Sentetik kauçuk - Synthetic rubber
Bir sentetik kauçuk bir yapay bir elastomer . Bunlar polimerler, sentezlenebilir petrol yan. Amerika Birleşik Devletleri'nde yılda yaklaşık 32 milyon metrik ton kauçuk üretiliyor ve bu miktarın üçte ikisi sentetik. Sentetik kauçuklar ile oluşturulan Küresel gelirler olasılıkla, tıpkı 2020 Sentetik kauçuk yaklaşık US $ 56 milyar dolara yükselmesi olan doğal kauçuk , birçok kullanımı vardır otomotiv sektöründe için lastikler , kapı ve pencere profilleri, mühürler gibi O-halkaları ve contalar , hortumlar , kayışlar , paspas ve döşeme . Farklı fiziksel ve kimyasal özellikler sunarlar, böylece belirli bir ürün veya uygulamanın güvenilirliğini artırabilirler. Sentetik kauçuklar, iki ana açıdan, termal kararlılık ve yağlara ve ilgili bileşiklere karşı direnç açısından doğal kauçuklardan üstündür. Lastik gibi ürünlerin ömrünü azaltabilen oksijen ve ozon gibi oksitleyici maddelere karşı daha dirençlidirler .
Sentetik kauçuğun tarihi
.jpg)
1890'lardan başlayarak bisikletlerin ve özellikle pnömatik lastiklerin kullanımının yaygınlaşması, kauçuğa olan talebin artmasına neden oldu. 1909'da Almanya'nın Elberfeld kentindeki Bayer laboratuvarında çalışan Fritz Hofmann başkanlığındaki bir ekip , ilk sentetik kauçuk olan izopreni polimerleştirmeyi başardı .
Bütadienden sentezlenen ilk kauçuk polimer , 1910 yılında Rus bilim adamı Sergei Vasiljevich Lebedev tarafından oluşturuldu . Bu sentetik kauçuk formu, polibütadien , doğal kauçuk kıtlığının bir sonucu olarak Birinci Dünya Savaşı sırasında meydana gelen çarlık imparatorluğu tarafından ilk büyük ölçekli ticari üretimin temelini oluşturdu. Sentetik kauçuğun bu erken formu, savaş sona erdikten sonra tekrar doğal kauçuk ile değiştirildi, ancak sentetik kauçuk araştırmaları devam etti. 1922'de New York'a taşınan Rus Amerikalı Ivan Ostromislensky , 20. yüzyılın başlarında sentetik kauçuk ve birkaç monomer üzerinde önemli erken araştırmalar yaptı. Doğal kauçuğun maliyetindeki büyük dalgalanmalardan kaynaklanan siyasi sorunlar, 1921'de Stevenson Yasası'nın çıkarılmasına yol açtı . Bu yasa, esasen üretimi düzenleyerek kauçuk fiyatlarını destekleyen bir kartel yarattı , ancak özellikle savaş zamanlarındaki kıtlıklar nedeniyle yetersiz arz da yol açtı. alternatif sentetik kauçuk formları aramak için.
1925'e gelindiğinde, doğal kauçuğun fiyatı, birçok şirketin doğal kauçukla rekabet edebilmek için sentetik kauçuk üretme yöntemlerini araştırdığı noktaya kadar yükselmişti. Amerika Birleşik Devletleri'nde, soruşturma , neopren sentezini geliştiren Notre Dame Üniversitesi'nde kimya profesörü Fr Julius Nieuwland'ın erken laboratuvar çalışmalarına dayanarak, Avrupa'da kullanılanlardan farklı malzemelere odaklandı .
1930'da Lebedev, Amerikalı Wallace Carothers ve Alman bilim adamı Hermann Staudinger tarafından bağımsız olarak yazılan çalışmalar , 1931'de DuPont'ta EK Bolton başkanlığında geliştirilen neopren olarak bilinen ilk başarılı sentetik kauçuklardan birine yol açtı . Neopren, ısıya ve yağ , benzin gibi kimyasallara karşı oldukça dayanıklı olup , yakıt hortumlarında ve makinelerde yalıtım malzemesi olarak kullanılmaktadır. Thiokol şirketi , 1930'da piyasada bulunan etilen diklorür bazlı rakip bir kauçuğa adını verdi .
Avrupa'da ilk kauçuk ağacı SK-1 (Rus "Sentetik Kauchuk" dan Rus : СК-1 ) (kurulmuş Sovyetler Birliği tarafından) Sergei Lebedev de Yaroslavl altında Joseph Stalin 'in ilk beş yıllık plan 7 Temmuz 1932 tarihinde.
1935'te Alman kimyagerler, Buna kauçukları olarak bilinen bir dizi sentetik kauçuktan ilkini sentezledi . Bunlar kopolimerlerdi , yani polimerler birbirini izleyen sırayla iki monomerden oluşuyordu . Diğer markalar dahil KOROSEAl , Waldo Semon 1935 yılında geliştirilen ve Sovprene Rus araştırmacılar 1940 yılında oluşturulan,.
Dünya Savaşı II
BF Goodrich Company bilim adamı Waldo Semon, 1940 yılında Ameripol olarak bilinen sentetik kauçuğun yeni ve daha ucuz bir versiyonunu geliştirdi. Ameripol, sentetik kauçuk üretimini çok daha uygun maliyetli hale getirerek, 2. Dünya Savaşı sırasında Amerika Birleşik Devletleri'nin ihtiyaçlarını karşılamaya yardımcı oldu.
Amerika Birleşik Devletleri'nde sentetik kauçuk üretimi , Japonya'nın Asya'nın çoğunu (küresel kauçuk arzının çoğunun buradan aldığı) Japonya'yı fethini takiben, 1942 yılının ortalarında Mihver Devletler neredeyse dünyanın tüm sınırlı doğal kauçuk tedarikini kontrol ettiği için II. Dünya Savaşı sırasında büyük ölçüde genişledi . doğal kauçuk kaynaklı). Askeri kamyonların lastikleri için kauçuğa ihtiyacı vardı ve neredeyse diğer tüm savaş makinelerinde kauçuk kullanıldı. ABD hükümeti, sentetik kauçuk üretimini geliştirmek için büyük (ve büyük ölçüde gizli) bir çaba başlattı. Birçok kurumlardan kimyagerler oluşan büyük bir ekip de dahil olmak üzere, sürece katılmalarının Calvin Souther Fuller ait Bell Labs . Bir bütadien ve stirenin kopolimeri olan GRS (Government Rubber Styrene) olarak adlandırılan kauçuk , II. Dünya Savaşı sırasında ABD sentetik kauçuk üretiminin temelini oluşturdu. 1944'e gelindiğinde, toplam 50 fabrika onu üretiyordu ve savaş başlamadan önce dünyanın doğal kauçuk üretiminin iki katı miktarda malzemeyi döküyordu. Hala toplam dünya üretiminin yaklaşık yarısını temsil ediyor.
Operasyon Pointblank ait bombalama hedefleri Nazi Almanyası dahil Schkopau (50.000 ton / yıl) tesis ve yakın Hüls sentetik kauçuk ağacı Recklinghausen de (30.000,% 17) ve Kölnische Gummifäden Fabrik lastiği ve tüp fabrikası Deutz Ren doğu kıyısında . Ferrara (bir nehir köprüsü yakınında), İtalya, sentetik kauçuk fabrikası 23 Ağustos 1944. bombalandı [1] Diğer üç sentetik kauçuk tesisleri vardı Ludwigshafen / Oppau (15.000), Hannover / Limmer (ıslah, 20.000) ve Leverkusen ( 5.000). Nazi işgali altındaki Polonya'daki Oświęcim'deki bir sentetik kauçuk fabrikası, 5 Mart 1944'te IG Farben tarafından işletiliyordu ve SS tarafından ilgili kamptaki Auschwitz III'ten (Monowitz) köle emeğiyle sağlanıyordu .
savaş sonrası
Dünya Savaşı sırasında katı yakıtlı roketler , itici gazlar için nitroselüloz kullandı , ancak bu tür roketleri çok büyük yapmak pratik ve tehlikeliydi. Savaş sırasında, California Teknoloji Enstitüsü (Caltech) araştırmacıları , bir oksitleyici ( potasyum veya amonyum perklorat gibi ) ve alüminyum tozu ile karıştırılmış asfalta dayalı yeni bir katı yakıt buldular . Bu yeni katı yakıt, nitroselülozdan daha yavaş ve eşit bir şekilde yandı ve depolanması ve kullanılması çok daha az tehlikeliydi, ancak depoda roketten yavaşça akma eğilimindeydi ve onu kullanan roketlerin burun aşağı yığılması gerekiyordu.
Savaştan sonra, Caltech araştırmacıları, katı yakıtlı roket motorlarında asfaltın yerini almak için sentetik kauçukların kullanımını araştırmaya başladılar. 1950'lerin ortalarında, amonyum perklorat ve yüksek oranda alüminyum tozu ile karıştırılmış sentetik kauçuk bazlı katı yakıtlar kullanılarak büyük füzeler inşa ediliyordu. Bu tür katı yakıtlar, homojen olmayan yanmaya neden olacak çatlak veya diğer kusurları olmayan büyük, tek tip bloklara dökülebilir. Nihayetinde, tüm büyük katı yakıtlı askeri roketler ve füzeler, sentetik kauçuk bazlı katı yakıtlar kullanacak ve ayrıca sivil uzay çabalarında önemli bir rol oynayacaktır.
Sentetik kauçuk yaratma sürecindeki ek iyileştirmeler savaştan sonra da devam etti. İzoprenin kimyasal sentezi, doğal kauçuğa olan ihtiyacın azalmasını hızlandırdı ve barış zamanındaki sentetik kauçuğun miktarı, 1960'ların başlarında doğal kauçuk üretimini aştı.
Sentetik kauçuk, tekstil üzerine baskıda çok kullanılır, bu durumda buna kauçuk macunu denir . Çoğu durumda titanyum dioksit, tekstil kullanımı için bu tür sentetik kauçuk üretiminde kopolimerizasyon ve uçucu madde ile birlikte kullanılır. Ayrıca bu tür preparasyon titanyum dioksite dayalı pigment preparasyonu olarak kabul edilebilir.
1960'larda, en sakız şirketleri kullanarak açık olan chicle için bütadien üretmek için ucuz sentetik kauçuk tabanlı.
Doğal ve sentetik kauçuk
Doğal kauçuk , gelen lateks ait Hevea brasiliensis , ağırlıklı olarak poli- olan sis - izopren .
Sentetik kauçuk, diğer polimerler gibi , çeşitli petrol bazlı monomerlerden yapılır . En yaygın sentetik kauçuk , stiren-bütadien kauçukları türetilen (SBR) kopolimerizasyon arasında stiren ve 1,3-bütadienden . Diğer sentetik kauçuklar şunları içerir:
- sentetik izoprenin polimerizasyonuyla hazırlanan poliizopren
- 2-klorobütadien polimerizasyonu ile hazırlanan kloropren
- siyanobütadien veya 2- propennitril ve bütadien'den yapılmış nitril kauçuk
Bunların birçok varyasyonu, monomer karışımları ve stereokimyanın kontrolüne izin veren çeşitli katalizörler ile hazırlanabilir .
Bazı sentetik kauçuklar, ozon çatlamasına karşı NR'den daha az hassastır . Doğal kauçuk, zincir yapısındaki çift bağlar nedeniyle hassastır, ancak bazı sentetik kauçuklar bu bağlara sahip olmadığından ozon çatlamasına karşı daha dirençlidir. Örnekler arasında Viton kauçuğu, EPDM ve bütil kauçuğu bulunur . Poliizobütilen veya bütil kauçuk, havanın astardan difüzyonuna karşı direnci nedeniyle, lastik iç lastiklerinde veya astarlarında yaygın olarak kullanılır. Bununla birlikte, enerji kayıplarını ve dolayısıyla ısı birikimini en aza indirmek için lastik yan duvarlarında sıklıkla kullanılan cis- polibütadien'den çok daha az esnek bir malzemedir . Gerçekten de o kadar esnek ki süper toplarda kullanılıyor . Çatı kaplamaları gibi dış levhalar için yaygın olarak kullanılan bir elastomer Hypalon veya klorosülfonatlı polietilendir . Yeni bir sentetik kauçuk sınıfı, geleneksel NR vulkanize kauçuğun aksine kolayca kalıplanabilen termoplastik elastomerlerdir . Bunların yapıları ile stabilize edilir çapraz bağlanma ile kristalitler halinde poliüretan veya SBS halinde amorf alan ile blok kopolimerleri .
Silikon lastik
Silikon kauçuk aynı zamanda silikon polimerlerden oluşan sentetik bir elastomerdir . Silikon kauçuklar endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır ve birden fazla formülasyonu vardır. Silikon kauçuklar genellikle bir veya iki parçalı polimerlerdir ve özellikleri iyileştirmek veya maliyeti azaltmak için dolgu maddeleri içerebilir. Silikon kauçuk genellikle reaktif değildir, stabildir ve aşırı ortamlara ve sıcaklıklara dayanıklıdır.