Производство синтетического каучука

Синтетические эластомеры производятся в промышленном масштабе методами растворной или эмульсионной полимеризации. ( Полимеризация в растворе и эмульсионная полимеризация описаны в статье « Химия промышленных полимеров» . Полимеры, изготовленные в растворе, обычно имеют больше линейных молекул (то есть меньше разветвлений боковых цепей от основной цепи полимера ), а также имеют более узкое распределение молекулярных молекул. вес (то есть, большая длина) и легче течь. Кроме того, размещение мономерных звеньев в молекуле полимера может контролироваться более точно, когда полимеризация проводится в растворе. Мономер или мономеры растворяют в углеводородном растворителе, обычно в гексане или циклогексане, и полимеризуют, используя металлоорганический катализатор, такой как бутиллитий.

В При эмульсионной полимеризации мономер (или мономеры) эмульгируют в воде с подходящим мылом (например, стеаратом натрия), используемым в качестве поверхностно-активного вещества , и водорастворимым свободнорадикальным катализатором (например, персульфатом калия, пероксидами, окислительно-восстановительной системой) является добавлено, чтобы вызвать полимеризацию. После того как полимеризация достигнет желаемого уровня, реакцию останавливают добавлением ингибитора радикалов. Около 10 процентов синтетического эластомера, получаемого эмульсионными методами, продается в виде латекса . Остаток коагулируют с подкисленным рассолом, промывают, сушат и прессуют в кипы весом 35 кг (77 фунтов).

Принципиальная схема эмульсионно-полимеризационного метода. Молекулярные мономеры и инициаторы свободных радикалов добавляют в эмульсионную ванну на водной основе вместе с мылоподобными материалами, известными как поверхностно-активные вещества или агенты поверхностного действия. Молекулы поверхностно-активного вещества, состоящие из гидрофильного (притягивающего воду) и гидрофобного (отталкивающего воду) конца, перед полимеризацией образуют стабилизирующую эмульсию, покрывая капли мономера. Другие молекулы поверхностно-активного вещества объединяются в более мелкие агрегаты, называемые мицеллами, которые также поглощают молекулы мономера. Полимеризация происходит, когда инициаторы мигрируют в мицеллы, заставляя молекулы мономера образовывать большие молекулы, которые составляют латексную частицу. Encyclopædia Britannica, Inc.

Когда эмульсионная полимеризация SBR проводится «горячей» (то есть, при 50 ° C или 120 ° F), молекулы полимера более разветвлены. Когда полимеризация проводится «в холодном состоянии» (то есть при 5 ° C или 40 ° F), они имеют более линейный характер и, как правило, более высокую молекулярную массу - характеристики, которые улучшают сопротивление качению и износостойкость шин. В некоторых случаях полимеризация продолжается для того, чтобы получить продукты с такой высокой молекулярной массой, что они, как правило, были бы трудноразрешимыми. В этих случаях около 30 процентов тяжелой нефти добавляют перед коагуляцией, чтобы получить эластомеры с «масляной вытяжкой» с превосходной износостойкостью.