Stireno-butadieno guma laikoma viena iš dažniausiai naudojamų polimerinių medžiagų variantų. Jis tinka aukštos kokybės padangoms ir kitiems gumos gaminiams gaminti.
Nurodyta polimerinė medžiaga gaminama iš nebrangių žaliavų, o jos gamybos technologija laikoma gana prieinama, turint aiškų veiksmų algoritmą. Gauta stireno-butadieno guma pasižymi puikiomis eksploatacinėmis ir cheminėmis savybėmis. Jis gaminamas dideliais kiekiais, o gamintojas pateikia platų asortimentą.
Žaliavos gamybai
Pažvelkime atidžiau į stireno-butadieno kaučiukų gamybą. Kaip šios polimerinės medžiagos žaliava pasirenkamas butadienas-1, 3 arba alfa-metilstirenas. Gaukite stireno-butadieno kaučiuką tirpalo technologija arba emulsine kopolimerizacija. Antruoju būdu susidaro stireno-butadieno tirpalo gumos.
Emulsinė polimerizacija
Kaip gaminamas stireno butadieno kaučiukas? Reakcija apima stireno kopolimerizaciją irbutadienas emulsijoje. Galutinis šios sąveikos produktas vadinamas stireno-butadieno guma (SBR).
Šiuo metu vietinė gumos pramonė gamina įvairius polimerinius produktus, pagamintus iš šios cheminės medžiagos.
Kaip klasifikuojamas stireno butadieno kaučiukas? Gamintojai siūlo šias parinktis:
- gumos, kuriose nėra aliejaus (SKS-ZOARK);
- medžiagos, kurių vidutinis procentas alyvos (SKM-ZOLRKM-15);
- su padidintu alyvos kiekiu (SKS-ZODRKM-27);
- su puikiomis dielektrinėmis charakteristikomis (SKS-ZOARPD).
Konkretus pavadinimas
Pirmieji skaitmenys aukščiau pateiktuose pavadinimuose nurodo kiekybinį stireno kiekį pradiniame polimerizacijos procesui pasirinktame įkrovime:
- „A“apima polimerizacijos žemoje temperatūroje (ne daugiau kaip +5 laipsnių) proceso įgyvendinimą.
- „M“rodo, kad jame yra aliejaus, o ne tik stireno.
- Stireno-butadieno guma su raide "P" pasakoja apie polimerizacijos reakciją be reguliatoriaus.
- K“reiškia kanifolijos emulsiklio naudojimą gumos gamyboje.
- Raidė "P" simbolizuoja medžiagą, gautą pradiniame riebalų, sintetinių rūgščių druskų mišinyje, kurie yra sočiųjų parafinų dalinės oksidacijos produktai.
Kas būdinga stireno butadieno kaučiukui? Jo paruošimas pagrįstas polimerizacijos procesu,kuri yra žinoma net vidurinių mokyklų moksleiviams, besimokantiems bendrojo lavinimo mokyklose ir kolegijose.
Taigi, pado gumos pramonėje gamybai naudojama derva užpildyta stireno-butadieno guma, kurios formulė nesiskiria nuo įprasto dieninio angliavandenilio. Guma, pagaminta iš stireno-butadieno dervos, turi padidintą atsparumą mechaniniam dilimui ir pasižymi geromis odos savybėmis.
Emulsinės polimerizacijos procesą atlikite specialioje pramonės įmonėje. Kas būdinga šiai stireno butadieno kaučiukui? Jo gavimas atliekamas pagal aiškią ir patikrintą technologiją. Vidutinė cheminės reakcijos trukmė yra 12-15 valandų. Pasibaigus polimerizacijai, susidaro lateksas, kuriame polimerinės medžiagos yra apie 30-35 proc. Neoninis D. dedamas į lateksą kaip antioksidantas
Iš latekso guma gaminama koaguliuojant elektrolitams, kuriuose yra sieros rūgšties. Atsižvelgiant į tai, kad kanifolijos aliejus ir muilas sintetinių riebalų rūgščių pagrindu veikia kaip emulsikliai, be koaguliacijos taip pat stebimas riebalų rūgščių susidarymas, kurios teigiamai veikia gatavo produkto technologines savybes.
Pridedant sieros rūgšties, muilas paverčiamas laisvosiomis organinėmis rūgštimis, baigiamas latekso koaguliacija ir susidaro stireno-butadieno guma. Gatavos medžiagos naudojimas yra daugialypis, priklausomai nuo gamybos tipo. Iš esmės yra gumapaplitusi žaliava chemijos pramonėje.
Gumos konstrukcija
Kokia yra stireno butadieno gumos struktūra? Tam tikros medžiagos fizines savybes lemia jos struktūros ypatybės. Gavus polimerą ozonavimo būdu, susidaro netaisyklingos struktūros polimeras. Gumos monomeriniai vienetai pasiskirsto atsitiktinai, molekulė yra šakotos formos.
Beveik 80 procentų visų vienetų yra trans, ir tik 20 procentų yra cis.
Funkcijos
Išanalizuokime stireno butadieno kaučiuką. Šios medžiagos savybės yra susijusios su jos didele molekuline mase. Vidutiniškai tai yra 150 000-400 000. O alyva užpildytų gumų gamybos technologija apima medžiagų, turinčių didelę santykinę molekulinę masę, pasirinkimą. Ši parinktis leidžia pašalinti neigiamą alyvos įtaką gumos kokybei, išlaikyti puikias technologines gumos savybes ilgą laiką.
Iš etileno stireno-butadieno kaučiuką galima gauti vykdant technologinę grandinę, naudojant aktyvatorius, emulsiklius, reguliatorius, taip pat kitas medžiagas, iš dalies sąveikos procese pereinant į gautos gumos sudėtį.
Išskirtinės savybės
Apibūdinkime stireno-butadieno kaučiuką. Šios medžiagos formulė rodo, kad ji atspari mechaninėms deformacijoms, agresyviems tirpikliams. Padidinti atsparumą šalčiui ir elastingumąguma sumažina stireno kiekį pradiniame mišinyje. Gautas polimeras ištirpsta benzine ir aromatiniuose tirpikliuose.
Kuo dar išsiskiria stireno butadieno kaučiukas? Savybės ir santykis su koncentruotomis rūgštimis, ketonais, alkoholiu yra stabilūs, be to, polimeras pasižymi puikiu dujų ir vandens laidumu. Kaitinant kaučiuką, pastebimi rimti struktūriniai pokyčiai, kurie neigiamai veikia susidariusios gumos fizines ir mechanines savybes.
Šiluminė oksidacija aukštesnėje nei 125 °C temperatūroje sumažina standumą ir ardo. Vėlesnė oksidacija reiškia rimtą polimero struktūrizavimą, turi įtakos jo standumo padidėjimui.
Programos funkcijos
Stireno-butadieno kaučiukas naudojamas gumos mišiniui sukurti. Savybės, šio dieno angliavandenilių klasės atstovo taikymas visiškai atitinka jo struktūrinės formulės ypatybes.
Šoninių fenilo grupių buvimas turi įtakos padidėjusiam atsparumui neigiamam radiacijos poveikiui, palyginti su kitomis šių polimerų rūšimis.
Gumos mišiniai, pagaminti stireno-butadieno gumos pagrindu, pasižymi mažu lipnumu, padidina susitraukimą kalandravimo ir ekstruzijos metu. Tai neigiamai veikia technologinių procesų įgyvendinimą, taip pat guminių ruošinių klijavimo (montavimo) metu.
Žemos temperatūros gumos turi patobulintas technologines savybes, jos vadinamos„karštos“gumos.
Įvairios gumos
Minkštos stireno-butadieno gumos žemoje temperatūroje turi mažą klampumą, todėl jos nėra plastifikuotos.
Kietos gumos gaminamos nedideliais kiekiais, jas termiškai oksiduojantis plastifikacija ore esant maždaug 1400 °C temperatūrai, naudojant skilimo proceso aktyvatorius.
Neužpildyti vulkanizatoriai turi mažą atsparumą tempimui. Sumažėjus surišto stireno kiekiui polimeriniame mišinyje, mažėja atsparumas ir atsparumas dilimui, didėja atsparumas šalčiui ir elastingumas.
Juodu užpildu (su anglies dioksidu) stireno-butadieno gumos vulkanizatoriai pasižymi puikiais atsparumo karščiui ir atsparumo dilimui parametrais, tačiau tam tikru mastu jie yra prastesni už įprastų gumų elastingumą ir atsparumą deformacijoms. Naudoti vulkanizatoriai turi papildomą atsparumą koncentruotoms ir atskiestoms rūgštims, alkoholiams, šarmams, eteriams. Jie brinksta guminiuose tirpikliuose.
Visi gauti polimerai naudojami padangų gamyboje, įvairių neformuotų ir liejinių gaminių gamyboje. Pavyzdžiui, iš stireno-butadieno gumos gaminami konvejerio juostos medienos ruošos gamybai, gaminami guminiai batai. Dėl padidėjusio atsparumo spinduliuotei visos šios gumos naudojamos gaminant gumas, kurios turi optimalų atsparumą gama spinduliuotei.
Produktų, pasižyminčių puikiomis šalčiui atsparumo savybėmis, gamybai naudojamos žaliavos,kuriame yra minimalus stireno kiekis.
Tirpalo polimerizacijos stireno butadieno kaučiukų apibūdinimas
Vietinėje pramonėje pradėtos gaminti tirpinės polimerizacijos stireno-butadieno gumos su skirtingu stireno kiekiu:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (turi patobulintas dielektrines charakteristikas).
Taip pat parduodama guma, į kurią įeina aromatinio stireno mikroblokai, skirti liejimo apdorojimui.
Be to, yra alyva užpildytų tirpalų polimerizacijos gumų, kuriose yra iki 27 % aliejaus. Tirpalo polimerizacijos dėka, esant organiniams ličio katalizatoriams, sureguliuojami pagrindiniai molekulinės struktūros parametrai:
- grandinės šakos;
- molekulinė masė;
- makrostruktūros.
Išskirtinės tokių gumų savybės – didelis paties polimero kiekis (iki 98%), minimalus priemaišų kiekis. Polimerai turi linijinę struktūrą, palyginti su stireno-butadieno emulsijos gumomis.
Gautos polimerinės medžiagos turi didesnį lankstumą, atsparumą dilimui, atsparumą šalčiui ir didesnį atsparumą įtrūkimams. Taip pat atkreipiame dėmesį į didelę šių medžiagų dinaminę ištvermę. Mažiau susitraukiant, jie turi didesnį Mooney klampumą, nes makromolekulės turi linijinę struktūrą, gali užpildyti daugybesuodžiai (suodžiai) ir alyva, nekeičiant vulkanizatorių mechaninių ir fizinių savybių.
Tirpalų kaučiukų gamyboje yra tam tikrų technologinių pranašumų, palyginti su emulsijos galimybėmis, tačiau keliami daug didesni reikalavimai naudojamų monomerų grynumui. Tirpalo polimerizacijos gumos yra naudojamos padangų pramonėje kuriant patvarias konvejerio juostas, batų padus, gumines rankoves ir daugybę guminių dalių. Stirenas ir buadienas-1, 3 yra laikomi pradiniais komponentais gaminant tokio tipo polimerines medžiagas. Gumos gaunamos kopolimerizuojant tirpalą arba emulsiją.
Šiuolaikinėje gamyboje naudojama ne tik neužpildytų kaučiukų gamybos technologija, bet ir nustatyta polimerų, kuriuose yra dervų, suodžių, aliejaus, gamyba. Iš visų gaminamų polimerinių medžiagų stireno-butadieno kaučiukas sudaro daugiau nei pusę visų gamybos pajėgumų.
Tokio masto priežastis – didelis pagaminto produkto fizinių ir cheminių charakteristikų homogeniškumas, pradinių monomerų (stireno ir butadieno) prieinamumas, taip pat gerai nusistovėjusi gamybos linija.
Šiuolaikinėje gamyboje didelė stireno-butadieno gumos masė gaunama emulsijos būdu kopolimerizuojant stireną ir butadieną.
Gumos klasifikacija pagal struktūrą
Atsižvelgiant į polimerizacijos sąlygas ir naudojamų komponentų sudėtį, gaminami stireno-butadieno kaučiukai, kurie skiriasisavybės ir sudėtis. Leidžiamas statistinis netaisyklingas stireno ir butadieno struktūrinių vienetų pasiskirstymas makromolekulėje.
Mažėjant temperatūrai, stebimas mažos molekulinės masės frakcijų kiekybinio kiekio sumažėjimas sukurtoje kaučiukėje. Be to, sumažėja struktūrinis išsišakojimas, didėja taisyklinga polimero struktūra, o tai teigiamai veikia gatavo produkto technines ir eksploatacines charakteristikas.
Plėtojant vietinę sintetinių medžiagų gamybą, svarbus momentas buvo stireno-butadieno medžiagų gamybos radikalios polimerizacijos būdu nustatymas. Šiuo metu tokios aukštos kokybės medžiagos už prieinamą kainą gaminamos Krasnojarsko, Omsko, Toljačio, Sterlitamako, Voronežo gamyklose.
Technologijos funkcijos
Jei norite, galite gauti tam tikrų parametrų polimerą. Pavyzdžiui, turint tam tikrą vidutinę molekulinę masę, kuri kontroliuojama polimerizacijos metu įvedant reguliatorius, galinčius perkelti grandinę. Didėjant kiekybiniam reguliatorių kiekiui, stebimas polimero molekulinės masės mažėjimas.
Ką galima laikyti emulsikliais, tinkančiais stabilioms monomerų emulsijoms gaminti, taip pat galutiniams polimerizacijos produktams, lateksams, sukurti? Riebalų sintetinių karboksirūgščių kalio arba natrio druskos, hidrinta kanifolija, taip pat alkilsulfonatų druskos laikomos pagrindiniais cheminiais komponentais.
Renkantis kanifoliją, pirmiausia ji turibuvo taikomas specialus gydymas. Disproporcingai su katalizatoriumi (paladžiu) jis įgyja technologinei gumos gamybos grandinei reikalingas savybes.
Gamybos specifika
Kopolimerizacijai atlikti naudojama polimerizatorių baterija. Ruošiant mišinį, išgrynintas ir išdžiovintas stirenas, butadienas, tirpiklis (gali būti cikloheksanas) sumaišomas santykiu 5/1. Tada pradinio įkrovimo komponentai tiekiami į diafragminį maišytuvą, kad būtų galima kokybiškai maišyti. Tada mišinys siunčiamas smulkiam cheminiam valymui nuo įvairių smulkių priemaišų.
Aparatas tiekiamas organiniais ličio junginiais, titruojamas 25 °C temperatūroje 20 minučių. Išvalymo laipsnis nustatomas pagal įkrovos spalvą. Jei priemaišų nėra, mišinys turi šiek tiek rudą spalvą. Prieš polimerizaciją mišinys sumaišomas su katalizatoriumi, poliniais priedais.
Procesas atliekamas akumuliatoriuje, kurį sudaro trys standartiniai įrenginiai, nuosekliai įkraunant. Temperatūra polimerizatorių viduje palaikoma nuo 50 iki 80 °C. Vidutinė viso cheminio proceso trukmė yra 6 valandos.
Išvada
Bet kurioje savalaikio žmogaus gyvenimo ir veiklos sferoje yra medžiagų, kurių pagrindą sudaro stireno-butadieno kaučiukas. Visų pirma, atkreipiame dėmesį į guminių batų padų, automobilių guminių padangų, įvairių laistymo žarnų sukūrimą.
Stireno ir statistiniai kopolimeraibutadienas plačiai naudojamas kuriant elektros izoliacines medžiagas, įvairius produktus automobilių pramonei, įskaitant aukštos kokybės padangų kūrimą. Šiuolaikinių stireno-butadieno kaučiukų gamintojų naudojamos naujoviškos technologijos leidžia sukurti gaminius su nurodytais fiziniais ir cheminiais parametrais bei pageidaujamomis eksploatacinėmis savybėmis.
Tarp šios produkcijos savybių pažymime aukštos kokybės katalizatorių naudojimą. Priklausomai nuo susintetintų kaučiukų sandaros, labai skiriasi jų kūrimo proceso trukmė, taip pat galutinė gumos pagrindu pagamintų gumos gaminių kaina.
