Введення
Бутадієн-стирольні каучуки (дивинил-стирольні каучуки, БСК, СКС,СКМС, ДССК, амеріпол, інтол, каріфлекс, Кріль, ніпол, плайофлекс, SBR, сінпол,солпрен, стереон, тьюфден, філпрен, ЮНІДО) - синтетичні каучуки, продуктикополімеризації бутадієну (I) і стиролу (II) загальної формули:
Бутадієн-стірольний каучук, випускається в широкому асортименті івеликому обсязі, що пояснюється відносною доступністю вихідних мономерів(Бутадієну і стиролу), високою однорідністю властивостей і хорошою якістюодержуваного полімеру, а також освоєної технологією виробництва.
Потужності виробництва Б.-с. оскільки становлять близько 50% усіх потужностейпо синтетичному каучуку, їх щорічне виробництво в капіталістичнихкраїнах становить 2-2,5 млн. т.
Основна маса БСК виходить емульсійної кополімеризаціїбутадієну стиролу.
В залежності від умов полімеризації і складу застосовуваних компонентіввипускають бутадієн-стирольні каучуки, що розрізняються по складу і властивостям.
Розподіл ланок бутадієну і стиролу в макромолекулі полімеру- Нерегулярне, статистичне.
Каучуки випускають з вмістом пов'язаного стиролу 10, 30 або 50%.
Важливим етапому розвитку промисловості синтетичних каучуків з'явилася організаціявиробництва бутадієн-стирольних каучуків, одержуваних полімеризацією в воднихемульсіях по радикальному механізму. Емульсійні бутадієн-стирольні каучуки тав даний час є найбільш поширеними і дешевими, вонивипускаються на п'яти заводах: у Воронежі, Стерлітамаці, Тольятті, Омську іКрасноярську [1].
емульсійної полімеризації проводять при високій (50 В° С - В«гарячаВ»полімеризація) і при зниженій (5 В° С - В«холоднаВ»полімеризація) температурі, отримуючи при цьому, відповідно, В«гарячі каучукиВ»і В«холодні каучукиВ» [2].
Зниження температури полімеризації призводить до зменшення вмістув каучуку низькомолекулярних фракцій, зменшення ступеня розгалуженості ізбільшенню регулярності структури полімеру, що, в цілому, приводить до поліпшенняякості полімеру.
Можна отримати полімер заданої середньої молекулярної маси, якурегулюють в процесі полімеризації введенням регуляторів, що здійснюютьпередачу ланцюга. Із збільшенням вмісту регуляторів молекулярна маса полімерузнижується.
В якості емульгаторів, необхідних для отримання стійкихемульсій мономерів, а також готових продуктів полімеризації - латексів,застосовують натрієві або калієві мила синтетичних жирних кислот (парафінати),діспропорціонірованной або гідровані каніфолі, а також солі сульфокислотабо алкилсульфонати [3].
Каніфоль піддають спеціальній обробці - диспропорціонуванняпри 230-250 В° С в присутності каталізатора - паладію [2].
При виділенні каучуку коагуляцією латексу розчинами хлоридунатрію і сірчаної кислоти частину емульгаторів у вигляді вільних жирних чи смолянихкислот залишається в каучуку. У латекс вводять противостарители, які прикоагуляції також переходять у каучук.
Емульсійні бутадієн-стирольні каучуки позначаються СКС, абутадієн-метілстірольние-СКМС. Цифри в позначенні марки каучуку відображаютьвміст стиролу (в мас. ч.) в 100 мас. ч. полімеру. Буква А вказує нанизькотемпературну полімеризацію. Буква Р позначає, що полімеризаціяпроводилась у присутності регуляторів полімеризації. Букви П, К і С вказуютьна що застосовувалися в процесі полімеризації емульгатори - відповіднопарафінати, солі діспропорціонірованной або гідровані каніфолі іалкилсульфонати. Буква Н вказує на те, що полімер заправлений неокрашіваемиепротівостарітелем [4].
Буква Д в марці каучуку позначає, що він призначений длявиробництва виробів з підвищеними діелектричними властивостями і містить дуженезначна кількість водорозчинних компонентів за рахунок коагуляціїлатексу в присутності солей алюмінію.
Отримані бутадієн-стирольні каучуки методом розчинноїполімеризації в присутності литийорганические з'єднань. При добавках полярнихз'єднань в ланцюзі спостерігається статистичний розподіл ланок бутадієну істиролу. Структура таких кополімерів буде істотно відрізнятися від структуриемульсійних каучуків. Зменшується число ланок бутадієну, приєднаних доположенні 1,2 (до 10%) і транс - 1,4. але збільшуєтьсязміст ланок зі структурою цис - 1,4 (до 40%). Розчиннібутадієн-стирольні каучуки позначаються ДССК і цифрами вказують вмістприєднаного стиролу.
Зміст полімеру в емульсійних каучуках становить близько 92-95%, а в розчинних - близько98%.
В залежності від умов отримання середня молекулярна масаемульсійних каучуків коливається від 200 до 400 тис. [4] при широкому ММР тадостатньо великій розгалуженості ланцюгів. Розчинні каучуки мають дуже вузькеММР.
Бутадієн-стирольнікаучуки, одержувані полімеризацією в розчині
При кополімеризації бутадієну з стиролом в полярному розчинникуна литийорганические каталізаторах або в присутності добавок, зближують активністьмономерів, утворюються статистичні сополімери, близькі за структурою тавластивостями до емульсійним аналогам. Представником каучуків цього типу єДССК-25, що утворюється при кополімеризації 75% (мас.) бутадієну і 25% (мас.)стиролу:
нерегулярний сополімер
При полімеризації в неполярному вуглеводневому розчиннику іпослідовної подачі мономерів виходять блоксополімери типуполістирол-полібутадієн-полістирол, зокрема ДСТ-30, що володіє властивостямитермоеластопласту:
Аналогічним методом виробляють бутадієновий каучуки СКД-Л літієвоїполімеризації, що відрізняються від каучуків типу СКД нерегулярною структурою івисокою морозостійкістю.
Виробництво ДССК-25
Технологічне оформлення виробництва ДССК-25 багато в чомуаналогічно процесу отримання каучуків типу СКІ-3 і СКД. Сополимеризацияздійснюється в батареї полімеризаторів (рис. 1). Шихта готуєтьсязмішанням очищених і осушених стиролу, бутадієну й змішаного розчинника,складається з циклогексану і гексанової фракції у співвідношенні 75: 25. Складшихти, ч. (мас):
Компоненти шихти подаються на змішання в діафрагмовими змішувач 8 із мірників 1 - 4, а потім направляються на тонку хімічнуочищення від мікродомішок в апарат з мішалкою і сорочкою 9, куди змірників 5 і 6 подаються розчини литийорганические з'єднань вгексанової фракції. Час титрування домішок 15-20 хв, температура неповинна перевищувати 25 В° С. Про ступінь очищення судять за забарвленням шихти,проходить через оглядового ліхтар 10. Слабо-коричневий колір шихтисвідчить про відсутність мікродомішок. Шихта на полімеризацію подаєтьсядозувальним насосом 11. Перед полімеризаторів вона змішується зрозчином каталізатора, який готується змішанням розчинівлитийорганические з'єднання і полярної добавки, зближуючої константикополімеризації бутадієну і стиролу в гексанової фракції.
Рис. 1. Схема полімеризації при отриманні ДССК-25 [4]: ​​
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14 - мірники; 8 - діафрагмовими змішувач, 9 - тітратори,10 - оглядового ліхтар; 11 - дозувальний насос, 12 1 - 12 3 - Полімеризатори; 13 - фільтр, 15, 18 - насоси; 16 - інтенсивний змішувач; 17 -усреднітель.
I - стирол; II - бутадієн; III - циклогексан; IV - гексанової фракції; V - діліт-полідівініл; VI - бутілітій; VII - бутілат калію; VIII - вода; IX - стабілізатор; X - розсіл; XI - полімерізат на дегазацію .
кополімеризації відбувається в батареї, що складається з трьохстандартних полімеризаторів (апарати 12) об'ємом 20 м 3 при послідовній безперервної подачі шихти знизу ...
