Jinsi mpira wa isoprene sintetiki unavyotengenezwa

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 14:03

Raba asilia ina analogi nyingi, na raba ya isoprene inachukuliwa kuwa mojawapo ya tani nyingi zaidi. Sekta hii inazalisha aina mbalimbali za aina za bidhaa hizi, zikitofautiana katika mali na aina ya vichocheo vilivyotumika - lithiamu, changamano, na kadhalika.

Jinsi mpira unavyotengenezwa

raba ya isoprene ni ya sintetiki, haina muundo, na inapatikana kwa upolimishaji wa isoprene iliyowekwa kwenye chombo kisichozimika cha kutengenezea chenye kichocheo changamani. Hii imefanywa, kwa mfano, SKI-3. Upolimishaji wa isoprene katika myeyusho lazima uendelee, kwa hili kuna betri za polima nne hadi sita ambazo zimepozwa na brine.

Monoma katika mchanganyiko imejilimbikizia hadi asilimia kumi na mbili - kumi na tano, kisha kiwango cha ubadilishaji kitafikia asilimia tisini na tano, na muda utakuwa saa mbili hadi tatu kwa joto kutoka nyuzi sifuri hadi kumi. Ikiwa ni muhimu kupata mpira wa isoprene uzani wa juu wa Masi, usafi wa vitendanishi vinavyotumiwa katika upolimishaji ni sana.shahada ya juu.

Kuimarisha na kukausha

Ili kulinda polima dhidi ya uoksidishaji, ni lazima itengenezwe kwa mchanganyiko wa phenylenediamine na neozoni, ambayo lazima iingizwe kwenye polima kama suluji au kuahirishwa kwa maji. Ili kutenganisha mpira wa isoprene kutoka kwa polymerizate kama crumb, polymerizate lazima ichanganyike na mvuke na maji, kisha kuongeza viongeza vinavyozuia agglomeration (lumping). Kisha kutengenezea lazima kuchujwa. Sasa ni muhimu kutekeleza taratibu za kufuta, kutenganisha makombo kutoka kwa maji na kukausha katika mashine za minyoo na kavu ya ukanda. Mwishoni mwa mchakato huu, utengenezaji wa mpira wa isoprene unaweza kuchukuliwa kuwa umekamilika.

Sasa itakuwa ikitengeneza brique kwenye mitambo ya kiotomatiki kwa shinikizo. Brand SKI-3 - mpira wa synthetic isoprene, ambayo huzalishwa katika briquettes ya kilo thelathini kila mmoja. Briquette imefungwa kwenye filamu ya polyethilini na kuwekwa kwenye mfuko wa karatasi wa safu nne. Filamu hii imechakatwa vizuri wakati huo huo na yaliyomo, ambayo ni mpira wa isoprene, sifa zake na joto la mchanganyiko huruhusu polyethilini kulainisha na kuichanganya na misa kuu kwenye mchanganyiko wa mpira.

Muundo

Kila raba inayozalishwa na tasnia ina sifa na sifa zake zinazotokana na aina hii pekee. Baadhi ya rubbers wana nguvu nzuri ya mitambo, wengine wana upinzani mzuri wa kemikali au upungufu wa gesi, wengine hawana hofu ya mabadiliko ya joto, na kadhalika. Malirubbers ya synthetic ya mtu binafsi ni bora kuliko mpira wa asili kwa njia nyingi na mara nyingi zaidi. Ni elasticity tu ya raba asili bado haijazidiwa, na hii ndiyo sifa muhimu zaidi kwa bidhaa kama vile tairi za ndege au gari.

Wakati wa operesheni, kila mara hupata mgeuko mkubwa - kunyoosha na kubana, ambayo husababisha msuguano kati ya molekuli, joto na kupoteza ubora. Hiyo ni, juu ya elasticity ya mpira, bidhaa ya kudumu zaidi. Ni kwa sababu hii kwamba mpira wa asili bado haujatumika, na ndio hutumika kwa utengenezaji wa matairi ya ndege za kasi na nzito na magari. Raba asilia ni polima ya isoprene, ndiyo maana wanasayansi wanajitahidi sana kutengeneza raba ya isoprene analojia ya raba asilia.

Mfumo

Nyenzo za kuchimba mpira asilia ni chache sana. Raba ya kawaida, inayotokea kiasili ina fomula C₅H₈, kama ilivyotokea, inafanana kabisa na fomula ya molekuli ya isoprene, ambayo ni. hutengenezwa wakati mpira unapokanzwa, katika bidhaa zake za mtengano. Changamoto ni kutafuta njia ya bei nafuu. Na mpira wa isoprene hupatikana wakati wa mmenyuko wa upolimishaji, na hapa ni muhimu kwa usahihi kujenga mwendo wa majibu haya. Upolimishaji hutokea kama ifuatavyo: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

Njia inayoonyesha matumaini zaidi kufikia sasa ni mbinu ya uondoaji hidrojeni wa isopentane, ambayo hutolewa kutoka kwa gesi za petroli. Nyenzo ya kuanzia kwa utengenezaji wa isoprene pia inaweza kuwa pentane: CH₃-CH₂-CH₂- CH ₂-CH_{3, kwa sababu inapokanzwa na kwa vichocheo, pia hugeuka kuwa isopentane. Pia kuna mbinu ya upolimishaji ambayo mmenyuko wa kupata mpira wa isoprene hujengwa kwa njia ambayo mpira hupatikana ambayo inafanana sana katika muundo na mpira asilia na, kwa hivyo, ina sifa bora sawa.}

Isoprene

Isoprene ni hidrokaboni isiyojaa inayomilikiwa na mfululizo wa diene. Ni kioevu chenye tete kisicho na rangi. Harufu ni tabia sana. Mpira wa Isoprene ni monoma ya asili, kwani salio la molekuli yake imejumuishwa katika misombo mingine mingi ya asili - isoprenoids, terpenoids, na kadhalika. Inayeyuka katika vimumunyisho vya kikaboni. Kwa pombe ya ethyl, kwa mfano, inaweza kuchanganywa kwa uwiano wowote. Lakini haiyeyuki vizuri kwenye maji.

Lakini huunda kwa urahisi kitengo cha kimuundo cha raba ya isoprene wakati wa upolimishaji, kutokana na ambayo isoprene gutta-percha na raba hupatikana. Pia, isoprene inaweza kuingia katika athari mbalimbali wakati wa copolymerization. Katika tasnia, ni muhimu sana, kwani hutumiwa kutengeneza raba, dawa na hata vitu vyenye harufu nzuri. Katika nchi yetu, utengenezaji wa mpira wa sintetiki wa isoprene umekuwa ukiendelezwa kwa muda mrefu, na unachangia takriban asilimia ishirini na nne ya uzalishaji wa dunia.

Historia

Isoprene ya kwanza ilipatikana mwaka wa 1860 kwa pyrolysis kutoka kwa mpira wa asili.pyrolysis ni mtengano wa joto (kwa joto la juu) wa misombo mingi ya isokaboni na ya kikaboni chini ya hali ya ukosefu wa oksijeni. Baadaye, taa ya isoprene ilivumbuliwa - ya umeme yenye coil iliyopashwa joto, ambayo mafuta ya tapentaini yaliharibiwa kwa joto katika maabara.

Vita vya Pili vya Ulimwengu vilileta hitaji kubwa la raba za isoprene, na kwa hivyo, isoprene ilifunzwa kutengenezwa kwa kiwango cha viwanda na pyrolysis ya limonene. Bado, isoprene ilikuwa ghali sana kwa utengenezaji wa raba za syntetisk. Hali ilibadilika ilipopatikana njia ya kuipata kutoka kwa mafuta. Kisha teknolojia za upolimishaji wa isoprene zilianza kukua kwa kasi.

Wajibu katika uchumi

Jambo muhimu zaidi katika kupanga uzalishaji wa bidhaa kama vile mpira wa isoprene ni chaguo sahihi la eneo, kwa sababu itakuwa muhimu kutoa sehemu za kutenganisha C₅ kwa marudio kutoka kwa makampuni kadhaa mara moja, ambayo hufanya ngozi. Katika nafasi ya pili kwa umuhimu ni kuzingatiwa katika mipango ya eneo la utupaji wa hidrokaboni iliyobaki kutoka kwa sehemu ya C_5..

Mwanzoni mwa miaka ya tisini ya karne ya ishirini, Ulaya Magharibi ilizalisha takriban tani themanini na tano elfu za C_{5 dienes, ambapo tani arobaini na nne elfu zilikuwa dimerized cyclopentadiene na tani ishirini na tatu elfu ilikuwa isoprene. Zilizobaki - kama tani elfu kumi na tano - zilikuwa piperylenes. Miaka kumi baadaye, uzalishaji wa ulimwengu wa isoprene ulipanda hadi tani 850,000 kwa mwaka.}

Mali

Chini ya hali ya kawaida, isoprene, kama ilivyotajwa tayari, ni kioevu tete kisicho na rangi, ambacho karibu hakiyeyuki katika maji, lakini kinaweza kuchanganyika kwa uwiano wowote na diethyl alkoholi, sanifu, benzini, asetoni. Isoprene ina uwezo wa kutengeneza mchanganyiko wa azeotropiki na aina mbalimbali za vimumunyisho vya kikaboni. Wakati wa kuzingatia data ya masomo ya spectroscopic, inaweza kuonekana kuwa tayari kwa digrii hamsini za Celsius, molekuli nyingi za isoprene huchukua conformation imara ya s-trans, asilimia kumi na tano tu ya molekuli ni katika conformation s-cis. Kati ya majimbo haya, tofauti ya nishati ni 6.3 kJ.

Sifa za kemikali za isoprene huiwasilisha kama diene ya kawaida iliyochanganyika, ambayo huingia katika uingizwaji, nyongeza, uchangamano, uendeshaji baisikeli, miitikio ya telomerization. Hufanya kazi kwa kutumia dawa za umeme na dienofili.

Maombi

Sehemu kuu ya isoprene inayozalishwa kwa sasa inatumika katika usanisi wa mpira wa isoprene, sawa katika muundo na sifa na mpira asilia. Inatumika hasa sana kwa ajili ya uzalishaji wa matairi. Pia kuna bidhaa nyingine ya upolimishaji wa isoprene, polyisoprene, ambayo hutumiwa kidogo sana kwa sababu ina mali ya gutta-percha. Inatumika kufanya insulation ya waya na mipira ya golf, kwa mfano. Raba ya Isoprene hutumika kutengeneza kila aina ya bidhaa za mpira zinazochanganya raba asilia na nyinginezo.

Kwa mfano, ili kupunguza kunata, huongezwabutadiene-methylstyrene rubbers, kwa kuongeza, uvumilivu wa uchovu huongezeka ikiwa deformations hurudiwa. Nitriti huongeza upinzani wa ozoni na upinzani wa kuzeeka kwa joto. Kwa hivyo, ukiangalia seti ya sifa za kiufundi, raba za isoprene hujidhihirisha kikamilifu wakati wa kutumia mikanda ya kusafirisha, bomba za kunyonya au shinikizo, wakati wa kuweka shafts za mashine, katika utengenezaji wa viatu, matibabu na bidhaa zingine.

Hatari kwa mazingira

Isoprene ina mlipuko mwingi na inaweza kuwaka. Katika viwango vya juu katika mwili, inaweza kusababisha kupooza na kifo. Hii hasa hutokea katika kujaa kwa angahewa, na kwa hivyo kimetaboliki hufanyika katika mfumo wa upumuaji, wakati isoprene inapobadilishwa kuwa epoksidi na dioli.

Milligrams arobaini kwa kila mita ya ujazo inachukuliwa kuwa mkusanyiko wa juu - hiki ndicho kipimo cha juu zaidi. Mkusanyiko mdogo wa isoprene hewani unaweza kuwa na athari ya narcotic kwa mtu, kusababisha kuwasha kwa macho, ngozi, njia ya upumuaji na utando wa mucous.

Biolojia

Wanasayansi wa kisasa wamegundua kuwa mafusho ya isoprene hutoa karibu mimea yote kwenye angahewa. Kiwango cha kimataifa cha isoprene ya phytogenic inakadiriwa kuwa (180-450)^.10^{12 gramu za kaboni kwa mwaka. Utaratibu huu unaharakishwa ikiwa hali ya joto ya hewa inakaribia digrii thelathini za Celsius, na pia ikiwa nguvu ya mionzi ya jua ni ya juu, wakati photosynthesis tayari imejaa kikamilifu. Isoprene biosynthesis iliyozuiliwa na fosmidomycin na misombo ya jumlaidadi ya statins. Kwa nini mimea hufanya hivyo haijulikani kikamilifu. Labda isoprene huwapa upinzani wa ziada kwa overheating. Zaidi ya hayo, ni mlafi mkali, ambayo ina maana kwamba inaweza kulinda mimea dhidi ya aina tendaji za oksijeni na ozoni.}

Wanasayansi pia wanapendekeza kwamba usanisi wa isoprene husababisha matumizi ya mara kwa mara ya molekuli za NADPH na ATP, ambazo mmea hutoa wakati wa usanisinuru. Kwa hivyo, kutolewa kwa isoprene huzuia uharibifu wa oksidi ya picha na kupunguza tena ikiwa mwangaza ni mwingi. Hasara ya utaratibu huu wa ulinzi inaweza kuwa moja: kaboni, ambayo hutolewa kwa ugumu huo katika mchakato wa photosynthesis, hutumiwa kwa kutolewa kwa isoprene. Wanasayansi hawakuishia kwenye mimea na waligundua kuwa mwili wa binadamu unaweza pia kutoa diene hidrokaboni, na isoprene ndiyo inayojulikana zaidi kati yao.