सिंथेटिक आइसोप्रीन रबर कैसे बनाया जाता है

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 13:55

प्राकृतिक रबर के कई एनालॉग होते हैं, और आइसोप्रीन रबर को सबसे बहु-टन भार में से एक माना जाता है। उद्योग इन उत्पादों की एक विस्तृत विविधता का उत्पादन करता है, दोनों गुणों में और उत्प्रेरक के प्रकार में भिन्न होता है - लिथियम, कॉम्प्लेक्स, और इसी तरह।

रबर कैसे बनता है

आइसोप्रीन रबर सिंथेटिक है, यह स्टीरियोरेगुलर है, और यह एक जटिल उत्प्रेरक के साथ एक निष्क्रिय विलायक माध्यम में रखे गए आइसोप्रीन के पोलीमराइजेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह किया जाता है, उदाहरण के लिए, SKI-3। घोल में आइसोप्रीन का पोलीमराइजेशन निरंतर होना चाहिए, इसके लिए चार से छह पोलीमराइज़र की बैटरियां होती हैं जिन्हें नमकीन पानी से ठंडा किया जाता है।

मिश्रण में मोनोमर बारह - पंद्रह प्रतिशत तक केंद्रित होता है, फिर रूपांतरण की डिग्री नब्बे प्रतिशत तक पहुंच जाएगी, और अवधि शून्य से दस डिग्री सेल्सियस के तापमान पर दो से तीन घंटे होगी। यदि उच्च आणविक भार आइसोप्रीन रबर प्राप्त करना आवश्यक है, तो पोलीमराइजेशन में उपयोग किए जाने वाले अभिकर्मकों की शुद्धता बहुत हैउच्च डिग्री।

स्थिर करना और सुखाना

पॉलीमर को ऑक्सीकरण से बचाने के लिए, इसे फेनिलनेडियम और नियोज़ोन के मिश्रण से स्थिर किया जाना चाहिए, जिसे पोलीमराइज़ेट में घोल या जलीय निलंबन के रूप में पेश किया जाना चाहिए। आइसोप्रीन रबर को पोलीमराइज़ेट से एक टुकड़े के रूप में अलग करने के लिए, पोलीमराइज़ को भाप और पानी के साथ मिलाया जाना चाहिए, फिर एडिटिव्स जोड़ें जो एग्लोमरेशन (लंपिंग) को रोकते हैं। विलायक को तब आसुत किया जाना चाहिए। अब डिगैसिंग की प्रक्रियाओं को अंजाम देना, टुकड़ों को पानी से अलग करना और वर्म मशीन और बेल्ट ड्रायर में सुखाने की प्रक्रिया को अंजाम देना आवश्यक है। इस प्रक्रिया के अंत में, आइसोप्रीन रबर का उत्पादन पूर्ण माना जा सकता है।

अब यह दबाव में स्वचालित संयंत्रों पर ब्रिकेटिंग करेगा। ब्रांड SKI-3 - सिंथेटिक आइसोप्रीन रबर, जो प्रत्येक तीस किलोग्राम के ब्रिकेट में निर्मित होता है। ब्रिकेट को पॉलीथीन फिल्म में लपेटा जाता है और चार परत वाले पेपर बैग में रखा जाता है। यह फिल्म सामग्री के साथ एक साथ काफी अच्छी तरह से संसाधित होती है, जो आइसोप्रीन रबड़ है, मिश्रण तापमान के साथ इसके गुण पॉलीथीन को रबड़ मिक्सर में मुख्य द्रव्यमान के साथ नरम और मिश्रण करने की अनुमति देते हैं।

संरचना

उद्योग द्वारा उत्पादित प्रत्येक रबर की अपनी विशेषताएं और गुण होते हैं जो केवल इस किस्म में निहित होते हैं। कुछ घिसने में अच्छी यांत्रिक शक्ति होती है, अन्य में अच्छा रासायनिक प्रतिरोध या गैस अभेद्यता होती है, अन्य को तापमान परिवर्तन का कोई डर नहीं होता है, और इसी तरह। गुणव्यक्तिगत सिंथेटिक रबर कई मायनों में और कई गुना अधिक प्राकृतिक रबर से बेहतर होते हैं। केवल प्राकृतिक रबर की लोच को अभी तक पार नहीं किया गया है, और यह विमान या कार टायर जैसे उत्पादों के लिए सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति है।

ऑपरेशन के दौरान, वे हमेशा भारी विकृति का अनुभव करते हैं - खिंचाव और संपीड़न दोनों, जो अंतर-आणविक घर्षण, हीटिंग और गुणवत्ता के नुकसान का कारण बनता है। यही है, रबर की लोच जितनी अधिक होगी, उत्पाद उतना ही अधिक टिकाऊ होगा। यही कारण है कि प्राकृतिक रबर अभी तक उपयोग से बाहर नहीं हुआ है, और यह वह है जिसका उपयोग उच्च गति और भारी शुल्क वाले विमानों और कारों के लिए टायर के उत्पादन के लिए किया जाता है। प्राकृतिक रबर आइसोप्रीन का एक बहुलक है, यही वजह है कि वैज्ञानिक आइसोप्रीन रबर को प्राकृतिक रबर का एक एनालॉग बनाने के लिए इतनी मेहनत कर रहे हैं।

फॉर्मूला

प्राकृतिक रबड़ निकालने के संसाधन बहुत सीमित हैं। सामान्य, प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले रबर का सूत्र C₅H₈ होता है, जैसा कि यह निकला, यह आइसोप्रीन के आणविक सूत्र के बिल्कुल समान है, जो है रबड़ को उसके अपघटन उत्पादों में गर्म करने पर बनता है। एक उचित किफायती तरीका खोजने की चुनौती है। और आइसोप्रीन रबर पोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया के दौरान प्राप्त होता है, और यहां इस प्रतिक्रिया के पाठ्यक्रम को सही ढंग से बनाना महत्वपूर्ण है। पॉलिमराइजेशन निम्नानुसार होता है: nCH₂ =C(CH₃) - CH=CH₂ -- (-CH₂ - C(CH₃)=CH - CH_2)n.

अब तक का सबसे आशाजनक तरीका आइसोपेंटेन के उत्प्रेरक डिहाइड्रोजनीकरण की विधि है, जो पेट्रोलियम गैसों से मुक्त होती है।आइसोप्रीन उत्पादन के लिए प्रारंभिक सामग्री पेंटेन भी हो सकती है: CH₃-CH₂-CH₂- सीएच ₂-सीएच_{3, क्योंकि गर्म करने पर और उत्प्रेरक के साथ, यह आइसोपेंटेन में भी बदल जाता है। एक पोलीमराइजेशन विधि भी है जिसमें आइसोप्रीन रबर प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया इस तरह से बनाई जाती है कि रबर प्राप्त होता है जो प्राकृतिक रबर की संरचना के समान होता है और इसलिए, इसमें समान उत्कृष्ट गुण होते हैं।}

आइसोप्रीन

आइसोप्रीन एक असंतृप्त हाइड्रोकार्बन है जो डायन श्रेणी से संबंधित है। यह एक वाष्पशील रंगहीन तरल है। गंध बहुत विशेषता है। आइसोप्रीन रबर एक प्राकृतिक मोनोमर है, क्योंकि इसके शेष अणु कई अन्य प्राकृतिक यौगिकों में शामिल हैं - आइसोप्रेनॉइड्स, टेरपेनोइड्स, और इसी तरह। यह कार्बनिक सॉल्वैंट्स में घुल जाता है। उदाहरण के लिए, एथिल अल्कोहल के साथ, इसे किसी भी अनुपात में मिलाया जा सकता है। लेकिन यह पानी में अच्छी तरह नहीं घुल पाता है।

लेकिन यह पोलीमराइजेशन के दौरान आसानी से आइसोप्रीन रबर की एक संरचनात्मक इकाई बनाता है, जिससे आइसोप्रीन गुट्टा-पर्च और रबर प्राप्त होते हैं। इसके अलावा, आइसोप्रीन कॉपोलीमराइजेशन के दौरान विभिन्न प्रतिक्रियाओं में प्रवेश कर सकता है। उद्योग में, यह अपरिहार्य है, क्योंकि इसका उपयोग घिसने, दवाओं और यहां तक कि कुछ सुगंधित पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। हमारे देश में, सिंथेटिक आइसोप्रीन रबर का उत्पादन लंबे समय से विकसित हो रहा है, और विश्व उत्पादन का लगभग चौबीस प्रतिशत हिस्सा है।

इतिहास

पहला आइसोप्रीन 1860 में प्राकृतिक रबर से पाइरोलिसिस द्वारा प्राप्त किया गया था।पायरोलिसिस ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में कई अकार्बनिक और कार्बनिक यौगिकों का थर्मल (उच्च तापमान पर) अपघटन है। बाद में, एक आइसोप्रीन लैंप का आविष्कार किया गया - एक गर्म कुंडल के साथ एक विद्युत, जिसके साथ तारपीन का तेल प्रयोगशालाओं में थर्मल रूप से विघटित हो गया।

द्वितीय विश्व युद्ध ने आइसोप्रीन रबड़ की भारी मांग की, और इसलिए, लिमोनेन के पायरोलिसिस द्वारा आइसोप्रीन को औद्योगिक पैमाने पर उत्पादित करना सीखा गया। फिर भी, सिंथेटिक रबड़ के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए आइसोप्रीन बहुत महंगा था। स्थिति तब बदली जब इसे तेल से प्राप्त करने का तरीका खोजा गया। फिर आइसोप्रीन के पोलीमराइजेशन की तकनीक तेजी से विकसित होने लगी।

अर्थव्यवस्था में भूमिका

आइसोप्रीन रबर जैसे उत्पाद के उत्पादन की योजना बनाने में सबसे महत्वपूर्ण बात स्थान का सही चुनाव है, क्योंकि अलगाव के अंशों को वितरित करना आवश्यक होगा C₅ एक साथ कई उद्यमों से गंतव्य, जो क्रैकिंग करते हैं। दूसरे स्थान पर C_{5. अंश से शेष हाइड्रोकार्बन के निपटान स्थल के लिए योजनाओं में विचार महत्वपूर्ण है।}

बीसवीं सदी के नब्बे के दशक की शुरुआत तक, पश्चिमी यूरोप ने लगभग पचहत्तर हजार टन C_{5 डायन का उत्पादन किया, जिसमें से चौवालीस हजार टन डिमराइज्ड साइक्लोपेंटैडीन था और तेईस हजार टन आइसोप्रीन था। बाकी - लगभग पंद्रह हजार टन - पिपेरीलीन थे। दस साल बाद, आइसोप्रीन का विश्व उत्पादन बढ़कर 850,000 टन प्रति वर्ष हो गया था।}

गुण

मानक स्थितियों के तहत, आइसोप्रीन, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, एक वाष्पशील रंगहीन तरल है, जो पानी में लगभग अघुलनशील है, लेकिन डायथाइल अल्कोहल, मानक, बेंजीन, एसीटोन के साथ किसी भी अनुपात में गलत है। आइसोप्रीन कार्बनिक सॉल्वैंट्स की एक विस्तृत विविधता के साथ एज़ोट्रोपिक मिश्रण बनाने में सक्षम है। स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययनों के आंकड़ों पर विचार करते समय, यह देखा जा सकता है कि पहले से ही पचास डिग्री सेल्सियस पर, अधिकांश आइसोप्रीन अणु एक स्थिर एस-ट्रांस संरचना पर ले जाते हैं, केवल पंद्रह प्रतिशत अणु एस-सीआईएस संरचना में होते हैं। इन राज्यों के बीच ऊर्जा अंतर 6.3 kJ है।

आइसोप्रीन के रासायनिक गुण इसे एक विशिष्ट संयुग्मित डायन के रूप में प्रस्तुत करते हैं, जो प्रतिस्थापन, जोड़, जटिलता, चक्रीकरण, टेलोमेराइज़ेशन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है। इलेक्ट्रोफाइल और डायनोफाइल के साथ प्रतिक्रिया में सक्रिय।

आवेदन

वर्तमान में उत्पादित आइसोप्रीन का मुख्य भाग प्राकृतिक रबर की संरचना और गुणों के समान आइसोप्रीन रबर के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है। यह टायर के उत्पादन के लिए विशेष रूप से व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक अन्य आइसोप्रीन पोलीमराइज़ेशन उत्पाद, पॉलीसोप्रीन भी है, जिसका उपयोग बहुत कम किया जाता है क्योंकि इसमें गुट्टा-पर्च के गुण होते हैं। इसका उपयोग तार इन्सुलेशन और गोल्फ बॉल बनाने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए। प्राकृतिक और अन्य सिंथेटिक रबर को मिलाने वाले सभी प्रकार के रबर उत्पादों को बनाने के लिए आइसोप्रीन रबर का उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के लिए, चिपचिपाहट कम करने के लिए जोड़े जाते हैंbutadiene-methylstyrene घिसने, इसके अलावा, अगर विकृतियों को दोहराया जाता है तो थकान सहनशक्ति बढ़ जाती है। नाइट्राइट्स ओजोन प्रतिरोध और गर्मी उम्र बढ़ने के प्रतिरोध को जोड़ते हैं। इस प्रकार, तकनीकी गुणों के एक सेट को देखते हुए, जूते, चिकित्सा और अन्य उत्पादों के उत्पादन में, कन्वेयर बेल्ट, सक्शन या प्रेशर होसेस, लाइनिंग मशीन शाफ्ट का उपयोग करते समय आइसोप्रीन रबर्स पूरी तरह से खुद को प्रकट करते हैं।

पर्यावरण के लिए खतरा

आइसोप्रीन अत्यधिक विस्फोटक और ज्वलनशील होता है। शरीर में उच्च सांद्रता में, यह पक्षाघात और मृत्यु का कारण बन सकता है। यह मुख्य रूप से वायुमंडलीय संतृप्ति पर होता है, और इसलिए श्वसन प्रणाली में चयापचय होता है, जब आइसोप्रीन को एपॉक्साइड और डायोल में परिवर्तित किया जाता है।

प्रति घन मीटर चालीस मिलीग्राम उच्च सांद्रता माना जाता है - यह अधिकतम खुराक है। हवा में आइसोप्रीन की छोटी सांद्रता एक व्यक्ति पर एक मादक प्रभाव डाल सकती है, जिससे आंखों, त्वचा, श्वसन पथ और श्लेष्मा झिल्ली में जलन हो सकती है।

जीव विज्ञान

आधुनिक वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि आइसोप्रीन के धुएं से लगभग सभी पौधे वातावरण में उत्सर्जित होते हैं। फाइटोजेनिक आइसोप्रीन की वैश्विक मात्रा लगभग (180-450)^_।10^{12 ग्राम अनुमानित है। प्रति वर्ष कार्बन। यह प्रक्रिया तेज हो जाती है यदि हवा का तापमान तीस डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, और यह भी कि अगर सौर विकिरण की तीव्रता अधिक है, जबकि प्रकाश संश्लेषण पहले से ही पूरी तरह से संतृप्त है। आइसोप्रीन बायोसिंथेसिस फॉस्मिडोमाइसिन और पूरे के यौगिकों द्वारा बाधित होता हैकई स्टैटिन। पौधे ऐसा क्यों करते हैं यह पूरी तरह से समझ में नहीं आता है। शायद आइसोप्रीन उन्हें अति ताप करने के लिए अतिरिक्त प्रतिरोध देता है। इसके अलावा, यह एक कट्टरपंथी मेहतर है, जिसका अर्थ है कि यह पौधों को प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों और ओजोन से बचा सकता है।}

वैज्ञानिकों का यह भी सुझाव है कि आइसोप्रीन के संश्लेषण से एनएडीपीएच और एटीपी अणुओं की निरंतर खपत होती है, जो पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान पैदा करता है। इसलिए, यदि रोशनी अत्यधिक हो तो आइसोप्रीन की रिहाई फोटो-ऑक्सीडेटिव गिरावट और पुन: कमी को रोकती है। इस रक्षा तंत्र का नुकसान एक हो सकता है: कार्बन, जिसे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में इतनी कठिनाई से निकाला जाता है, आइसोप्रीन की रिहाई पर खर्च किया जाता है। वैज्ञानिक पौधों पर नहीं रुके और उन्होंने पाया कि मानव शरीर भी डाइन हाइड्रोकार्बन का उत्पादन कर सकता है, और उनमें से आइसोप्रीन सबसे आम है।