Синтез бутилкаучука методом полимеризации в хлорметиле

Применение полиизобутилена ограничено из-за отсутствия в макромолекулах двойных связей, а, следовательно, невозможности проведения вулканизации серой. Свойства полимера можно значительно улучшить введением в полимерную цепь звеньев диена. Широкое практическое применение нашел бутилкаучук – это эластомер, образующийся при сополимеризации изобутилена с небольшим количеством (от 1 до 5 %) изопрена.

Изопрен более активен в сополимеризации, чем бутадиен.

При вхождении изопрена в цепь образуется первичный карбоний-ион. Стабильность его ниже, поэтому происходит обрыв молекулярной цепи; молекулярная масса полимера будет уменьшаться с образованием полимеров технически непригодных.

К продуктам, используемым в процессе полимеризации, предъявляются очень высокие требования по их чистоте:

Концентрация iC₄H₈ > 99,8 %

Концентрация iC₃H₈ > 99,7 %

Температура полимеризации: - 100 °С

Скорость полимеризации несколько ниже, чем скорость полимеризации изобутилена. Это связано с присутствием изопрена.

Процесс протекает в среде хлористого метила (t_кип. = - 23,7 °С).

Хлорметил называют «разбавителем». Он выполняет следующие функции:

1) снижение скорости полимеризации

2) улучшение условий отвода тепла полимеризации

3) обеспечивает получение полимера не в виде сплошной массы, а в виде взвеси.

Полимер при низких температурах в хлорметиле не растворяется.

Катализатором в этом процессе является хлористый алюминий, он вводится в систему в растворе хлорметила.

Состав шихты: 1) хлорметил 75-82 %

2) мономеры 18 -25 %

из них C₅H₈ 1-5 %

Среднее время пребывания продуктов в реакторе: 30 – 40 минут.

При этих условиях ненасыщенность бутилкаучука составляет 1-3 %.

6. Железо-трилон-ронгалитовая окислительно-восстановительная система в рецепте «холодной» эмульсионной полимеризации. Принцип действия, назначение компонентов.

В отечественной промышленности для получения низкотемпературных БСК используют рецепт с применением железо-трилон-ронгалитовой системы.

ронгалит pH=10-11

Обратимая система, активированный распад.

Для ускорения скорости распада инициатора вводится восстановитель (Fe²⁺). Для того, чтобы поддержать постоянную концентрацию железа в системе вводится комплексообразователь (трилон Б).

Трилон Б – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты.

Трилон Б образует с железом хелатный комплекс:

Железо соединяется с карбоксильной группой обычной ионной связью, а с азотом – координационной связью.

Константа диссоциации этого комплекса очень мала. В равновесии с этим комплексом находится железо (его количество невелико), которое взаимодействует с гидропероксидом. Трилон Б позволяет поддерживать низкое содержание железа в системе.

Подобный же комплекс образует и 3-х валентное железо.

Ронгалит позволяет уменьшить концентрацию железа в системе за счет перевода 3-х валентного железа в 2-х валентное. Это дополнительный восстановитель.

В щелочной среде при низкой температуре ронгалит практически не взаимодействует с гидропероксидом.

Ронгалит – это продукт взаимодействия формальдегида с сульфитом натрия, восстановленный в присутствии катализатора (цинковой пыли):

Присутствие железа в каучуке вызывает увеличение скорости окисления и старения каучука.

Достоинства:
1) высокая активность

2) малое содержание железа в каучуке

3) меньшая чувствительность к различным примесям