Ugrás a tartalomhoz

Gumik kémiája és technológiája

Gergó Péter (2012)

Pannon Egyetem

A KAUCSUKOK OSZTÁLYOZÁSA AZ ELŐÁLLÍTÁSI ELJÁRÁS SZERINT

A KAUCSUKOK OSZTÁLYOZÁSA AZ ELŐÁLLÍTÁSI ELJÁRÁS SZERINT

A különböző szintetikus kaucsukokat polimerizálással, polikondenzációval és poliaddícióval állítják elő. Egyes kaucsukfajtákat a polimerek módosításával állítanak elő, ezen módosító eljárások fő képviselői az ojtással végzett reakciók, melyek során különböző, a felhasználástól függő csoportokat adnak a polimer lánchoz. Tovább csoportosíthatóak az előállítási eljárások, aszerint, hogy a kaucsukot tömb-, oldószeres vagy emulziós polimerizálással állítják elő. Az előállítási eljárások között különbséget tehetünk még a reakció mechanizmusa szerint is, ionos vagy gyökös mechanizmussal játszódik le a reakció. Az oldószeres eljárás során milyen oldószert alkalmaztak, az emulziós eljárás során a kiválasztott emulgeátor-rendszer fajtája szerint, valamint a polimerizációt hideg vagy meleg eljárással végezték. A szintetikus kaucsukok előállítási eljárásainak csoportosítását a 9. táblázat tartalmazza.

1.9. táblázat - 9. táblázat A szintetikus kaucsukok előállítási eljárásainak csoportosítása

Előállítási eljárás Kaucsuk
Polimerizálás   
Tömb Polibutadién (BR)
Oldószeres polibutadién (BR) poliizoprén (IR) sztirol-butadién kaucsuk (SBR) butilkaucsuk (IIR) etilén-butilén kopolimer (EPM) poliizobutilén
Emulziós sztirol-butadién kaucsuk (SBR) polikloroprén (CR) akril-nitril butadién (NBR) karboxil kaucsuk vinil-piridin kaucsuk akrilátkaucsuk fluorkaucsuk
Polikondenzáció   Szilikonkaucsuk
Poliaddíció   Poliuretánok
Módosítás   természetes kaucsuk (NR) származékok, pl. klórkaucsuk halobutilkaucsuk klórozott, klórszulfonált polietilén (CM, CSM)

A POLIMERIZÁCIÓ ÁLTALÁNOS LÉPÉSEINEK LEÍRÁSA [4]

A polimerizáció lépéseit e fejezetben csak nagy általánosságban mutatjuk be, bővebben a műanyagok kémiája és előállítása bemutatása során ismertetésre került. A polimerizáció bifunkciós monomerek egyesülése melléktermék keletkezése nélkül, láncmechanizmusú reakcióban. A polimerizáció lehet gyökös, ahol az aktív centrum szabad gyök vagy lehet ionos, ahol az aktív centrum ion (anion vagy kation).

A polimerizáció elemi lépései:

Láncindítás: létrehozunk egy aktív centrumot mely lehet szabad gyök vagy ion (*) (1)

        A→R*

        M→RM*

Láncnövekedés: az aktivált monomer további monomerekkel reagál (2)

        RM* + nM→RMnM*

Lánczáródás: az aktív centrumok megszűnésével a reakció befejeződése (3)

        RMnM*→polimer

A POLIMERIZÁCIÓ KIVITELEZÉSÉNEK JELLEMZŐI

A polimerizáció kivitelezési módja lehet tömbpolimerizáció, ahol a folyékony monomer és az iniciátor egy formában van, a megszilárdult tömb felveszi a forma alakját. Előnye az egyszerű kivitelezés, hátránya, hogy a polimerizáció előrehaladásával nő a polimer viszkozitása, valamint hőfejlődés következik be. Oldószeres polimerizáció során a monomert oldószerben oldják, a polimer oldat lehet homogén (a polimer is oldódik) vagy heterogén fázisú (kicsapásos, por válik ki). Előnye, hogy a hőelvezetés megoldott, hátránya, hogy egyes esetekben a megfelelő oldószer megtalálása nehézkes. Az emulziós polimerizáció során a monomert, az iniciátort és az emulgeátort vízben diszpergálják. Előnye, hogy alacsony hőmérsékleten is megvalósítható a polimerizáció, ebben az esetben is megoldott a hőelvezetés, továbbá az emulgeátor koncentrációjával szabályozható a polimerizáció sebessége.

A POLIKONDENZÁCIÓ ÁLTALÁNOS LEÍRÁSA

A polikondenzáció bifunkciós monomerek egyesülése melléktermék keletkezésével, lépcsős mechanizmusú reakcióban, a polikondenzáció egyensúlyi reakció.

Homopolikondenzáció: egyféle monomer, mely heterobifunkciós (4)

        n X-R-Y↔X-Rn-Y + (n-1) XY

Heteropolikondenzáció: kétféle monomer, melyek homobifunkciósak (5)

        n X-R-X  + n Y-R-Y↔X-RRn Y + (n-1) XY

Bifunkciós monomerekből lineáris polimer, míg nagyobb funkcionalitású monomerekből térhálós polimer keletkezik.

A POLIADDÍCIÓ ÁLTALÁNOS LÉPÉSEINEK LEÍRÁSA

A poliaddíció bifunkciós monomerek egyesülése melléktermék nélkül, lépcsős mechanizmusú reakcióban. Fajtái az addíció gyűrűs vegyületekre, gyűrűs vegyületek poliaddíciója, valamint addíció telítetlen kötésekre.

A poliaddíció általános leírása:

        n A→An vagy

        n A + nB→(AB)n