Upload
dinhkhuong
View
225
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
POLIIZOPREN (IR)
cis-1,4-poliizopren
sastoji se od smjese izomernih struktura, vrlo sličan prirodnom kaučuku (prir. kaučuk >99% cis-1,4-poliizoprena)
sintetski poliizopren:
- 96-98% cis-1,4-poliizoprena (Ti katalizator)
- 90-92% cis-1,4-poliizoprena (alkil-Li inicijator)
zbog razlika u strukturi između prirodnog kaučuka i sintetskog poliizoprena postoje razlike u obradi i vulkanizaciji
Dobivanje poliizoprena: pripravlja se polimerizacijom u otopini:
Polimerizacija izoprena:
1) uz titanove katalizatore TiCl4 + Al(C2H5)3
2) pomoću alkil-litija kao inicijatora uz ugljikovodična otapala
1) postupak: Ti katalizator - modificiran s namjerom povećanja aktivnosti katalizatora radi smanjenja potrebne količine katalizatora, povećanja konverzije i lakše izolacije polimera iz smjese
prije polimerizacije u reakcijskoj se posudi pripravlja katalizator(Ziegler-Natta) na T=-10...+10°C pri čemu se komponente otapaju u otapalu uz snažno miješanje
u dobivenu otopinu dodaje se otopina izoprena koji se nakon 4 sata na T=10...40°C prevede u polimer uz 90%-tnu konverziju
nakon prekinute reakcije u polimeru zaostaju tvari koje utječu na njegovu razgradnju i time na svojstva i smanjenje molekulske mase
zaostale tvari trebaju se deaktivirati prije uklanjanja otapala i daljnje prerade polimera
deaktivatori su alkalijski alkoholati ili amini
ciklopentadien djeluje kao katalitički otrov pa njegov udio ne smije biti veći od 1...2 ppm
2) polimerizacija pomoću alkil-litij (najčešće butil-litij) inicijatora provodi se lako
inicijator se dodaje otopini monomera u kojoj ostaje otopljen za vrijeme reakcije; ne stvara neželjene nusprodukte i provodi se gotovo do potpune konverzije
karakteriziran je vrlo niskom raspodjelom molek. masa
Svojstva:
- poliizopreni dobiveni Ziegler-Natta polimerizacijom i alkil litij polimerizacijom razlikuju se u reološkim svojstvima, zbog mikro- i makrostrukture: npr. kod injekcijskog prešanja litijev poliizopren teče bolje od Zieglerovog tipa
- poliizoprenski kaučuci imaju niži modul i veće izduženje nego prirodni kaučuk.
Upotreba:
- razlikuje se ovisno o postupku dobivanja: sintentski poliizopren uz Ti katalizator upotrebljava se u svim područjima primjene prirodnog kaučuka dok se drugi tip uz Li inicijator koristi u kombinaciji s drugim sintetskim kaučucima (SBR i NBR)
Glavna podjela guma
• Gume za normalnu upotrebu
- obične gume
• Gume za specijalnu upotrebu
- specijalne gume
Gume za normalnu upotrebu (obične gume)
• Polimer koji ima preradbena i mehanička svojstva koja
ispunjavaju zahtjeve proizvoda
• Moraju biti dovoljno jeftine
• Nije potrebna povećana otpornost na bubrenje u nepolarnim tekućinama (ulja i benzin)
Gume za specijalnu upotrebu (specijalne gume)
• posjeduju jedno ili više svojstava kojima nadmašuju obične gume
- većina ih sadrži u lancu N, O, S, Si, Cl, Br i F atome Najvažnije podgrupe: gume otporne na toplinu gume otporne na bubrenje u uljima i ostalim tekućinama
Klasifikacija guma i njihovo označavanje
M - zasićeni polimetilenski lanac
N - sadrže N u polimernom lancu
O - sadrže O u polimernom lancu
R - nezasićeni ugljikov lanac
T - sadrže S u polimernom lancu
U - sadrže C, O i N u polimernom lancu
(poliuretanske gume)
M gume
EPM – kopolimer etilena propilena
- dobivanje: kontinuiranom polimerizacijom u otopini ili suspenziji
- ne može se vulkanizirati pomoću sumpora, već samo uz perokside
- izvanredno postojan prema starenju (djelovanja kisika i ozona)
- vrlo dobra otpornost prema kiselinama, bazama i polarnim otapalima
- glavni nedostatak: slabo se veže na tekstilnu podlogu i metale
- upotreba: spremnici za kemikalije, cijevi za prolaz vruće vode
M gume
EPDM – kopolimer etilena, propilena i diena
- udio propilena 20-70%, udio diena 4-8 % - vrlo otporan materijal prema vremenskim utjecajima, ozonu,
oksidaciji i toplini zahvaljujući niskom sadržaju dvostrukih veza
ACM – kopolimer etil akrilata i 2-kloretil vinil etera - nastaje emulzijskom polimerizacijom akrilata u vodenom mediju ili polimerizacijom u suspenziji - dobra postojanost prema starenju, temperaturnim promjenama i
prema djelovanju vrućeg zraka
M gume
FKM – kopolimer heksafluoropropilena i vinilden fluorida - ima vrlo nisku Tg - vrlo je otporan prema djelovanju jakih kiselina i oksidacijskih
sredstava - neotporan prema bazama - teško se vulkanizira - postojan prema visokim temperaturama - postojan prema djelovanju oksidacijskih sredstava i polarnih otapala
M gume
CFM – kopolimer trifluorokloretilena i vinilden fluorida
CSM – klorsulfonirani polietilenski
- nastaje kloriranjem polietilena male gustoće u kloriranim otapalima uz obasjavanje ultraljubičastim svjetlom, uz istovremeno uvođenje SO2
- vrlo dobra mehanička svojstva
- vrlo je otporan prema habanju, djelovanju ulja i visokih temperatura
- upotreba: izrada cijevi, dijelova pumpi
U gume
CO – poliepiklorohidrin
- nastaje polimerizacijom čistog epiklorhidrina
ECO – kopolimer epiklorhidrina i etilen oksida
- nastaje kopolimerizacijom epiklorhidrina i etilenoksida
- vrlo se dobro obrađuje i oblikuje
- izvanredna otpornost prema djelovanju ulja
- nezapaljivost
- dobra elastičnost na niskim temperaturama
R gume
SBR – kopolimer butadiena i stirena
- guma u širokoj upotrebi
- dobra otpornost prema abraziji i starenju materijala (uz dodatak prikladnih aditiva)
- 2012. proizvedeno više od 5 mil. tona SBR-a
- 50 % automobilskih guma izrađeno je od nekog tipa SBR-a - udio stiren/butadien utječe na svojstva polimera: s većim udjelom stirena gume su tvrđe i manje elastične
IR – cis-1,4-poliizopren
- nastaje polimerizacijom u otopini
R gume
BR – polibutadien (butadienska guma)
- CH2 – CH = CH - CH2 –
- nastaje polimerizacijom u otopini
- Tg ovisi o udjelu 1,2-polibutadiena u smjesi
- smjesa s mnogo cis-1,4-polibutadiena ima niži Tg
- izvanredna otpornost prema habanju
- vrlo dobra elastičnost
- postojanost na niskim temperaturama
R gume
CR – polikloropren
- CH2 - C=CH - CH2-
Cl
- nastaje radikalskom polimerizacijom u vodenim emulzijama
- široka upotreba
R gume
NBR – kopolimer butadiena i akrilonitrila
- CH2 – CH = CH - CH2 – CH2 - CH -
CN
- nastaje kopolimerizacijom u vodenim emulzijama
- polimerizacijom pri nižoj temperaturi manje je razgranat, sadrži manje bočnih lanaca
- polaran
- izvanredna otpornost prema starenju
- otpornost prema uljima, mastima i aromatskim otapalima
R gume
IIR – kopolimer izobutilena i izoprena
- polimerizacija izobutena u prisutnosti 2 – 3% izoprena, uz AlCl3
kao katalizator i metilen-klorid kao otapalo
- mali sadržaj dvostrukih veza izoprenskih molekula
- mala brzina prolaza plinova (zračnice za gume)
8x manja od prolaza kroz prirodni kaučuk
- toplinska postojanost
- otpornost prema kisiku,ozonu i atmosferilijama
- sposobnost zaustavljanja vibracija
- otpornost prema vlazi i kemikalijama
- dobra električna svojstva
- nezasićene gume otporne su na ozon
- otpornost raste u nizu SBR, NR, CR, IIR, EPDM.
- otpornost IIR-a raste smanjivanjem nezasićenja
Q gume
MQ – dimetil silikonska guma - relativno slabe sile između lančanih molekula - niska viskoznost - mala ovisnost viskoznosti o temperaturi - velika elastičnost na niskim temperaturama - stabilna guma prema termičkoj i oksidacijskoj razgradnji - nije otporna na kiseline i baze (zbog polarnosti veze Si-O) - neotporna prema kemikalijama (dodatkom supstituenata koji sadrže fluor to se može poboljšati) - postojanost prema ozonu i UV zračenju
- ne podliježe degradaciji i smanjenju molekulske mase za
vrijeme prerade (vulkanizacija pri višim T)
- bubri u ugljikovodičnim otapalima
- skoro potpuno inertna prema polarnim otapalima
- prilikom trenja razvija mnogo topline
T gume U gume
- gume otporne na ulja
• za razliku od homopolimera etilena i propilena, kopolimer tih dvaju monomera (etilen-propilen kopolimer, EPM) posjeduje svojstvo kaučuka
• etilen-propilenski kaučuk proizvodi se u industrijskom mjerilu od 1963 godine
• lanci su zasićeni i imaju izvrsnu otpornost na toplinu kao i na kemijska sredstva
• često se uz etilen i propilen u reakcijsku smjesu za polimerizaciju dodaje i neki dien, spoj kojim se u polimer uvode dvostruke veze (etilen-propilen-dienski kopolimer EPDM) pa se olakšava kasnija vulkanizacija
• etilen-propilenski kaučuk
- omjer etilena i propilena od 60:40 do 80:20
- porastom sadržaja propilena poboljšavaju se uvjeti miješanja
u mlinu, a porastom sadržaja etilena bolji su uvjeti ekstruzije
- dobiva se kontinuiranom polimerizacijom u otopini
ili polimerizacijom u suspenziji
1. polimerizacija u otopini: kao otapalo upotrebljava se
pentan ili heksan, a provodi se na temperaturi 30-60 °C;
i pored kratkog vremena reakcije (do 1 sat) postiže se
relativno visoka konvezija monomera u polimeru (80%)
2. polimerizacija u suspenziji: nije potrebno neko posebno otapalo jer tekući propilen, koji se nalazi u suvišku, služi kao sredstvo za suspenziju
- kao katalizator u oba tipa polimerizacije služi Ziegler-Nattin katalizator koji se za tu reakciju sastoji od vanadijevih spojeva VCl4 i VOCl3 i alkilaluminij-halogenida
- za vrijeme polimerizacije vanadij se lako reducira i ubrzo može postati neaktivan.
Zbog toga se uz katalizator u reakcijsku smjesu dodaju i sredstva (npr. heksaklorciklopentadien) koja oksidiraju vanadij u više oksidacijsko stanje i tako produžuju djelotvornost katalizatora.
- etilen-propilenski kaučuk ne može se vulkanizirati pomoću sumpora, već samo uz peroksid
- zbog toga što takav kaučuk ne sadrži dvostuke veze, a i njegov
vulkanizirani produkt, izvanredno je postojan prema starenju, tj. djelovanju kisika ili ozona
- otpornost etilen-propilenskog kaučuka prema kiselinama, bazama i polarnim otapalima također je vrlo dobra
- glavni nedostatak je što se slabo veže na tekstilnu podlogu i na metale pa se zbog toga ne može primijeniti u konfekcioniranju, tj. u sastavljanju predmeta od kaučuka i drugih materijala
• etilen-propilen-dienski kaučuk
Izbor diena, pomoću kojih se u etilen-propilenski kaučuk mogu
uvesti dvostruke veze, ovisi o nekoliko čimbenika:
- najvažnije je da prilikom polimerizacije reagira samo jedna od dvostrukih veza diena da bi druga ostala slobodna i spremna za reakciju sa sumporom za vrijeme vulkanizacije
- od malobrojnih diena, koji su za tu reakciju tehnički važni, takve specifične zahtjeve vrlo dobro ispunjava etiliden-norbornen, a nešto slabije i trans-1,4-heksadien
- najlošiji u tom pogledu je diciklopentadien jer ne postoji dovoljna razlika u reaktivnosti njegovih dvostrukih veza
- kod EPDM terpolimera sadržaj diena je obično 4-5%
- vulkanizira se sumporom, tiazolima ili sulfonamidima, tiuramom i ditiokarbamatom
PODRUČJE PRIMJENE
• u proizvodnji spremnika za kemikalije (kiseline, lužine, soli, oksidacijske otopine, polarna otapala), specijalne brtve, mase za brtvljenje prozora na vozilima, cijevi za prolaz vruće vode, vrućeg zraka ili rashladnih sredstva te u oblaganju kabela izolacijskih slojeva, izolacija ravnih krovova itd.
• EPDM se koristi kao modifikator plastike (polimerne mješavine plastomera i elastomera)