Каучук
Скачать 295.24 Kb.
|
Глава 1. Каучуки1.1. Природный каучук Натуральный (природный) каучук – это высоко-молекулярный непредельный углеводород элементарного состава (С5Н8)n, его относительная молекулярная масса колеблется в пределах 150000-500000. Рурирование каучука приводит к предельному углеводороду состава (С5Н10)n, озонирование – к озониду (С5Н8О3)n. Из продуктов сухой перегонки каучука (М.Фарадей) был выделен изопрена. Р nН2 nО3 (С5Н10)n ← (С5Н8)n → (С5Н8О3)n ↓t0 СН2=С-СН=СН2 | СН3 изопрен .Штаудингером (1931 г.) была предложена гипотеза об изопренаизном строении каучука, содержащего цепочки последовательно соединенных остатков изопрена. Тщательно выполненное озонирование подтвердило предположение Р.Штаудингера – продукты озонирования на 95% состоят из левулинового альдегида. ...-СН2-С=СН-СН2-СН2-С=СН-СН2-СН2-С=СН-СН2-... | | | СН3 СН3 СН3 Натуральный каучук ↓nО3 О – О О – О О - О| | | | | | ...-СН2-С СН-СН2-СН2-С СН-СН2-СН2-С СН-СН2-... | О | О | 0 СН3 СН3 СН3 Озонид натурального каучука -nН2О2 ↓ nН2О О О О О О О║ ║ ║ ║ ║ ║ ...-СН2-С + СН-СН2-СН2-С + СН-СН2-СН2-С + СН-СН2-... | | | СН3 СН3 СН3 Левуниловый альдегид  Методом рентгеноструктурного анализа установлено цис-1,4-строение изопреноидной цепи, при котором метиленовые СН2-группы расположены по одну сторону от двойной связи.  Макромолекула каучука имеет спиральное строение с периодом идентичности 0,913 нм и содержит более 1000 изопреновых остатков. Строение макромолекулы каучука обеспечивает его высокую эластичность – наиболее важное техническое свойство. Каучук обладает поразительной способностью обратимо растягиваться до 900% первоначальной длины. Разновидностью каучука является менее эластичная гуттаперча, или балата, - сок некоторых каучуконосных растений, произрастающих в Индии и на Малайском полуострове. В отличие от каучука молекула гуттаперчи короче и имеет транс-1,4-строение с периодом идентичности 0,504 нм. Выдающееся техническое значение натурального каучука, отсутствие в ряде стран, в том числе в Советском Союзе, экономически рентабельных источников, стремление располагать материалами, превосходящими по ряду свойств (масло-, морозостойкость, прочность к стиранию) натуральный каучук, стимулировали исследования по получению синтетического каучука. [6] 1.2. Синтетический каучук Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С.В.Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США – в 1942 году. Сырьем для получения синтетического каучука по способу Лебедева служит этиловый спирт. Теперь разработано получение бутадиена из бутана через каталитическое дегидрирование последнего. Мономерами для синтетического каучука служат преимущественно сопряженные диеновые углеводороды: дивинил, изопрен, хлоропрен, полимеризующиеся по радикальному или ионному механизму. Для улучшения технических свойств каучука диены часто полимеризуют совместно с мономерами, содержащими активный винильный остаток (например, с акрилонитратом, со стиролом).  Подобный процесс, получивший название сополимеризации, имеет широкое промышленное применение. Дивинил (1,3-бутадиен) – важнейший мономер для синтетического каучука – может быть полимеризован по радикальному или ионному механизму. В первом промышленном синтезе каучука инициатором полимеризации был металлический натрий, на поверхности которого происходила адсорбция и поляризация 1,3-бутадиена; механизм этой реакции анионный. И nСН2=СН-СН=СН2 ↓Na ...- СН2=СН-СН=СН2- [-СН2=СН-СН=СН2-]m -СН2=СН-СН=СН2 зопрен в присутствии металлоорганических комплексов легко превращается в синтетический каучук, физико-механические свойства которого подобны свойствам натурального. Сополимерные каучуки имеют наибольшее техническое применение. К ним относятся бутадиен-стирольный каучук, получаемый сополимеризацией 1,3-бутадиена и стирола, он является лучшей маркой синтетического каучука для автомобильных покрышек. Строение бутадиен-стирольного сополимера не выяснено, предполагаемую структуру отдельных звеньев можно разобрать. nСН2=СН-СН=СН2 + mСН2=СН-С6Н5 1,3-бутадиен стирол ...-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН=СН-СН2-... | С6Н5 или ...-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН-СН2-СН=СН-(СН2)2-СН-... | | С6Н5 С6Н5 Бутадиен-нитрильный каучук – сополимер 1,3-бутадиена и акрилонитрила – обладает вязкостью натурального каучука, однако превышает его по устойчивости к стиранию, масло- и бензиностойкости. Бутилкаучук – сополимер изобутилена и 1,3-бутадиена, вводимого для придания каучуку способности к вулканизации, получается низкотемпературной ионной полимеризацией в присутствии фторида бора (III). Он обладает высокой химической стойкостью и газонепроницаемостью, является хорошим изолятором для проводов и кабелей. Предполагаемая структура сополимера. СН3 СН3 СН3 | | | nСН2=С + mСН2=СН-СН=СН2 → ...-СН2-С-СН2=СН-СН2-С-... | | | СН3 СН3 СН3 Изобутилен Сопряженные диеновые углеводороды при ионной полимеризации в зависимости от характера катализатора образуют различно построенные полимерные цепи. Различают два типа цепеобразования: цис-1,4, транс-1,4 и цис-1,2. Полимеризация изопрена в присутствии триалкилалюминия и хлорида титана (IV) приводит у цис-1,4-полимеру, в котором цис-построеные остатки диена связаны друг с другом в положении 1,4.  При полимеризации смешанным гидридом алюминия и щелочного металла в присутствии хлорида титана (IV) преобладает полимер транс-1,4-строения, в котором остатки транс-диена связаны в положении 1,4.  Диены с неконцевыми двойными связями полимеризуются с трудом, так как пространственные предприятия затрудняют их адсорбцию на активных центрах катализатора. Один из видов синтетического каучука получают из ацетилена. При полимеризации ацетилена образуется винилацетилен СН≡С-СН=СН2. Винилацетилен присоединяет молекулу хлористого водорода, при этом получается 2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен). Х |
Похожие:
 | Получение и применение алкадиенов. Каучук. Цели Учебный эксперимент при изучении кислород- и азотсодержащих органических соединений |  | Подпись Дата Лист 1 бгту 00. 00. Пз разраб. Сенкевич А. Ч. Провер. Шашок Ж. С. Консульт Каучук, резина, армирующие материалы, полиэфирный корд, адгезия, малеид ф, гексаметоксиметилмеламиновая смола, модификатор, старение,... |
| Урока по химии. Класс: 10 Тема: Алкадиены. Каучук Цель: продолжить изучение электронного и пространственного строения органических веществ, развивать умение пользоваться номенклатурой... | | Стерлитамакское открытое акционерное общество «Синтез-Каучук» является одним из Ски-5ПМ. Главное преимущество неодимовой каталитической системы экологичность. В процессе синтеза неодимового полимера не образуется... |
