合成橡胶的发现历程

合成橡胶的发现历程


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-12-22 编辑:xuzhiping 浏览次数: 4727

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摘要: 到了19世纪后期,随着电气工业、汽车工业的迅速发展和飞机工业的诞生,世界各国对橡胶的需要量与日俱增。例如,制造一辆拖拉机大约需要92千克橡胶,一辆卡车需要183千克橡胶,一艘万吨级的军舰大约需要68吨橡胶……因此天然橡胶的产量已经很难满足市场的需求。而合成橡胶...

到了19世纪后期,随着电气工业、汽车工业的迅速发展和飞机工业的诞生,世界各国对橡胶的需要量与日俱增。例如,制造一辆拖拉机大约需要92千克橡胶,一辆卡车需要183千克橡胶,一艘万吨级的军舰大约需要68吨橡胶……因此天然橡胶的产量已经很难满足市场的需求。而合成橡胶的新任务又落到了化学家的身上。

由于天然橡胶是异戊二烯的聚合物,所以要人工合成橡胶首先就要合成异戊二烯的类似物。1900年,俄国化学家孔达阔夫首先发现.一种液态的烃——二甲基丁二烯可以用来合成橡胶(即甲基橡胶),他还亲自打通了用丙酮合成二甲基丁二烯的工业生产路线。在第一次世界大战期间,德国由于战争急需大量的橡胶,因此曾采用孔达阔夫的生产工艺生产甲基橡胶。但由于这种橡胶的弹性和耐磨性都比较差,质量不佳,而且生产成本又高,因此于1918年就中止了生产,人类第一个生产合成橡胶的计划也因此“流产”。

1909年,另一位俄国化学家列别捷夫又发明了一种合成橡胶的方法。他采用一种名叫“丁二烯”(CH2=CH—CH=CH2)的气体为原料,在金属钠的催化下聚合成了一种质量相当不错的橡胶,取名为“布钠橡胶”(Buna),这个名字取自‘‘丁二烯”和“钠”两个词的词头读音,我国习惯称它为“丁钠橡胶”。

但是在当时,大量的丁二烯需要用乙醇为原料进行生产,致使丁钠橡胶的生产成本居高不下。直到20世纪30年代,由于石油工业的迅速崛起,通过石油的裂化可以获得大量廉价的丁二烯,才为工业生产丁钠橡胶开拓了原料的来源。

与此同时,化学家又为丁二烯的聚合反应找到了比金属钠更为理想的催化剂。化学家从橡胶分子的结构中发现:天然橡胶之所以具有优良的性能,是由于它的分子中都是有规则的“顺式聚合物”;而1,3-丁二烯在金属钠的催化下,发生的是1,2加成与1,4加成的聚合反应,最后得到的是顺式和反式的混合聚合物。德国化学家齐格勒与纳塔两人作了大量研究后,终于找到了一种“定向催化剂”。使用这种催化剂可以制得顺式结构含量高达94%~95%的顺丁橡胶。

顺丁橡胶的弹性、耐磨性,以及耐低温和高温、耐老化等性能都已超过了天然橡胶。如耐磨性要比天然橡胶高2倍,因此特别适于制造轮胎、胶管、胶辊、胶鞋,以及橡胶传送带等产品。目前,它的产量约占合成橡胶总量的15%。

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