Le caoutchouc styrène-butadiène est considéré comme l'une des options les plus utilisées pour les matériaux polymères. Il convient à la fabrication de pneus et d'autres produits en caoutchouc de haute qualité.
Le matériau polymère nommé est produit à partir de matières premières peu coûteuses, et sa technologie de fabrication est considérée comme assez abordable, avec un algorithme d'actions clair. Le caoutchouc styrène-butadiène résultant présente d'excellentes performances et caractéristiques chimiques. Il est produit en volumes importants et est présenté par le fabricant dans une large gamme.
Matières premières pour la production
Examinons de plus près la production de caoutchoucs styrène-butadiène. Comme charge de ce matériau polymère, on choisit le butadiène-1, 3 ou l'alpha-méthylstyrène. Obtenez du caoutchouc styrène-butadiène par technologie en solution ou copolymérisation en émulsion. Dans la deuxième méthode, des caoutchoucs en solution styrène-butadiène sont formés.
Polymérisation en émulsion
Comment le caoutchouc styrène-butadiène est-il produit ? La réaction implique la copolymérisation du styrène etbutadiène en émulsion. Le produit final résultant de cette interaction est appelé caoutchouc styrène-butadiène (SBR).
Actuellement, l'industrie nationale du caoutchouc produit une variété de produits polymères à base de ce produit chimique.
Comment le caoutchouc styrène-butadiène est-il classé ? Les fabricants proposent les options suivantes:
- caoutchoucs sans huile (SKS-ZOARK);
- matériaux avec un pourcentage moyen d'huile (SKM-ZOLRKM-15);
- avec une plus grande quantité d'huile (SKS-ZODRKM-27);
- avec d'excellentes caractéristiques diélectriques (SKS-ZOARPD).
Nom spécifique
Les premiers chiffres des noms ci-dessus indiquent la teneur quantitative en styrène de la charge initiale sélectionnée pour le processus de polymérisation:
- "A" implique la mise en œuvre du processus de polymérisation à basse température (pas plus de +5 degrés).
- Le "M" indique qu'il contient de l'huile, pas seulement du styrène.
- Le caoutchouc styrène-butadiène avec la lettre "P" raconte la réaction de polymérisation sans la présence d'un régulateur.
- "K" indique l'utilisation d'émulsifiant de colophane dans la fabrication du caoutchouc.
- La lettre "P" symbolise le matériau obtenu en présence dans le mélange initial de sels d'acides gras synthétiques, qui sont des produits d'oxydation partielle de paraffines saturées.
Qu'est-ce qui caractérise le caoutchouc styrène-butadiène ? Sa préparation est basée sur le procédé de polymérisation,qui est familier même aux élèves du secondaire qui étudient dans les écoles polyvalentes et les collèges.
Ainsi, pour la production de caoutchouc de semelle dans l'industrie, on utilise du caoutchouc styrène-butadiène rempli de résine, dont la formule n'est pas différente de l'hydrocarbure diène habituel. Les caoutchoucs produits à base de résine styrène-butadiène ont une résistance accrue à l'abrasion mécanique et de bonnes caractéristiques similaires au cuir.
Réaliser le processus de polymérisation en émulsion sur une installation industrielle spéciale. Qu'est-ce qui caractérise ce caoutchouc styrène butadiène ? Sa réception est réalisée selon une technologie claire et éprouvée. La durée moyenne d'une réaction chimique est de 12 à 15 heures. Une fois la polymérisation terminée, un latex se forme, qui contient environ 30 à 35 % de la substance polymère. Neon D. est ajouté au latex comme antioxydant
À partir du latex, le caoutchouc est produit par coagulation d'électrolytes contenant de l'acide sulfurique. Étant donné que l'huile de colophane et le savon à base d'acides gras synthétiques agissent comme émulsifiants, en plus de la coagulation, on observe également la formation d'acides gras, qui ont un effet positif sur les caractéristiques technologiques du produit fini.
Grâce à l'ajout d'acide sulfurique, le savon se transforme en acides organiques libres, la coagulation du latex est terminée et le caoutchouc styrène-butadiène se forme. L'utilisation du matériau fini est multiforme, selon le type de production. Fondamentalement, le caoutchouc estmatière première courante dans l'industrie chimique.
Structure du caoutchouc
Quelle est la structure du caoutchouc styrène butadiène ? Les propriétés physiques d'une substance donnée sont déterminées par les caractéristiques de sa structure. Lors de la réception du polymère par ozonation, un polymère de structure irrégulière se forme. Dans le caoutchouc, les unités monomères sont réparties de manière aléatoire, la molécule a une forme ramifiée.
Près de 80 % de toutes les unités sont trans, et seulement 20 % sont cis.
Caractéristiques
Analysons le caoutchouc styrène butadiène. Les propriétés de cette substance sont associées à son poids moléculaire élevé. En moyenne, il est de 150 000 à 400 000. Et la technologie de fabrication des caoutchoucs remplis d'huile implique le choix de matériaux à poids moléculaire relatif élevé. Cette option vous permet d'éliminer l'impact négatif de l'huile sur la qualité du caoutchouc, de maintenir d'excellentes caractéristiques technologiques du caoutchouc pendant une longue période.
Il est possible d'obtenir du caoutchouc styrène-butadiène à partir d'éthylène en réalisant une chaîne technologique utilisant des activateurs, des émulsifiants, des régulateurs, ainsi que d'autres substances, partiellement en cours d'interaction entrant dans la composition du caoutchouc résultant.
Caractéristiques distinctives
Caractérisons le caoutchouc styrène-butadiène. La formule de cette substance indique qu'elle résiste aux déformations mécaniques, aux solvants agressifs. Pour augmenter la résistance au gel et l'élasticitécaoutchouc réduisent la quantité de styrène dans le mélange initial. Le polymère résultant se dissout dans l'essence et les solvants aromatiques.
Qu'est-ce qui distingue le caoutchouc styrène-butadiène ? Les propriétés et la relation avec les acides concentrés, les cétones, l'alcool sont stables, en outre, le polymère a une excellente perméabilité aux gaz et à l'eau. Lors du chauffage du caoutchouc, de graves changements structurels sont observés, ce qui affecte négativement les propriétés physiques et mécaniques du caoutchouc résultant.
L'oxydation thermique à des températures supérieures à 125 °C provoque une diminution de la rigidité et de la destruction. L'oxydation ultérieure implique une structuration sérieuse du polymère, affecte l'augmentation de sa rigidité.
Fonctionnalités de l'application
Le caoutchouc styrène-butadiène est utilisé pour créer un composé de caoutchouc. Propriétés, l'application de ce représentant de la classe des hydrocarbures diènes correspond pleinement aux caractéristiques de sa formule structurale.
La présence de groupes phényle latéraux affecte la résistance accrue aux effets négatifs de l'exposition aux rayonnements par rapport à d'autres variétés de ces polymères.
Les composés de caoutchouc, qui sont fabriqués à base de caoutchouc styrène-butadiène, ont un faible pouvoir collant, un retrait accru lors du calandrage et de l'extrusion. Cela affecte négativement la mise en œuvre des processus technologiques, ainsi que lors du collage (assemblage) des ébauches en caoutchouc.
Les caoutchoucs basse température ont des propriétés technologiques améliorées, on les appellecaoutchoucs "chauds".
Variétés de gommes
Les caoutchoucs souples styrène-butadiène à basse température ont une faible viscosité, ils ne sont donc pas plastifiés.
Les caoutchoucs rigides sont produits en petites quantités, en les soumettant à une plastification thermo-oxydative dans l'air à une température d'environ 1 400 °C à l'aide d'activateurs de processus de dégradation.
Les vulcanisateurs non remplis ont une faible résistance à la traction. Avec une diminution de la quantité de styrène lié dans le composé polymère, la résistance et la résistance à l'abrasion diminuent, la résistance au gel augmente et l'élasticité augmente.
Les vulcanisateurs de caoutchouc styrène-butadiène remplis de noir (avec du noir de carbone) ont d'excellents paramètres en termes de résistance à la chaleur et de résistance à l'usure, mais dans une certaine mesure, ils sont inférieurs en élasticité et en résistance à la déformation aux caoutchoucs conventionnels. Les vulcanisateurs utilisés ont une résistance supplémentaire aux acides concentrés et dilués, aux alcools, aux alcalis et aux éthers. Ils gonflent dans les solvants pour caoutchouc.
Tous les polymères obtenus sont utilisés dans la production de pneus, la fabrication d'une variété de produits non moulés et moulés. Par exemple, le caoutchouc styrène-butadiène est utilisé pour fabriquer des bandes transporteuses pour la production forestière et des chaussures en caoutchouc sont produites. En raison de leur résistance accrue aux radiations, tous ces caoutchoucs sont utilisés dans la fabrication de caoutchoucs présentant une résistance optimale aux rayonnements gamma.
Pour la production de produits avec d'excellentes caractéristiques de résistance au gel, des matières premières sont utilisées, encontenant une teneur minimale en styrène.
Caractérisation des caoutchoucs styrène butadiène polymérisés en solution
Dans l'industrie nationale, la production de caoutchoucs styrène-butadiène de polymérisation en solution avec différentes teneurs en styrène a été lancée:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (a des caractéristiques diélectriques améliorées).
Il y a aussi du caoutchouc en vente, qui comprend des microblocs de styrène aromatique, destinés à la coulée.
De plus, il existe des caoutchoucs de polymérisation en solution remplis d'huile qui contiennent jusqu'à 27 % d'huile. Grâce à la polymérisation en solution, en présence de catalyseurs organolithiens, les principaux paramètres de la structure moléculaire sont ajustés:
- chaîne de branches;
- poids moléculaire;
- macrostructures.
Les caractéristiques distinctives de ces caoutchoucs sont la présence importante du polymère lui-même (jusqu'à 98 %), la quantité minimale d'impuretés. Les polymères ont une structure linéaire par rapport aux caoutchoucs en émulsion styrène-butadiène.
Les matériaux polymères résultants ont une ductilité, une résistance à l'usure, une résistance au gel et une résistance accrue à la fissuration plus élevées. On note également la grande endurance dynamique de ces matériaux. Avec moins de retrait, ils ont une viscosité Mooney plus élevée, puisque les macromolécules ont une structure linéaire, sont capables de se remplir d'un grand nombrela suie (noir de carbone) et l'huile sans altérer les propriétés mécaniques et physiques des vulcanisateurs.
Il existe certains avantages technologiques dans la production de caoutchoucs en solution par rapport aux options d'émulsion, mais il y a beaucoup plus d'exigences concernant la pureté des monomères utilisés. Les caoutchoucs à polymérisation en solution sont utilisés dans l'industrie du pneu pour créer des bandes transporteuses durables, des semelles de chaussures, des manchons en caoutchouc et de nombreuses pièces en caoutchouc. Le styrène et le buadiène-1,3 sont considérés comme des composants initiaux pour la production de matériaux polymères de ce type. Les caoutchoucs sont obtenus par copolymérisation en solution ou en émulsion.
Dans la production moderne, non seulement la technologie de fabrication de caoutchoucs non chargés est utilisée, mais également la production de polymères, qui contiennent des résines, du noir de carbone et de l'huile, a été établie. Parmi tous les matériaux polymères produits, le caoutchouc styrène-butadiène représente plus de la moitié de toute la capacité de production.
La raison de cette échelle est la grande homogénéité des caractéristiques physiques et chimiques du produit fabriqué, la disponibilité des monomères de départ (styrène et butadiène), ainsi que la chaîne de production bien établie.
Une grande masse de caoutchouc styrène-butadiène dans la production moderne est obtenue par copolymérisation en émulsion de styrène et de butadiène.
Classification des caoutchoucs par structure
Compte tenu des conditions de polymérisation et de la composition des composants utilisés, la production de caoutchoucs styrène-butadiène, qui se différencient parpropriétés et composition. Une distribution statistique irrégulière des unités structurales de styrène et de butadiène dans la macromolécule est autorisée.
Avec la diminution de la température, on observe une diminution de la teneur quantitative en fractions de faible poids moléculaire dans le caoutchouc créé. De plus, il y a une diminution de la ramification structurelle, une augmentation de la structure régulière du polymère, ce qui affecte positivement les caractéristiques techniques et opérationnelles du produit fini.
Dans le développement de la production nationale de matériaux synthétiques, un point important a été la mise en place de la production de matériaux styrène-butadiène par polymérisation radicalaire. Actuellement, ces matériaux de haute qualité et à un prix abordable sont produits dans les usines de Krasnoyarsk, Omsk, Tolyatti, Sterlitamak, Voronezh.
Caractéristiques technologiques
Si vous le souhaitez, vous pouvez obtenir un polymère avec certains paramètres. Par exemple, avec un poids moléculaire moyen donné, qui est contrôlé lors de la polymérisation en introduisant des régulateurs capables de transfert de chaîne. À mesure que la teneur quantitative en régulateurs augmente, on observe une diminution du poids moléculaire du polymère.
Qu'est-ce qui peut être considéré comme des émulsifiants adaptés à la production d'émulsions stables de monomères, ainsi qu'à la création de produits finaux de polymérisation, les latex ? Les sels de potassium ou de sodium d'acides carboxyliques synthétiques gras, la colophane hydrogénée, ainsi que les sels d'alkylsulfonates sont considérés comme les principaux composants chimiques.
Lors du choix de la colophane, il faut d'abordsoumis à un traitement particulier. En cours de dismutation avec un catalyseur (palladium), il acquiert les propriétés nécessaires à la chaîne technologique de production du caoutchouc.
Spécificités de fabrication
Pour réaliser la copolymérisation, on utilise une batterie de polymériseurs. Lors de la préparation du mélange, du styrène purifié et pré-séché, du butadiène, du solvant (il peut s'agir de cyclohexane) sont mélangés dans un rapport de 5/1. Ensuite, les composants de la charge d'origine sont introduits dans un mélangeur à membrane pour un mélange de haute qualité. Ensuite, le mélange est envoyé pour une purification chimique fine à partir de diverses petites impuretés.
L'appareil est alimenté en composés organolithiens titrés à 25 °C pendant 20 minutes. Le degré de purification est déterminé par la couleur de la charge. S'il n'y a pas d'impuretés, le mélange a une couleur légèrement brune. Avant polymérisation, le mélange est mélangé avec un catalyseur, des additifs polaires.
Le processus est effectué dans une batterie, qui se compose de trois appareils standard, par alimentation successive de la charge. La température à l'intérieur des polymériseurs est maintenue dans la plage de 50 à 80 °C. La durée moyenne de l'ensemble du processus chimique est de 6 heures.
Conclusion
Dans toutes les sphères de la vie et de l'activité d'une personne opportune, il existe des matériaux à base de caoutchouc styrène-butadiène. On notera tout d'abord la création de semelles en caoutchouc pour chaussures, de pneus en caoutchouc pour automobiles, de tuyaux d'arrosage divers.
Copolymères statistiques de styrène etle butadiène est largement utilisé dans la création de matériaux isolants électriques, une variété de produits pour l'industrie automobile, y compris la création de pneus de haute qualité. Les technologies innovantes utilisées par les fabricants modernes de caoutchoucs styrène-butadiène leur permettent de créer des produits avec des paramètres physiques et chimiques spécifiés et les caractéristiques de performance souhaitées.
Parmi les caractéristiques de cette production, on note l'utilisation de catalyseurs de haute qualité. Selon la structure des caoutchoucs synthétisés, la durée du processus de leur création, ainsi que le coût final des produits en caoutchouc fabriqués à base de caoutchouc, diffèrent considérablement.
