El caucho de estireno-butadieno se considera una de las opciones más utilizadas para los materiales poliméricos. Es adecuado para la fabricación de neumáticos y otros productos de caucho de alta calidad.
El material polimérico mencionado se produce a partir de materias primas económicas y su tecnología de fabricación se considera bastante asequible, con un claro algoritmo de acciones. El caucho de estireno-butadieno resultante tiene un rendimiento y unas características químicas excelentes. Se produce en volúmenes significativos y el fabricante lo presenta en una amplia gama.
Materias primas para la producción
Echemos un vistazo más de cerca a la producción de cauchos de estireno-butadieno. Como materia prima para este material polimérico, se elige butadieno-1, 3 o alfa-metilestireno. Obtenga caucho de estireno-butadieno por tecnología de solución o copolimerización en emulsión. En el segundo método, se forman cauchos de solución de estireno-butadieno.
Polimerización en emulsión
¿Cómo se produce el caucho de estireno butadieno? La reacción implica la copolimerización de estireno ybutadieno en emulsión. El producto final resultante de esta interacción se denomina caucho de estireno-butadieno (SBR).
Actualmente, la industria nacional del caucho está produciendo una variedad de productos poliméricos basados en este químico.
¿Cómo se clasifica el caucho de estireno butadieno? Los fabricantes ofrecen las siguientes opciones:
- gomas que no contienen aceite (SKS-ZOARK);
- materiales con un porcentaje medio de aceite (SKM-ZOLRKM-15);
- con mayor cantidad de aceite (SKS-ZODRKM-27);
- con excelentes características dieléctricas (SKS-ZOARPD).
Denominación específica
Los primeros dígitos de los nombres anteriores indican el contenido cuantitativo de estireno en la carga inicial seleccionada para el proceso de polimerización:
- "A" implica la implementación del proceso de polimerización a baja temperatura (no más de +5 grados).
- La "M" indica que contiene aceite, no solo estireno.
- El caucho de estireno-butadieno con la letra "P" informa sobre la reacción de polimerización sin la presencia de un regulador.
- "K" indica el uso de emulsionante de colofonia en la fabricación de caucho.
- La letra "P" simboliza el material obtenido en presencia de la mezcla inicial de sales de ácidos grasos sintéticos, que son productos de oxidación parcial de parafinas saturadas.
¿Qué caracteriza al caucho de estireno butadieno? Su elaboración se basa en el proceso de polimerización,que es familiar incluso para los estudiantes de secundaria que estudian en escuelas y universidades integrales.
Entonces, para la producción de suela de caucho en la industria, se utiliza caucho de estireno-butadieno relleno de resina, cuya fórmula no es diferente del hidrocarburo diénico habitual. Los cauchos producidos a base de resina de estireno-butadieno tienen una mayor resistencia a la abrasión mecánica y buenas características similares al cuero.
Realizar el proceso de polimerización en emulsión en una planta industrial especial. ¿Qué caracteriza a este caucho de estireno butadieno? La recepción se realiza según una tecnología clara y probada. La duración media de una reacción química es de 12 a 15 horas. Una vez completada la polimerización, se forma un látex que contiene aproximadamente un 30-35 por ciento de la sustancia polimérica. Neon D. se agrega al látex como antioxidante
A partir del látex, se produce caucho por coagulación de electrolitos que contienen ácido sulfúrico. Dado que el aceite de colofonia y el jabón a base de ácidos grasos sintéticos actúan como emulsionantes, además de la coagulación, también se observa la formación de ácidos grasos, que tienen un efecto positivo en las características tecnológicas del producto terminado.
Gracias a la adición de ácido sulfúrico, el jabón se convierte en ácidos orgánicos libres, se completa la coagulación del látex y se forma caucho de estireno-butadieno. El uso del material terminado es multifacético, según el tipo de producción. Básicamente el caucho esmateria prima común en la industria química.
Estructura de caucho
¿Cuál es la estructura del caucho de estireno butadieno? Las propiedades físicas de una sustancia dada están determinadas por las características de su estructura. Al recibir el polímero por ozonización, se forma un polímero de estructura irregular. En el caucho, las unidades monoméricas se distribuyen aleatoriamente, la molécula tiene una forma ramificada.
Casi el 80 por ciento de todas las unidades son trans y solo el 20 por ciento son cis.
Características
Analicemos el caucho de estireno butadieno. Las propiedades de esta sustancia están asociadas a su alto peso molecular. En promedio, es de 150 000 a 400 000. Y la tecnología para la fabricación de cauchos rellenos de aceite implica la elección de materiales con un alto peso molecular relativo. Esta opción le permite eliminar el impacto negativo del aceite en la calidad del caucho, para mantener excelentes características tecnológicas del caucho durante un largo período.
Es posible obtener caucho de estireno-butadieno a partir de etileno mediante la conducción de una cadena tecnológica utilizando activadores, emulsionantes, reguladores, así como otras sustancias, parcialmente en el proceso de interacción que pasa a la composición del caucho resultante.
Características distintivas
Vamos a caracterizar el caucho de estireno-butadieno. La fórmula de esta sustancia indica que es resistente a la deformación mecánica, solventes agresivos. Para aumentar la resistencia a las heladas y la elasticidad. El caucho reduce la cantidad de estireno en la mezcla inicial. El polímero resultante se disuelve en gasolina y disolventes aromáticos.
¿Qué más hace que el caucho de estireno butadieno se destaque? Las propiedades y la relación con los ácidos concentrados, las cetonas y el alcohol son estables, además, el polímero tiene una excelente permeabilidad al gas y al agua. Durante el calentamiento del caucho se observan serios cambios estructurales que afectan negativamente las propiedades físicas y mecánicas del caucho resultante.
La oxidación térmica a temperaturas superiores a 125 °C provoca una disminución de la rigidez y destrucción. La oxidación posterior implica una estructuración grave del polímero, incide en el aumento de su rigidez.
Características de la aplicación
El caucho de estireno-butadieno se usa para crear un compuesto de caucho. Propiedades, la aplicación de este representante de la clase de hidrocarburos diénicos corresponde completamente a las características de su fórmula estructural.
La presencia de grupos fenilo laterales afecta la mayor resistencia a los efectos negativos de la exposición a la radiación en comparación con otras variedades de estos polímeros.
Los compuestos de caucho, que se fabrican a base de caucho de estireno-butadieno, tienen una baja adherencia y una mayor contracción durante el calandrado y la extrusión. Esto afecta negativamente la implementación de procesos tecnológicos, así como durante el pegado (ensamblaje) de piezas de caucho.
Los cauchos de baja temperatura tienen propiedades tecnológicas mejoradas, se les llamacauchos "calientes".
Variedades de cauchos
Los cauchos blandos de estireno-butadieno para bajas temperaturas tienen una viscosidad baja, por lo que no se plastifican.
Los cauchos rígidos se producen en pequeñas cantidades, sometiéndolos a una plastificación termooxidativa en aire a una temperatura de aproximadamente 1400 °C utilizando activadores del proceso de degradación.
Los vulcanizadores sin relleno tienen una baja resistencia a la tracción. Con una disminución en la cantidad de estireno unido en el compuesto polimérico, la resistencia y la resistencia a la abrasión disminuyen, la resistencia a las heladas aumenta y la elasticidad aumenta.
Los vulcanizadores de caucho de estireno-butadieno rellenos de negro (con negro de carbón) tienen excelentes parámetros en términos de resistencia al calor y resistencia al desgaste, pero hasta cierto punto son inferiores en elasticidad y resistencia a la deformación a los cauchos convencionales. Los vulcanizadores usados tienen una resistencia adicional a ácidos concentrados y diluidos, alcoholes, álcalis, éteres. Se hinchan en disolventes de caucho.
Todos los polímeros obtenidos se utilizan en la producción de neumáticos, la fabricación de una variedad de productos moldeados y no moldeados. Por ejemplo, el caucho de estireno-butadieno se utiliza para fabricar cintas transportadoras para la producción maderera y se producen zapatos de caucho. Debido a la mayor resistencia a la radiación, todos estos cauchos se utilizan en la fabricación de cauchos que tienen una resistencia óptima a la radiación gamma.
Para la producción de productos con excelentes características de resistencia a las heladas, se utilizan materias primas, enque contiene un contenido mínimo de estireno.
Caracterización de la polimerización en solución de cauchos de estireno butadieno
En la industria nacional, se ha lanzado la producción de cauchos de estireno-butadieno de polimerización en solución con diferentes contenidos de estireno:
- DSSK-10.
- DSSK-25.
- DSSK-18.
- DSSK-50.
- DSSK-25D (tiene características dieléctricas mejoradas).
También se vende caucho, que incluye microbloques de estireno aromático, destinados al proceso de fundición.
Además, existen cauchos de polimerización en solución llenos de aceite que contienen hasta un 27 % de aceite. Gracias a la polimerización en solución, en presencia de catalizadores de organolitio, se ajustan los principales parámetros de la estructura molecular:
- cadena de ramas;
- peso molecular;
- macroestructuras.
Las características distintivas de tales cauchos son la presencia significativa del propio polímero (hasta 98%), la cantidad mínima de impurezas. Los polímeros tienen una estructura lineal en comparación con los cauchos de emulsión de estireno-butadieno.
Los materiales poliméricos resultantes tienen mayor ductilidad, resistencia al desgaste, resistencia a las heladas y mayor resistencia al agrietamiento. También destacamos la alta resistencia dinámica de estos materiales. Con menos contracción, tienen una mayor viscosidad Mooney, ya que las macromoléculas tienen una estructura lineal, pueden llenarse con un gran númerohollín (negro de humo) y aceite sin cambiar negativamente las propiedades mecánicas y físicas de los vulcanizadores.
Existen algunas ventajas tecnológicas en la producción de cauchos en solución en comparación con las opciones de emulsión, pero existen muchos más requisitos en cuanto a la pureza de los monómeros utilizados. Los cauchos de polimerización en solución se utilizan en la industria de los neumáticos para crear cintas transportadoras duraderas, suelas de zapatos, manguitos de caucho y numerosas piezas de caucho. El estireno y el buadieno-1, 3 se consideran componentes iniciales para la producción de materiales poliméricos de este tipo. Los cauchos se obtienen por copolimerización en solución o en emulsión.
En la producción moderna, no solo se utiliza la tecnología de fabricación de cauchos sin relleno, sino que también se ha establecido la producción de polímeros que contienen resinas, negro de carbón y aceite. Entre todos los materiales poliméricos producidos, el caucho de estireno-butadieno representa más de la mitad de toda la capacidad de producción.
La razón de esta escala es la alta homogeneidad de las características físicas y químicas del producto fabricado, la disponibilidad de los monómeros de partida (estireno y butadieno), así como la línea de producción bien establecida.
Una gran masa de caucho de estireno-butadieno en la producción moderna se obtiene mediante la copolimerización en emulsión de estireno y butadieno.
Clasificación de cauchos por estructura
Teniendo en cuenta las condiciones de polimerización y la composición de los componentes utilizados, la producción de cauchos de estireno-butadieno, que difieren enpropiedades y composición. Se permite una distribución irregular estadística de las unidades estructurales de estireno y butadieno en la macromolécula.
Al disminuir la temperatura, se observa una disminución en el contenido cuantitativo de fracciones de bajo peso molecular en el caucho creado. Además, hay una disminución en la ramificación estructural, un aumento en la estructura regular del polímero, lo que afecta positivamente las características técnicas y operativas del producto terminado.
En el desarrollo de la producción nacional de materiales sintéticos, un punto importante fue el establecimiento de la producción de materiales de estireno-butadieno por polimerización radical. Actualmente, dichos materiales de alta calidad y a un precio asequible se producen en fábricas en Krasnoyarsk, Omsk, Tolyatti, Sterlitamak, Voronezh.
Características de la tecnología
Si lo desea, puede obtener un polímero con ciertos parámetros. Por ejemplo, con un peso molecular medio dado, que se controla durante la polimerización mediante la introducción de reguladores capaces de transferir cadenas. A medida que aumenta el contenido cuantitativo de reguladores, se observa una disminución en el peso molecular del polímero.
¿Qué se pueden considerar como emulsionantes adecuados para la producción de emulsiones estables de monómeros, así como para la creación de productos finales de polimerización, látex? Las sales de potasio o sodio de ácidos grasos carboxílicos sintéticos, la colofonia hidrogenada y las sales de alquilsulfonatos se consideran los principales componentes químicos.
Al elegir resina, primero debesometido a un trato especial. En el proceso de desproporción con un catalizador (paladio), adquiere las propiedades necesarias para la cadena tecnológica de producción del caucho.
Especificaciones de producción
Para realizar la copolimerización se utiliza una batería de polimerizadores. Al preparar la mezcla, se mezclan estireno, butadieno, solvente (puede ser ciclohexano) purificados y presecados en una proporción de 5/1. Luego, los componentes de la carga original se alimentan a un mezclador de diafragma para una mezcla de alta calidad. Luego, la mezcla se envía para una purificación química fina de varias impurezas pequeñas.
El aparato se alimenta con compuestos de organolitio, titulados a 25 °C durante 20 minutos. El grado de purificación está determinado por el color de la carga. Si no hay impurezas, la mezcla tiene un color ligeramente marrón. Antes de la polimerización, la mezcla se mezcla con un catalizador, aditivos polares.
El proceso se lleva a cabo en una batería, que consta de tres dispositivos estándar, mediante el suministro sucesivo de la carga. La temperatura dentro de los polimerizadores se mantiene en el rango de 50 a 80 °C. La duración media de todo el proceso químico es de 6 horas.
Conclusión
En cualquier esfera de la vida y actividad de una persona puntual, existen materiales a base de caucho de estireno-butadieno. En primer lugar, observamos la creación de suelas de caucho para zapatos, llantas de caucho para automóviles, varias mangueras de riego.
Copolímeros estadísticos de estireno yEl butadieno se usa ampliamente en la creación de materiales de aislamiento eléctrico, una variedad de productos para la industria automotriz, incluida la creación de neumáticos de alta calidad. Las tecnologías innovadoras utilizadas por los fabricantes modernos de cauchos de estireno-butadieno les permiten crear productos con parámetros físicos y químicos específicos y las características de rendimiento deseadas.
Entre las características de esta producción, destacamos el uso de catalizadores de alta calidad. Dependiendo de la estructura de los cauchos sintetizados, la duración del proceso de su creación, así como el costo final de los productos de caucho fabricados a base de caucho, difieren significativamente.
