2. Изопренді каучуктер. Литий-органикалық катализаторларда изопренді каучуктерді алу.

Изопрендi көптеп алудың техникалық тиiмдi әдiстерiнiң ашылуы мен полимерлеудiң жаңа комплекстi және литийлi катализаторларын қолдану, құрылымы мен физика-механикалық қасиеттерi жағынан табиғиға жақындау синтетикалық изопрендi каучуктердi алуға мүмкiндiк бердi.

Полимерлеудi ерiтiндiде жүргiзедi.

Изопрендi полимерлегенде қолданылатын каталитикалық жүйелер полимер құрылысына әжептеуiр әсер етедi.

Төменде каталитикалық жүйеге байланысты полиизопрендегi әртүрлi буындардың мөлшерi (% түрiнде) келтiрiлген:

	Цис-1,4	транс-1,4	1,2	3,4
TiCl4+AlR3
Al:Ti  1. . . . . . . . . . . . . .	90 дейiн	4	2	4
Al:Ti  1 . . . . . . . . . . . . .	-	95	-	5
TiCl3()+Al(C2H5)3 . . . . .	-	91	-	9
TiCl3()+Al(C2H5)3 . . . . .	85	-	-	15
VCl3+Al(C2H5)3 . . . . . . .	-	99-100	-	-

ТМД СКИ-3 изопрендi каучугi өндiрiледi.

СКИ-3 каучугiнiң алдында СКИ каучугi болған. Ол литийлi катализатор-лар көмегiмен изопрендi полимерлеу өнiмi болып саналған. Мұндай поли-мерлеу процесi айрықша таза мономерлердiң қолданылуын талап еткен, өйткенi бөгде қоспалар полимер құрылысының реттiлiгiн төмендеткен. Полимердi алудың барлық операциялары инерттi газ ортасында тұйық жүйеде жүргiзiлген.

Комплекстi катализаторлармен изопрендi полимерлегенде құрамында 93-99% цис-1,4 пiшiнi бар реттi құрылымды СКИ-3 каучугiн алады.

Полимер ерiтiндiсiнен СКИ-3 сулы дегазация немесе этил спиртiмен бөлiнiп шығады. Каучук спирттi бөлiнуге қарағанда сулы дегазация арқылы бөлiнiп шыққан кезде, полимер құрамындағы күл мөлшерi 2-2,5 есе және темiр 5-7 есе көп болады.

Каучукке неозон Д (0,5%) және дифенилфенилендиамин (0,5%) қоспасын енгiзсе, бiр жыл бойы сақтағанда да тұрақтылығы ойдағыдай болады.

Шет ел әдебиеттерiнде мұндай каучуктер әртүрлi атаумен берiлген, мысалы: коралл, нэтсин, америпол SN, «Шелл» фирмасының каучугiнiң жаңа типi.

Алыну тәсiлiне байланысты изопрендi каучуктердегi цис-1,4 буындары-ның мөлшерi әртүрлi болады (1 кесте).

Изопрендi каучуктердiң қүрылымы

Көрсеткiштер	ТК	Li катализатор			Комплекстi катализатор
		СКИ	коралл	СКИ-3		Америпол SN
Буындар мөлшерi, % Цис-1,4 Транс-1,4 Транс-1,4	97,8 0 2,2	65 25 6	94 0 6	92-99 0-4 1-3		91 8 1
Сипаттамалық тұтқырлығы	8,3	6,0-14,0	10,6	2,6-3,0		3,3

Химиялық құрылысы. Изопрен полимерлерiнiң құрылысы әртүрлi болуы мүмкiн:

1,4-құрылымдар – “басы-басына”, “құйрығы-құйрығына” және “басы-құйрығына” қос байланысқа қарай цис- және транс- конфигурацияларда да бола бередi.

Физикалық қасиеттерi. СКИ-3 тығыздығы 0,92 г/см³ тең, шынылану температурасы –70⁰С, сипаттамалық тұтқырлығы 2,6-3,0, бензолдағы ерiгiштiгi 97-99%, қанықпаулығы 94-98%, молекулалық салмағы 230000 шамасында, Каррер бойынша иiлiмдiлiгi: I топта – 0,28-0,40; II топта – 0,41-0,53. СКИ сипаттамалық тұтқырлығы 6-дан 14 дейiн, шынылану температурасы –68⁰С. ТК үшiн 250% созғанда, ал СКИ – 700-800% созғанда болса, СКИ-3 400% созғанда кристалды фазалық-диаграмманы бере алады.

Технологиялық қасиеттерi. Негiзiнен синтетикалық изопрендi каучуктердi өңдеудiң технологиясы табиғи каучуктiкi сияқты. Дегенмен изопрендi каучуктердiң тұтқырлығы төмен, ал молекулалық салмағы жоғары “жалған” аумақтың болуы салдарынан ингредиенттерiн алдын-ала енгiзуге болады және олар нашар дисперсияланады. Бұл жағдайды изопрендi каучукердi пластикациялау және араластыру кезiнде ескеру қажет. Қоспаларды дайында-ғанда изопрендi каучуктi иiлiмдетудi (пластикациялауды) 93-107⁰С темпера-турада химиялық пластификатор пентон 65 (каучуктiң 100 салм.б. 0,25 салм.б) қатыстыра отырып резина араластырғышта жүргiзуге болады, ал сосын қалған ингредиенттердi қосады. Бiлiктерде араластырғанда НК негiзiндегi қоспаларды араластырғандағыға қарағанда бiлiктер температурасын төмендеу ұстап тұру қажет, сонымен бiрге әрбiр вулкандаушы топ үшiн араластыру режимiн таңдап алу қажет.

СКИ-3 негiзiндегi резина қоспаларының когезиялық берiктiгi төмен, сондықтан оны арттыру үшiн СКИ-3 1:1 қатынаста НК қосады. Сонымен қатар изопрендi каучук пен НК жеке-жеке иiлiмдейдi, ал сосын араластырып, әдеттегiдей етiп ингредиентердi енгiзедi.

Технологиялық және механикалық қасиеттерi жағынан СКИ-3 СКИ-ден асып түседi.

СКИ артықшылығы механикалық өңдегенде және күйемен араластыр-ғандағы оның температурасының баяу өсуi болып саналады.

СКИ негiзiндегi резина қоспаларының желiмденгiштiгi, басқа СК негiзiндегi қоспалардағы сияқты төмен. СКИ-3 негiзiндегi қоспалар жоғары желiмденгiштiгi және аққыштығымен сипатталады, сол себептi оларды пiшiндi бұйымдар жасауға, сондай-ақ шиналар жасауға қолдануға болады, бiрақ кейiнгi жағдайда НК қосып пайдаланған дұрыс.

Литий-органикалық катализаторлар негізінде изопренді каучуктерді алу. Табиғи – бұл изопренді каучук. Сондықтан да ғалымдар алдында синтетикалық изопренді каучукті алу мәселесі тұр. Мұндай каучукті синтездеу жүзеге де асты. Бірақ табиғи каучуктің қасиеттеріне толығымен қол жеткізу мүмкін болмады. Табиғи каучуктің кеңістіктік құрылымын зерттегенде мұның себебін анықтадық. Өйткені, оның құрылысы стереоретті болып шықты, яғни каучук макромолекулаларындағы -СН₂- топтары қос байланыстың екі жағында да ретсіз, демек цис-күйде орналасқан екен.

Әлемдік іс-тәжірибеде синтетикалық 1,4-цис-изопрендердің екі типі өндіріледі: 1,4-цис-буындардың мөлшері 98% дейін жететін Циглер—Натт катализаторларында (алюминий-алкилдері мен титан тетрахлориді негізінде) және 1,4-цис-буындардың мөлшері 93% дейін жететін литий-алкилді жүйелерде.

Литий-органикалық катализаторлар негізінде алынатын полиизопрен макромолекулаларының жоғары сызықтылығымен сипатталады, малекулалық-массалық таралымы тар, оның молекулалық массасы табиғи каучуктің моле-кулалық массасына жақын. «Литийлі» жүйемен садыстырғанда «титанды» какталитикалық жүйеде алынған полиизопреннің орташа молекулалық массасы төмендеу, молекулалық-массалық таралымы кеңірек және гельді-фракциясы бар. Өнеркәсіпте изопренді каучукті алу үшін негізінен «титандық» каталити-калық жүйені пайдаланады.