Каким образом из древесных отходов можно получить искусственный каучук приведите уравнения реакций (4 видео)

Каким образом из древесных отходов можно получить искусственный каучук приведите уравнения реакций

2019-07-25
Покажите, каким способом древесные отходы (стружку, опилки) можно использовать для получения искусств венного каучука. Приведите уравнения соответствующих химических реакций и вычислите, какое количество искусственного каучука можно получить из 1000 кг древесины, содержащей 50 % чистой целлюлозы (учитывая при этом, что конечный выход каучука составляет 50 % теоретически возможного).

а. Получение целлюлозы из древесины. Целлюлозу можно получить из древесины, обрабатывая измельченную древесину (для удаления ненужных примесей) щелочами или раствором кислого сернистокислого кальция при температуре 120 — $160^ С$.

б. Получение глюкозы из целлюлозы. При нагреваний минеральными кислотами целлюлоза подвергается гидролизу с образованием $D$-глюкозы $(C_6H_O_5)_n + nH_2O rightarrow nC_6H_12O_6$

в. Брожение глюкозы с образованием этилового спирта. Под действием дрожжей, которые содержат фермент (биокатализатор) зимазу, глюкоза, входящая в состав бродильной массы (сусла), подвергается в водном растворе ферментативному брожению
$C_6H_O_6 rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2$.

г. Получение бутадиена (дивинила). При пропускании паров этилового спирта над дегидрирующими и дегидратирующими катализаторами Лебедева можно получить бутадиен $2C_2H_5OH rightarrow CH_2 = CH — CH = CH_2 + 2H_2O + H_2$.

Содержание

Способы получения искусственного каучука
Способ получения №1
Белый каучук
Коричневый каучук
Способ №2
Способ №3
Способ №4
КАУЧУК ИЗ ДРЕВЕСНЫХ ОПИЛОК
📽️ Видео

Видео:Искусственные и синтетические материалыСкачать

Способы получения искусственного каучука

Видео:Технология 5-6 классы. Тема: ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ.Скачать

Способ получения №1

Для изготовления искусственного каучука почти всегда применяют растительные масла, особенно различные сорта репного масла (но не льняного).

Различают два сорта искусственного каучука: белый и коричневый.

От первого требуются чисто белый цвет, сухая и эластичная структура, отсутствие всяких химически активных веществ и возможно малое содержание серы и серных соединений.

Белый каучук

Для изготовления белого каучука лучше всего пользоваться очищенным рапсовым маслом, причем для каждой операции следует брать не очень большое его количество, например не больше 30 кг.

Масло помещают в неглубокий сосуд из эмалированного железа и в него втирают 17% хлористой серы, которая не должна показывать и признаков разложения (например, выделение серы).

Эта операция, во избежание вредного действия на дыхание паров хлорной серы и развивающейся серной кислоты, должна производиться в хорошо вентилируемом помещении или еще лучше на открытом воздухе.

После добавления всего количества хлорной серы перемешивание массы деревянной лопаткой еще продолжается: масса понемногу темнеет, теряет свою прозрачность и, при употреблении хороших сортов масла, получает зеленоватый оттенок; затем она нагревается и испускает пары соляной кислоты, сернистого газа и воды; через 10-15 минут (чем медленней идет реакция, тем лучше) она начинает густеть и после этого уже через минуту вполне застывает.

Затвердевшая масса измельчается, и куски пропускаются несколько раз через пару валов, причем каждый раз валы сближаются все больше, так что после 3-4-го раза вся масса выходит основательно промятой.

Теплый еще состав раскладывается тонким слоем на особых палках и проветривается в течение нескольких недель, до полной потери острого запаха. Для изготовления белого искусственного каучука требуется добавить к маслу не менее 17% серы; при уменьшении этой пропорции всего на 0,5% масса остается клейкой.

Если же масло берется не лучшего качества или хлорная сера влажная, то последней следует добавить больше (но не более 18%). Из этого видно, что отвешивание серы должно производиться очень тщательно. Пропорция ее определяется каждый раз опытным путем на небольшой пробе (около 1 кг) масла.

Коричневый каучук

Коричневый каучук, которого существует очень много сортов, изготовляется из масла и серного цвета. Лучшие из них обладают удельным весом ниже 1; первое место занимает так называемый «para francais», имеющий наименьшее содержание серы и обладающий требуемой эластичностью.

Для простых сортов берется обычно рапсовое масло, подвергнутое предварительному окислению воздухом при 130-140 o C; при этой операции масло сначала нагревается в течение 24 часов без доступа воздуха для удаления воды, а затем в него, при нагревании же, вводится струя воздуха через трубку, доходящую почти до дна сосуда; обработка воздухом длится 5-6 дней, после чего масло образует с 20% серы красивый каучук.

Соединение масла с серой происходит при 160 o C в котле непосредственно над огнем при постоянном перемешивании.

Через час, когда вся сера распределилась в масле, перемешивание прекращается, но нагревание продолжается еще час-два, так как химическое соединение между серой и маслом происходит очень медленно. К концу реакции масло начинает пениться и нагревание должно быть немедленно прервано; пена постепенно снимается и кладется во второй сосуд, где она скоро застывает, после чего твердая масса обрабатывается валами на холоде, а не в тепле, как белый каучук.

Вместо рапсового масла часто употребляется также рицинное (касторовое) масло, дающее, однако, каучук более низкого сорта.

Для изготовления «плавающих сортов» каучука, т.е. обладающих удельным весом ниже 1, подходит только смесь рицинного масла с каким-нибудь минеральным; так, например, отличный каучук получается путем нагревания рицинного масла и серы с 1/3 (веса первого) смеси 5 г светлого минерального масла и 1 части парафина.

Если требуется особенно тягучий продукт, окрашенный в темный цвет, то половина указанной минеральной смеси заменяется смесью из 4 частей асфальта и 1 части парафина, вместо парафина употребляется также церезин или вазелин.

Видео:Технология 6 класс (Урок№12 - Технологии ручной обработки древесных материалов. Резание.)Скачать

Способ №2

Предлагаемый новейший способ получения состава, сходного с каучуком или гуттаперчей, состоит в обработке смеси из желатина, двухромовокалиевой соли и глицерина.

Эти материалы, для замедления действия хромпика на желатин, смешиваются в безводном состоянии; при таких условиях означенное химическое действие происходит так медленно, что состав может быть отформован или обработан сообразно предполагаемой цели; после этого химическое действие может быть усилено посредством нагревания.

Для приготовления состава желатин и хромпик берутся в виде тонкого, совершенно сухого порошка в пропорции около 10 частей желатина на одну часть хромпика и тщательно перемешиваются. К этому добавляют безводный глицерин, причем пропорция регулируется в зависимости от требуемой гибкости или эластичности продукта.

Полученный таким образом состав формуется или обрабатывается для придания продукту желаемого размера, формы или вида и затем подвергается сильному нагреванию.

Для облегчения формовки состав после смешивания материалов может быть перемешан или перекатан через вальцы.

Если нужно увеличить или уменьшить объем или эластичность продукта, то состав может быть смешан с каким-либо нейтральным веществом в порошкообразном или зернистом виде. Например, если требуется увеличить объем без соответствующего увеличения веса, то в качестве добавочного материала можно употребить пробку.

Для приготовления вышеуказанного состава можно также сначала смешивать порошкообразный хромпик с безводным глицерином и потом уже добавлять порошкообразный желатин.

Употребление составных частей в сухом состоянии имеет следующие преимущества:

не происходит уменьшения объема вследствие выпаривания, так как размер и вес изготовляемого предмета точно определены заранее;
нет потери времени на высушивание или выпаривание, благодаря чему предметы могут быть изготовлены в короткое время;
химическое взаимодействие между хромпиком и желатином, т.е. окисление, совершается, как уже сказано, весьма медленно, оставляя достаточно времени для формования или иной обработки массы.

Видео:Отходы древесины в строительстве, 1972Скачать

Способ №3

Это пластическое вещество, применяемое вместо каучука, известно под названием текстилоида и получается следующим образом: любое масло обрабатывают углекислым металлом (преимущественно углекислым свинцом) и азотной кислотой; жидкость сливают, остаток насыщают щелочью, полученное мыло разлагают кислотами; выделяемое смолообразное вещество очищают растворением в спирте, эфире и т.п. и выпариванием растворителя.

Массу растворяют затем в каком либо растворителе и примешивают (можно и не растворять, а прямо примешивать) следующие вещества: окись цинка, магнезию, каолин и другие окиси металлов и земли, смолы, целлюлозу (бумажную массу или древесные опилки), нитроцеллюлозу, альбумин, желатин, фибрин и др. в окисленном состоянии.

Текстилоиду можно придать любую форму, так что он вполне заменяет каучук. Он применяется для выделывания клеенки, кожи, линолеума, искусственного янтаря, слоновой кости и т.д.

Видео:Урок технологии в 5 классе. Древесина. Пиломатериалы. Древесные материалыСкачать

Способ №4

В открытом сосуде, при постоянном помешивании и постоянном накачивании воздуха, растворяют 1 часть старого каучука (обрезки, испорченный каучуковый товар) в 4-12 частях масла (особенно льняного) или остатков масла.

После полного растворения с помощью отстаивания от массы отделяют нерастворенные ее части. Затем добавляют к раствору немного сурика и выпаривают до тех пор, пока масса не станет липкой (выпаривание продолжается 2-6 часов); после этого ее охлаждают и в таком виде она поступает в продажу.

Массу эту можно употреблять как обыкновенный каучук для выделки различных предметов, для изготовления линолеума, а в смеси с песком и для брезентов.

Видео:Искусственная древесина - строительный материал из будущегоСкачать

КАУЧУК ИЗ ДРЕВЕСНЫХ ОПИЛОК

Ы познакомились с производством искусственного каучука из этилового спирта, который в свою очередь был получен из картофеля или других крахмалосодержащих продуктов. Но нельзя ли получить этиловый спирт, не затрачивая на это картофеля или другого ценного пищевого сырья? Можно.

Спирт можно получить из. . . самых обычных древесных опилок, отходов производства строительных материалов (рис. 7). Если измельчённую древесину, стружку или

Рис. 7. Спирт можно получить из древесных опилок.

Опилки нагревать под давлением со слабой серной кислотой, то основные «кирпичики», из которых построена древесина— молекулы клетчатки (целлюлозы), взаимодействуя с водой, разлагаются и образуют сахаристые вещества. Этот процесс называется гидролизом.

Сахаристые вещества затем сбраживаются дрожжами в спирт. Слабый спирт перегонкой превращают в крепкий.

Для получения 1 тонны спирта необходимо затратить не так уж много сухой древесины — около 9 тонн.

СССР обладает огромными лесными массивами. Наши леса — ато колоссальные источники сырья для производства искусственного каучука.

Ещё в 1934 году XVII съезд ВКП(б) постановил всемерно развивать производство спирта из опилок и отходов бумажной промышленности. За годы второй и третьей пятилеток у нас были построены и пущены заводы по выработке гидролизного спирта, спирта из древесины. Этот спирт в настоящее время в больших количествах перерабатывается в искусственный каучук.

Спирт можно получать также из сульфитных щёлоков. Так называются отходы при выделении из древесины целлюлозы, необходимой для производства искусственного волокна, киноплёнки и т. д. Сульфитные щёлока содержат значительное количество сахаристых веществ, которые могут подвергаться спиртовому брожению. Из 1 тонны сульфитных щёлоков можно получить до 10 литров 96-процентного спирта.

Гидролизный и сульфитный спирты перерабатываются в синтетический каучук так же, как и спирт из картофеля.

Так могущественная химия дала возможность получать каучук не только из растущего дерева — гевеи, но и из любого уже срубленного дерева, превращая его клетчатку в спирт.