Borracha de Butadieno Estireno 1 Introdução

A emulsão polimerizada de borracha Estireno-butadieno (E-SBR) é um dos mais usados polímeros no mundo de hoje. A emulsão SBR é empregada em muitos aplicações de demanda, que realçam a qualidade de vida e contribui significa mente para nossa economia e padrão de vida.

Nos anos 30, a primeira emulsão polimerizada SBR conhecida como Buna S foi preparada pelo I.G. Farbenindustrie na Alemenha. O governo dos E.U. em 1940 estabeleceu a companhia de Reserva de Borracha para conservar a reserva de borracha natural e um programa de borracha sintética. Estes programas estavam expandidos quando os Estados Unidos entraram na 2⁰Guerra Mundial. Os esforços da borracha sintética foram inicialmente focalizados no E-SBR polimerizado quente (41⁰C).

Produção de um copolimero de 23.5% estireno e 76.5% bitadiene começou em 1942. E-SBR polimerizado frio (5⁰C), que tem significantemente melhores propriedades físicas que o SBR polimerizado quente, criado em 1947.

5.3.6.2. Usos

SBR é generalizadamente usado para correias de borracha, mangueiras, pavimento, bens moldados, solas de borracha, tecidos de revestimento, etc. Ele é compatível com a borracha natural e tem igual desempenho para pneus de automóveis. Mas ele é inferior á borracha natural para os pneus de tarefa dura dos camiões.

SBR é produzido pela copolimerização de butadieno com estireno em uma proporção aproximada de 3:1 por peso.

No processo de emulsão, que produz grades de propósito geral, o matéria primas são suspenso em uma larga proporção de água na presença de um iniciador ou um catalisador e um estabilizador. um processo contínuo é empregado.

No processo de solução, a copolimerização procede em uma solução hidrocarbónica na presença de um complexo organometálico. Este pode ser tanto um processo continuo ou por lote.

O processo de polimerização por emulsão tem muitas vantagens. Ele é normalmente usado sobre condições de reacção média que são tolerantes a água e exige apenas a ausência de oxigénio.

O processo é relativamente robusto para impurezas e ameno para o uso de um intervalo de monómeros. Benefícios adicionais incluem o facto da polimerização por emulsão da maior conteúdo sólido com baixa viscosidade de reacção e é um processo de custo efectivo. O estado físico de um sistema de uma emulsão (coloidal) torna fácil o controlo do processo. Problemas térmicos e de viscosidade são muito menos significante que em uma polimerização em quantidade.

A tabela 5.4. mostra a matéria-prima exigida na polimerização de E- SBR. Eles incluem os monómeros de estireno e butadieno, agua, emulsionantes, inibidores do sistema, modificadores, botões de paragem curta e um estabilizador do sistema. As reacções originais de polimerização eram carregadas em reactores de lotes em que todos os ingredientes eram enchidos no reactor e a reacção era shortstopped depois dela atingir a conversão desejada. A actual produção comercial é correr continuamente ate a conversão dos monómeros desejada. Os monómeros são continuamente inseridos na cadeia dos reactores e emulsionados com agentes emulsionantes e catalisadores.

Na polimerização fria, o mais geralmente usado iniciador de sistema é a reacção redox entre ferro quelatado e peróxido orgânico usando sulfóxido de formaldeído e sódio (SFS) como um agente redutor como mostrado nas seguintes reacções

Fe(II)EDTA + ROOH  Fe(III)EDTA + RO + OH Fe(III)EDTA + SFS  FE(II)EDTA

Na polimerização quente, peroxidisulfato de potássio é usado com um iniciador.

Mercaptana é adicionada para fornecer radicais livres e para controlar a distribuição do peso molecular pela término das existentes cadeias crescendo enquanto iniciando uma nova cadeia. O grupo tiol actua como um agente de transferência de cadeia para prevenir o massa molecular de atingir os valores excessivamente alto possível em sistema de emulsão. A ligação enxofre-hidrogénio no grupo tiol é extremamente susceptível para ataque pelo crescimento do radical do polímero e assim, perde um átomo de hidrogénio pela reacção dos radicais de polímero com mostrado abaixo. O RS formado irá continuar para iniciar o crescimento de uma nova cadeia. O tiol previne a formação de gel e melhora a processabilidade de uma borracha

P + RSH  P-H + RS RS + M  RS-M

Tabela 5.4. Receita típica para a polimerização de emulsão SBR

Frio Quente

Estireno 25 25

Butadieno 75 70

Agua 180 180

Emulsionante (FA, RA,MA) 5 5

Dodecyl Mercaptana 0.2 0.8 Hidroperóxido de cumene 0.17 - FeSO4 0.017 - EDTA 0.06 - Na4P2O7.10H2O 1.5 - Persulfato de Potássio 0.3 SFS 0.1 Estabilizante Varia

Durante a polimerização, parâmetros tais como temperatura, taxa de fluxo e agitação são controlados para ter a conversão correcta. Polimerização é normalmente permitido para prosseguir para cerca de 60% de conversão em polimerização fria e 70% em polimerização quente antes ele á parado por um agente de paragem curta que reage rapidamente com os radicais livres. Alguns dos agentes de paragem curta comuns são dimetilditiocarbamato de sódio e dietil hidroxilamina. Quando o latex é propriamente shortstopped, os monómeros não reagentes são despidos do látex. Butadieno é retirado por desgaseificação do látex por meio de flash de destilação e redução da pressão do sistema. Syrene é removido pela vapor despindo-o do latex em uma coluna. O latex é depois estabilizado com um antioxidante apropriado e transferido em tanques de mistura. Em caso de polímeros estendidos com óleo ou lote mestre de negro de fumo

Estes materiais são adicionados como dispersões para despojados de látex. O látex é depois transferido para os linhas de acabamento para ser coagulado com ácido sulfúrico, ácido sulfúrico/cloreto de sódio, sulfato de alumínio ou auxiliar de coagulante de amina. O tipo de sistema de coagulação é seleccionado dependendo do uso final do produto. Acido sulfúrico/cloreto de sódio é usado para propósitos gerais . cola/ácido sulfúrico é usado em grau eléctrico e SBR de baixa sensibilidade á água. Ácido sulfúrico é usado para coagulações onde polímero de pouca cinzenta é exigida. Auxiliar de coagulante de amina são usados para melhorar a eficiência da coagulação e reduz a poluição da planta de produção. A migalha coagulada é então lavada, desidratada, secada, bales e embrulhado.

Avaliação Formativa

1. Do que você leu a cerca do óleo não refinado e natural, qual é a composição de:

i. Óleo não-refinado ii. Gás natural comercial iii. GLP

2. Explique como a refinação de petróleo tem evoluído com os anos como mudam as especificações do produto.

3. Porque o enxofre não é desejado no combustível e como é removido pela hidrodesulfurização?

4. Escreva notas curtas em: i. Cracking

ii. Reformação

5. Da busca na internet e/ou outros recursos:

i. Escreva equações que mostram como anidrido ftálico é usado no fabrico de resinas alquilicas.

ii. Encontra a formulação de tinta que contem uma resina alquílica.

6. Escreve todas as equações usando a fórmula estrutural das matérias-primas e produtos para as reacções principais que tomam lugar durante o fabrico de anidrido ftálico e acido adípico. 7. Nomeie 10 materiais que você usa diariamente que são feitas de

polímeros orgânicos sintéticos.

8. Cloreto de vinil sofre a copolimerização com 1,1-dicloroetileno para formar um polímero, comercialmente conhecendo com saran. Escreve equações para esta polimerização.

9. Usando o formato usado para aprendizado de polietileno e borracha estireno-butadieno, escreve 3-5 páginas em cloreto de polivinil.

10. Discute brevemente os

efeitos ambientais de produtos de plástico. Trabalho de campo (opcional)

Existem um número de indústrias engajadas no fabrico de polímeros tais como poliuretano, polietileno, cloreto de polivinil e resinas de tinta. O seu centro ira ajuda-lo a visitar algumas destas indústrias. Uma vez a visita tiver sido arranjada, leia com antecedência a cerca do processo. Durante a visita, você irá identificar as matérias-primas usadas incluindo os seus nomes comerciais. Observe as suas aparências e propriedades físicas e também o processo produtivo. Pergunte questões que levaram o seu guia da fabrica a dar mais informações relevantes. Mais tarde você irá descrever o processo de produção o mais longe possível usando um diagrama de fluxo e equações químicas.

Page 131 ACTIVIDADE 6

Indústrias da Química Orgânica Parte II: Industrias de Fermentação, Farmacêutica, Sabões e Detergentes

No fim desta unidade, você deve ser capar de:

a. Discutir factores que afectam a viabilidade da rota de fermentação e aqueles que afectam a concentração da fermentação.

b. Descrever o processo de produção de fermentação de etanol. c. Dar um breve historia de industria farmacêutica e um papel

tomado pelos antibióticos.

d. Descrever o processo de produção de dois farmacêuticos: penicilina e aspirina.

e. descrever o processo de fabricação de sabão f. discutir os vários tipos de surfactantes

g. Explicar como detergentes são produzidos. Síntese da actividade de aprendizagem

Nesta unidade, você vai aprender como os microrganismos, sob certas condições óptimas são explorados comercialmente para a produção de produtos químicos. Você ira aprender sobre a produção de etanol e penicilina pela fermentação seguida de purificação do produto por destilação e extracção de solvente respectivamente. Você também ira aprender como aspirina é produzida sinteticamente. O estudo de sabões e detergentes é coberto na ultima secção desta unidade.

1. George T. A. (1977). Shreve’s Chemical Process Industries. 5a edição. Edição McGraw-hill International. Series de engenheira química. Singapura.

2. Stephenson R. M. (1966). Introdução ás industrias de química industrial, corporação Reinhold Publishing, Nova York.

3. Groggins P.H> (1958). Unidade de processamento em Síntese Orgânica. , 5a _{edição, Companhia de Livros McGraw-hill, Nova} Deli.

4. Underkoffer L. A., Hickey R.J. (1954) Fermentação Industrial Vol.I Chemical Publishing Co. Inc. Nova York.

5. Gerhartz, W. (editor), (1987). Enciclopédia de Química Industrial do Ullmann. Vol A8, 5a _{edição, VCH Verlagsgesellschaft mbH,} Weinheim.

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Lista dos recursos relevantes

 Computador com internet para acessar ligações e recursos relevantes com livre de direitos do autor.

 CD-ROM acompanhando este módulo para leitura compulsiva e demonstrações.

 Recursos multimédia como vídeo, VCD e Leitores de CD. Lista de Hiperligações Relevantes

http://accessexcellence.org/LC/SS/ferm_biography.html http://www/madehow.com/Volume-4/antibiotic.html http://biotopics.co.uk/microbes/penici.html

http://www/cleaning 101.com/cleaning/chemistry/soapchem2.com

Estes sites apresentam informações sobre fermentação, antibióticos , produção de penicilina, produção de sabão e detergentes respectivamente em uma forma interessante.

6.1. Fermentação