Styreen-butadieenrubber wordt beschouwd als een van de meest gebruikte opties voor polymere materialen. Het is geschikt voor het maken van banden en andere rubberproducten van hoge kwaliteit.
Het genoemde polymere materiaal wordt geproduceerd uit goedkope grondstoffen en de productietechnologie wordt als redelijk betaalbaar beschouwd, met een duidelijk algoritme van acties. Het resulterende styreen-butadieenrubber heeft uitstekende prestaties en chemische eigenschappen. Het wordt in aanzienlijke hoeveelheden geproduceerd en wordt door de fabrikant in een breed assortiment gepresenteerd.
Grondstoffen voor productie
Laten we de productie van styreen-butadieenrubbers eens nader bekijken. Als grondstof voor dit polymere materiaal wordt butadieen-1, 3 of alfa-methylstyreen gekozen. Verkrijg styreen-butadieenrubber door oplossingstechnologie of emulsiecopolymerisatie. Bij de tweede methode worden rubbers van styreen-butadieenoplossing gevormd.
Emulsiepolymerisatie
Hoe wordt styreen-butadieenrubber geproduceerd? De reactie omvat de copolymerisatie van styreen enbutadieen in emulsie. Het eindproduct dat uit deze interactie ontstaat, wordt styreen-butadieenrubber (SBR) genoemd.
Momenteel produceert de huishoudelijke rubberindustrie een verscheidenheid aan polymeerproducten op basis van deze chemische stof.
Hoe wordt styreen-butadieenrubber geclassificeerd? Fabrikanten bieden de volgende opties:
- rubbers die geen olie bevatten (SKS-ZOARK);
- materialen met een gemiddeld oliepercentage (SKM-ZOLRKM-15);
- met verhoogde hoeveelheid olie (SKS-ZODRKM-27);
- met uitstekende diëlektrische eigenschappen (SKS-ZOARPD).
Specifieke naamgeving
De eerste cijfers in de bovenstaande namen vertellen over het kwantitatieve geh alte aan styreen in de initiële lading die is geselecteerd voor het polymerisatieproces:
- "A" omvat de implementatie van het proces van polymerisatie bij lage temperatuur (niet meer dan +5 graden).
- De "M" geeft aan dat het olie bevat, niet alleen styreen.
- Styreen-butadieenrubber met de letter "P" vertelt over de polymerisatiereactie zonder de aanwezigheid van een regulator.
- "K" geeft het gebruik van harsemulgator aan bij de vervaardiging van rubber.
- De letter "P" symboliseert het materiaal dat wordt verkregen in aanwezigheid in het oorspronkelijke mengsel van zouten van vetzuren, synthetische zuren, die producten zijn van gedeeltelijke oxidatie van verzadigde paraffinen.
Wat kenmerkt styreen-butadieenrubber? De bereiding is gebaseerd op het polymerisatieproces,die zelfs bekend is bij middelbare scholieren die studeren in scholengemeenschappen en hogescholen.
Dus voor de productie van zoolrubber in de industrie wordt met hars gevuld styreen-butadieenrubber gebruikt, waarvan de formule niet verschilt van de gebruikelijke dieenkoolwaterstof. Rubbers geproduceerd op basis van styreen-butadieenhars hebben een verhoogde weerstand tegen mechanische slijtage en goede leerachtige eigenschappen.
Voer het proces van emulsiepolymerisatie uit in een speciale industriële fabriek. Wat kenmerkt dit styreen-butadieenrubber? De ontvangst gebeurt volgens een duidelijke en bewezen technologie. De gemiddelde duur van een chemische reactie is 12-15 uur. Nadat de polymerisatie is voltooid, wordt een latex gevormd, die ongeveer 30-35 procent van de polymeersubstantie bevat. Neon D. wordt als antioxidant aan latex toegevoegd
Van latex wordt rubber geproduceerd door coagulatie van elektrolyten die zwavelzuur bevatten. Aangezien harsolie en zeep op basis van synthetische vetzuren als emulgatoren werken, wordt naast coagulatie ook de vorming van vetzuren waargenomen, die een positief effect hebben op de technologische kenmerken van het eindproduct.
Dankzij de toevoeging van zwavelzuur wordt de zeep omgezet in vrije organische zuren, wordt de coagulatie van de latex voltooid en wordt styreen-butadieenrubber gevormd. Het gebruik van het afgewerkte materiaal is veelzijdig, afhankelijk van het type productie. In principe is rubbergemeenschappelijke grondstof in de chemische industrie.
Structuur van rubber
Wat is de structuur van styreen-butadieenrubber? De fysieke eigenschappen van een bepaalde stof worden bepaald door de kenmerken van de structuur. Bij ontvangst van het polymeer door ozonisatie wordt een polymeer met een onregelmatige structuur gevormd. In rubber zijn monomere eenheden willekeurig verdeeld, het molecuul heeft een vertakte vorm.
Bijna 80 procent van alle eenheden is trans en slechts 20 procent is cis.
Kenmerken
Laten we styreen-butadieenrubber analyseren. De eigenschappen van deze stof hangen samen met het hoge molecuulgewicht. Gemiddeld is dat 150.000 - 400.000. En de technologie voor het vervaardigen van met olie gevulde rubbers omvat de keuze van materialen met een hoog relatief molecuulgewicht. Met deze optie kunt u de negatieve invloed van olie op de kwaliteit van rubber elimineren, om uitstekende technologische eigenschappen van rubber voor een lange periode te behouden.
Het is mogelijk om styreen-butadieenrubber te verkrijgen uit ethyleen door een technologische keten te leiden met behulp van activatoren, emulgatoren, regulatoren en andere stoffen, die gedeeltelijk in interactie zijn en die in de samenstelling van het resulterende rubber terechtkomen.
Onderscheidende kenmerken
Laten we styreen-butadieenrubber karakteriseren. De formule van deze stof geeft aan dat deze bestand is tegen mechanische vervorming, agressieve oplosmiddelen. Om de vorstbestendigheid en elasticiteit te vergrotenrubber vermindert de hoeveelheid styreen in het oorspronkelijke mengsel. Het resulterende polymeer lost op in benzine en aromatische oplosmiddelen.
Wat onderscheidt styreen-butadieenrubber nog meer? Eigenschappen en relatie tot geconcentreerde zuren, ketonen, alcohol zijn stabiel, bovendien heeft het polymeer een uitstekende gas- en waterdoorlatendheid. Tijdens het verhitten van rubber worden ernstige structurele veranderingen waargenomen, die de fysieke en mechanische eigenschappen van het resulterende rubber negatief beïnvloeden.
Thermische oxidatie bij temperaturen boven 125 °C veroorzaakt een afname van stijfheid en vernietiging. Daaropvolgende oxidatie impliceert een serieuze structurering van het polymeer, beïnvloedt de toename van zijn stijfheid.
Applicatiefuncties
Styreen-butadieenrubber wordt gebruikt om een rubbersamenstelling te maken. Eigenschappen, toepassing van deze vertegenwoordiger van de klasse van dieenkoolwaterstoffen komt volledig overeen met de kenmerken van de structuurformule.
De aanwezigheid van zij-fenylgroepen beïnvloedt de verhoogde weerstand tegen de negatieve effecten van blootstelling aan straling in vergelijking met andere varianten van deze polymeren.
Rubbercompounds, gemaakt op basis van styreen-butadieenrubber, hebben een lage kleverigheid, verhoogde krimp tijdens kalanderen en extrusie. Dit heeft een negatieve invloed op de implementatie van technologische processen, evenals tijdens het lijmen (assembleren) van rubberen blanco's.
Lage temperatuur rubbers hebben verbeterde technologische eigenschappen, ze worden genoemd"hete" rubbers.
Rassen van rubbers
Zachte styreen-butadieen-rubbers voor lage temperaturen hebben een lage viscositeit, dus ze worden niet geplastificeerd.
Stijve rubbers worden in kleine hoeveelheden geproduceerd, waarbij ze worden onderworpen aan thermo-oxidatieve plastificatie in lucht bij een temperatuur van ongeveer 1400 °C met behulp van activatoren van het afbraakproces.
Ongevulde vulcanisatoren hebben een lage treksterkte. Met een afname van de hoeveelheid gebonden styreen in de polymeerverbinding, nemen de weerstand en slijtvastheid af, neemt de vorstbestendigheid toe en neemt de elasticiteit toe.
Zwart gevulde (met roet) styreen-butadieenrubber vulcanisatoren hebben uitstekende parameters in termen van hittebestendigheid en slijtvastheid, maar tot op zekere hoogte zijn ze inferieur in elasticiteit en vervormingsweerstand aan conventionele rubbers. Gebruikte vulcanisatoren hebben extra weerstand tegen geconcentreerde en verdunde zuren, alcoholen, alkaliën, ethers. Ze zwellen op in rubberoplosmiddelen.
Alle verkregen polymeren worden gebruikt bij de productie van banden, de vervaardiging van een verscheidenheid aan niet-gegoten en gegoten producten. Zo wordt styreen-butadieenrubber gebruikt om transportbanden te maken voor de houtproductie en worden rubberen schoenen geproduceerd. Door de verhoogde stralingsweerstand worden al deze rubbers gebruikt bij de vervaardiging van rubbers die optimaal bestand zijn tegen gammastraling.
Voor de productie van producten met uitstekende vorstbestendige eigenschappen worden grondstoffen gebruikt, indie een minimumgeh alte aan styreen bevat.
Karakterisatie van oplossingspolymerisatie styreen-butadieenrubbers
In de huishoudelijke industrie is de productie van styreen-butadieenrubbers van oplossingspolymerisatie met verschillende styreengeh alten gelanceerd:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (heeft verbeterde diëlektrische eigenschappen).
Er is ook rubber te koop, waaronder aromatische styreen-microblokken, bedoeld voor gietverwerking.
Daarnaast zijn er met olie gevulde oplossingspolymerisatierubbers die tot 27% olie bevatten. Dankzij oplossingspolymerisatie, in aanwezigheid van organolithiumkatalysatoren, worden de belangrijkste parameters van de moleculaire structuur aangepast:
- ketentakken;
- molecuulgewicht;
- macrostructuren.
Onderscheidende kenmerken van dergelijke rubbers zijn de significante aanwezigheid van het polymeer zelf (tot 98%), de minimale hoeveelheid onzuiverheden. Polymeren hebben een lineaire structuur in vergelijking met styreen-butadieen-emulsierubbers.
De resulterende polymeermaterialen hebben een hogere ductiliteit, slijtvastheid, vorstbestendigheid en verhoogde weerstand tegen scheuren. We merken ook het hoge dynamische uithoudingsvermogen van deze materialen op. Met minder krimp hebben ze een hogere Mooney-viscositeit, omdat macromoleculen een lineaire structuur hebben, kunnen vullen met een groot aantalroet (carbon black) en olie zonder de mechanische en fysische eigenschappen van vulcanisatoren nadelig te veranderen.
Er zijn enkele technologische voordelen bij de productie van oplossingsrubbers in vergelijking met emulsieopties, maar er zijn veel meer eisen aan de zuiverheid van de gebruikte monomeren. Oplossingspolymerisatierubbers worden in de bandenindustrie gebruikt om duurzame transportbanden, schoenzolen, rubberen hoezen en tal van rubberen onderdelen te maken. Styreen en buadieen-1, 3 worden beschouwd als initiële componenten voor de productie van polymere materialen van dit type. Rubbers worden verkregen door oplossings- of emulsiecopolymerisatie.
Bij de moderne productie wordt niet alleen de technologie voor het vervaardigen van ongevulde rubbers gebruikt, maar is ook de productie van polymeren, die harsen, roet en olie bevatten, gevestigd. Van alle geproduceerde polymere materialen is styreen-butadieenrubber goed voor meer dan de helft van alle productiecapaciteit.
De reden voor deze schaal is de hoge homogeniteit van de fysische en chemische eigenschappen van het vervaardigde product, de beschikbaarheid van de uitgangsmonomeren (styreen en butadieen), evenals de gevestigde productielijn.
Een grote massa styreen-butadieenrubber in moderne productie wordt verkregen door emulsiecopolymerisatie van styreen en butadieen.
Classificatie van rubbers naar structuur
Rekening houdend met de polymerisatieomstandigheden en de samenstelling van de gebruikte componenten, kan de productie van styreen-butadieenrubbers, die verschillen ineigenschappen en samenstelling. Een statistische, onregelmatige verdeling van de structurele eenheden van styreen en butadieen in het macromolecuul is toegestaan.
Met afnemende temperatuur wordt een afname van het kwantitatieve geh alte aan fracties met een laag molecuulgewicht in het gecreëerde rubber waargenomen. Bovendien is er een afname van de structurele vertakking, een toename van de reguliere structuur van het polymeer, wat een positieve invloed heeft op de technische en operationele kenmerken van het eindproduct.
Bij de ontwikkeling van de binnenlandse productie van synthetische materialen was een belangrijk punt de oprichting van de productie van styreen-butadieenmaterialen door radicale polymerisatie. Momenteel worden dergelijke materialen van hoge kwaliteit en tegen een betaalbare prijs geproduceerd in fabrieken in Krasnoyarsk, Omsk, Tolyatti, Sterlitamak, Voronezh.
Technologische kenmerken
Desgewenst kunt u een polymeer krijgen met bepaalde parameters. Bijvoorbeeld met een bepaald gemiddeld molecuulgewicht, dat tijdens de polymerisatie wordt gecontroleerd door het introduceren van regulatoren die in staat zijn tot ketenoverdracht. Naarmate het kwantitatieve geh alte aan regulatoren toeneemt, wordt een afname van het molecuulgewicht van het polymeer waargenomen.
Wat kan worden beschouwd als emulgatoren die geschikt zijn voor de productie van stabiele emulsies van monomeren, evenals voor de creatie van uiteindelijke polymerisatieproducten, latexen? Kalium- of natriumzouten van vette synthetische carbonzuren, gehydrogeneerde hars, evenals zouten van alkylsulfonaten worden beschouwd als de belangrijkste chemische componenten.
Bij het kiezen van hars, moet het eersteen speciale behandeling ondergaan. In het proces van disproportionering met een katalysator (palladium), verkrijgt het de eigenschappen die nodig zijn voor de technologische keten van rubberproductie.
Productiespecificaties
Om copolymerisatie uit te voeren, wordt een batterij polymerisatoren gebruikt. Bij het bereiden van het mengsel worden gezuiverd en voorgedroogd styreen, butadieen, oplosmiddel (het kan cyclohexaan zijn) gemengd in een verhouding van 5/1. Vervolgens worden de componenten van de oorspronkelijke lading in een membraanmenger gevoerd voor een hoogwaardige menging. Vervolgens wordt het mengsel verzonden voor chemische fijne zuivering van verschillende kleine onzuiverheden.
Het apparaat wordt gevoed met organolithiumverbindingen, getitreerd bij 25 °C gedurende 20 minuten. De mate van zuivering wordt bepaald door de kleur van de lading. Als er geen onzuiverheden zijn, heeft het mengsel een lichtbruine kleur. Voor de polymerisatie wordt het mengsel gemengd met een katalysator, polaire additieven.
Het proces wordt uitgevoerd in een batterij, die uit drie standaardapparaten bestaat, door opeenvolgende toevoer van de lading. De temperatuur in de polymerisatoren wordt in het bereik van 50 tot 80 °C gehouden. De gemiddelde duur van het gehele chemische proces is 6 uur.
Conclusie
In elke levenssfeer en activiteit van een tijdige persoon zijn er materialen op basis van styreen-butadieenrubber. Allereerst merken we op dat rubberen zolen voor schoenen, rubberen autobanden en verschillende waterslangen zijn gemaakt.
Statistische copolymeren van styreen enbutadieen wordt veel gebruikt bij het maken van elektrische isolatiematerialen, een verscheidenheid aan producten voor de auto-industrie, waaronder het maken van hoogwaardige banden. Innovatieve technologieën die worden gebruikt door moderne fabrikanten van styreen-butadieenrubbers stellen hen in staat producten te maken met gespecificeerde fysische en chemische parameters en gewenste prestatiekenmerken.
Een van de kenmerken van deze productie is het gebruik van hoogwaardige katalysatoren. Afhankelijk van de structuur van de gesynthetiseerde rubbers, verschillen de duur van het proces van hun creatie, evenals de uiteindelijke kosten van rubberproducten die op basis van rubber zijn vervaardigd, aanzienlijk.
