ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПРОИЗВОДСТВО ЭЛАСТОМЕРОВ из "Химическая технология. Т.2" Эластомерами (эластиками) называют полимеры и материалы на их основе, обладающие высокоэластическими свойствами во всем диапазоне температур их эксплуатации. Они способны к весьма значительным (до тысячи и более процентов) обратимым деформациям при малых (98 кПа — 9,8 МПа) значениях напряжений, вызывающих эти деформации. В эластомерах сочетаются механическая прочность и высокая эластичность, столь необходимые для изделий, подвергающихся многократно повторяющимся знакопеременным нагрузкам (например, автомобильные шины). [c.424] К эластомерам относятся каучуки и резины. Термином каучук принято обозначать эластомер, состоящий из длинных гибких макромолекул, которые могут перемещаться друг относительно друга при повышении температуры или при действии механических напряжений. Для каучуков характерно аморфное состояние, однако при охлаждении или при растяжении они способны кристаллизоваться. Рабочим физическим состоянием каучуков является высокоэластическое состояние (17.2.1). При этом, чем шире интервал эластичности АТ = Тт Тс, тем обширнее температурная область, в которой каучуки могут использоваться в качестве эластомера. [c.424] Вследствие относительной независимости и подвижности линейных макромолекул каучуки, в отличие от химических волокон и пластических масс, обладают способностью к течению и необратимым деформациям, которую они сохраняют под действием механических нагрузок и после охлаждения. [c.424] Для устранения этого свойства, препятствующего их эксплуатации, каучуки подвергают вулканизации, превращая их в резины. Так как, при этом макромолекулы каучука не утрачивают полностью способности к высоким обратимым деформациям, то полученные вулканизацией резины также являются эластомерами. Основная масса каучуков используется для изготовления изделий именно в виде резин, полученных вулканизацией твердых каучуков или латексов (водные дисперсии каучуков). [c.424] Средняя молекулярная масса натурального каучука составляет от 7-10 до 2,5 10 . Он хорошо растворяется в ароматических углеводородах, хлороформе, четыреххлористом углероде, не растворим в спиртах и ацетоне, стоек к действию воды, разбавленных кислот и щелочей. Плотность натурального каучука равна 0,913 т/м . Звенья натурального каучука содержат двойные связи, поэтому он реагирует с кислородом и озоном, галогенами, хлористым водородом и другими реагентами. При нагревании выше 220°С и действии кислорода подвергается деструкции. [c.425] Большинство синтетических каучуков (СК) относится к кар-боцепным эластомерам, полученным из непредельных углеводородов и их производных. Только некоторые из СК являются гетероцепными эластомерами и содержат в макромолекуляр-ной цепи атомы азота, кислорода, серы и кремния. [c.426] В табл. 20.1 представлены строение свойства и область использования важнейших видов производимых промышленностью СК. [c.426] В результате с 1940 по 1970 гг. доля СК в общем балансе эластомеров выросла с 3% до 62% и в настоящее время равняется 75%. Мировое производство СК составило в 1985 году 12 млн. т. При этом в валовой продукции нефтехимической промышленности доля СК и изделий из них равна 40%. [c.428] Ассортимент СК насчитывает более 80 наименований и марок. Наиболее крупнотоннажными СК, используемыми в производстве подавляющего большинства резиновых изделий, являются каучуки общего назначения бутадиенстирольные и сте-реорегулярные изопреновые и бутадиеновые. В табл. 20.2 представлена динамика производства СК в нашей стране. [c.428] Наиболее экономично производство синтетических каучуков типа СКС и изделий из них по циклу нефтепереработка — этанол — синтетический каучук — шинное производство . В связи с этим их получение целесообразно организовывать вблизи спиртового производства. В РФ основные предприятия по производству синтетических каучуков различного назначения расположены в Архангельске, Волгограде, Воронеже, Ефремове, Орске, Омске, Перми, Самаре, Саратове, Стерлитамаке, Уфе, Ярославле. [c.428] Основная масса производится методами полимеризации эмульсионной радикальной полимеризацией в присутствии инициаторов и координационно-ионной полимеризацией в растворе в присутствии стереоспецифических катализаторов. При этом к мономеру предъявляют жесткие требования по содержанию примесби, которые могут реагировать с катализатором или макромолекулами каучука в процессе их роста кислорода, воды, карбонил и серусодержащие соединения и др. Поэтому, содержание мономера в исходном сырье не должно быть менее 99,5%. [c.429] С целью повышения пластичности каучуков и улучшения их технологических свойств, а также для придания в последующем вулканизатам нужных технических свойств, в каучуки общего назначения вводятся масла и сажа. Эти компоненты смешиваются с каучуками непосредственно в процессе получения последних. Масло- и саженаполненные СК позволяют получить резиновые смеси с лучшей клейкостью и вулканизаты с более высокой прочностью при растяжении. [c.429] Ниже рассматривается производство двух основных видов СК общего назначения бутадиен-стирольного СКС и изопренового СКИ-3. [c.429] Звенья стирола распределены в макромолекулах нерегулярно. СКС не кристаллизуются при хранении и при деформации. Температура стеклования их зависит от доли звеньев стирола и колеблется от -74°С до -13°С. Молекулярная масса СКС лежит в пределах 150000—400000 и зависит от метода полимеризации. СКС имеют плотность от 0,9 до 0,98 т/м , растворяются в ароматических и алифатических углеводородах, достаточно стойки к действию разбавленных кислот. Вулканизируются серой и органическими сульфидами. [c.430] Производство СКС строится по непрерывной схеме и состоит из двух последовательных стадий получение латекса и выделение из него каучука. [c.431] Получение латекса включает следующие операции. [c.431] На рис. 20.1 представлена технологическая схема первой стадии производства СКС — получение латекса низкотемпературной эмульсионной полимеризацией бутадиена и стирола. [c.431] Водная фаза из аппарата 1 и углеводородная фаза из аппарата 2 поступают в смеситель 3, где эмульгируются. Полученная эмульсия охлаждается в холодильнике 13 до температуры 15°С и подается в первый полимеризатор 4, батареи кз 12 аппаратов. Перед первым полимеризатором в эмульсию вводятся заранее приготовленные растворы инициатора, активатора и регулятора полимеризации из емкостей, в которых они хранились в атмосфере азота. На выходе из последнего полимеризатора 4x2, где степень конверсии достигает 0,6 долей единиц, в латекс вводится стоппер после чего он, пройдя фильтр 5 для отделения твердых частиц, направляется на дегазацию. В колонне 6 из латекса удаляется бутадиен, который через сепаратор 7 и систему очистки 11 возвращается на сополимеризацию. В колонне 8 отгоняется стирол, также возвращаемый через сепаратор 9 и систему ректификации 12 в цикл. Освобожденный от изомеров латекс собирается в емкости 10 и после введения в него антиоксидантов подается на вторую стадию производства — выделение СКС из латекса. [c.432] Основной аппарат на стадии получения латекса — полимеризатор представляет автоклав с мешалкой, объемом до 20 м , снабженный системой охлаждения в виде рубашки и змеевика, по которым ндакулирует охлаждающий рассол. [c.433] Коагуляция латексов и выделение из него каучука СКС происходит под воздействием смеси 25% -ного раствора хлорида натрия и 2%-ной серной кислоты. Этот коагулянт разрушает эмульгатор на поверхности капель каучука и нарушает стабильность коллоидной системы (эмульсии). [c.433] Вернуться к основной статье