Cauciucul sintetic

8/12/2019 Cauciucul sintetic

1/17


2/17

Cauciucurile sintetice se obtin prin reactii depolimerizare sau poliaditie a unui singur

monomer sau a doi monomeri diferiti care in

anumite conditii chimice reactioneaza intre

ei dand produsi cu o anumita structura

moleculara si de o anumita greutate

moleculara.


3/17

Cauciucul formeaz cu ozonul o

ozonid(C5H8O3)n, care d prin

hidroliz (cu un randament de circa90%) levulin-aldehid(C. Harries,

1901). S-a dedus de aici cmacromoleculele cauciucului conin

catene lungi de felul urmtor (H.

Staudinger, 1922):


4/17

CH3 CH3 CH3

- CH2 - C = CHCH2CH2C = CHCH2C = CHCH2Cauciuc

CH3 CH3

O = HCCH2CH2CO + O=HCCH2CH2COLevulin-aldehid


5/17


6/17


7/17

Cauciucul sintetic este un compus macromolecular cuproprietti asemntoare celor ale cauciucului natural,

care se obtine prin polimerizarea izoprenului sau prinpolimerizarea butadienei ori prin copolimerizarea lor custiren sau cu nitril-acrilic etc. Vulcanizarea cauciucului

sintetic se face analog cu a cauciucului natural.Fabricarea cauciucului sintetic comport dou operatii:Prepararea monomerului; ca monomeri se pot folosi:

izoprenul, butadiena, stirenul metil-stirenul,acrilonitrilul, cloroprenul etc.;

Pol imerizarea sau copo l imerizarea monomeri lor

enumerati.Ca procedee de polimerizare se utilizeaz astzi:

Polimerizarea termic n prezenta de sodiu metalic;Polimerizarea n bloc (mas) si n emulsie


8/17

Cauciucurile sintetice.Istorie. Sinteza cauciucului natural a preocupat pe muli chimiti n cursulsecolului trecut. Nevoile din ce n ce mai mari au stimulat, ntre cele dourzboaie mondiale, cercetri tiinifice i industriale, care au culminat nproducia pe scar mare a unor compui macromoleculari, cu proprietidestul de asemntoare cu ale cauciucului natural, spre a putea nlocui

acest material n cele mai multe din utilizrile sale, n special n fabricareaanvelopelor de automobil.

Se tie de mult c izoprenul se polimerizeaz spontan (n prezenaaerului), dnd o mas solid ce se aseamn ntr-o oarecare msur cu

cauciucul natural, dar prezint o rezisten mecanic mult mai mic dectacesta (din cauza gradului de polimerizare prea mic) (Williams,1860;Tilden, 1892). Procedeul polimerizrii izoprenului cu sodiu metalic, care s-

a bucurat mai trziu de o intens aplicaie tehnic, a fost descoperit deMattews i Strange, n Anglia (1910).

Materii prime. Orice fabricaie de cauciuc sintetic comport dou etape:

obinerea monomerului (eventual i comonomerului) i polimerizarea.


9/17

Butadiena,cel mai important dintre monomerii folosii n prezentn industria cauciucului sintetic, se obine industrial numai prin

dehidrogenarea fraciunii de butan-butene din gazele de rafinrie.Izoprenul este relativ greu accesibil pe scar mare. Unul din

procedeele propuse pornete de la izobuten i formaldehid, caredau prin condensare, n prezen de acizi, un 4,4-dimetil-1,3-dioxan.

Prin descompunere termic a acestuia, la 4000, sau catalitic, n

prezen de acid fosforic i aburi, la 2000, se obine izopren:

n CH2 = CHCH =CH2 ( - CH2CH = CHCH2 -)


10/17

Mai avantajoas economic este dehidrogenarea catalitic aizopentanului ,izolat din petrol prin distilare direct, sau a unui

amestec de izopentan (circa 80%) i izopentene (17%), aa cum seobine din benzin de cracare. La dehidrogenarea izopentanului,

cu catalizatori speciali, se obin urmtoarele trei izopentene, dintrecare numai prima trece prin dehidrogenare ulterioar n izopren:


11/17

Proprietile cauciucului. 1. Cauciucul poate exista n patru stri de agregare:starea cristalizat, starea amorf solid, starea elastic i starea plastic. Primeledou sunt stri solide rigide, caracterizate printr-o imobilitate a macromoleculelor,

comparabil cu aceea a din cristalele obinuite i din sticle. Starea plastic esteaceea a unui lichid cu viscozitate foarte mare. Starea elastic, deosebit de

important din punct de vedere practic, este o stare intermediar ntre stareaamorf i starea plastic, posibil flexibilitii foarte mari a macromoleculelor. Vom

descrie pe scurt aceste diferite stri.Cristalizarea cauciucului. Cauciucul brut este, la temperatura camerei, o mas

glbuie sau brun, translucid, elastic. Conservat la temperatur joas (sub circa+100 ), cauciucul devine albicios, opac i neelastic. n tehnic, fenomenul acesta

se observ adesea la stocarea cauciucului n magazii reci i se numetenghearea cauciucului. Proprietatea cea mai caracteristic a cauciucului

ngheat este aceea de a prezenta un spectru de raze X. Rezult de aici c, ncauciucul ngheat, macromoleculele adopt o orientare paralel, cel puin pe

unele poriuni ale lor, avnd loc o cristalizare adevrat.Prin nclzire (sau prin masticare pe val) cauciucul ngheat revine la starea

amorf, elastic, normal iar spectrul de raze X dispare. Temperatura la care se

produce dispariia spectrului a fost numit punct de topire roentgenografic. Lacauciucul ngheat proaspt, punctul de topire este de 6-160, el crete la 320 duppatru ani i la 360, dup 12 ani. Cel mai nalt punct de topire roentgenografic

observat a fost 420, la un cauciuc conservat 22 de ani. Punctele de topire ridicateindic cristalizarea avansat, adic orientare paralel a unui numr mai mare demacromolecule. Creterea att de lent a punctului de topire se datoreaz vitezei

foarte reduse a micrilor macromoleculelor tinznd spre orientare paralel.


12/17

Starea solid amorf. Rcit repede la temperatur joas, cauciucul i pierdeelasticitatea, transformndu-se ntr-un solid amorf i dur. Dac acest solid (ce nu

prezint spectru de raze X) este nclzit ncet, se observ, la o anumittemperatur, o variaie brusc a proprietilor fizice. Astfel, dac se traseaz liniile

curbele variaiei cu temperatura ale unor proprieti ca densitatea sau clduraspecific, se observ la o anumit temperatur o discontinuitate brusc n aluracurbei. Se vorbete de o temperatur de tranziie de ordinul II. Fenomenul se

aseamn mult cu topirea. Deasupra temperaturii de tranziie de ordinul II, entropiacauciucului este sensibil mai mare dect sub aceast temperatur, ca i cum s-ar

absorbi a cldur latent. Temperatura de tranziie de ordinul Ii marcheaz trecereade la starea solid la starea elastic.

Elast ici tatea cauc iucu lui. Cauciucul (la temperaturi superioare punctului detranziie de ordinul II sau a punctului de topire roentgenografic) are proprietatea dea suferi alungiri mari (700-800%) sub aciunea unor fore relativ slabe, revenind la

dimensiunile originare cnd nceteaz aplicarea forei. Aceast proprietate,mpreun cu marea sa rezisten la rupere (pn la 300 kg/cm2 dup vulcanizare)

face din cauciuc un material unic, de nenlocuit n numeroasele sale aplicaii

tehnice.Solubi l i tatea cauciuculu i. Cauciucul este solubil n hidrocarburi(benzen, benzin,terebentin) i n compui halogenai (cloroform), nu ns n dizolvani polari

(alcool, aceton). Alcoolul precipit cauciucul din soluiile sale. nainte dedizolvare, cauciucul se mbib mult. Soluiile diluate de cauciuc au viscozitate

foarte mare, care este, precum s-a mai spus, aproximativ proporional cu gradulde polimerizare.


13/17

Tipuri principale de cauciucuri sintetice.Cauciu cu l butadien-st i renic.Copolimerii butadien-stiren, de

tipul celor fabricate n cursul celui de-al doilea rzboi mondial,conin cele dou componente n proporie de circa 70:30.

polimerizarea se efectueaz n emulsie. Drept mediu de reacieservete apa deionizat, drept emulgator un alchil-aril-sulfonat, iar drept iniiator persulfat de potasiu. Soluia mai

conine un spun (linolat de potasiu) i drept modificator unmercaptan. n marea lor majoritate, macromoleculele astfel

obinute sunt polimeri 1,4 ai butadienei, dar din loc n loc apari catene laterale vinilice, ca rezultat al unei polimerizri 1,2:

Cauciucul butadien- stirenic se utilizeaz pentru anvelope, deobicei, n amestec cu cauciucul natural (i cu ingredientele

obinuite, n special cu negru de fum). Se fabric i un copolimerbutadien-metilstiren. Cauciucurile butadien-stirenice se

vulcanizeaz cu sulf, dar este necesar s se foloseascacceleratori.


14/17

Cauc iucu l ni t r i leste un copolimer butadien-acrilonitril care se obine prin polimerizare la

cald sau la rece, n mod asemntor cu

cauciucurile butadien-stirenice. Este mairezistent la solicitri mecanice, cldur imbibare cu ulei, un ns la oxidare cu azot.


15/17

Pol iclorop renul ( neoprenul sau s ovprenul, descoper i t pe le 1930)este un polimer1,4 al cloroprenului, dar macromoleculele au icatene laterale nesaturate, asemntoare celor din cauciucurile

butadien-stiren sau butadien-acrilonitril. Polimerizarea se

realizeaz cu iniiatori radicalici, iar vulcanizarea se face cu oxizimetalici, care reacioneaz cu atomii de clor, formnd puni deoxigen ntre macromolecule. Este rezistent la ozon, dar are

tendina de a degaja HCl, n mici cantiti.Cauciucu l but i leste un copolimer de izobuten cu o diolefin, de

obicei izopren (1,5-4,5%). Polimerizarea (cu AlCl3 i ap drept

cocatalizator) are loc prin lanuri catalitice, la circa 1000. catenamacromolecular conine, din loc n loc, catene laterale vinilice,

graie crora materialul poate fi vulcanizat n mod obinuit.Cauciucul butil este practic imperneabil la aer i se preteaz de

aceea pentru fabricarea camerelor de automobil.

Cauc iucu l po l isul f id ic, obinut din compui diclorurai, ca 1,2-dicloretanul i polisulfur de sodiu, numit i tiocol sau tioplast,

este un material vulcanizabil cu oxizi metalici. Acest material esteieftin, prezint bune caliti de elastomer, este rezistent la

solicitri mecanice i fa de dizolvani i ader bine la metale. Un

inconvenient este mirosul su neplcut. Tiocolul este utilizat idrept combustibil pentru rachete.


16/17


17/17

Bibliogarfie:

Enciclopedia de Chimie vol II.Gh. Vlantoiu- CAUCIUCUL, , Editura stiintifica,

Bucuresti, 1968

O. Petrescu, G. Dobrescu -CHIMIE, cls. a XI a,

Cauciucul sintetic

Documents

Transcript of Cauciucul sintetic