Come viene prodotta la gomma isoprenica sintetica

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 13:57

La gomma naturale ha molti analoghi e la gomma isoprenica è considerata una delle più multi-tonnellaggio. L'industria produce un'ampia varietà di tipi di questi prodotti, che differiscono sia per le proprietà che per il tipo di catalizzatori utilizzati: litio, complessi e simili.

Come è fatta la gomma

La gomma isoprenica è sintetica, è stereoregolare ed è ottenuta per polimerizzazione di isoprene posto in un mezzo solvente inerte con un catalizzatore complesso. Questo viene fatto, ad esempio, SKI-3. La polimerizzazione dell'isoprene in soluzione deve essere continua, per questo ci sono batterie da quattro a sei polimerizzanti che vengono raffreddate con salamoia.

Il monomero nella miscela è concentrato al dodici - quindici percento, quindi il grado di conversione raggiungerà il novantacinque percento e la durata sarà di due o tre ore a temperature da zero a dieci gradi Celsius. Se è necessario ottenere gomma isoprenica ad alto peso molecolare, la purezza dei reagenti utilizzati nella polimerizzazione è molto alto grado.

Stabilizzazione e asciugatura

Per proteggere il polimero dall'ossidazione, deve essere stabilizzato con una miscela di fenilendiammina e neozone, che deve essere introdotta nel polimerizzato come soluzione o sospensione acquosa. Per separare la gomma isoprenica dal polimerizzato come una briciola, il polimerizzato deve essere miscelato con vapore e acqua, quindi aggiungere additivi che impediscano l'agglomerazione (grumi). Il solvente deve quindi essere eliminato per distillazione. Ora è necessario eseguire i processi di degasaggio, separando le briciole dall'acqua e asciugando in macchine a coclea ed essiccatori a nastro. Al termine di questo processo, la produzione della gomma isoprenica può considerarsi completa.

Ora bricchetterà su impianti automatici sotto pressione. Marchio SKI-3 - gomma sintetica isoprenica, prodotta in bricchette da trenta chilogrammi ciascuna. La bricchetta viene avvolta in una pellicola di polietilene e posta in un sacchetto di carta a quattro strati. Questo film è abbastanza ben lavorato contemporaneamente al contenuto, che è gomma isoprenica, le sue proprietà con la temperatura di miscelazione consentono al polietilene di ammorbidirsi e mescolarlo con la massa principale in un miscelatore di gomma.

Struttura

Ogni gomma prodotta dall'industria ha le sue caratteristiche e proprietà inerenti solo a questa varietà. Alcune gomme hanno una buona resistenza meccanica, altre hanno una buona resistenza chimica o impermeabilità ai gas, altre non temono gli sbalzi di temperatura e così via. Proprietàle singole gomme sintetiche sono superiori alla gomma naturale in molti modi e molte volte. Solo l'elasticità della gomma naturale non è stata ancora superata, e questa è la proprietà più importante per prodotti come pneumatici per aerei o automobili.

Durante il funzionamento, subiscono sempre enormi deformazioni, sia di allungamento che di compressione, che provocano attrito intermolecolare, riscaldamento e perdita di qualità. Cioè, maggiore è l'elasticità della gomma, più durevole è il prodotto. È per questo motivo che la gomma naturale non è ancora andata fuori uso, ed è quella che viene utilizzata per la produzione di pneumatici per velivoli e automobili ad alta velocità e pesanti. La gomma naturale è un polimero dell'isoprene, motivo per cui gli scienziati stanno lavorando così duramente per rendere la gomma isoprenica un analogo della gomma naturale.

Formula

Le risorse per l'estrazione della gomma naturale sono molto limitate. La normale gomma naturale ha la formula C₅H₈, come si è scoperto, è assolutamente identica alla formula molecolare dell'isoprene, che è formato quando la gomma viene riscaldata, nei suoi prodotti di decomposizione. La sfida è trovare un modo ragionevolmente conveniente. E durante la reazione di polimerizzazione si ottiene gomma isoprenica, e qui è importante costruire correttamente il corso di questa reazione. La polimerizzazione avviene come segue: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Il metodo più promettente finora è il metodo di deidrogenazione catalitica dell'isopentano, che viene rilasciato dai gas di petrolio. Il materiale di partenza per la produzione di isoprene può essere anche il pentano: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, perché quando riscaldato e con catalizzatori, si trasforma anche in isopentano. Esiste anche un metodo di polimerizzazione in cui la reazione per ottenere la gomma isoprenica è costruita in modo tale da ottenere una gomma che ha una struttura molto simile alla gomma naturale e, quindi, ha le stesse eccellenti proprietà.}

Isoprene

L'isoprene è un idrocarburo insaturo appartenente alla serie dei dieni. È un liquido incolore volatile. L'odore è molto caratteristico. La gomma isoprenica è un monomero naturale, poiché il resto della sua molecola è incluso in molti altri composti naturali: isoprenoidi, terpenoidi e simili. Si dissolve in solventi organici. Con l'alcol etilico, ad esempio, può essere miscelato in qualsiasi rapporto. Ma non si scioglie bene in acqua.

Ma forma facilmente un'unità strutturale di gomma isoprenica durante la polimerizzazione, grazie alla quale si ottengono isoprene guttaperca e gomme. Inoltre, l'isoprene può entrare in varie reazioni durante la copolimerizzazione. Nell'industria è indispensabile, poiché viene utilizzato per sintetizzare gomme, medicinali e persino alcune sostanze profumate. Nel nostro paese, la produzione di gomma isoprenica sintetica è in sviluppo da molto tempo e rappresenta circa il 24% della produzione mondiale.

Cronologia

Il primo isoprene fu ottenuto nel 1860 per pirolisi dalla gomma naturale.la pirolisi è la decomposizione termica (ad alte temperature) di molti composti inorganici e organici in condizioni di mancanza di ossigeno. Successivamente fu inventata una lampada isoprene, una lampada elettrica con una bobina riscaldata, con la quale l'olio di trementina veniva decomposto termicamente nei laboratori.

La seconda guerra mondiale portò un'enorme domanda di gomme isoprene, e quindi si scoprì che l'isoprene veniva prodotto su scala industriale dalla pirolisi del limonene. Tuttavia, l'isoprene era troppo costoso per la produzione in serie di gomme sintetiche. La situazione è cambiata quando è stato trovato un modo per ottenerlo dal petrolio. Poi le tecnologie per la polimerizzazione dell'isoprene hanno cominciato a svilupparsi rapidamente.

Ruolo nell'economia

La cosa più importante nella pianificazione della produzione di un prodotto come la gomma isoprenica è la giusta scelta del luogo, perché sarà necessario consegnare frazioni di separazione C₅ al destinazione da più imprese contemporaneamente, che effettuano il cracking. Al secondo posto per importanza è la considerazione nei piani di discarica degli idrocarburi residui della frazione C_5..

All'inizio degli anni novanta del ventesimo secolo, l'Europa occidentale produceva circa ottantacinquemila tonnellate di C_{5 dieni, di cui quarantaquattromila tonnellate erano ciclopentadiene dimerizzato e ventitremila tonnellate era isoprene. Il resto - circa quindicimila tonnellate - erano piperylene. Dieci anni dopo, la produzione mondiale di isoprene era salita a 850.000 tonnellate all'anno.}

Proprietà

In condizioni standard, l'isoprene, come già accennato, è un liquido volatile incolore, quasi insolubile in acqua, ma miscibile in qualsiasi rapporto con alcool dietilico, standard, benzene, acetone. L'isoprene è in grado di formare miscele azeotropiche con un'ampia varietà di solventi organici. Se si considerano i dati degli studi spettroscopici, si può vedere che già a cinquanta gradi Celsius, la maggior parte delle molecole di isoprene assume una conformazione s-trans stabile, solo il quindici percento delle molecole sono nella conformazione s-cis. Tra questi stati, la differenza di energia è 6,3 kJ.

Le proprietà chimiche dell'isoprene lo presentano come un tipico diene coniugato, che entra in reazioni di sostituzione, addizione, complessazione, ciclizzazione, telomerizzazione. Attivo in reazione con elettrofili e dienofili.

Applicazione

La parte principale dell'isoprene attualmente prodotto viene utilizzata nella sintesi della gomma isoprenica, simile per struttura e proprietà alla gomma naturale. Viene utilizzato particolarmente ampiamente per la produzione di pneumatici. C'è anche un altro prodotto di polimerizzazione dell'isoprene, il poliisoprene, che viene utilizzato molto meno perché ha le proprietà della guttaperca. Viene utilizzato, ad esempio, per realizzare cavi isolanti e palline da golf. La gomma isoprene viene utilizzata per realizzare tutti i tipi di prodotti in gomma che combinano gomme naturali e altre gomme sintetiche.

Ad esempio, per ridurre la viscosità, vengono aggiuntigomme butadiene-metilstirene, inoltre, la resistenza a fatica aumenta se le deformazioni si ripetono. I nitriti aggiungono resistenza all'ozono e resistenza all'invecchiamento termico. Pertanto, osservando un insieme di proprietà tecniche, le gomme isoprene si manifestano perfettamente quando si utilizzano nastri trasportatori, tubi di aspirazione o pressione, quando si rivestono alberi di macchine, nella produzione di calzature, prodotti medicali e altri.

Rischio ambientale

L'isoprene è altamente esplosivo e infiammabile. Ad alte concentrazioni nel corpo, può portare a paralisi e morte. Ciò si verifica principalmente alla saturazione atmosferica, e quindi il metabolismo avviene nel sistema respiratorio, quando l'isoprene viene convertito in epossidi e dioli.

Quaranta milligrammi per metro cubo sono considerati un' alta concentrazione: questa è la dose massima. Piccole concentrazioni di isoprene nell'aria possono avere un effetto narcotico su una persona, causare irritazione agli occhi, alla pelle, alle vie respiratorie e alle mucose.

Biologia

Gli scienziati moderni hanno scoperto che i fumi di isoprene emettono quasi tutte le piante nell'atmosfera. La quantità globale di isoprene fitogeno è approssimativamente stimata in (180-450)^.10^{12 grammi di carbonio all'anno. Questo processo è accelerato se la temperatura dell'aria si avvicina ai trenta gradi Celsius, e anche se l'intensità della radiazione solare è elevata, mentre la fotosintesi è già completamente satura. Biosintesi dell'isoprene inibita dalla fosmidomicina e dai composti del tuttoun certo numero di statine. Perché le piante fanno questo non è del tutto chiaro. Forse l'isoprene conferisce loro una maggiore resistenza al surriscaldamento. Inoltre, è uno spazzino radicale, il che significa che può proteggere le piante dalle specie reattive dell'ossigeno e dall'ozono.}

Gli scienziati suggeriscono anche che la sintesi di isoprene provoca un consumo costante di molecole di NADPH e ATP, che la pianta produce durante la fotosintesi. Quindi, il rilascio di isoprene previene la degradazione foto-ossidativa e la ri-riduzione se l'illuminazione è eccessiva. Lo svantaggio di questo meccanismo di difesa può essere uno: il carbonio, che viene estratto con tanta difficoltà nel processo di fotosintesi, viene speso per il rilascio di isoprene. Gli scienziati non si sono fermati alle piante e hanno scoperto che il corpo umano può anche produrre idrocarburi dienici e l'isoprene è il più comune tra loro.