WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаХімія → Каучуки та їх застосування - Реферат

Каучуки та їх застосування - Реферат

використовує шинна промисловість(більш як ? загального об'єму використання), машинобудівна (виготовлення деталей для автомобілів, тракторів та інших машин). Широко використовують синтетичні каучуки для виробництва технічних виробів, гумового взуття, прогумованих тканин, побутових гумових виробів, медичних товарів та ін. В електротехніці використовуються каучуки для ізоляції проводів і оболонок кабелів. Рідкі каучуки застосовують для виготовлення клеїв, антикорозійних матеріалів, як зв'язуючу речовину при виготовленні твердого ракетного палива.
Розвиток сучасної реактивної і атомної техніки, застосування атомної енергії в мирних цілях, технічний прогрес у ряді галузей промисловості потребують від промисловості синтетичних каучуків розширення температурних меж використання гумових виробів, підвищення їх стійкості проти дії агресивних середовищ, іонізуючого випромінювання тощо.
Бутадієнові каучуки (СКБ) є продуктами полімеризації бутадієну-1,3 (СН2 = СН-СН = СН2). Бутадієн -це газ з температурою кипіння - 4,5° С. Його можна добути з етилового спирту і продуктів переробки нафти з так званої бутан-бутиленової фракції.
Бутадієн у промисловості добувають з етилового спирту способом С. В. Лебедева:
Реакція відбувається під час пропускання пари етилового спирту в присутності каталізатора - металічного натрію.
Найдешевше і найперспективніше добування бутадієну з газів крекінгу нафти - бутану і бутилену - способом каталітичного дегідрування. Дегідрування бутану відбувається у дві стадії: спочатку утворюються бутилени, а при дальшому дегідруванні бутиленів - бутадієн:
На першій стадії реакція відбувається при температурі 550- 600° С в присутності каталізатора - оксиду хрому, нанесеного на оксид алюмінію. Як активатор застосовують КОН. На другій стадії температура становить 600-650° С, каталізатори - Fe2O3 і Сr203, активатор - К2О. Водень, що виділяється під - час дегідрування бутану, є цінним продуктом для синтезу аміаку.
Бутадієн можна добувати також з ацетилену й оцтового альдегіду.
Полібутадієн добувають способом С. В. Лебедева - полімеризацією бутадієну в присутності металічного натрію як каталізатора, при температурі 40-60° С і тиску 6-8 am. За цим способом натрій-бутадієновий каучук добувають у рідкій або газовій фазі.
Важливого значення в промисловості тепер набуває добування полібутадієну способом радикальної полімеризації бутадієну. Радикальну полімеризацію проводять у присутності пероксидних ініціаторів або діазосполук. Під час полімеризації окремі ланки бутадієну можуть приєднуватися у положенні 1,4 або 1,2:
Виходячи з цього, загальну будову полібутадієну можна подати так:
Молекулярна маса бутадієнового каучуку становить 80 000- 450 000. густина - 0,89-0,92 г/см3. Він розчиняється в аліфатичних і ароматичних вуглеводнях, галогенопохідних вуглеводнів, має високі діелектричні властивості. При звичайній температурі перебуває в аморфному стані.
На відміну від натурального каучуку, натрій-бутадієновий каучук майже не має кристалічної фази, що зв'язано з наявністю відгалужень і неоднорідністю структури макромолекул. Завдяки наявності у каучуку вінільних груп (-СН = СН2) від нагрівання до 180-200° С утворюються поперечні зв'язки між окремими макромолекулами. Ця реакція називається термополімеризацією. На її основі добувають електроізоляційний матеріал ескапон.
Бічні вінільні групи в макромолекулах каучуку перешкоджають вільному переміщенню однієї макромолекули відносно іншої при низьких температурах, внаслідок чого каучук СК.Б має значно нижчу морозостійкість (-40° С), ніж натуральний (від -60 до -70° С). Отже, із збільшенням у полібутадієні ланок, з'єднаних у положенні 1,4, підвищується і морозостійкість полімеру.
Бутадієновий каучук має відносно малу міцність: 2,0-2,5 кгс/см2, а після вулканізації - 12-14 кгс/см2. Якщо в каучук ввести такий наповнювач, як сажа, то міцність на розрив гуми, виробленої на його основі, збільшується майже в 10 раз.
Хімічними властивостями полібутадієн і його похідні нагадують низькомолекулярні ненасичені сполуки. Внаслідок приєднання атомів або груп атомів за місцем подвійних зв'язків основного ланцюга або відгалужень спостерігаються значні зміни властивостей ненасичених полімерів. Під впливом кисню повітря відбувається деструкція, або "старіння" полімеру. Бутадієнові каучуки окислюються внаслідок приєднання кисню за місцем подвійних зв'язків основного ланцюга. Це може привести до утворення тричленних циклів, ланок, які містять пероксидні, гідропероксидні групи та поперечних кисневих містків між окремими ланцюгами макромолекул. Вінільні групи, що мають вигляд відгалужень, взаємодіють з киснем значно повільніше. Тому полімери з більшою кількістю бічних вінільних груп стійкіші проти дії кисню.
Реакція окислення ненасичених полімерів має важливе практичне значення, бо дає змогу визначити тривалість і умови експлуатації різних гумових виробів.
Щоб підвищити стійкість каучуків проти дії кисню повітря, їх піддають гідрогенізації:
Гідрогенізацію каучуків проводять у розчині, через який пропускають під тиском водень при температурі 150° С. Як каталізатор використовують нікель, нанесений на кізельгур. Активніше приєднують водень вінільні групи. Такий каучук після вулканізації, зберігаючи свої попередні властивості (еластичність, морозостійкість), набуває високої стійкості проти дії кисню і озону.
У результаті взаємодії бутадієнових каучуків з галогенами, зокрема з хлором, утворюються так звані хлор-каучуки:
Вміст хлору може коливатися в межах 50-65%. Хлоркаучуки мають підвищену стійкість проти дії кислот і лугів, проти змін температури і атмосферного впливу.
Бутадієнові каучуки, як і натуральний каучук, можуть взаємодіяти із сіркою - вулканізуватись. Атоми сірки приєднуються за місцем подвійних зв'язків. Внаслідок цього каучуки набувають більшої еластичності й особливо міцності при розтягуванні і стиранні; пластичність і розчинність їх зменшується. Як каталізатори реакції вулканізації часто застосовують оксиди цинку, магнію, свинцю, а також деякі органічні сполуки.
Основна кількість бутадієнових каучуків використовується в промисловості у вигляді вулканізату - гуми.
Натрій-бутадієновий каучук є каучуком загального призначення. Його значною мірою використовують для виготовлення пневматичних та масивних шин, різних гумово-технічних та ебонітових виробів. Крім каучуків загального призначення, є каучуки спеціального призначення -СКБМ і СКБВ. Каучук СКБМ порівняно із СКБ має значно більшу еластичність і підвищену морозостійкість. Він іде для виготовлення шин, транспортерних стрічок, кабелю та інших виробів, призначених для роботи при низьких температурах.
До недоліків бутадієнових каучуків, зокрема каучуку СКБ, належать відносно низькі пластичність, міцність, морозостійкість і мала клейкість. Щоб усунути ці недоліки і створити полімери з новими цінними властивостями, добувають і застосовують співполімери бутадієну.
Loading...

 
 

Цікаве