Si bëhet goma sintetike izoprene

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 14:02

Game natyrale ka shumë analoge, dhe goma izoprene konsiderohet si një nga më shumëtonazhet. Industria prodhon një shumëllojshmëri të gjerë të llojeve të këtyre produkteve, të ndryshme si në vetitë ashtu edhe në llojin e katalizatorëve që janë përdorur - litium, kompleks dhe të ngjashme.

Si bëhet goma

Game izopren është sintetike, është stereoregulare dhe përftohet nga polimerizimi i izoprenit të vendosur në një mjedis tretës inert me një katalizator kompleks. Kjo është bërë, për shembull, SKI-3. Polimerizimi i izoprenit në tretësirë duhet të jetë i vazhdueshëm, për këtë ekzistojnë bateri me katër deri në gjashtë polimerizues që ftohen me shëllirë.

Monomeri në përzierje përqendrohet në dymbëdhjetë - pesëmbëdhjetë për qind, pastaj shkalla e shndërrimit do të arrijë nëntëdhjetë e pesë për qind, dhe kohëzgjatja do të jetë dy deri në tre orë në temperatura nga zero deri në dhjetë gradë Celsius. Nëse është e nevojshme të merret gome izopren me peshë të lartë molekulare, pastërtia e reagentëve të përdorur në polimerizim është shumëshkallë e lartë.

Stabilizues dhe tharje

Për të mbrojtur polimerin nga oksidimi, ai duhet të stabilizohet me një përzierje të fenilendiaminës dhe neozonit, e cila duhet të futet në polimerizat si një tretësirë ose suspension ujor. Për të ndarë gomën e izoprenit nga polimerizimi si thërrime, polimerizimi duhet të përzihet me avull dhe ujë, pastaj të shtohen aditivë që parandalojnë grumbullimin (grumbullimin). Më pas, tretësi duhet të distilohet. Tani është e nevojshme të kryhen proceset e degazimit, ndarjes së thërrimeve nga uji dhe tharjes në makinat me krimba dhe tharëse me rripa. Në fund të këtij procesi, prodhimi i gomës izopren mund të konsiderohet i përfunduar.

Tani do të bëhet briketim në impiantet automatike nën presion. Marka SKI-3 - gome izopren sintetike, e cila prodhohet në briketa prej tridhjetë kilogramësh secila. Briketa mbështillet me film polietileni dhe vendoset në një qese letre me katër shtresa. Ky film është i përpunuar mjaft mirë njëkohësisht me përmbajtjen, e cila është goma izopren, vetitë e tij me temperaturën e përzierjes lejojnë që polietileni të zbutet dhe të përzihet me masën kryesore në një mikser gome.

Struktura

Çdo gomë që prodhohet nga industria ka karakteristikat dhe vetitë e veta të natyrshme vetëm për këtë varietet. Disa goma kanë forcë të mirë mekanike, të tjera kanë rezistencë të mirë kimike ose papërshkueshmëri nga gazi, të tjera nuk kanë frikë nga ndryshimet e temperaturës, etj. Vetitëgomat individuale sintetike janë superiore ndaj gomës natyrale në shumë mënyra dhe shumë herë. Vetëm elasticiteti i gomës natyrale ende nuk është tejkaluar dhe kjo është vetia më e rëndësishme për produkte të tilla si gomat e avionëve apo makinave.

Gjatë operimit, ato përjetojnë gjithmonë deformime të mëdha - si shtrirje ashtu edhe ngjeshje, gjë që shkakton fërkim ndërmolekular, ngrohje dhe humbje të cilësisë. Kjo do të thotë, sa më i lartë të jetë elasticiteti i gomës, aq më i qëndrueshëm është produkti. Është për këtë arsye që goma natyrale nuk ka dalë ende nga përdorimi, dhe është ajo që përdoret për prodhimin e gomave për avionë dhe makina me shpejtësi të lartë dhe të rënda. Goma natyrale është një polimer i izoprenit, prandaj shkencëtarët po punojnë kaq shumë për ta bërë gomën me izopren një analog të gomës natyrale.

Formula

Burimet për nxjerrjen e gomës natyrale janë shumë të kufizuara. Goma normale, natyrale ka formulën C₅H₈, siç doli, është absolutisht identike me formulën molekulare të izoprenit, e cila është formohet kur goma nxehet, në produktet e dekompozimit të saj. Sfida është të gjesh një mënyrë mjaft të përballueshme. Dhe goma e izoprenit merret gjatë reaksionit të polimerizimit, dhe këtu është e rëndësishme të ndërtohet saktë rrjedha e këtij reagimi. Polimerizimi ndodh si më poshtë: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Metoda më premtuese deri më tani është metoda e dehidrogjenizimit katalitik të izopentanit, i cili çlirohet nga gazrat e naftës. Materiali fillestar për prodhimin e izoprenit mund të jetë gjithashtu pentani: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, sepse kur nxehet dhe me katalizatorë kthehet edhe në izopentan. Ekziston edhe një metodë polimerizimi në të cilën reaksioni për marrjen e gomës izopren është ndërtuar në atë mënyrë që përftohet goma që është shumë e ngjashme në strukturë me gomën natyrale dhe, për rrjedhojë, ka të njëjtat veti të shkëlqyera.}

Izoprene

Izopreni është një hidrokarbur i pangopur që i përket serisë diene. Është një lëng i paqëndrueshëm pa ngjyrë. Era është shumë karakteristike. Goma izoprene është një monomer natyral, pasi pjesa e mbetur e molekulës së saj përfshihet në shumë komponime të tjera natyrore - izoprenoide, terpenoidë dhe të ngjashme. Ai shpërndahet në tretës organikë. Me alkool etilik, për shembull, mund të përzihet në çdo raport. Por nuk tretet mirë në ujë.

Por lehtë formon një njësi strukturore të gomës izopren gjatë polimerizimit, për shkak të së cilës fitohen guttaperka izoprene dhe goma. Gjithashtu, izopreni mund të hyjë në reaksione të ndryshme gjatë kopolimerizimit. Në industri, është i domosdoshëm, pasi përdoret për të sintetizuar goma, ilaçe, madje edhe disa substanca aromatike. Në vendin tonë, prodhimi i gomës sintetike izopren është zhvilluar për një kohë të gjatë dhe përbën afërsisht njëzet e katër për qind të prodhimit botëror.

Histori

Izopreni i parë u përftua në vitin 1860 me pirolizë nga goma natyrale.piroliza është dekompozimi termik (në temperatura të larta) i shumë përbërjeve inorganike dhe organike në kushtet e mungesës së oksigjenit. Më vonë, u shpik një llambë izopreni - një elektrike me një spirale të nxehtë, me të cilën vaji terpentinë dekompozohej termikisht në laboratorë.

Lufta e Dytë Botërore solli një kërkesë të madhe për gomat izopren, dhe për këtë arsye, izopreni u mësua të prodhohej në një shkallë industriale nga piroliza e limonenit. Megjithatë, izopreni ishte shumë i shtrenjtë për prodhimin masiv të gomave sintetike. Situata ndryshoi kur u gjet mënyra për ta marrë atë nga nafta. Pastaj teknologjitë për polimerizimin e izoprenit filluan të zhvillohen me shpejtësi.

Roli në ekonomi

Gjëja më e rëndësishme në planifikimin e prodhimit të një produkti të tillë si goma izoprene është zgjedhja e duhur e vendndodhjes, sepse do të jetë e nevojshme të dorëzohen fraksione të ndarjes C₅ në destinacion nga disa ndërmarrje njëherësh, të cilat kryejnë plasaritje. Në vend të dytë për nga rëndësia është marrja në konsideratë në planet për vendin e depozitimit të hidrokarbureve të mbetura nga fraksioni C_5..

Në fillim të viteve nëntëdhjetë të shekullit të njëzetë, Evropa Perëndimore prodhoi rreth tetëdhjetë e pesë mijë ton diene C_{5, nga të cilat dyzet e katër mijë ton ishte ciklopentadien i dimerizuar dhe njëzet e tre mijë tonë ishte izopren. Pjesa tjetër - rreth pesëmbëdhjetë mijë tonë - ishin piperilene. Dhjetë vjet më vonë, prodhimi botëror i izoprenit ishte rritur në 850,000 ton në vit.}

Properties

Në kushte standarde, izopreni, siç u përmend tashmë, është një lëng i paqëndrueshëm, pa ngjyrë, pothuajse i patretshëm në ujë, por i përzier në çdo raport me alkoolin dietil, standard, benzen, aceton. Izopreni është në gjendje të formojë përzierje azeotropike me një shumëllojshmëri të gjerë tretësish organikë. Kur merren parasysh të dhënat e studimeve spektroskopike, mund të shihet se tashmë në pesëdhjetë gradë Celsius, shumica e molekulave të izoprenit marrin një konformacion të qëndrueshëm s-trans, vetëm pesëmbëdhjetë përqind e molekulave janë në konformacionin s-cis. Midis këtyre gjendjeve, diferenca e energjisë është 6,3 kJ.

Vetitë kimike të izoprenit e paraqesin atë si një dien tipik i konjuguar, i cili hyn në reaksione zëvendësimi, shtimi, kompleksimi, ciklimi, telomerizimi. Aktiv në reagimin me elektrofilet dhe dienofile.

Aplikacion

Pjesa kryesore e izoprenit të prodhuar aktualisht përdoret në sintezën e gomës izoprene, e ngjashme në strukturë dhe veti me gomën natyrale. Përdoret veçanërisht gjerësisht për prodhimin e gomave. Ekziston edhe një produkt tjetër i polimerizimit të izoprenit, poliizopreni, i cili përdoret shumë më pak sepse ka vetitë e gutaperkës. Përdoret për të bërë izolim teli dhe topa golfi, për shembull. Goma izoprene përdoret për të prodhuar të gjitha llojet e produkteve të gomës që kombinojnë goma natyrale dhe të tjera sintetike.

Për shembull, për të reduktuar ngjitjen, shtohengomat butadien-metilstiren, përveç kësaj, qëndrueshmëria ndaj lodhjes rritet nëse deformimet përsëriten. Nitritet shtojnë rezistencën e ozonit dhe rezistencën ndaj plakjes së nxehtësisë. Kështu, duke vëzhguar një sërë veçorish teknike, gomat izopren manifestohen në mënyrë të përsosur kur përdoren rripa transportues, zorrë thithëse ose presioni, kur rreshtohen boshtet e makinerive, në prodhimin e këpucëve, produkteve mjekësore dhe produkteve të tjera.

rrezik mjedisor

Izopreni është shumë shpërthyes dhe i ndezshëm. Në përqendrime të larta në trup, mund të çojë në paralizë dhe vdekje. Kjo ndodh kryesisht në ngopjen atmosferike, dhe për këtë arsye metabolizmi zhvillohet në sistemin e frymëmarrjes, kur izopreni shndërrohet në epookside dhe diole.

Dyzet miligramë për metër kub konsiderohet një përqendrim i lartë - kjo është doza maksimale. Përqendrimet e vogla të izoprenit në ajër mund të kenë një efekt narkotik te një person, të shkaktojnë acarim të syve, lëkurës, traktit respirator dhe mukozave.

Biologji

Shkencëtarët modernë kanë zbuluar se tymrat e izoprenit lëshojnë pothuajse të gjitha bimët në atmosferë. Sasia globale e izoprenit fitogjen vlerësohet përafërsisht në (180-450)^.10^{12 gram karbon në vit. Ky proces përshpejtohet nëse temperatura e ajrit i afrohet tridhjetë gradë Celsius, dhe gjithashtu nëse intensiteti i rrezatimit diellor është i lartë, ndërsa fotosinteza tashmë është plotësisht e ngopur. Biosinteza e izoprenit frenohet nga fosmidomicina dhe komponimet e tërësnjë numër statinash. Pse bimët e bëjnë këtë nuk është kuptuar plotësisht. Ndoshta izopreni u jep atyre rezistencë shtesë ndaj mbinxehjes. Përveç kësaj, është një pastrues radikal, që do të thotë se mund të mbrojë bimët nga speciet reaktive të oksigjenit dhe ozoni.}

Shkencëtarët sugjerojnë gjithashtu se sinteza e izoprenit shkakton një konsum të vazhdueshëm të molekulave NADPH dhe ATP, të cilat bima prodhon gjatë fotosintezës. Prandaj, çlirimi i izoprenit parandalon degradimin dhe reduktimin fotooksidues nëse ndriçimi është i tepruar. Disavantazhi i këtij mekanizmi mbrojtës mund të jetë një: karboni, i cili nxirret me kaq vështirësi në procesin e fotosintezës, harxhohet për çlirimin e izoprenit. Shkencëtarët nuk u ndalën te bimët dhe zbuluan se trupi i njeriut mund të prodhojë edhe hidrokarbure diene, dhe izopreni është më i zakonshmi në mesin e tyre.