Cara getah isoprena sintetik dibuat

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Getah asli mempunyai banyak analog, dan getah isoprena dianggap sebagai salah satu yang paling banyak tona. Industri menghasilkan pelbagai jenis produk ini, berbeza dari segi sifat dan dalam jenis pemangkin yang digunakan - litium, kompleks dan seumpamanya.

Cara getah dibuat

Getah isoprena adalah sintetik, ia adalah stereosekata, dan ia diperoleh melalui pempolimeran isoprena yang diletakkan dalam medium pelarut lengai dengan mangkin kompleks. Ini dilakukan, sebagai contoh, SKI-3. Pempolimeran isoprena dalam larutan mestilah berterusan, untuk ini terdapat bateri empat hingga enam pempolimeran yang disejukkan dengan air garam.

Monomer dalam campuran tertumpu kepada dua belas - lima belas peratus, maka tahap penukaran akan mencapai sembilan puluh lima peratus, dan tempohnya ialah dua hingga tiga jam pada suhu dari sifar hingga sepuluh darjah Celsius. Jika perlu untuk mendapatkan getah isoprena berat molekul tinggi, ketulenan reagen yang digunakan dalam pempolimeran adalah sangatijazah tinggi.

Menstabilkan dan mengeringkan

Untuk melindungi polimer daripada pengoksidaan, ia mesti distabilkan dengan campuran phenylenediamine dan neozon, yang mesti dimasukkan ke dalam polimerisasi sebagai larutan atau ampaian akueus. Untuk mengasingkan getah isoprena daripada polimerisasi sebagai serbuk, polimerisasi mesti dicampur dengan wap dan air, kemudian tambah bahan tambahan yang menghalang penggumpalan (lumping). Pelarut kemudiannya mesti disuling. Sekarang adalah perlu untuk menjalankan proses degassing, memisahkan serbuk dari air dan pengeringan dalam mesin cacing dan pengering tali pinggang. Pada akhir proses ini, pengeluaran getah isoprena boleh dianggap lengkap.

Kini ia akan menjadi briket pada loji automatik di bawah tekanan. Jenama SKI-3 - getah isoprena sintetik, yang dihasilkan dalam briket sebanyak tiga puluh kilogram setiap satu. Briket dibalut dengan filem polietilena dan diletakkan di dalam beg kertas empat lapisan. Filem ini diproses dengan agak baik serentak dengan kandungannya iaitu getah isoprena, sifatnya dengan suhu pencampuran agak membolehkan polietilena melembut dan mencampurkannya dengan jisim utama dalam pengadun getah.

Struktur

Setiap getah yang dikeluarkan oleh industri mempunyai ciri dan sifat tersendiri yang hanya wujud pada varieti ini. Sesetengah getah mempunyai kekuatan mekanikal yang baik, yang lain mempunyai rintangan kimia yang baik atau kebolehtelapan gas, yang lain tidak takut perubahan suhu, dan sebagainya. Hartanahgetah sintetik individu adalah lebih baik daripada getah asli dalam pelbagai cara dan berkali-kali ganda. Hanya keanjalan getah asli masih belum dapat diatasi, dan ini adalah harta yang paling penting untuk produk seperti pesawat atau tayar kereta.

Semasa operasi, mereka sentiasa mengalami ubah bentuk yang besar - kedua-dua regangan dan mampatan, yang menyebabkan geseran antara molekul, pemanasan dan kehilangan kualiti. Iaitu, lebih tinggi keanjalan getah, lebih tahan lama produk. Atas sebab inilah getah asli masih belum habis digunakan, dan ia adalah yang digunakan untuk pengeluaran tayar untuk pesawat dan kereta berkelajuan tinggi dan tugas berat. Getah asli ialah polimer isoprena, itulah sebabnya para saintis berusaha keras untuk menjadikan getah isoprena sebagai analog getah asli.

Formula

Sumber untuk mengekstrak getah asli adalah sangat terhad. Getah biasa yang semulajadi mempunyai formula C₅H₈, ternyata, ia benar-benar sama dengan formula molekul isoprena, iaitu terbentuk apabila getah dipanaskan, dalam hasil penguraiannya. Cabarannya adalah untuk mencari cara yang berpatutan. Dan getah isoprena diperoleh semasa tindak balas pempolimeran, dan di sini adalah penting untuk membina dengan betul perjalanan tindak balas ini. Pempolimeran berlaku seperti berikut: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Kaedah yang paling menjanjikan setakat ini ialah kaedah penyahhidrogenan bermangkin bagi isopentana, yang dibebaskan daripada gas petroleum. Bahan permulaan untuk pengeluaran isoprena juga boleh berupa pentana: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, kerana apabila dipanaskan dan dengan pemangkin, ia juga bertukar menjadi isopentana. Terdapat juga kaedah pempolimeran di mana tindak balas untuk mendapatkan getah isoprena dibina sedemikian rupa sehingga getah diperolehi yang sangat serupa dari segi struktur dengan getah asli dan, oleh itu, mempunyai sifat cemerlang yang sama.}

Isoprena

Isoprena ialah hidrokarbon tak tepu kepunyaan siri diena. Ia adalah cecair tidak berwarna yang meruap. Baunya sangat khas. Getah isoprena ialah monomer semula jadi, kerana baki molekulnya termasuk dalam banyak sebatian semula jadi lain - isoprenoid, terpenoid, dan seumpamanya. Ia larut dalam pelarut organik. Dengan etil alkohol, sebagai contoh, ia boleh dicampur dalam sebarang nisbah. Tetapi ia tidak larut dengan baik dalam air.

Tetapi ia mudah membentuk unit struktur getah isoprena semasa pempolimeran, disebabkan oleh isoprena gutta-percha dan getah diperolehi. Juga, isoprena boleh memasuki pelbagai tindak balas semasa kopolimerisasi. Dalam industri, ia sangat diperlukan, kerana ia digunakan untuk mensintesis getah, ubat-ubatan, dan juga beberapa bahan wangi. Di negara kita, pengeluaran getah isoprena sintetik telah berkembang sejak sekian lama, dan menyumbang kira-kira dua puluh empat peratus daripada pengeluaran dunia.

Sejarah

Isoprena pertama diperoleh pada tahun 1860 melalui pirolisis daripada getah asli.pirolisis ialah penguraian terma (pada suhu tinggi) bagi banyak sebatian tak organik dan organik di bawah keadaan kekurangan oksigen. Kemudian, lampu isoprena dicipta - lampu elektrik dengan gegelung yang dipanaskan, yang dengannya minyak turpentin diurai secara terma di makmal.

Perang Dunia Kedua membawa permintaan yang besar untuk getah isoprena, dan oleh itu, isoprena dipelajari untuk dihasilkan pada skala perindustrian dengan pirolisis limonene. Namun, isoprena terlalu mahal untuk pengeluaran besar-besaran getah sintetik. Keadaan berubah apabila didapati cara untuk mendapatkannya daripada minyak. Kemudian teknologi untuk pempolimeran isoprena mula berkembang pesat.

Peranan dalam ekonomi

Perkara yang paling penting dalam merancang pengeluaran produk seperti getah isoprena ialah pemilihan lokasi yang tepat, kerana ia akan diperlukan untuk menyampaikan pecahan pemisahan C₅ kepada destinasi dari beberapa perusahaan sekaligus, yang menjalankan pemecahan. Di tempat kedua yang penting ialah pertimbangan dalam rancangan untuk tapak pelupusan hidrokarbon yang tinggal daripada pecahan C_5..

Menjelang awal tahun sembilan puluhan abad kedua puluh, Eropah Barat menghasilkan kira-kira lapan puluh lima ribu tan C_{5 diena, yang mana empat puluh empat ribu tan adalah siklopentadiena dimerisasi dan dua puluh tiga ribu tan adalah isoprena. Selebihnya - kira-kira lima belas ribu tan - adalah piperylenes. Sepuluh tahun kemudian, pengeluaran isoprena dunia telah meningkat kepada 850,000 tan setahun.}

Properties

Di bawah keadaan standard, isoprena, seperti yang telah disebutkan, ialah cecair tidak berwarna yang meruap, hampir tidak larut dalam air, tetapi boleh larut dalam sebarang nisbah dengan dietil alkohol, piawai, benzena, aseton. Isoprena mampu membentuk campuran azeotropik dengan pelbagai jenis pelarut organik. Apabila mempertimbangkan data kajian spektroskopi, dapat dilihat bahawa sudah pada lima puluh darjah Celsius, kebanyakan molekul isoprena mengambil konformasi s-trans yang stabil, hanya lima belas peratus daripada molekul berada dalam konformasi s-cis. Di antara keadaan ini, perbezaan tenaga ialah 6.3 kJ.

Sifat kimia isoprena membentangkannya sebagai diena terkonjugasi biasa, yang memasuki tindak balas penggantian, penambahan, kompleksasi, kitaran, telomerisasi. Aktif dalam tindak balas dengan elektrofil dan dienofil.

Permohonan

Bahagian utama isoprena yang dihasilkan pada masa ini digunakan dalam sintesis getah isoprena, sama dalam struktur dan sifat kepada getah asli. Ia digunakan terutamanya secara meluas untuk pengeluaran tayar. Terdapat juga satu lagi produk pempolimeran isoprena, poliisoprena, yang digunakan lebih sedikit kerana ia mempunyai sifat gutta-percha. Ia digunakan untuk membuat penebat wayar dan bola golf, sebagai contoh. Getah isoprena digunakan untuk membuat semua jenis produk getah yang menggabungkan getah asli dan getah sintetik lain.

Sebagai contoh, untuk mengurangkan kelekatan, ditambahgetah butadiena-metilstirena, sebagai tambahan, daya tahan lesu meningkat jika ubah bentuk berulang. Nitrit menambah rintangan ozon dan ketahanan terhadap penuaan haba. Oleh itu, memerhatikan satu set sifat teknikal, getah isoprena dengan sempurna menampakkan diri apabila menggunakan tali pinggang penghantar, sedutan atau hos tekanan, apabila melapik aci mesin, dalam pengeluaran kasut, perubatan dan produk lain.

Bahaya alam sekitar

Isoprena sangat mudah meletup dan mudah terbakar. Dalam kepekatan tinggi dalam badan, ia boleh menyebabkan lumpuh dan kematian. Ini berlaku terutamanya pada ketepuan atmosfera, dan oleh itu metabolisme berlaku dalam sistem pernafasan, apabila isoprena ditukar kepada epoksida dan diol.

Empat puluh miligram setiap meter padu dianggap sebagai kepekatan tinggi - ini adalah dos maksimum. Kepekatan kecil isoprena di udara boleh memberi kesan narkotik pada seseorang, menyebabkan kerengsaan mata, kulit, saluran pernafasan dan membran mukus.

Biologi

Saintis moden telah menemui bahawa asap isoprena memancarkan hampir semua tumbuhan ke atmosfera. Jumlah global isoprena fitogenik dianggarkan pada (180-450)^.10^{12 gram karbon setiap tahun. Proses ini dipercepatkan jika suhu udara menghampiri tiga puluh darjah Celsius, dan juga jika intensiti sinaran suria tinggi, manakala fotosintesis sudah tepu sepenuhnya. Biosintesis isoprena dihalang oleh fosmidomycin dan sebatian keseluruhannyasejumlah statin. Mengapa tumbuhan melakukan ini tidak difahami sepenuhnya. Mungkin isoprena memberi mereka rintangan tambahan kepada terlalu panas. Selain itu, ia adalah pemusnah radikal, yang bermaksud ia boleh melindungi tumbuhan daripada spesies oksigen reaktif dan ozon.}

Para saintis juga mencadangkan bahawa sintesis isoprena menyebabkan penggunaan berterusan molekul NADPH dan ATP, yang dihasilkan oleh tumbuhan semasa fotosintesis. Oleh itu, pembebasan isoprena menghalang degradasi foto-oksidatif dan pengurangan semula jika pencahayaan berlebihan. Kelemahan mekanisme pertahanan ini mungkin satu: karbon, yang diekstrak dengan kesukaran dalam proses fotosintesis, dibelanjakan untuk pembebasan isoprena. Para saintis tidak berhenti di tumbuhan dan mendapati bahawa tubuh manusia juga boleh menghasilkan hidrokarbon diena, dan isoprena adalah yang paling biasa di kalangan mereka.