Слайд 2
I. Номенклатура и изомерия. Классификация
Непредельные соединения, содержащие
в молекуле две двойные связи, называют диеновыми углеводородами. Их
называют также алкадиенами или диолефинами.
Общая формула таких соединений СnH2n-2.
По систематической номенклатуре диеновые углеводороды называют также как этиленовые, заменяя суффикс –ен на –диен (две двойные связи).
Слайд 3
Положение каждой двойной связи обозначается цифрой. Нумерологию производят
так, чтобы эти цифры имели меньший порядковый номер:
Слайд 4
Довольно часто применяют рациональные и тривиальные названия (дивинил,
изопрен и т.д.). Свойства диеновых углеводородов определяются их строением
и, в первую очередь, взаимным расположением двух двойных связей в молекуле. Если эти связи расположены рядом, то они называются кумулированными или алленовыми: СН2=С=СН2 (пропадиен (аллен)). Две двойные связи могут быть разделены одной простой связью. Такие связи называют сопряженными или конъюктивированными: СН2=СН-СН=СН2 (бутадиен-1,3 (дивинил)). Диены, в молекулах которых двойные связи разделены двумя или несколькими простыми связями, называют диенам с изолированными или несопряженными связями:
СН2=СН-СН2-СН2-СН2-СН=СН2 (гептадиен – 1,6).
Слайд 5
II. Способы получения
Рассмотрим некоторые способы получения наиболее важных
представителей диеновых углеводородов – производных алкадиенов – 1,3.
1.
Дивинил и изопрен могут быть выделены из продуктов пиролиза нефти.
Пиролиз: парофазный крекинг при более высоких температурах (650-9000С) и атмосферном давлении.
Термический крекинг: жидкофазный процесс, переработка тяжелых фракций и остатков от переработки нефти, а также легких фракций - керосина, газойля при 470-5400С и давлении 3,9-5,9 МПа; и парофазный процесс, переработка гудрона, битумов и крекинг-остатков при 550-6000С и нормальном давлении.
Слайд 6
2. Основной промышленный способ получения бутадиена – 1,3
(дивинила) состоит в дегидрировании н-бутана или н-бутилена над хромо-алюминиевым
катализатором (оксид хрома на оксиде алюминия) Дегидрированием изопентана или изоалленов (пентан-пентеновой фракции газов крекинга нефти) получают изопрен:
Слайд 7
Процесс получения изопрена сложнее чем получение бутадиена-1,3, так
как в условиях дегидрирования могут получаться разные изомеры.
3.
Дивинил и изопрен получают также дегидратацией гликолей:
Слайд 9
4. Впервые в нашей стране дивинил был получен
методом каталитического превращения этилового спирта по
С.В. Лебедеву (1931г).
Этот метод был затем положен в основу промышленного синтеза дивинила. Процесс протекает с применением дегидратирующе-дегидрирующих катализаторов (Al2O3 – ZnO) при 4500С:
Слайд 10
III. Химические свойства
1. Реакции присоединения.
Диены, соединение несопряженные двойные
связи, ведут себя как обычные алкены. Присоединение идет независимо
к каждой из этих связей.
При этом, может затрачиваться две молекулы реагента (галогена, галогеноводорода и др.):
СH2=CH–CH2–CH=CH2 + 2Br2 CH2Br–CHBr–CH2–CHBr–CH2Br
Слайд 11
В то же время диеновые углеводороды с сопряженными
двойными связями обладают своеобразными свойствами. Они присоединяют реагент не
только по одной или двум отдельным двойным связям (1,2 – присоединение), но и к противоположным концам молекулы (1,4 – присоединение).
Выход продуктов 1,4 – или 1,2 - присоединения определяются характером реагента и условиями проведения реакции. Например, присоединение бромоводорода в присутствии пероксидных соединений идет в 1,4 – положения, а в отсутствие – в положение 1,2.
Слайд 12
Молекула бутадиена - 1,3, представляющая собой сопряженную систему
π-электронов, нет «чистых» двойных и одинарных связей, а наблюдается
довольно равномерное распределение π - электронной плотности по всей молекуле с образованием единой молекулярной орбитали. Система …-СН=СН-СН=СН-. -. ведет себя не как сумма изолированных двойных связей, а как единое целое эффективно передающее взаимное влияние атомов. Схематично это выглядит следующим образом:
Слайд 13
Отдельные представители. Каучуки
Дивинил (бутадиен - 1,3) Бесцветный газ
с характерным неприятным запахом, сжигающийся при температуре - 50С.
Является одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и латексов, пластмасс и других органических соединений.
Изопрен (2-метилбутадиен-1,3)
Бесцветная жидкость с температурой кипения =340С. Является основной структурной единицей природного (натурального) каучука и других соединений. Служит мономером для получения синтетического каучука.
Слайд 14
Каучук
Каучук – высокомолекулярное соединение, имеет огромное техническое значение,
служит основой для производства разнообразных резиновых изделий. Делится на
два класса: натуральные каучуки и синтетические.
Натуральный каучук – природный непредельный полимер (С5Н8) n с молекулярной массой от 15000 до 500000, содержащийся в млечном соке некоторых тропических деревьев (гевеи бразильской и др.) и растениях (кос-сагыз, тау-сагыз, гваюла). Млечный сок (латекс), полученный подсечкой каучуконосных деревьев, коагулируют различными способами (например, действием кислот и т.д.)
Слайд 15
Соединения, связанные между собой в 1,4-положение, такие группы
образуют макромолекулу каучука, и имеют цис-строение.
Натуральные каучуки обладают высокой
эластичностью. Он растворяется в алифатических и ароматических углеводородах, образуя вязкие растворы. Подобно диеновым углеводородам, каучук склонен к реакциям присоединения (например, с бромом, HBr и др.). Разновидностью каучука является гутаперча (менее эластичная), имеющая транс-1,4-строение.
Синтетические каучуки – аналоги натурального каучука, полученные синтетическим путем из мономеров (каучукогенов) – бутадиена-1,3, изопрена, хлоропрена и др. Основной метод их получения – цепная полимеризация.
Для улучшения свойств каучука полимеризацию каучукогенов проводят совместно с другими непредельными мономерами (стиролом, акрилонитрилом, изобутиленом и др.).
Слайд 16
Основные типы синтетических каучуков.
Бутадиеновые каучуки – наиболее распространенный
тип СК. Их получают полимеризацией бутадиена-1,3 (дивинила). Они обладают
высокой износо - и морозостойкостью. Находят применение для изготовления уплотнителей и герметизирующих составов при крупнопанельном строительстве.
Изопреновый каучук – применяют в производстве шин, резинотехнических изделий, для изоляции кабелей и др.
Будатиен – стирольный каучук – при содержании 40-50% связанного стирола каучук используют для изготовления плиток, для полов.
Слайд 17
Бутадиен – нитрильный каучук - получают совместной полимеризацией
бутадиена-1,3 и акрилонитрила H2C=CH-CN. Его отличают высокое масло -
и бензостойкость. Устойчив к нагреванию и износу. В виде латекса применяется в производстве бумаги и нетканых текстильных изделий.
Хлоропреновый каучук (наирит, неопрен) – получают полимеризацией хлоропрена:
Также применяется в производстве резинотехнических изделий, клеев, для изоляции проводов и кабелей. Особый интерес представляют фторкаучуки, обладающие высокой масло - и термостойкостью, а также стойкостью к химическим реагентам. Их получают из фторированных алкенов или их производных (например, трифторхлорэтилена, винилиденфторида и др.).
Слайд 18
Особенно высокой термической устойчивостью и рядом других особенностей
отличаются кремнийорганические (силиконовые) каучуки. Обладают высокой свето-, озоно -
и теплостойкостью. Устойчивы к различным маслам и нефтепродуктам, ко многим органическим растворителям. Отличаются высокой износостойкостью и негорючестью. Применяют в качестве изоляции проводов и кабелей, обкладки химической аппаратуры и валов. Служат в производстве резинотехнических изделий и клеев.
В связи с высокой пластичностью, термической неустойчивостью натуральные и синтетические каучуки нельзя использовать непосредственно. Для придания каучукам прочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергают обработке серой или ее соединениями (например, S2Cl2 – хлорид серы) – вулканизируют. Этот процесс заключается в образовании новых поперечных (мостиковых) связей между полимерными цепями. В результате такой обработки каучук превращается в технический продукт – резину, которая содержит до 5% серы. Кроме серы в резину входят различные наполнители, пластификаторы, красители, антиоксиданты и др. Вулканизированный каучук, содержащий по массе свыше 30% серы, называется эбонитом.
Слайд 19
Применение каучуков в строительстве
Особенно широко используется в строительстве
резина. Она может входить в элементы строительных конструкций, начиная
с фундамента и заканчивая деталями отделки. В строительных конструкциях, которые работают в условиях ударных нагрузок и вибрации, упругость, присущая резине, является важным качеством. Каучук может улучшить и свойства обычного бетона. Если к цементной массе вместо воды добавить суспензию синтетического каучука, то бетон приобретает повышенную водонепроницаемость, устойчивость против масел и агрессивных жидкостей. Кроме того, он не растрескивается при резких колебаниях температуры.
Слайд 20
Из резины создано много различных тепло - и
звукоизоляционных материалов для полов. Например, широкое распространение получил резиновый
линолеум – релин, применяемый в жилищном строительстве. Релин применяется и в виде плиток – резиновый паркет. Каучуки часто вводят в асфальт для повышения его износостойкости и безопасности движения на дорогах.
При крупнопанельном строительстве нельзя обойтись без герметиков – материалов, которые изолируют внутренние помещения от «улицы». Главное из свойств – эластичность, которое позволяет повторять за панелью (при температурных колебаниях) каждое движение без потери герметизирующих свойств. В качестве таких герметиков используют тиокоп, полиизобутилен и другие каучуковые композиции.
Гибкий, прочный, водостойкий и морозоустойчивый кровельный материал для крыш можно получать из отходов невулканизированной резины и древесных опилок. (Индулин)
