Синтетическая резина - Synthetic rubber

А синтетическая резина какой-нибудь искусственный эластомер. Они есть полимеры синтезирован из нефть побочные продукты. Ежегодно в республике производится около 32 миллионов тонн каучуков. Соединенные Штаты, причем две трети из этого количества синтетические. Глобальные доходы от синтетических каучуков, вероятно, вырастут примерно до 56 миллиардов долларов США в 2020 году.[1] Синтетический каучук, как и натуральная резина, имеет множество применений в автоматизированная индустрия за шины, дверные и оконные профили, уплотнения Такие как Уплотнительные кольца и прокладки, шланги, ремни, матирование, и напольное покрытие. Они предлагают различный набор физических и химических свойств, поэтому могут повысить надежность данного продукта или приложения. Синтетические каучуки превосходят натуральные каучуки по двум основным параметрам: термическая стабильность и устойчивость к маслам и родственным соединениям.[2] Они более устойчивы, например, к окислителям, таким как кислород и озон что может сократить срок службы таких продуктов, как шины.

История синтетического каучука

Джон Бойд Данлоп на велосипеде c. 1915 г.

Расширенное использование велосипедов, особенно их пневматических. шины, начиная с 1890-х годов, повысил спрос на каучук. В 1909 году коллектив во главе с Фриц Хофманн, работая в Байер лаборатория в Эльберфельд, Германия, удалось полимеризовать изопрен, первый синтетический каучук.[3][4]

Первый каучуковый полимер, синтезированный из бутадиен был создан в 1910 году русским ученым Сергей Васильевич Лебедев. Эта форма синтетического каучука, полибутадиен, послужила основой для первого крупномасштабного промышленного производства в царской империи, которое произошло во время Первой мировой войны в результате нехватки натурального каучука. Эта ранняя форма синтетического каучука была снова заменена натуральным каучуком после окончания войны, но исследования синтетического каучука продолжались. Русский американец Иван Остромисленский переехавший в Нью-Йорк в 1922 году провел важные ранние исследования синтетического каучука и пары мономеров в начале 20 века. Политические проблемы, возникшие в результате резких колебаний стоимости натурального каучука, привели к принятию закона Закон Стивенсона в 1921 году. Этот акт по существу создал картель которые поддерживали цены на каучук за счет регулирования производства, но недостаточное предложение, особенно из-за нехватки во время войны, также привело к поиску альтернативных форм синтетического каучука.

К 1925 году цена на натуральный каучук выросла до такой степени, что многие компании изучали методы производства синтетического каучука, чтобы конкурировать с натуральным каучуком. В Соединенных Штатах исследование было сосредоточено на материалах, отличных от тех, что использовались в Европе, и основывалось на ранних лабораторных работах о. Юлиус Ньюланд, профессор химии Университет Нотр-Дам, разработавшего синтез неопрен.

Исследования, опубликованные в 1930 году, написанные независимо Лебедевым, американским Уоллес Карозерс и немецкий ученый Герман Штаудингер привело в 1931 году к созданию одного из первых успешных синтетических каучуков, известных как неопрен, который был разработан в DuPont под руководством Э. К. Болтон. Неопрен очень устойчив к нагреванию и химическим веществам, таким как масло и бензин, и используется в топливных шлангах и в качестве изоляционного материала в машинах. Компания Тиокол применили свое название к конкурирующему типу резины на основе этилендихлорид,[5] который был коммерчески доступен в 1930 году.

Первый каучуковый завод в Европе СК-1 (от русского "Синтетический Каучук", русский: СК-1) был основан (Советский союз ) к Сергей Лебедев в Ярославль под Иосиф Сталин с первая пятилетка 7 июля 1932 г.

В 1935 г. Немецкий химики синтезировали первый из серии синтетических каучуков, известных как Каучуки Buna. Это были сополимеры, имея в виду полимеры были составлены из двух мономеры в чередующейся последовательности. Включены другие бренды Коросил, который Уолдо Семон разработан в 1935 году, и Совпрене, который российские исследователи создали в 1940 году.[6]

Вторая Мировая Война

Лист синтетического каучука, сходящий с прокатного стана на заводе г. Goodrich (1941)
Плакат времен Второй мировой войны о шинах из синтетического каучука

Компания Б. Ф. Гудрич ученый Уолдо Семон разработали новую и более дешевую версию синтетического каучука, известную как америпол, в 1940 году. Америпол сделал производство синтетического каучука гораздо более экономичным, помогая удовлетворить потребности Соединенных Штатов во время Второй мировой войны.

Производство синтетического каучука в Соединенных Штатах значительно расширилось во время Второй мировой войны. Осевые силы контролировала почти все ограниченные мировые запасы натурального каучука к середине 1942 года, после завоевания Японией большей части Азии (откуда поступала большая часть мировых поставок натурального каучука).[7] Военным грузовикам нужна резина для шины каучук использовался почти во всех других военных машинах. Правительство США предприняло масштабные (и в основном секретные) усилия по улучшению производства синтетического каучука. Была задействована большая команда химиков из многих учреждений, в том числе Кэлвин Саутер Фуллер из Bell Labs. Резина обозначенная GRS (Государственный каучук, стирол), сополимер бутадиена и стирол, был основой производства синтетического каучука в США во время Второй мировой войны. К 1944 году его производили в общей сложности 50 заводов, что в два раза превышало объем производства натурального каучука в мире до начала войны. Он по-прежнему составляет около половины всего мирового производства.

Операция Pointblank бомбить цели нацистская Германия включены Schkopau (50 000 тонн в год) и завод синтетического каучука Hüls рядом Recklinghausen (30,000, 17%),[8] и завод по производству шин и камер Kölnische Gummifäden Fabrik на Deutz на восточном берегу Рейна.[9] В Феррара Италия, завод синтетического каучука (возле моста через реку) подвергся бомбардировке 23 августа 1944 года.[1] Три других завода по производству синтетического каучука находились в Людвигсхафен / Оппау (15,000), Ганновер / Лиммер (рекультивация, 20 000), и Леверкузен (5000). Завод синтетического каучука в г. Освенцим, в оккупированной нацистами Польше, строился 5 марта 1944 г.[10] управляется IG Farben и снабжается рабским трудом от СС из связанного лагеря Освенцим III (Моновиц).[11][12]

Послевоенный

Твердотопливные ракеты во время Второй мировой войны использовали нитроцеллюлоза для ракетного топлива, но делать такие ракеты очень большими было непрактично и опасно. Во время войны, Калифорнийский технологический институт (Калифорнийский технологический институт) исследователи разработали новое твердое топливо на основе асфальт смешанный с окислитель (Такие как калий или же перхлорат аммония ), и алюминий пудра. Это новое твердое топливо сгорает медленнее и равномернее, чем нитроцеллюлоза, и его гораздо менее опасно хранить и использовать, но оно имеет тенденцию медленно вытекать из ракеты на складе, и ракеты, использующие его, приходилось складывать носом вниз.

После войны исследователи Калифорнийского технологического института начали исследовать использование синтетических каучуков для замены асфальта в своих твердотопливных ракетных двигателях. К середине 1950-х годов большие ракеты строились с использованием твердого топлива на основе синтетического каучука, смешанного с перхлоратом аммония и алюминиевым порошком в больших количествах. Такое твердое топливо можно было отливать в большие однородные блоки, не имевшие трещин или других дефектов, которые могли бы вызвать неравномерное горение. В конечном счете, все большие твердотопливные военные ракеты и ракеты будут использовать твердое топливо на основе синтетического каучука, и они также будут играть значительную роль в гражданских космических усилиях.

Дополнительные усовершенствования процесса создания синтетического каучука продолжились и после войны. Химический синтез изопрен ускорило сокращение потребности в натуральном каучуке, и в мирное время количество синтетического каучука превысило производство натурального каучука к началу 1960-х годов.

Синтетический каучук широко используется при печати на текстиле, и в этом случае он называется резиновая паста. В большинстве случаев диоксид титана используется с сополимеризацией и летучими веществами при производстве такого синтетического каучука для текстильного использования. Более того, этот вид препарата можно рассматривать как пигментный препарат на основе диоксида титана.

К 1960-м годам большинство жевательная резинка компании отказались от использования чикл к бутадиен синтетический каучук, более дешевый в производстве.

Натуральный и синтетический каучук

Химическая структура цис-полиизопрен, основной компонент натурального каучука. Синтетический цис-полиизопрен и природный цис-полиизопрен получают из разных предшественников разными химическими путями.

Натуральная резина, приходящий из латекс из Hevea brasiliensis, в основном поли-СНГ-изопрен.

Синтетический каучук, как и другие полимеры, производится из различных мономеры. Наиболее распространенным синтетическим каучуком является стирол-бутадиеновые каучуки (SBR) полученный из сополимеризация из стирол и 1,3-бутадиен. К другим синтетическим каучукам относятся:

Многие их варианты могут быть получены из смесей мономеров и с различными катализаторами, которые позволяют контролировать стереохимия.[13]

Некоторые синтетические каучуки менее чувствительны к растрескивание озона чем NR. Натуральный каучук чувствителен из-за двойных связей в его цепной структуре, но некоторые синтетические каучуки не обладают этими связями, поэтому они более устойчивы к растрескиванию под действием озона. Примеры включают Витон резинка, EPDM и бутилкаучук. Полиизобутилен или бутилкаучук обычно используется во внутренних камерах или покрытиях шин из-за его сопротивления диффузии воздуха через покрытие. Однако это гораздо менее эластичный материал, чем цис-полибутадиен который часто используется в боковинах шин для минимизации потерь энергии и, следовательно, накопления тепла. Действительно, он настолько устойчив, что его используют в супер шары. Эластомер, широко используемый для внешнего листа, такого как кровельное покрытие, - это Hypalon или хлорсульфированный полиэтилен. Новый класс синтетического каучука - это термопластичные эластомеры которые легко формуются в отличие от обычных NR вулканизированная резина. Их структура стабилизирована сшивание к кристаллиты в случае полиуретаны или аморфными доменами в случае SBS блок-сополимеры.Резинка является неорганический полимер который устойчив как к очень низким, так и к высоким температурам и широко используется для катетеры и другое медицинское оборудование или устройства. Однако его предел прочности на разрыв низкий по сравнению с другими синтетическими каучуками.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Исследование рынка синтетического каучука, Черезана, июнь 2013 г.
  2. ^ Threadingham, Desmond; Обрехт, Вернер; Видер, Вольфганг (2011). Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a23_239.pub5.
  3. ^ Движущие силы резины, Леверкузен, Германия: LANXESS AG: 20
  4. ^ Михалович, Марк (2000). «Пункт назначения - Германия: плохая замена». История резины.
  5. ^ Эдвардс, Дуглас С. (2001). «Глава 5 - Жидкая резина». В Bhowmick, Anil K .; Стивенс, Ховард (ред.). Справочник эластомеров, второе издание (Первое изд.). Marcel Dekker Inc. стр. 135. ISBN  0-8247-0383-9. Получено 8 февраля 2015.
  6. ^ Текущая биография 1940, "SEMON, WALDO LONSBURY", стр. 723–724.
  7. ^ Гропман, Алан Л. (1996). Мобилизация промышленности США во Второй мировой войне. Институт национальных стратегических исследований. п. 115. ISBN  0788136461.
  8. ^ Стормонт, Джон В. (март 1946 г.) [лето 1945 г.], AAFRH-19: Комбинированное наступление бомбардировщиков; Апрель - декабрь 1943 г., Дуайт Д. Президентская библиотека имени Эйзенхауэра: Коллекция военных документов ХХ века, 1918–1950 гг. Серия I: Исторические исследования Вставка 35: Историческое бюро AAF; Штаб, ВВС армии, стр. 74–5, 81, СЕКРЕТНО ... Классификация отменена ... 10 ИЮНЯ 1959CS1 maint: location (связь)
  9. ^ Герни, Джин (майор, ВВС США) (1962), Война в воздухе: наглядная история боевых действий ВВС Второй мировой войны, Нью-Йорк: Bonanza Books, стр. 215
  10. ^ Уильямсон, Чарльз К. (5 марта 1944 г.), План завершения комбинированного бомбардировочного наступления (Приложения C и F), Hughes, R.D .; Кабелл, К. П., Назарро, Дж. Дж .; Бендер, Ф. П .; И Криглсворт, У. Дж., Дуайт Д. Эйзенхауэр Президентская библиотека: СМИТ, УОЛТЕР БЕДЕЛЛ: собрание документов Второй мировой войны, 1941–1945; Ящик № 48: HQ, U.S.S.T.A.F, ДЕКЛАССИФИЦИРОВАНА ... 24.04.74CS1 maint: location (связь)
  11. ^ Штейнбахер, Сибилла (2005). Освенцим: история. Перевод Whiteside, Shaun (1-е изд. Ecco). Нью-Йорк: Ecco. стр.45ff. ISBN  978-0060825812.
  12. ^ Герберт, Вернон; Бизио, Аттилио (11 декабря 1985 г.). Синтетический каучук: проект, который должен был быть успешным. Вклад в экономику и экономическую историю. Гринвуд Пресс. п. 32ff. ISBN  978-0313246340.
  13. ^ Греве, Хайнц-Германн; Threadingham, Десмонд (2000). «Резина, 1. Обзор». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a23_221.