Файл: Фурмер, И. Э. Общая химическая технология учеб. пособие.pdf

среди которых основное промышленное значение имеет бразильская гевея. В настоящее время натуральный каучук в основном добывается на плантациях, расположенных на островах Юго-Восточной Азии.

Натуральный каучук добывают следующим образом: на коре ге­ веи делают надрез — подсочку; из надреза вытекает млечный сок — латекс, в котором содержится 20—35% каучукового вещества. Это вещество представляет собой высокомолекулярный полимер изоп­ рена СН2= С —СН=СН 2. Таким образом, макромолекула натураль-

СН3

ного каучука состоит из элементарных звеньев:

Для выделения каучука к латексу добавляют уксусную или му­ равьиную кислоту. При этом частицы каучука (глобулы) свертывают­ ся — происходит к о а г у л я ц и я и выделение его в виде рыхлого объемистого сгустка. Каучук отфильтровывают, промывают водой и пропускают через валки с рифленой поверхностью.

Резина из натурального каучука обладает высокой механической прочностью и эластичностью в широком интервале температур.

§ 79. Синтетические каучуки

Возрастающий спрос на каучук и зависимость многих государств от стран, производящих натуральный каучук, поставили перед уче­

чук были безуспешными.

Подлинной родиной синтетических каучуков является Советский Союз, где в 1928 г. академик С. В. Лебедев получил полимеризацией бутадиена (дивинила) бутадиеновый каучук. В 1932 г. был осуществлен

лучают полимеризацией бутадиена.

Бутадиен СН2=С Н —СН =СН 2 в начале развития производства кау­ чука получали из этилового спирта (см. стр. 199), который производили из пищевых продуктов — зерна, картофеля и др. В настоящее время этиловый спирт синтезируют из этилена (см. стр. 204).

Представляет значительный интерес производство бутадиена дегид­ рированием бутана (см. стр. 199), содержащегося, как и этилен, в про­ дуктах переработки нефти и природного газа. Таким образом, основным сырьем для получения СКБ являются нефть и природные газы.

Бутадиеновый каучук получают в автоклаве периодического дей­ ствия (рис. 97), закрытом крышкой 3, в который через штуцер 2 за­ гружают жидкий или газообразный бутадиен. Полимеризация проис­ ходит в массе при температуре 30—40° С и давлении 9— 10 am в присут­

256

ствии катализатора — стержней металлического натрия. В рубашку автоклава 1 в начале процесса подают пар для ускорения полимери­ зации, а затем воду для отвода тепла, выделяющегося при реакции. По окончании полимеризации давление в автоклаве снижают. При этом удаляются непрореагировавший бутадиен и другие газообразные продукты. Каучук в виде блока выгружают из аппарата в атмосфере азота.

Резина, изготовленная из бутадиенового каучука, уступает по проч­ ности, эластичности и износоустойчивости резине, полученной из

2 J

Рис. 97. Автоклав:

/ — рубашка, 2 — штуцер, 3 — крышка

натурального каучука. СКВ используют для изготовления автомо­

Полимеризацию осуществляют эмульсионным методом при тем­ пературе от 5 до 50° С. Вначале бутадиен и стирол смешивают с водой и эмульгатором (канифольное мыло и др.) и проводят предварительное эмульгирование. Эмульсия вместе с раствором инициатора (гидропе­

257

рекись изопропилбензола) проходит последовательно через батарею полимеризаторов, состоящую из 12 аппаратов. Полимеризатор — стальной аппарат емкостью 12—20 м3 с мешалками, футерованный внутри. За время прохождения эмульсией батареи полимеризаторов примерно 60% исходных мономеров превращается в полимеры. Таким образом получают латекс, из которого отделяют непрореагировавшие мономеры и другие примеси. Затем к латексу добавляют коагулянты (поваренную соль NaCl или хлористый кальций СаС12, серную кисло­ ту H2S04 или уксусную кислоту СН3СООН), в присутствии которых каучук свертывается — коагулирует. Его отделяют от раствора, про­ мывают, сушат, формуют в виде лент и свертывают в рулоны. Чтобы каучук не склеивался в рулоне, ленты каучука припудривают таль­ ком.

Бутадиенстирольный каучук применяют для изготовления шин,

лимеры бутадиена и нитрила акриловой кислоты (CH2=CHCN), имею­ щие формулу

Сополимеризация осуществляется в водной эмульсии.

Эти каучуки отличаются высокой масло- и бензостойкостью. Их

присутствии катализатора (лития или комплексных металлорганических соединений). По своей структуре синтетический изопреновый каучук близок к натуральному, поэтому по многим свойствам он при­ ближается к натуральному, вместе с тем уступая ему в эластичности.

Полимеризацию хлоропрена осуществляют преимущественно эмуль­ сионным методом при температуре около 40° С. В качестве эмульга­ тора используют канифольное мыло и др.

Хлоропреновый каучук негорюч, устойчив к действию химических реагентов и масел. Он обладает повышенной тепло- и светостойкостью. Недостатком хлоропренового каучука является пониженная моро­ зоустойчивость.

258

той структуры, используют окислы цинка, ртути и других металлов. Этот каучук применяют в кабельной промышленности в качестве

антикоррозийного покрытия, для изготовления клеев. Макромолекулы к р е м н и й о р г а н и ч е с к и х к а у ч у к о в

(силоксановых) состоят из характерных для кремнийорганических полимеров цепочек:

является высокая термостойкость и эластичность. Кремнийорганические каучуки не изменяют своих свойств в интервале температур от —60 до +300° С, водостойки, обладают электроизоляционными свой­ ствами, не растворяются в масле, бензине и других растворителях.

Кремнийорганические каучуки используют для изготовления жаро­ упорных прокладок, клапанов, мембран, в качестве электроизоля­ торов и других изделий, работающих в условиях высоких и низких температур.

Ф т о р к а у ч у к и получают из фторпроизводных этилена. Наи­ большее применение нашли каучуки, получаемые сополимеризацией трифторхлорэтилена CF2=CFC1 с винилиденфторидом CF2=C H 2.

Фторкаучуки отличают высокие термо- и химическая стойкость, механическая прочность. В связи с высокой стоимостью фторкаучу­ ки производят в ограниченных количествах.

С и н т е т и ч е с к и е л а т е к с ы обычно содержат 20—33% каучука. Их используют для пропитки шинного корда, ряда техни­ ческих изделий, пропитки и покрытия бумаги в кожевенном производ­ стве и т. д.

§80. Производство резины

ирезиновых изделий

Изготовление резиновых изделий. Процесс состоит из трех основ­ ных стадий: приготовления сырой резиновой смеси, формования изде­ лий и их вулканизации. В состав резиновых смесей входят, помимо каучука, являющегося основой смеси, другие органические и неорга­ нические вещества, называемые и н г р е д и е н т а м и . Подбор и количество ингредиентов в смеси зависят от качества исходного кау­ чука и требуемых свойств получаемых разиновых изделий.

Обычно в состав сырой резиновой смеси входят следующие вещест­ ва: каучук, вулканизатор (сера и др.), ускорители вулканизации (дифенилгуанидин и др.), пластификаторы, или мягчители (жирные кис­ лоты, вазелин, сосновая смола, парафин и др.), противостарители (фенолы, фенил-[3-нафтиламин и др.), наполнители (сажа, двуокись кремния Si02, цинковые белила ZnO, каолин и др.), красители.

259

Основное условие получения высококачественных резиновых из­ делий — приготовление резиновой смеси с равномерным распределе­ нием в ней всех ингредиентов. Для большей пластичности и лучшего смешивания каучука с ингредиентами его предварительно ра­ зогревают. При приготовлении резиновой смеси необходимо соблюдать определенные условия (температуру, механические воздействия и пр.), при которых не происходило бы изменения макромолекул каучука

иразложения компонентов смеси.

См е ш е н и е проводят чаще всего в высокопроизводительных закрытых с м е с и т е л я , представляющих собой камеру, в кото­

раскраивают детали и заготовки резиновых изделий. Дальнейшая переработка деталей и заготовок в изделия зависит от их формы, на­

через отверстия, разнообразные по форме и размерам их сечения. Так делают резиновые трубки, шланги.

В у л к а н и з а ц и я — конечная стадия изготовления резиновых изделий. Вулканизацию каучука можно проводить при обычной тем­

ция происходит под действием 2—3%-ных растворов полухлористой серы в течение 1—3 мин. Холодную вулканизацию применяют толь­ ко для изготовления тонкостенных изделий из резиновой смеси. Она связана с потерями растворителя и вредными условиями труда. Поэто­ му преимущественное распространение получила горячая вулканиза­ ция при температуре 125—160° С с применением в качестве вулкани­ затора серы. Горячую вулканизацию проводят в прессах или вулка­ низационных котлах — автоклавах в атмосфере горячего воздуха или насыщенного водяного пара.

Классификация резин. По назначению резины подразделяются на следующие группы:

260