Каучуки
оряли
растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость
получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим
даёт огромную экономию труда.
Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требует каучуки
хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине,
выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию
окислителей и различных агрессивных сред.
Такие свойства могут иметь лишь синтетические каучуки. Многие учёные
работали над проблемой получения синтетического каучука. Начиная с 1900
года ученик Бутлерова химик И.Л. Кондаков впервые получил синтетическим
путём изопрен.
Продолжателем школы Бутлерова явился химик-органик А.Е. Фаворский.
Особенно важное значение имеют работы Фаворского по механизму процесса
полимеризации и по синтезу изопрена – углеводорода, который стал ценным
мономером для получения синтетического каучука.
Также над получением синтетического каучука работали химики: Е.
Кавенту, О.Г. Филиппов, Б.В. Бызов, И.И. Остромысленский и многие другие.
Как известно натуральный каучук имеет свои недостатки, то есть при
высокой температуре он становиться мягким, липким, сильно растягивается, а
при низкой температуре твердеет и становится хрупким, поэтому открыли
способ получения синтетического каучука.
В 1910 году С.В. Лебедеву впервые удалось получить синтетический
каучук и бутадиена. Сырьём для получения синтетического каучука служил
этиловый спирт, из которого получали бутадиен 1,3 (бутадиен оказался более
доступным продуктом, чем изопрен). Затем через реакцию полимеризации в
присутствии металлического натрия получали бутадиеновый синтетический
каучук.
В 1932 году именно на базе этого углеводорода возникла крупная
промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по
производству синтетического каучука. Способ С.В. Лебедева оказался более
разработанным и экономичным.
С.В. Лебедев – советский химик-органик, родившийся в 1874 году. Был
создателем первого крупного промышленного производства синтетического
каучука.
В 1926 году ВСНХ СССР объявил Международный конкурс по разработке
промышленного способа синтеза каучука из отечественного сырья. К первому
января 1928 года в жюри надо было представить описание способа, схему
промышленного получения продукта и 2 кг каучука. Победителем конкурса стала
группа исследователей, которую возглавлял профессор Медико-хирургической
академии в Ленинграде С.В. Лебедев.
В 1908-1909 годах С.В. Лебедев впервые синтезировал каучукоподобное
вещество при термической полимеризации дивинила и изучил его свойства. В
1914 году учёный приступил к изучению полимеризации около двух десятков
углеводородов с системой двойных или тройных связей (бутадиен, аллен и их
производные).
В 1925 году С.В. Лебедев выдвинул практическую задачу создания
промышленного способа синтеза каучука. В 1927 году эта задача была решена.
Под руководством Лебедева были получены в лаборатории первые килограммы
синтетического каучука. С.В. Лебедев изучил свойства этого каучука и
разработал рецепты получения из него важных для промышленности резиновых
изделий, в первую очередь автомобильных шин. В 1930 году по методу Лебедева
была получена первая партия нового каучука на опытном заводе в Ленинграде,
а спустя два года в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по
производству синтетического каучука в широких масштабах.
2.Получение синтетического каучука.
В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе.
Поскольку натуральный каучук – полимер диенового углеводорода, то Лебедев
воспользовался так же диеновым углеводородом, только более простым и
доступным – бутадиеном CH2=CH-CH=CH2.
Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение
бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти
реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью
соответствующих катализаторов:
Бутадиен очищают от непрореагировавшего этилового спирта,
многочисленных побочных продуктов и подвергаю полимеризации.
а) полимеризация – процесс соединения двух, трёх и более молекул
полимера, с образованием вещества того же состава, но большего
молекулярного веса. При этом происходит разрыв и образование новых
химических связей, следовательно, полимеризация – типичная химическая
реакция.
Процессы полимеризации относятся к цепным реакциям, то есть к таким
процессам, при которых в веществе происходит образование активных частиц,
способных вызвать ряд последовательных превращений вещества. Реакции этого
типа могут протекать с огромной, взрывной скоростью. Реакция полимеризации,
начавшись в одном месте, быстро распространяется по всей массе вещества.
Для того чтобы заставить молекулу мономера соединиться друг с другом,
их необходимо предварительно возбудить, то есть привести их в такое
состояние, когда они становятся способными, в результате раскрытия двойных
связей к взаимному присоединению. Это требует затраты определённого
количества энергии или участия катализатора.
При каталитической полимеризации катализатор не входит в состав
образующегося полимера и не расходуется, а выделяется по окончании реакции
в своём первоначальном виде. В качестве катализатора процесса полимеризации
бутадиена 1,3 С.В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые
применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком
А.А. Кракау.
Формула строения бутадиенового каучука: (-СH2-CH=CH-СH2-)n.
Отличительной особенностью процесса полимеризации является то, что при
этом молекулы исходного вещества или веществ соединяются между собой с
образованием полимера, не выделяя при этом каких-либо других веществ.
Некоторые синтетические каучуки получают из различных мономеров в
результате их совместной полимеризации, называемой сополимеризацией.
б) Сополимеризация бутадиена и стирола чаще всего осуществляется в
эмульсии.
Полимеризация в эмульсиях даёт возможность получать огромные
количества различных сополимерных каучуков, обладающих ценными техническими
качествами, но всё же достаточно далёких от натурального каучука и не
удовлетворяющих всем требованиям потребителей.
В настоящее время, для получения синтетических каучуков, в основном
используются углеводороды, содержащиеся в нефтяных газах и продукты
переработки нефти.
3.Важнейшие виды синтетического каучука.
Известно много синтетических каучуков, но самые распространённые это:
Бутадиеновый, Дивиниловый, Изопреновый, Хлоропреновый, Бутадиенстирольный.
Бутадиеновый синтетический каучук явился первым синтетическим
каучуком, производство которого было освоено в крупных промышленных
масштабах во многих странах. В 1932 году в нашей стране были построены
первые заводы по производству синтетического каучука, а в 1937-1940 годах
производство бутадиенового синтетического каучука было организовано в
Германии и США. Сырьём для получения бутадиенового каучука служил этиловый
спирт, который получали из крахмала картофеля или зерна.
IV.Используемая литература.
"Книга для чтения по химии (часть вторая)" Авторы: К. Я. Парменов, Л. М.
Сморгонский, Л. А. Цветков.
Химия. Большой справочник для школьников и поступающих в ВУЗы. Издательство
"Дрофа". М. 1999 г.
Компьютерная энциклопедия "Природа" .
Компьютерная энциклопедия "Наука".
Механизмы реакции в органической химии. Пер. с англ. / П.Сайкс. // Под ред.
д-ра хим. наук В.Ф.Травеня - М.:Химия, 1991.
Справочник химика. -Л :, Лен. отд. ГХИ, 1963. Т.2
-----------------------
CH2=C-CH=CH2
|
CH3
CH2=CH-CH=CH2 + Br2 CH2-CH=CH-CH2
Бутадиен-1,3 Бром |
Br Br
1,4дибромбутен2
CH2-CH=CH-CH2
| |
Br Br
CH2-CH-CH-CH2
| | | |
Br Br Br Br
1,2,3,4 тетрабромбутан
CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH-CH=CH2 +… …-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2
-…
Бутадиен-1,3 (мономер) Бутадиен-1,3 (мономер) полимер
бутадиена-1,3
n CH2=CH-CH=CH2 (-CH2-CH=CH-CH2-)n
дивинил полидивинил
2CH2=C-CH=CH2 … -CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2-…nCH2=C-CH= CH2
| | | |
CH3 CH3 CH3
CH3
Изопрен
-CH2-C=CH-CH2-
|
CH3 n
CH2=C-CH=CH2
|
CH3
CH2=C-CH=CH2 +
|
CH3
CH2=C-CH=CH2
|
CH3
изопрен
изопрен
-CH2-C=CH-CH2-
|
CH3
-CH2-C=CH-CH2
|
CH3
|
-CH2-C-CH-CH2-
|
CH3
| |
-CH2-C-CH-CH2- +
|
CH3
изопреновый каучук
| |
-CH2-C-CH-CH2-
|
CH3
-CH2-C=CH-CH2- +
|
CH3
-CH2-C=CH-CH2
|
CH3
-CH2-C=CH-(CH2)2
|
C??†††††??????????????†††††?†††††††††††?††††??†††††††††??†††††?†††&dagge
| |  скачать работу |
Каучуки |
