ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ  МИНИСТРЛІГІ

М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік  университеті 

«Мұнай, газ және полимерлер технологиясы» кафедрасы

 
 

  ПОРТФОЛИО  
 

                тақырыбы: «Бутадиен-стиролды  каучук»

 «Синтетикалық каучуктердің химиясы және технологиясы» пәні бойынша 
 
 
 

                                                                Орындаған: Туллаева А.А.

      ХТ-08-6ка2

                                                                Қабылдаған: Сакибаева С.А.

Шымкент, 2011

 
 
 
 

Мазмұны 

1. Автор және жетекші  туралы мәліметтер                       файл 1  

2. Мазмұны                                                                               файл 2

3. Кіріс бақылау  сұрақтары                                                  файл 3

4. Лекция мәтіні                                                                      файл 4

5. Бақылау сұрақтары                                                            файл 5

6. Тест                                                                                        файл 6

7. Презентация                                                                        файл 7

8. Глоссарий                                                                             файл 8

9. Қосымша материалдар                                                     файл 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Кіріс бақылауының сұрақтары 

1 Каучук ұғымын калай түсінесіз?

2 Каучуктердің  кандай түрлерін білесіз?

3 Каучуктер қай  салада қолданылады?

4 Каучуктер бір  бірінен қалай ажылатылады?

5 Каучуктердің  негізгі қасиеттерін атаңыз?

6 Табиғи качук  пен синтетикалық каучуктің айырмашылығы?

7 Каучуктерді  қалай алуға болады?

8 Каучуктің негізгі  қасиеттері?

9 Резина құрамында  каучуктің мөлшері қандай?

10 Синтетикалық  каучуктердің түрлері? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Лекция  тақырыбы: «Бутадиен стиролды каучук». 

Жүргізу тәртібі: лекция-информация 

Лекция  жоспары: 

Кіріспе

1. Физикалық  қасиеттері

2. Химиялық құрылысы

3. Технологиялық  қасиеттерi

4. Бутадиен-стиролды  каучуктердің негізіндегі

резина қоспалары  және  вулканизаттар  қасиеттері

5. Вулканизаттардың қасиеттерi
6. Қорытынды
7. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Кіріспе

        Резина өнеркәсiбiнде бутадиен-стиролды  каучуктер көптеген сұранысқа  ие. Олар бутадиеннiң (дивинилдiң)  стиролмен немесе метилстиролмен  бiрге полимерлену өнiмдерi болып  саналады.

    Компоненттерiнiң  мөлшерлiк қатынасына байланысты каучуктердiң  қасиеттерi әжептеуiр өзгеруi мүмкiн. Стирол мөлшерi көбейген сайын

каучуктiң  қаттылығы артады және оның негiзiндегi вулканизаттардың созылымдылығы төмендейдi.

       Бутадиеннiң стиролмен немесе  метилстиролмен полимерленуiн сулы  эмульсияда жүргiзедi.

       Диендердiң сулы эмульсияда полимерленуi  процестi реттеуге және жоғарырақ  молекулалы әрi жеткiлiктi түрде құрылысы  сызықты бiртектес каучуктер алуға  мүмкiндiк бередi. Суықта деп аталатын  полимерленудi қолдану [жоғары температурада  (50⁰С) полимерлеуден айырмашылығы, шамамен 5⁰С температурасында] бутадиен-стиролды каучуктердiң қасиет-терiн жақсартуға мүмкiндiк жасады. Суықта полимерлеу тәсiлiмен алынған бутадиен-стиролды каучуктер берiктiгiнiң жоғарылығымен және жақсы мүжiлуге қарсылығымен ерекшеленедi (табиғи каучук вулканизаттарына қарағанда 20-25% жоғары).

      ССРО бутадиен-стиролды және бутадиен-метилстиролды  каучуктердiң бiрнеше түрi дайындалады.Бутадиен-стиролды  каучуктер мынадай маркiлермен  шығарылады: СКС-30АРК, СКС-30АРКМ-15, СКС-30АРКМ-27. Бутадиен-метилстиролды каучуктер  СКМС деп белгiленедi. Оларға маркiлерi  мынадай каучуктер жатады: СКМС-10, СКМС-30АРК, СКМС-30АРКМ-15, СКМС-30АРКМ-27, СКМС-30РП, СКМС-50.

     Бутадиен-стиролды каучуктер жоғары және төмен молекулалы фракциялардан тұрады.Вулкандағанда  төмен молекулалы фракциялардың  бiраз бөлiгi вулканданбай қалып қояды  да, вулканизаттардың қасиеттерiне, әсiресе гистерезисiне терiс әсер етедi. Каучуктiң  жоғары молекулалы фракциясынан алынған  вулканизаттар мүжiлуге қарсылығы  жағынан кәдiмгi каучуктердiң вулканизат-тарынан 10-15% жоғары болып келедi. Дегенмен молекулалық  салмағы жоғары каучуктердi өңдеу  қиын.

        Молекулалық салмағы жоғары каучуктердiң  иiлiмденуi ойдағыдай болу үшiн,  латекске каучуктiң 100 салм.б. 15-50 салм.б. мөлшерiнде органикалық  пластификатордың эмульсиясын қосады. Қолданылатын пластификатор каучуктi, резина қоспаларын дайындағанда және резиналық бұйымды қолданған жағдайда ұшып кетпейтiн болуы қажет. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Физикалық қасиеттері.

     Бутадиен-стиролды каучуктердiң тығыздығы стирол мөлшерi артқан көбейген сайын артады; мысалы, СКМС-10 үшiн тығыздығы 0,919 г/см³, СКС-30АРК үшiн – 0,944 г/см³, СКМС-50 үшiн – 0,97 г/см³ құрайды.

       Бутадиен-стиролды каучуктердiң  сыну көрсеткiшi  құрамындағы стирол мөлшерiне байланысты:

                  

     20⁰С СКС-30АРК каучуктiң диэлектрлiк қасиеттерi төмендегiдей:

 

        Каучуктiң ескiруi диэлектрлiк қасиеттерiнiң өзгеруiне онша әсер етпейдi.

        СКС-30АРК каучугiнiң шынылану (қату) температурасы –50-ден –55⁰С, СКМС-10 каучуктiкi -75⁰С тең. СКС-30 АРК каучуктiң жылу сыйымдылығы 0,472 кал/г*град құрайды.

        Бутадиен-стиролды каучуктер жарық әсерiне тұрақтылау және табиғи каучукке қарағанда марганец, темiр мен мыс тұздарынаң әсерiне 20-40 есе тұрақты.

       40⁰C мен атмосфералық қысымда СКС-30АРК-дегi оттегiнiң ерiгiштiгi каучуктiң 1 г-на 12,5*10^-5 (7,5 көл.%) құрайды.

      Табиғи каучуктiң тотықтырғыш әсерiнен бұзылуында полимерлену дәреже-сi бiрден төмендейдi. Бутадиен-стиролды каучуктiң тотықтырғыш әсерiнен бұзылғанында бiр мезгiлде екi процесс – бұзылу мен құрылымдану өтедi;  қайсысының басым болуы температуралық жағдайға байланысты. 

      Химиялық құрылысы.

     Бiрге  полимерлегенде мiндеттi түрде құрылыс  сызықты полимерлер алынады. Бутадиен мен стирол молекулаларының бiрiгу ретi әртүрлi болып келедi: бутадиен-стирол, бутадиен-стирол-стирол, бутадиен-бутадиен-стирол:

      

      Бутадиеннiң  бiр бөлiгi 1-2 жағдайында полимерленедi.

      Жоғары  температурада (50-60⁰С) полимерлеумен алынған каучуктер, бутадиен мен стиролдың цис- және транс-сополимер-лерiнiң қоспасы болып саналады.

       Суық полимеризациямен алынған  бутадиен-стиролды каучук-тер бутадиен мен стиролдың белгiлi бiр реттiлiкпен кезектесiп келуiмен ерекшеленедi, орташа молекулалық салмағы жоғарылау және тармақталуы мен фракциялық бiртектi болмауы аздау болады. 5⁰С төмен температурада полимерлегенде каучук құрамында транс-изомерлердiң басым түсуi басталады.

        Рентгендiк зерттеулер бойынша  бутадиен мен стиролдың сополимерлерiнiң  құрылымы аморфты екендiгi анықталды,  яғни бұл құрылымының ретсiздiгiн көрсетедi.

       Полимерлену дәрежесiне және алынатын полимерлердiң құрылысына байланысты каучуктердiң ерiгiштiгi мен олардың фракциялық құрамы әжептеуiр өзгередi.

       Синтетикалық каучуктердiң көпшiлiгi, сонымен қатар табиғи да екi фракциядан – еритiн золь-фракция мен ерiмейтiн гель-фракциядан тұрады, олардың қатынасы кең аралықта – толық еруден (100% золь-фракциядан) өте төменiне (мысалы, 20% золь-фракцияға) дейiн өзгеруi мүмкiн. Алынатын полимерлердiң технологиялық қасиеттерi осы қатынасқа байланысты. 
 
 

     Технологиялық қасиеттерi.

       Негiзiнен бутадиен-стиролды каучуктерден алынған қоспалар ТК алынған қоспалар сияқты өңделедi. Бутадиен-стиролды каучуктердiң ерекшелiгi, араластырғанда температура жоғары- лайды. Қоспалардың алдын ала вулкандануға бейiмдiлiгi төмен. ¯ндiрiлетiн каучуктердiң ассортиментi қажеттi иiлiмдiлiктегi полимердi таңдап алуға мүмкiндiк бередi.

       СКС алынған қоспалар ТК алынған қоспаларға қарағанда төмен жылдам-дықта сығымдалады және шөгуi жоғары. Дегенмен СКС негiзiндегi шикi қоспалар пiшiнiн (каркастылығын) өте жақсы сақтайды. Мұның сығымдалған бұйымдар үшiн маңызы зор.

        СКС алынған резина қоспаларын дайындаудың негiзгi принципi, ең бастысы күйесi, сондай-ақ күкiртi мен үдеткiштерi бар бастауыш қоспаны пайдалану.

       Бутадиен-стиролды каучуктiң кемшiлiктерiне (табиғи каучук-пен салыс-тырғанда) араластырғанда энергияның   көп жұмсалуы мен жеке бөлшектерден бұйымдарды құрастырғанда қиын соғатын нашар желiмденуi жатады.

        Қоспалардың желiмденгiштiгiн каучук салмағына шаққанда 5-20% мөлшерiнде пластификаторларды қосу арқылы арттыруға болады; желiмден-гiштiк беретiн заттар – нафтолендер, кумарон-индендi шайырлар, канифоль, винилизобутилфенолдың полимерлерi болып саналады.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Бутадиен-стиролды  каучуктердің негізіндегі

резина  қоспалары және  вулканизаттар  қасиеттері 

     Бутадиен-стиролды каучуктер табиғи каучук сияқты күкiртпен  вулканда-нады, сонымен қатар күкiрттi емес вулкандаушы заттармен –  диазо-қосылыс-тар, хинондар, олардың  әртүрлi туындылары және т.б. вулкандануы  мүмкiн.

        Көпшiлiк тұтынатын бұйымдарды жасағанда негiзгi вулкандаушы агент, әртүрлi үдеткiштермен бiрге қолданылатын күкiрт болып табылады. Бутадиен-стиролды каучуктердiң вулкандану жылдамдығы табиғиға қарағанда анағұр-лым төмен. Сондықтан да вулкандағанда активтiлеу үдеткiштердi пайдаланады. Бутадиен-стиролды каучуктердiң вулкандану жылдамдығы, әсiресе процестiң алғашқы кезеңiнде, күкiрт мөлшерiне қарағанда үдеткiштердiң үлесiне (доза-сына) байланысты.

         Бутадиен-стиролды каучуктер (СКС-30АРК) негiзiндегi қоспаларды вул-кандау температурасын 150-160⁰С дейiн көтерсе, модулдердiң, кейбiр жағдай-ларда салыстырмалы ұзаруының төмендегенi байқалады. Кейбiр авторлар мұндай вулканизаттардың техникалық қасиеттерiнiң төмендеу мүмкiндiгiн, көбiнесе автопокрышкалардың тез тозуын атап көрсетедi. 

     Вулканизаттардың  қасиеттерi.

     Толықтырылмаған қоспалардың вулка-низаттарының берiктiгi 20-30 кгс/см² аспайды, сол себептi бутадиен-стиролды каучуктер негiзiндегi барлық қоспаларға күшейткiштер қосады. 1 кестеде СКС негiзiндегi вулканизаттарды сынақтауға арналған резина қоспаларының құрамы келтiрiлген. 
 
 
 
 
 

     1 кесте

     Резина  қоспаларының құрамы

       

      

Резина  қоспаларын төмендегiдей режимде дайындайды (мин түрiнде):

 

     Жалпы бiлiктерде араластыру уақыты 33 мин.

     Өндiрiлетiн бутадиен-стиролды каучуктердiң сипаттамасы ГОСТ 11138-65 бойынша 2 кестеде келтiрiлген мәндерге сәйкес келуi тиiс.

        СКС-30АРК алынған вулканизаттарға қарағанда, СКМС-10 каучугiнен алынған вулканизаттардың созғандағы берiктiк шегi шамалы төмен, бiрақ аязға төзiмдiлеу.

       СКС-30АРК алынған вулканизаттармен салыстырғанда, СКМС-10 каучу-гiнен алынған вулканизаттарының кемшiлiгi жұлмалауға қарсылығының төмен-дiгi, жарықшақтардың ұлғаюына қарсылығының өте төмендiгi және көп реттi деформацияға шыдамдылығының аздығы болып саналады. Активтi қажуға қарсы тұрушыларды енгiзсе бұл аталған кемшiлiктердi әжептеуiр жоюға болады.

         2 кесте

     Бутадиен-стиролды каучуктердiң қасиеттерi

 

     Табиғи каучуктен жасалған резиналарға  қарағанда, бутадиен-стиролды каучуктен жасалған резиналардың көп реттi деформацияларда жылу түзуi жоғары;  мұны гистерезистiк шығынның табиғи каучукпен салыстырғанда көп екендiгiмен түсiндiруге болады.

      Ескiргендегi бутадиен-стиролды каучуктiң механикалық қасиеттерiнiң өзгеруiнiң табиғи каучуктiң қасиеттерiнiң өзгеруiне қарағанда әжептеуiр айыр-машылығы бар. Мысалы, ауа немесе оттегi ортасында ескiргенде бутадиен-стиролды каучуктердiң берiктiгi, табиғиға қарағанда анағұрлым жақсы сақта-лады; сонымен бiрге СКС және СКМС каучуктерiнiң салыстырмалы ұзаруы қатты төмендейдi, модулдерi мiндеттi түрде артады, қаттылығы өседi, жұл-малауға қарсылығы шамалы ғана өзгередi.

         Қолданылуы - шина, резина техникалық, кабельді, аяқ киім және басқада өндіріс салаларында қолданылады.  

Шығарылу формасы: 30 + 1 кг салмақты брикеттер.

Орама - брикеттерді полиэтиленді қаптама мен қаптайды. Әр брикетті қосымша төрт қабатты қағаз қаппен немесе түбін полиэтиленді қаптамамен төселінген жәшікті төсенішпен қаптайды,  

Тасымалдау - каучукты жабық теміржол немесе автомобилді көліктерде тасымалдайды.

Сақталуы - жәшікті төсеніштерде қапталған каучукті, штабельдерде сақтайды. Күн сәулесінің тіке түспейтін, атмосфералық тұнбалардан және ластанудан алшақ сақтау керек. 

Қорытынды

    Лекция  «Бутадиен стиролды каучук» тақырыбында орындалды.

СКС пен  СКМС жалпылама қолданылатын каучуктер  болып саналады және автомобиль шиналары мен резина-техникалық бұйымдар үшiн  кеңiнен қолданылады.

Осылайша, бутадиен –стиролды  каучук төмен  молекулалы қосылыстарға тән жоғары комплексті химиялық  қасиеттерге  ие.

Бутадиен-стиролды каучуктер қос байланысты реакцияларға қатыса алады (каталитикалық гидрлеу, галогендер , галогенсутектер қосылысы, гидратация, эпоксидрлену), және де ароматикалық сақина қатысында да (алкилдеу, галогендеу, қышқыды деструкция). 

Полимерлдердің  реакциялық қабілетін ереже бойынша, диффузия шектейді. Реакциялық қабілетке сонымен қатар макромолекулалардың құрылысына негізделген бірқатар эффекттер әсер етеді.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Тасанбаева Н.Е., Мамытова Г.Ж., Сақыбаева С.С. Полимерлердің  химиясы  мен  физикасы.1-бөлім. Оқу құралы.Шымкент: ОҚМУ, 2005ж
2. Пиотровский К.Б., Тарасова З.Н. Старение и стабилизация синтетических каучуков, - М.: Химия, 1980, - 264с., ил.
3. В.С. Пенн. Технология переработки синтетических каучуков. Принципы составление смесей, технлолгия переработки и области применения синтетических каучуков стандартных типов, М., Издательство «Химия», 1964 г.
4. Вострокнутов Е.Г., Новиков И., Производская Н.В. Переработка каучуков и резиновых смесей (реологические основы, технология, оборудование) . – М.: Химия, 1980. – 280с., ил.
5. Новые в технологиирезины. Сборник переводов из иностранной периодической литературы. Под редакцией З.А. Роговина., В.Ф. Евстратова., Б.З. Каменского. Издательство «Мир». Москва 1968.
6. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология кефтехимического синтеза. В двух частях, ч. II, Нефтехимические продукты и полимеры. М., «Химия», 1975.
7. Брадис Доналд Л., Леффлер Ульям Л. Нефтехимия. -3-е изд., перераб. Идоп. / Пер. С англ. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2007, -496с. : ил. – (Серия «Для профессионалов и не специалистов» ).  ISBN 970-5-9693-0046-0.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 Бақылау сұрақтары

1 Бутадиен стиролды каучуктің қолданылу аймағын атаңыз.

2 Бутандиенстиролды каучукті алу.

3 Бутадиен стиролды каучуктің негізгі қасиеттері?

4 Бутадиен стиролды каучуктің физикалық қасиеттері?

5 Бутадиен стиролды каучуктің өзге каучуктермен салыстырғандағы ерекшеліктері?

6 Бутадиен стиролды каучуктен алынатын бұйымдар және олардың қолданылу аймағы?

7 Бутадиен стиролды каучуктің технологиялық қасиеттері?

8 Бутадиен стиролы каучукті вулкандау процесі? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Глоссарий

   Резиналық қоспа –  каучуктен немесе каучуктердің қоспасынан және әр-түрлі ингредиенттерден тұратын көпкомпонентті күрделі жүйе. Резина – вулкандалған резиналық қоспа.

   Вулканизат – вулкандалған резина қоспасы.

   Иілімділік  – дененің сырттан берілетін күштің әсерінен деформациялана білу, ал күш түсіруді тоқтатқан жағдайда пішінін сақтай білу қасиеті. Иілімділік күй вулканданбаған каучукке , сондай-ақ олардан бұйым алардағы резина қоспаларына тән.

   Созылымдылық – материалдың деформациялана білу және деформациялаушы күшті алған соң қайтадан бастапқы пішініне ие болу қабылеті, яғни былайша айтқанда әжептеуір қайтымды деформациялану қабылеті. Созылымдылық вулканданған резина үшін маңызды.

   Модификация - макромолекуласына азғана табиғаты басқа фрагментті енгізу арқылы полимерлердің қасиеттерін бағыттап өзгерту.

   Толықтырғыш - резиналардың химиялық, технологиялық, физика-механикалық және экономикалық көрсеткіштерінің жиынтығына тиімді әсер етуге мүмкіндік беретін резина қоспаларының рецептурасының маңызды компоненттерінің бірі.

    Полимер ─ бір-бірімен сызықты, көлденең немесе координацияланған байланыстармен байланысқан, қайталанып келіп отыратын буындардан тұратын жоғары молекулалық қосылыс.

    Полимеризатор – полимерлену процесі жүзеге асырылатын вертикальды болып келетін араластырғышпен жабдықталған аппарат.

      Дегидрлеу – деген сутегінен ажырату.

    Инициатор ─ полимерлеу реакциясын бастауға ұйытқы болатын активті орталықтың түзілуіне себепші болатын зат.

    Реттегіш  ─ полимер тізбегінің өсуін реттеу үшін полимерлеу процесінен қосылатын үстеме.

     Тұрақтандырғыш ─ полимерлену процесінде алынған полимерді тұрақтандыру үшін қосылатын үстеме.

      Ингибитор ─ белгілі бір мақсаттағы өнімге немесе сұйық затқа қосылатын қосынды зат.

     Антиоксидант ─ оттегі әсерінен болатын полимерлердегі тотығу процесін баяулататын немесе тоқтатуға арналған ескіруге қарсы тұрушы.

Тест                                                                                         

1. Каучуктер табиғатына қарай қалай бөлінеді:

А) табиғи және синтетикалық

В) арнайы және жалпы

С) табиғи және резина

Д) арнайы және қолданбалы

Е) жалпы және қолданбалы 

2. Каучуктер  қолдануына қарай қалай бөлінеді:

А) табиғи және синтетикалық

В) арнайы және жалпы

С) табиғи және резина