Viber (099) 497-39-47, (099) 254-00-37

Продукция


Синтетический каучук, типы, применение



Синтетический каучук, типы, применение

Синтетический каучук, резина SBR, резина NBR, пластина NR, техническая пластина, резиновая пластина для уплотнений, производство резины

Общие свединия

Синтетический каучук - это гибкий, водостойкий и электроизоляционный синтетический эластомер. В основном это полимеры, синтезированные из побочных продуктов нефти. Синтетический каучук используется для производства различных типов резины с помощью процесса вулканизации. Ежегодно производится около 32 миллионов тонн каучука, две трети из которых синтетические. Рынок синтетических каучуков оценивается примерно в 56 миллиардов долларов США в 2020 году. Синтетический каучук, как и натуральный каучук, используется в автомобильной промышленности для производства шин, резиновых профилей для дверей и окон, резиновых изделий. ковры, полы и многое другое.

Синтетический каучук, типы, использование

Хотя Вторая мировая война была движущей силой появления синтетического каучука в промышленных масштабах, были и другие причины, которые привели к разработке альтернатив или заменителей натурального каучука после войны, когда правительства начали строительство заводов для решения проблемы нехватки каучука. на натуральном каучуке. Вот несколько ключевых факторов, которые повлияли на производство синтетического каучука:

Повышение цен на натуральный каучук на мировом рынке в ответ на общеэкономическую ситуацию.

  • Политические события, отрезавшие покупателей от поставщиков сырья
  • Большие транспортные расходы
  • Региональные ограничения на создание каучуковых плантаций
  • Повышенный мировой спрос на каучук.
  • Производство синтетического каучука

Синтетический каучук производится в промышленных масштабах путем полимеризации в растворе или эмульсии. Полимеры, полученные из раствора, обычно имеют более линейные молекулы (т.е. меньшее разветвление боковых цепей, чем основная цепь полимера), а также более узкое молекулярно-массовое распределение (т.е. большую длину) и хорошую текучесть. Более того, размещение мономерных звеньев в молекуле полимера можно более точно контролировать, когда полимеризацию проводят в растворе. Мономер или мономеры растворяют в углеводородном растворителе, обычно гексане или циклогексане, и полимеризуют с использованием металлоорганического катализатора, такого как бутиллитий.

При эмульсионной полимеризации мономер (или мономеры) эмульгируют в воде с подходящим мылом (например, стеаратом натрия), используемым в качестве поверхностно-активного вещества, и добавляют водорастворимый катализатор свободных радикалов (например, персульфат калия, пероксиды, окислительно-восстановительная система), чтобы вызвать полимеризацию. Как только полимеризация достигает желаемого уровня, реакцию останавливают добавлением ингибитора свободных радикалов. Около 10 процентов синтетического эластомера в эмульсии продается в виде латекса. Остаток коагулируют подкисленным рассолом, промывают, сушат и прессуют в брикеты по 35 кг.

История синтетического каучука

Происхождение эластомеров, составляющих основу синтетического каучука, можно проследить до первой половины XIX века, когда были предприняты попытки определить состав и структуру натурального каучука, чтобы воспроизвести этот материал. В 1838 году немецкий ученый Химли получил из этого вещества летучий дистиллят, а в 1860 году англичанин К. Гревилл Вильямс путем дистилляции разделил каучук на три компонента - масло, гудрон и «спирт», причем последняя часть была более летучей. фракция и основной компонент, который Уильямс назвал изопреном. Француз Жорж Бушардо, используя газообразный хлористый водород и длительную перегонку, превратил изопрен в каучуковое вещество в 1875 году, а в 1882 году другой британец, В.А.Тилден, произвел изопрен путем деструктивной перегонки скипидара. Тилден также присвоил изопрену структурную формулу CH2 = C (CH3) ?CH = CH2.

Все это было попыткой воспроизвести натуральный каучук. Только когда поиск химических эквивалентов натурального каучука был прекращен и были подчеркнуты сопоставимые физические свойства, появился синтетический каучук. Выбор пал на бутадиен (CH2 = CH2CH = CH2), соединение, подобное изопрену, в качестве основы для синтетического материала. Несколько значительных взносов поступило из России. В 1901 году Иван Кондаков обнаружил, что диметилбутадиен при нагревании с калием дает каучукоподобное вещество, а в 1910 году С.В. Лебедев полимеризовал бутадиен, полученный им из этилового спирта. Во время Первой мировой войны Германия под влиянием блокады, наложенной союзниками, начала производство «метилового каучука» по технологии Кондакова. По современным меркам это был худший заменитель, и после войны немецкие производители вернулись к более дешевому и качественному натуральному продукту. Однако исследования и эксперименты продолжались, и в 1926 году немцу Г. Эберту удалось произвести натрий-полимеризованный каучук из бутадиена. В течение следующего десятилетия этот материал превратился в различные типы бутадиеновых каучуков типа «буна» (названных так по начальным слогам двух материалов, используемых для их изготовления: бутадиена и натрия).

Каучук, резина

В СССР производство полибутадиена с использованием процесса Лебедева началось в 1932–33 годах с использованием картофеля и известняка в качестве сырья. К 1940 году в Советском Союзе была крупнейшая в мире промышленность синтетического каучука, производившая более 50 000 тонн в год. В то же время в Германии был разработан первый синтетический эластомер, который можно было использовать для замены натурального каучука и производства шин удовлетворительного качества. Фарбен Уолтером Боком и Эдуардом Чункуром, которые в 1929 году синтезировали каучуковый сополимер стирола и бутадиена с использованием эмульсионного процесса. Немцы назвали эту резину Buna S; Британцы назвали его SBR, или бутадиен-стирольный каучук. Поскольку стирол и бутадиен можно получить из масла, зернового спирта или угля, SBR пользовался большим спросом во время Второй мировой войны.

После Второй мировой войны рост изощренности синтетической химии привел к открытию многих новых полимеров и эластомеров. В 1953-54 годах два химика, Карл Циглер из Германии и Джулио Натта из Италии, разработали семейство металлоорганических катализаторов, способных точно контролировать расположение и порядок звеньев вдоль полимерной цепи и, таким образом, создавать регулярные (стереоспецифические). С использованием этих катализаторов изопрен был полимеризован таким образом, что каждый элемент цепи был связан со своим предшественником в цис-конфигурации, которая почти идентична конфигурации натурального каучука. Таким образом, был получен практически 100% цис-полиизопрен, «синтетический натуральный каучук». В 1961 году тот же тип мономерного бутадиенового катализатора был использован для производства цис-1,4-полибутадиена, каучука, который, как было показано, обладает отличной стойкостью к истиранию, особенно в шинах, подвергающихся суровым условиям эксплуатации.

Несколько других достижений характеризовали послевоенные годы. Например, были получены блок-сополимеры, в которых длинная последовательность одной химической единицы сопровождается в той же молекуле длинной последовательностью другой, с использованием множества различных единиц и длин последовательностей. Были представлены новые маслостойкие и термостойкие эластомеры, в том числе сополимеры стирола и акрилонитрила, полисульфиды, хлорированный и хлорсульфированный полиэтилен. В некоторой степени был достигнут контроль над широким диапазоном молекулярных длин, присутствующих в большинстве полимеров, так что во многих случаях могут быть получены узкие или широкие распределения с совершенно разными вязкостными свойствами. Кроме того, полимеры были синтезированы с разветвленными молекулами, или с множеством небольших разветвлений вдоль основной цепи, или с несколькими длинными «ответвлениями», исходящими из центральной точки, что упрощает различные свойства текучести и сшивания.

Разновидности и применение

Тип резины выбирается исходя из условий эксплуатации и требуемых физико-химических свойств готового продукта. Ниже приведены основные типы синтетических каучуков и краткое описание их использования.

Бутадиен-стирольный каучук (SBR): каучук общего назначения с лучшей стойкостью к истиранию, плохой устойчивостью к низким температурам, низкой эластичностью, хорошей стойкостью к старению и термостойкостью, отличным электроизоляционным материалом. Применяется в шинной промышленности, для производства конвейерных лент, уплотнений, резинотехнических изделий.

Полибутадиеновый каучук (BR): этот синтетический каучук не используется отдельно. Он смешан с SBR или NR. Он эластичен при низких температурах и обладает хорошей эластичностью. Используется в шинах, сцеплениях, подшипниках двигателей, конвейерных лентах, резиновых изделиях, уплотнениях для питьевой воды.

Изопреновый каучук (IR): более однородный, чистый и прозрачный каучук. Используется в технических продуктах, таких как строительные секции, трубы отопления, трубы охлаждения транспортных средств, высокопроизводительные шины, пищевые инструменты.

Акрилонитрилбутадиеновый каучук (NBR): этот синтетический каучук обладает устойчивостью к горючим и маслам, хорошими термическими свойствами и стойкостью к истиранию. Используется в автомобильных деталях, масляных трубах, резиновых изделиях, коврах, пластинах, уплотнениях, роликах и пищевых продуктах, таких как молоко.

Хлоропреновый каучук (CR): устойчив к жирам, маслам, старению, истиранию и атмосферным воздействиям, а также огнестойкий. Он используется в конвейерных лентах, приводных ремнях, сцеплениях, всех видах резинотехнических изделий, кабелях, системах пневматической подвески.

Бутилкаучук (IIR): этот синтетический каучук устойчив к старению, воздействию озона и химикатов. Обладает хорошими механическими и изоляционными свойствами. Обладает низкой газопроницаемостью и износостойкостью. Используется в автомобильных шлангах, прокладках, мембранах, шинах, резиновых тканях, шлангах, изоляции кабелей.