-бутадиен каучуктарын өндірушілер қолданатын инновациялық технологиялар оларға белгіленген физикалық және химиялық параметрлері және қажетті өнімділік сипаттамалары бар өнімдерді жасауға мүмкіндік береді.
Бұл өндірістің ерекшеліктерінің арасында біз жоғары сапалы катализаторларды пайдалануды атап өтеміз. Синтезделген каучуктардың құрылымына байланысты оларды жасау процесінің ұзақтығы, сондай-ақ каучук негізінде дайындалған резеңке бұйымдарының соңғы құны айтарлықтай ерекшеленеді.
