Styrol-Butadien-Kautschuk gilt als eine der am häufigsten verwendeten Optionen für Polymermaterialien. Es eignet sich zur Herstellung von Reifen und anderen Gummiprodukten mit hoher Qualität.
Das genannte Polymermaterial wird aus preiswerten Rohstoffen hergestellt, und seine Herstellungstechnologie gilt als recht erschwinglich, mit einem klaren Aktionsalgorithmus. Der resultierende Styrol-Butadien-Kautschuk hat eine ausgezeichnete Leistung und chemische Eigenschaften. Es wird in bedeutenden Mengen hergestellt und vom Hersteller in einer breiten Palette präsentiert.
Rohstoffe für die Produktion
Schauen wir uns die Herstellung von Styrol-Butadien-Kautschuken genauer an. Als Ausgangsmaterial für dieses polymere Material wird Butadien-1, 3 oder alpha-Methylstyrol gewählt. Erh alten Sie Styrol-Butadien-Kautschuk durch Lösungstechnologie oder Emulsionscopolymerisation. Beim zweiten Verfahren werden Styrol-Butadien-Lösungskautschuke gebildet.
Emulsionspolymerisation
Wie wird Styrol-Butadien-Kautschuk hergestellt? Die Reaktion beinh altet die Copolymerisation von Styrol undButadien in Emulsion. Das aus dieser Wechselwirkung resultierende Endprodukt heißt Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR).
Gegenwärtig stellt die heimische Gummiindustrie eine Vielzahl von Polymerprodukten auf Basis dieser Chemikalie her.
Wie wird Styrol-Butadien-Kautschuk klassifiziert? Die Hersteller bieten folgende Optionen an:
- ölfreie Gummis (SKS-ZOARK);
- Materialien mit mittlerem Ölanteil (SKM-ZOLRKM-15);
- mit erhöhter Ölmenge (SKS-ZODRKM-27);
- mit hervorragenden dielektrischen Eigenschaften (SKS-ZOARPD).
Spezifische Benennung
Die Anfangsziffern der obigen Bezeichnungen geben Auskunft über den Mengenanteil an Styrol in der für den Polymerisationsprozess gewählten Vorlage:
- "A" beinh altet die Durchführung des Prozesses der Niedertemperaturpolymerisation (nicht mehr als +5 Grad).
- Das "M" zeigt an, dass es Öl enthält, nicht nur Styrol.
- Styrol-Butadien-Kautschuk mit dem Buchstaben "P" gibt Auskunft über die Polymerisationsreaktion ohne Anwesenheit eines Reglers.
- "K" weist auf die Verwendung von Kolophoniumemulgator bei der Herstellung von Kautschuk hin.
- Der Buchstabe "P" symbolisiert das Material, das in Gegenwart von Salzen synthetischer Fettsäuren, die Produkte der partiellen Oxidation von gesättigten Paraffinen sind, in der Ausgangsmischung erh alten wird.
Was zeichnet Styrol-Butadien-Kautschuk aus? Seine Herstellung basiert auf dem Polymerisationsverfahren,die selbst Gymnasiasten, die an Gesamtschulen und Colleges studieren, vertraut ist.
So wird für die Herstellung von Sohlenkautschuk in der Industrie harzgefüllter Styrol-Butadien-Kautschuk verwendet, dessen Rezeptur sich nicht von dem üblichen Dien-Kohlenwasserstoff unterscheidet. Auf Basis von Styrol-Butadien-Harz hergestellte Kautschuke weisen eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Abrieb und gute lederähnliche Eigenschaften auf.
Führen Sie den Prozess der Emulsionspolymerisation auf einer speziellen Industrieanlage durch. Was zeichnet diesen Styrol-Butadien-Kautschuk aus? Der Empfang erfolgt nach einer klaren und bewährten Technologie. Die durchschnittliche Dauer einer chemischen Reaktion beträgt 12-15 Stunden. Nachdem die Polymerisation abgeschlossen ist, wird ein Latex gebildet, der ungefähr 30–35 Prozent der Polymersubstanz enthält. Neon D. wird Latex als Antioxidans zugesetzt
Aus Latex entsteht Kautschuk durch Koagulation von schwefelsäureh altigen Elektrolyten. Da Kolophoniumöl und Seife auf Basis synthetischer Fettsäuren als Emulgatoren wirken, wird neben der Koagulation auch die Bildung von Fettsäuren beobachtet, die sich positiv auf die technologischen Eigenschaften des Endprodukts auswirken.
Durch die Zugabe von Schwefelsäure wird die Seife in freie organische Säuren umgewandelt, die Koagulation des Latex abgeschlossen und Styrol-Butadien-Kautschuk gebildet. Die Verwendung des fertigen Materials ist je nach Produktionsart vielfältig. Grundsätzlich ist Gummigebräuchlicher Rohstoff in der chemischen Industrie.
Struktur von Gummi
Wie ist die Struktur von Styrol-Butadien-Kautschuk? Die physikalischen Eigenschaften einer bestimmten Substanz werden durch die Merkmale ihrer Struktur bestimmt. Nach Erh alt des Polymers durch Ozonierung wird ein Polymer mit unregelmäßiger Struktur gebildet. In Kautschuk sind die Monomereinheiten zufällig verteilt, das Molekül hat eine verzweigte Form.
Fast 80 Prozent aller Einheiten sind trans, und nur 20 Prozent sind cis.
Funktionen
Lassen Sie uns Styrol-Butadien-Kautschuk analysieren. Die Eigenschaften dieser Substanz sind mit ihrem hohen Molekulargewicht verbunden. Im Durchschnitt sind es 150 000 bis 400 000. Und die Technologie zur Herstellung von ölgefüllten Kautschuken beinh altet die Auswahl von Materialien mit einem hohen relativen Molekulargewicht. Mit dieser Option können Sie die negativen Auswirkungen von Öl auf die Gummiqualität eliminieren, um die hervorragenden technologischen Eigenschaften von Gummi über einen langen Zeitraum aufrechtzuerh alten.
Es ist möglich, Styrol-Butadien-Kautschuk aus Ethylen zu erh alten, indem eine technologische Kette unter Verwendung von Aktivatoren, Emulgatoren, Reglern sowie anderen Substanzen durchgeführt wird, die teilweise im Prozess der Wechselwirkung in die Zusammensetzung des resultierenden Kautschuks übergehen.
Unterscheidungsmerkmale
Lassen Sie uns Styrol-Butadien-Kautschuk charakterisieren. Die Formel dieser Substanz zeigt, dass sie gegen mechanische Verformung und aggressive Lösungsmittel beständig ist. Zur Erhöhung der Frostbeständigkeit und ElastizitätGummi reduzieren die Menge an Styrol in der Ausgangsmischung. Das resultierende Polymer löst sich in Benzin und aromatischen Lösungsmitteln.
Was zeichnet Styrol-Butadien-Kautschuk noch aus? Eigenschaften und Relation zu konzentrierten Säuren, Ketonen, Alkohol sind stabil, außerdem hat das Polymer eine hervorragende Gas- und Wasserdurchlässigkeit. Während des Erhitzens von Gummi werden schwerwiegende strukturelle Veränderungen beobachtet, die sich negativ auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des resultierenden Gummis auswirken.
Thermische Oxidation bei Temperaturen über 125 °C führt zu einer Abnahme der Steifigkeit und Zerstörung. Die anschließende Oxidation impliziert eine starke Strukturierung des Polymers und wirkt sich auf die Erhöhung seiner Steifigkeit aus.
Anwendungsfunktionen
Styrol-Butadien-Kautschuk wird zur Herstellung einer Gummimischung verwendet. Eigenschaften, Anwendung dieses Vertreters der Klasse der Dien-Kohlenwasserstoffe entspricht voll und ganz den Merkmalen seiner Strukturformel.
Das Vorhandensein von seitlichen Phenylgruppen beeinflusst die erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber den negativen Auswirkungen der Strahlenexposition im Vergleich zu anderen Arten dieser Polymere.
Gummimischungen, die auf Basis von Styrol-Butadien-Kautschuk hergestellt werden, haben eine geringe Klebrigkeit, erhöhten Schrumpf beim Kalandrieren und Extrudieren. Dies wirkt sich negativ auf die Umsetzung technologischer Prozesse sowie beim Kleben (Montieren) von Gummirohlingen aus.
Tieftemperaturkautschuke haben verbesserte technologische Eigenschaften, heißt es"heiße" Gummis.
Gummisorten
Weiche Styrol-Butadien-Tieftemperaturkautschuke haben eine niedrige Viskosität und werden daher nicht weichgemacht.
Hartkautschuke werden in kleinen Mengen durch thermooxidative Plastifizierung an Luft bei einer Temperatur von ca. 1400 °C unter Verwendung von Abbauprozessaktivatoren hergestellt.
Ungefüllte Vulkanisatoren haben eine geringe Zugfestigkeit. Mit abnehmender Menge an gebundenem Styrol in der Polymermasse nehmen Beständigkeit und Abriebfestigkeit ab, die Frostbeständigkeit nimmt zu und die Elastizität zu.
Styrol-Butadien-Kautschuk-Vulkanisationsmittel mit schwarzem Füllstoff (mit Ruß) haben hervorragende Parameter in Bezug auf Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit, aber in gewissem Maße sind sie in Bezug auf Elastizität und Verformungsbeständigkeit herkömmlichen Kautschuken unterlegen. Gebrauchte Vulkanisatoren sind zusätzlich beständig gegen konzentrierte und verdünnte Säuren, Alkohole, Laugen, Ether. Sie quellen in Kautschuklösungsmitteln auf.
Alle erh altenen Polymere werden bei der Herstellung von Reifen, der Herstellung einer Vielzahl von nicht geformten und geformten Produkten verwendet. Beispielsweise werden aus Styrol-Butadien-Kautschuk Förderbänder für die Holzgewinnung hergestellt und Gummischuhe hergestellt. Aufgrund der erhöhten Strahlenbeständigkeit werden alle diese Kautschuke zur Herstellung von Kautschuken verwendet, die eine optimale Beständigkeit gegen Gammastrahlung aufweisen.
Für die Herstellung von Produkten mit hervorragenden frostbeständigen Eigenschaften werden Rohstoffe verwendet, indas einen Mindestgeh alt an Styrol enthält.
Charakterisierung von lösungspolymerisierten Styrol-Butadien-Kautschuken
In der heimischen Industrie wurde die Produktion von Styrol-Butadien-Kautschuken der Lösungspolymerisation mit unterschiedlichem Styrolgeh alt eingeführt:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (hat verbesserte dielektrische Eigenschaften).
Es gibt auch Kautschuk im Angebot, zu dem auch aromatische Styrol-Mikroblöcke gehören, die für die Gussverarbeitung bestimmt sind.
Darüber hinaus gibt es ölgefüllte Lösungspolymerisationskautschuke, die bis zu 27 % Öl enth alten. Dank der Lösungspolymerisation werden in Gegenwart von Organolithium-Katalysatoren die Hauptparameter der Molekülstruktur eingestellt:
- Kettenzweige;
- Molekulargewicht;
- Makrostrukturen.
Unterscheidungsmerkmale solcher Kautschuke sind das erhebliche Vorhandensein des Polymers selbst (bis zu 98%), die minimale Menge an Verunreinigungen. Polymere haben im Vergleich zu Styrol-Butadien-Emulsionskautschuken eine lineare Struktur.
Die resultierenden Polymermaterialien haben eine höhere Duktilität, Verschleißfestigkeit, Frostbeständigkeit und eine erhöhte Beständigkeit gegen Rissbildung. Wir bemerken auch die hohe dynamische Beständigkeit dieser Materialien. Bei geringerer Schrumpfung haben sie eine höhere Mooney-Viskosität, da Makromoleküle eine lineare Struktur haben und sich mit einer großen Anzahl füllen könnenRuß (Ruß) und Öl, ohne die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Vulkanisatoren nachteilig zu verändern.
Bei der Herstellung von Lösungskautschuken gibt es einige technologische Vorteile im Vergleich zu Emulsionsmöglichkeiten, aber es gibt viel mehr Anforderungen an die Reinheit der verwendeten Monomere. Lösungspolymerisierte Kautschuke werden in der Reifenindustrie verwendet, um langlebige Förderbänder, Schuhsohlen, Gummimanschetten und zahlreiche Gummiteile herzustellen. Als Ausgangskomponenten für die Herstellung von Polymerwerkstoffen dieser Art gelten Styrol und Buadien-1, 3. Kautschuke werden durch Lösungs- oder Emulsionscopolymerisation gewonnen.
In der modernen Produktion wird nicht nur die Technologie zur Herstellung von ungefüllten Kautschuken verwendet, sondern auch die Herstellung von Polymeren, die Harze, Ruß und Öl enth alten, hat sich etabliert. Unter allen produzierten Polymermaterialien macht Styrol-Butadien-Kautschuk mehr als die Hälfte der gesamten Produktionskapazität aus.
Der Grund für diese Größenordnung ist die hohe Homogenität der physikalischen und chemischen Eigenschaften des hergestellten Produkts, die Verfügbarkeit der Ausgangsmonomere (Styrol und Butadien) sowie die gut etablierte Produktionslinie.
Eine große Masse von Styrol-Butadien-Kautschuk wird in der modernen Produktion durch Emulsionscopolymerisation von Styrol und Butadien gewonnen.
Klassifizierung von Kautschuken nach Struktur
Unter Berücksichtigung der Polymerisationsbedingungen und der Zusammensetzung der eingesetzten Komponenten kann die Herstellung von Styrol-Butadien-Kautschuken, die sich inEigenschaften und Zusammensetzung. Eine statistische, unregelmäßige Verteilung der Struktureinheiten von Styrol und Butadien im Makromolekül ist zulässig.
Mit sinkender Temperatur wird eine Abnahme des Mengenanteils an niedermolekularen Anteilen im entstehenden Kautschuk beobachtet. Darüber hinaus gibt es eine Abnahme der strukturellen Verzweigung, eine Zunahme der regelmäßigen Struktur des Polymers, was sich positiv auf die technischen und betrieblichen Eigenschaften des Endprodukts auswirkt.
In der Entwicklung der heimischen Produktion von synthetischen Materialien war ein wichtiger Punkt die Etablierung der Produktion von Styrol-Butadien-Materialien durch radikalische Polymerisation. Derzeit werden solche Materialien von hoher Qualität und zu einem erschwinglichen Preis in Fabriken in Krasnojarsk, Omsk, Toljatti, Sterlitamak, Woronesch hergestellt.
Technologiefunktionen
Wenn gewünscht, können Sie ein Polymer mit bestimmten Parametern erh alten. Beispielsweise bei einem vorgegebenen mittleren Molekulargewicht, das während der Polymerisation durch Einbringen von zur Kettenübertragung befähigten Reglern gesteuert wird. Mit steigendem Mengenanteil an Reglern wird eine Abnahme des Molekulargewichts des Polymers beobachtet.
Was kann als Emulgator angesehen werden, der für die Herstellung stabiler Emulsionen von Monomeren sowie für die Herstellung von endgültigen Polymerisationsprodukten, Latizes, geeignet ist? Als chemische Hauptbestandteile gelten Kalium- oder Natriumsalze fetth altiger synthetischer Carbonsäuren, hydriertes Kolophonium sowie Salze von Alkylsulfonaten.
Wenn man Kolophonium wählt, muss es zuersteiner Sonderbehandlung unterzogen. Im Prozess der Disproportionierung mit einem Katalysator (Palladium) erhält es die für die technologische Kette der Kautschukherstellung notwendigen Eigenschaften.
Produktionsmerkmale
Um die Copolymerisation durchzuführen, wird eine Batterie von Polymerisatoren verwendet. Bei der Herstellung der Mischung werden gereinigtes und vorgetrocknetes Styrol, Butadien, Lösungsmittel (es kann Cyclohexan sein) in einem Verhältnis von 5/1 gemischt. Anschließend werden die Komponenten der Originalcharge zur hochwertigen Mischung in einen Membranmischer gegeben. Anschließend wird das Gemisch zur chemischen Feinreinigung von diversen kleinen Verunreinigungen geschickt.
Die Apparatur wird mit lithiumorganischen Verbindungen gespeist, 20 Minuten bei 25 °C titriert. Der Reinigungsgrad wird durch die Farbe der Charge bestimmt. Wenn keine Verunreinigungen vorhanden sind, hat die Mischung eine leicht braune Farbe. Vor der Polymerisation wird die Mischung mit einem Katalysator und polaren Additiven gemischt.
Der Vorgang erfolgt in einer Batterie, die aus drei Standardgeräten besteht, durch sukzessives Zuführen der Ladung. Die Temperatur innerhalb der Polymerisatoren wird im Bereich von 50 bis 80 °C geh alten. Die durchschnittliche Dauer des gesamten chemischen Prozesses beträgt 6 Stunden.
Schlussfolgerung
In jedem Lebens- und Tätigkeitsbereich eines zeitgemäßen Menschen gibt es Werkstoffe auf Basis von Styrol-Butadien-Kautschuk. Zuallererst erwähnen wir die Herstellung von Gummisohlen für Schuhe, Autogummireifen, verschiedene Bewässerungsschläuche.
Statistische Copolymere aus Styrol uButadien wird häufig bei der Herstellung von Elektroisoliermaterialien, einer Vielzahl von Produkten für die Automobilindustrie, einschließlich der Herstellung hochwertiger Reifen, verwendet. Innovative Technologien, die von modernen Herstellern von Styrol-Butadien-Kautschuken verwendet werden, ermöglichen es ihnen, Produkte mit bestimmten physikalischen und chemischen Parametern und gewünschten Leistungsmerkmalen herzustellen.
Zu den Merkmalen dieser Produktion gehört die Verwendung hochwertiger Katalysatoren. Je nach Struktur der synthetisierten Kautschuke unterscheiden sich die Dauer des Herstellungsprozesses sowie die Endkosten der auf Kautschukbasis hergestellten Kautschukprodukte erheblich.
