Синтетичні каучуки технології і виробництво

Початковою сировиною в отриманні каучуку є сира нафта, яку поділяють на фракції (вуглеводні певного розміру) і далі вже використовують в синтезі необхідних мономерів. Мономери використовують для виробництва синтетичних каучуків різними методами полімеризації.

Залежно від фазового стану середовища, в якій протікає реакція полімеризації, розрізняють кілька видів процесу: Рідкофазний, газофазних, емульсійна і розчинна полімеризація. Синтетичні каучуки, отримані з різних способів полімеризації, відрізняються структурою, отже, і властивостями.

Газофазних і Рідкофазний полімеризація

Основними перевагами полімеризації в емульсії перед полімеризацією в масі мономера (рідкофазної полімеризацією) полягає в тому, що процес протікає з більшою швидкістю і його можна організувати за безперервною схемою. Крім цього процес добре регулюється, так як тепло реакції відводиться рівномірно, і одержуваний полімер має більш високий молекулярний вагу, більш однорідний за структурою і якістю. Залежно від температури, при якій протікає реакція полімеризації в емульсії, розрізняють високотемпературну і низькотемпературну емульсійну полімеризацію. Низькотемпературні еластомери мають більш високими фізико-механічними показниками в порівнянні з високотемпературними.

Полімеризація в розчині забезпечує ефективний теплообмін в масі розчину, в якому протікає реакція. Тому отриманий полімер більш однорідний і пропонує кращі комплексом властивостей. Застосування органічних розчинів дозволяє використовувати в процесі полімеризації різні ефективні каталітичні системи, за допомогою яких можна здійснювати спрямований синтез еластомерів, створювати високомолекулярні сполуки із заданою структурою та властивостями. Технологічна складність при проведенні таких процесів полягає в необхідності роботи з каталізаторами, багато з яких є високо реакційними сполуками, які змінюють властивості при зберіганні. Використання таких каталітичних систем вимагає ретельної підготовки і очищення мономерів і розчинників, які використовуються в синтезі.

ТЕХНОЛОГІЇ ОТРИМАННЯ ДЕЯКИХ СК

Бутадієн-стірольний каучук найбільш широко використовуваний синтетичний каучук. Цей сополімер складається з двох мономерів: стиролу і бутадієну. Базова технологія виробництва була винайдена в 1927 році в Німеччині. Активна катализаторная система зшивала молекули мономерів, які перебували у вигляді водної емульсії, і утворювала бутадієн-стирольні (α-метілстірольние) ланки. Емульсія утворювалася під дією поверхнево-активних речовин або мила. Даний процес був названий емульсійної полімеризацією.

Отримання бутадієнстирольного каучуку за технологією високотемпературної емульсійної полімеризації

Мономери утворюють емульсію у воді під дією поверхнево-активних речовин, і реакція протікає при температурі 50 о С. При даній температурі конверсія відбувається на 5-6% в годину, і процес полімеризації зупиняють при 70-75%, так як більш глибока конверсія може викликати погіршення фізичних властивостей. Завершення полімеризації (обрив зростання ланцюга) здійснюється додаванням інгібітору, таким як гідрохінон, який швидко реагує з радикалами і окислюючими агентами.
Інгібітор руйнує будь-який залишився ініціатор (каталізатор) і реагує з вільними полімерними радикалами. Чи не прореагували мономери потім видаляються; спочатку випаровуванням при атмосферному тиску з подальшим зниженням тиску видаляється бутадієн, потім стирол відгонкою низкокипящих фракцій водяною парою в колоні.
Дисперсія антиоксиданту додається для захисту продукту від окислення. При додаванні соляного розчину латекс частково коагулює, а потім повністю коагулює під впливом сірчаної кислоти. Коагулювати крупиці потім миють, сушать і упаковують для відвантаження.

Стандартні пропорції емульсійного бутадієнстирольного каучуку становлять наступне співвідношення:

Стандартні пропорції емульсійного бутадієнстирольного каучуку

Отримання бутадієнстирольного каучуку за технологією низькотемпературної емульсійної полімеризації

Отримання бутадієнстирольного каучуку за технологією розчинної полімеризації

Технологія отримання полібутадієновими каучуку

Технологія отримання бутилкаучуку

Вперше бутилкаучук був отриманий в США в 1937 році сополимеризацией изобутилена з невеликою кількістю дієнового вуглеводню при низькій температурі в присутності каталізатора катионной полімеризації.
Процес виробництва бутилкаучуку пов'язаний з використанням низьких температур (щоб реакція почалася, необхідна температура -96оС). Изобутилен використовується 95% чистоти і ізопрен 92% чистоти.
Основна частина світового виробництва бутилкаучуку здійснюється розчинної полімеризацією. Изобутилен і невелика кількість ізопрену сополімеризуються за способом катионной полімеризації під дією хлориду алюмінію в метилхлориді при -100о - -90о С. Як альтернатива, цей процес може протікати в вуглеводневому розчині при тій же температурі.

Технологія отримання етилен пропіленових каучуків

Дані каучуки є сополимерами етилену і пропилену (а також диена). Етиленпропіленовий каучук був вперше представлений в 1962 році в США. Його промислове виробництво почалося в 1963 році, використовуючи стереоспеціфічность каталізатори. Етилен пропіленові каучуки можуть бути зроблені безперервним процесом розчинної полімеризації. Процес розчинної полімеризації протікає в рідкому пропілену. Для сополимеризации етилену з пропиленом застосовуються різні каталітичні системи, в тому числі складаються з алкілпроізводних алюмінію (найчастіше тріізобутілалюміній або діізобутілалюмінійхлорід) і сполук ванадію (наприклад, тетрахлорид ванадію, тріхлорокісь ванадію, тріацетілацетонат ванадію) або титану. Газофазних полімеризація етиленпропіленового каучуку також можлива.

Технологія отримання цис-1,4-полиизопреновой каучуку

C поточною ситуацією і прогнозом розвитку українського ринку синтетичних каучуків можна познайомитися в звіті Академії кон'юнктури Промислових Ринків «Ринок синтетичних каучуків вУкаіни».