Каучук натуральный. Из чего делают каучук

Каучук - это... Что такое Каучук?

Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис- полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (разновидности одуванчика) и других растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин.

Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Первой страной, наладившей масштабное производство синтетического каучука, стал СССР (в 1931 году)[1][2]. В 1932 году начал производить синтетический каучук завод «Красный Треугольник».

7 июля 1932 года был запущен завод по производству синтетического каучука — Ярославский завод СК-1. В этот день была получена первая в мире промышленная партия натрий-бутадиенового каучука. В 1932 году в СССР строились три крупных завода по производству синтетического каучука: СК-1 в Ярославле, СК-2 в Воронеже (запущен осенью 1932 года) и СК-3 в Ефремове (запущен в 1933 году).

Основные типы синтетических каучуков:

Промышленное применение

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твердого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя

См. также

Примечания

Ссылки

dic.academic.ru

Натуральные каучуки

Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений.

Каучук - высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис- полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других растений.

В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делятся на: - латексные – каучук в млечном соке, - паренхимные – каучук в корнях и стеблях, - хлоренхимные – каучук в листьях и зеленых тканях молодых побегов.

Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают. Из них наиважнейшее – гевея бразильская (Hevea Brasiliensis), дающая 96% мирового производства каучука.

Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. Т.е. без специальной обработки либо модификаций, природный каучук не отвечает всем требованиям, предъявляемым к долговременно используемому материалу.

Резина

При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме.

В процессе вулканизации сера, вступая в реакцию с углеродом, соединяет между собой молекулы каучука. Вместо отдельных тонких цепочек получается многослойный каркас, где цепочки связываются атомами серы, как мостиками. Подвижность такой сложной системы меньше зависит от температуры и других внешних факторов. Поэтому резина, получаемая таким способом, мало меняет свои свойства в зависимости от температуры, значительно прочнее каучука, не растворяется в большинстве органических растворителей.

Ввиду своих свойств, полимерные синтетические материалы отличаются от естественных. Они более долговечны, не коррозируют, имеют небольшую плотность, довольно прочные, им легко придавать любые формы, обрабатывать, красить. Многие полимеры после нагревания и дальнейшего охлаждения химически не изменяются, сохраняя свои свойства. В расплавленном состоянии их заливают в формы, во время охлаждения они затвердевают. Многократно можно проводить такие переходы. Такие полимеры называют термопластическими. Это полиэтилен, полипропилен, полистирен, тефлон, полиметакрилат и др. При помощи прессования, выдавливания, литья, из термопластичных полимеров изготавливают разные изделия. Существуют ещё и термореактивные полимеры - это фенол-формальдегидные и эпоксидные смолы.

Полиэтиле́н — термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—Ch3—Ch3—Ch3—Ch3—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода. Самый распространённый в мире пластик.

Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.

Полиэтиленовая плёнка (особенно упаковочная, например, пузырчатая упаковка или скотч),
Тара (бутылки, банки, ящики, канистры, садовые лейки, горшки для рассады)
Полимерные трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения.
Электроизоляционный материал.
Полиэтиленовый порошок используется как термоклей.
Броня (бронепанели в бронежилетах)
Корпуса для лодок, вездеходов, деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.;

Полипропилен (ПП) — это термопластичный полимер пропилена (пропена) Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта (например, смесь TiCl4 и AlR3):

nCh3=CH(Ch4) → (-Ch3-CH(Ch4)-)n

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др.; электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол». При сополимеризации пропилена с этиленом получают некристаллизующиеся сополимеры, которые проявляют свойства каучука, отличающиеся повышенной химической стойкостью и сопротивлением старению.

Полистирол — продукт полимеризации стирола (винилбензола), термопластичный полимер линейной структуры.

Полистирол — жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/м³), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до −40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей).

Из полистиролов производят широчайшую гамму изделий, которые в первую очередь применяются в бытовой сфере деятельности человека (одноразовая посуда, упаковка, детские игрушки и т. д.), а также строительной индустрии (теплоизоляционные плиты, несъемная опалубка, сандвич панели), облицовочные и декоративные материалы (потолочный багет, потолочная декоративная плитка, полистирольные звукопоглощающие элементы, клеевые основы, полимерные концентраты), медицинское направление (части систем переливания крови, чашки Петри, вспомогательные одноразовые инструменты).

Тефлон - Политетрафторэтиле́н, тефло́н или фторопла́ст-4 (-C2F4-)n — полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая редкими физическими и химическими свойствами и широко применяемая в технике и в быту. Слово «Тефлон» является зарегистрированной торговой маркой корпорации DuPont. Непатентованное название вещества — «политетрафторэтилен» или «фторополимер».

Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остается гибким и эластичным при температурах от -70 до +270 °C, прекрасный изоляционный материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей.

biofile.ru

Что такое каучук?

Природа позаботилась о том, чтобы произвести на свет всё необходимое для нашего комфорта и упрощения жизни. Однако очень часто ресурсы для изобретения и создания полезных вещей находятся в дали от цивилизации. Так случилось и с каучуком. Сырьё, которое много веков использовали индейцы в диких джунглях, теперь приходится к месту и в современном быту. Сегодня мы Вам расскажем об удивительном дереве гевея и об интересных фактах, связанных с каучуком.

Каучук — гибкий материал, который добывают из бразильской гевеи — дерево, которое растёт в странах с тропическим климатом. В основном гевея культивируется и произрастает в таких странах как: Бразилия, Малайзия, Индонезия, Шри-Ланка и Тайланд.

Как добывают природный каучук?Бразильская гевея — это основной источник натурального каучука. Для его добычи дерево должно расти не менее семи лет. Для извлечения каучука на стволе дерева необходимо сделать узкий, спералеподобный рубец. Белый сок, стекающий в ёмкость, закреплённую под срезом, — и есть каучук. За два часа после разреза собирается приблизительно 150 грамм сока. Надрезы необходимо делать не чаще одного раза в две недели. Далее смола сгущается и застывает, формируется в сгустки и высыхает окончательно. Таким образом получается необработанный натуральный каучук, который бывает двух видов:

дикий каучук, добытый из деревьев, кустов и лозы гевеи, растущей в натуральных природных условиях;
плантационный каучук;

Природный (натуральный) каучук был известен ещё индейцам доколумбовской Америки, который они извлекали из сока деревьев гевеи, растущих вдоль реки Амазонка. Колумб привёз в Америку прорезиненный мяч с острова Гаити. Описывал он это так: “Индейцы были вовлечены в игру с мячом из застывшего белого сока, стекающего из разрезов на дереве гевея”. Островитяне считали, что дерево плачет, в связи с этим они прозвали это растение “плачущим деревом” (на индийском слово “кау” означает дерево, а “учу” означает «плакать»). Испанцам полюбился этот спортивный снаряд, вывезенный из Южной Америки. Эти мячи обладали высокой эластичностью и прыгучестью. Считается, что эта игра туземцев стала прообразом современного баскетбола. Но в Европе этим дивным материалом так и не заинтересовались, а вскоре и вовсе забыли, вплоть до 18 века.Натуральный каучук был открыт для Европы вновь благодаря французской исследовательской экспедиции, которую возглавлял математик Шарль Ла Кондамин. В 1751 году исследователь представил образцы привезённого материала Парижской Академии наук. Кондамин дал этому материалу новое название — “латекс”, что в переводе с французского означает “кофе с молоком”. Но не найдя никакой пользы от каучука для себя и цивилизации в целом, француз потерял интерес к этому материалу.

Через несколько десятков лет исследователь из Англии по имени Джозеф Пристли внезапно обнаружил, что сырой каучук можно с пользой применять на практике. Кусочки каучука легко счищали линии, нанесённые графитовым карандашом. Молекулы графита притягивались к каучуку благодаря трению по бумаге, вызывая электростатическое напряжение. Пристли этому веществу дал название “резина” (от англ. Rubber — стирать). И долгое время каучук использовался только в этих целях. Ещё через 20 лет (в 1791 году) английский фабрикант Самуель Пив придумал уникальное по тем меркам непромокаемое пальто. Ткань этого пальто была прорезиненной каучуком, с тех пор начался “каучуковый бум”. Спустя еще 30 лет французы разработали прорезиненные подтяжки и подвязки с каучуковыми и хлопковыми нитками.

Так как каучук является крайне востребованным материалом, опыты над ним проводятся и в наши дни. Учёные пытаются найти альтернативные способы его добычи. В мире каучук добывается только традиционным способом, голландские учёные работают над новым способом добывания каучука из одуванчиков.В Конгрессе США полагают, что поля из одуванчиков обретут стратегическое значение. Ведь уже в настоящее время компонент этого растения используют для производства резины для военной и обрабатывающей промышленности.

hsl.guru

Каучук натуральный - «Энциклопедия»

КАУЧУК НАТУРАЛЬНЫЙ (НК) (английский - caoutchouc, из языка тупи-гуарани «кау» - дерево и «учу» - течь, плакать), эластомерный продукт, выделяемый из млечного сока (латекса) некоторых каучуконосных растений, в основном гевеи бразильской. Началом промышленного применения каучука натурального стало открытие в конце 1830-х годов процесса вулканизации серой, в результате чего были получены ценные конструкционные материалы: высокоэластичный - резина и твёрдый (при использовании большого количества серы) - эбонит. В промышленности каучук натуральный получают в основном коагуляцией латекса уксусной или муравьиной кислотой с последующей промывкой и сушкой выделенного продукта. Основные свойства каучука натурального определяются его главной составной частью - полимером 1,4-цис-полиизопреном (формула) со средней молекулярной массой около 1,3·106 и широким бимодальным молекулярно-массовым распределением. В составе каучука натурального присутствуют также азотсодержащие соединения, химически связанные с молекулами основного полимера (главным образом протеины - 2-5% по массе), высшие жирные кислоты и их эфиры (3-5%), минеральные вещества (0,2-2%) и влага. Соотношение компонентов, зависящее от условий произрастания каучуконоса и от способа выделения каучука, является основным фактором, определяющим типы и сорта натурального каучука.

При температуре ниже 10°С каучук натуральный затвердевает в результате кристаллизации 1,4-цис-полиизопрена (скорость кристаллизации максимальна при -25°С) и перед использованием требует декристаллизации (распарки). Температура стеклования полимера от -69 до -72°С, tпл около 40°С, плотность 913 кг/м3. Каучук натуральный растворим в углеводородах и их хлорпроизводных, сероуглероде. Высокая молекулярная масса и связанная с ней высокая вязкость затрудняют переработку каучука натурального и обусловливают необходимость проведения процесса механической или термоокислительной деструкции - пластикации.

Пластицированный каучук натуральный хорошо смешивается с ингредиентами резиновых смесей в закрытых резиносмесителях или на вальцах, структурируется серной вулканизующей системой. Резиновые смеси на основе каучука натурального обладают хорошими адгезионными свойствами, когезионной прочностью, легко перерабатываются каландрованием и шприцеванием. Резины характеризуются высокими эластичностью, морозостойкостью, динамическими и упругопрочностными свойствами, но имеют малую стойкость к действию агрессивных сред, сильно набухают в углеводородах, подвержены быстрому озонному растрескиванию и старению, при котором преобладают процессы термоокислительной деструкции. При использовании активных высокодисперсных наполнителей значительно повышаются модуль упругости резин, твёрдость и износостойкость.

Комплекс ценных технических свойств резин на основе каучука натурального, экологическая безопасность производства обусловливают его широкое применение как самостоятельно, так и в смеси с другими каучуками при изготовлении пневматических шин, разнообразных резинотехнических изделий (конвейерных лент, виброизоляторов, уплотнителей и др.), изделий санитарно-гигиенического, медицинского, пищевого, спортивного назначения. На основе каучука натурального изготавливают клеи и эбониты. Основными производителями каучука натурального являются страны Юго-Восточной Азии - Таиланд, Малайзия, Индонезия, Вьетнам. Мировое производство каучука натурального в 2004 году составило 8,25 миллионов тонн.

Лит.: Натуральный каучук / Под редакцией А. Робертса. М., 1990. Ч. 1-2; Агаянц И. М. Пять столетий каучука и резины. М., 2002.

А. М. Буканов.

Историческая справка. Каучук натуральный традиционно использовался индейцами Центральной и Южной Америки: по сообщениям испанских авторов 16-17 века, из него делали мячи, им пропитывали одежду и глиняные сосуды для придания им водонепроницаемости. В 1736 году описание свойств каучука натурального было сделано Ш. М. де ла Кондамином. Загустевший сок гевеи был назван французскими путешественниками «резина» (résine, от латинского resina - смола). В 1823 Ч. Макинтошем изобретена водонепроницаемая ткань, из которой стали изготавливать верхнюю одежду (плащ макинтош). Изобретение вулканизации положило начало бурному росту добычи каучука натурального («каучуковому буму») в Бразилии. Сформировалась профессиональная группа сборщиков каучука натурального (серингейро). В 1876 англичанин Г. А. Уикем тайно вывез в трюме парохода семена гевеи, тем самым положив конец монополии Бразилии на добычу каучука натурального. В британских колониях Юго-Восточной Азии были заложены первые плантации гевеи. На мировом рынке появился каучук натуральный английского производства, более дешёвый, чем бразильский.

knowledge.su

Каучуки

Министерство образования

Российской Федерации

Камский политехнический институт

Кафедра химии

РЕФЕРАТ

на тему

КАУЧУКИ

Выполнил: студент гр. 1106

Ирдуллин В. В.

Проверил: преподаватель

Маврин Г. В.

Набережные Челны

2001

Содержание

Введение............................................................................................... 3

Натуральный каучук................................................................................ 3

История открытия натурального каучука.................................................. 3

Природные каучуконосы........................................................................ 5

Сбор латекса и производство натурального каучука.................................. 6

Физические и химические свойства натурального каучука......................... 6

Состав и строение натурального каучука................................................. 7

Синтетический каучук............................................................................. 9

Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева................ 10

Получение синтетического каучука....................................................... 10

Важнейшие виды синтетического каучука.............................................. 11

Резина................................................................................................. 12

Вулканизация каучука........................................................................ 13

Применение резины в промышленных товарах........................................ 15

Виды резины и их применение.............................................................. 15

Использованная литература.................................................................... 17

Каучуки — натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом , — млечного сока каучуконосных растений.

В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

История открытия натурального каучука

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трёх миллионов лет. Каучук на языке индейцев тупи-гуарани означает «слёзы дерева». Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет.

Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло пять веков назад. Собственно, история каучука началась, как ни странно, с детского мячика и школьной резинки.

На острове Гаити (а тогда — Эспаньола) во время своего второго путешествия в 1493 году испанский адмирал Христофор Колумб увидел туземцев, игравших большим плотным мячом. Испанцы были удивлены весёлой игрой индейцев. Они в такт песне подбрасывали чёрные шары. Хотя это казалось невероятным, но, ударяясь о землю, мячи довольно высоко подскакивали в воздух. Взяв эти шары в руки, испанцы нашли, что они довольно тяжелы, липки и пахнут дымом. Индейцы скатывали их из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре дерева гевеи. Колумб привёз несколько кусков этого удивительного вещества на родину, но в те времена он никого не заинтересовал. Индейцы делали из него непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а растянувшись, больше уже не сжимались.

Много лет испанцы пытались повторить водонепроницаемые вещи (обувь, одежду, головные уборы) индейцев, но все попытки были неудачными.

Первые попытки сделать каучуковую обувь вызывали только смех. Галоши или сапоги хорошо служили в дождь, но стоило выглянуть и припечь солнцу, как они растягивались, начинали прилипать. В мороз же такая обувь становилась хрупкой как стекло.

Следующие два века каучук для Европы был просто любопытной заморской диковинкой.

В 1731 году правительство Франции отправило математика и географа Шарля Кондамина (Charles Marie de La Condamine) в географическую экспедицию по Южной Америке. В 1736 он отправил обратно во Францию несколько образцов каучука вместе с описанием продукции, производимой из него людьми, населяющими Амазонскую низменность. После этого резко возрос научный интерес к изучению этого вещества и его свойств.

В 1770 году британский химик Джозеф Пристли[1] (Joseph Priestley) впервые нашёл ему применение: он обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом[2] . Тогда такие куски каучука называли гуммиэластиком («смолой эластичной»).

В 1791 году английский фабрикант Самуэль Пил (Samuel Peal) запатентовал способ сделать одежду водонепроницаемой с помощью обработки её раствором каучука в скипидаре.

Во Франции к 1820 г. научились изготовлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетённых с тканью.

В Англии британский химик и изобретатель Чарльз Макинтош (Charles Macintosh) предложил класть тонкий слой каучука между двумя слоями ткани и из этого материала шить водонепроницаемые плащи. В 1823 году в Глазго он начал мануфактурное производство водонепроницаемой одежды. Непромокаемый плащ из прорезиненной ткани до сих пор носит его имя. Но эти плащи зимой становились твёрдыми от холода, а летом расползались от жары.

В США вещи из каучука стали популярными в 1830-х годах, резиновые бутылки и обувь, сделанные южноамериканскими индейцами, импортировались в больших количествах. Другие резиновые изделия завозились из Англии, а в 1832 году в городе Роксбери штата Массачусетс Джон Хаскинс (John Haskins) и Эдвард Шафе (Edward Chaffee) организовали первую «каучуковую» фабрику в США. Но производимые вещи, как и импортируемые, становились хрупкими зимой, и мягкими и липкими летом. В 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука. Американский изобретатель Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) с 1834 г. упорно пытался «спасти» каучук. Но только в 1839 г. ему повезло. В этом году он, используя открытия этих двух химиков, обнаружил, что нагревание каучука с серой устраняет его неблагоприятные свойства. Он положил на печь кусок покрытой каучуком ткани, на которую был нанесён слой серы. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией . Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

Внимание капиталистов всех стран обратилось на добычу каучука. Бразилия оказалась владетельницей громадных богатств. Чтобы сохранить их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом смерти вывоз семян и молодых деревьев гевеи. Но было поздно.

По совету ботаника Дж. Гукера, англичанин Генри Викгем (Henry Wickham) поехал в 1876 году на берега Амазонки, где собрал 70 000 семян гевеи и контрабандно вывез их из Бразилии. Тайком доставил их в Королевский ботанический сад в Лондоне. Семена были высеяны, но взошло только 4%. Однако через несколько дней сеянцы достигли полуметровой высоты и были использованы для высадки на плантациях сперва в Шри-Ланке, а затем в других тропических районах Восточного полушария. Затем такие же плантации были устроены в полосе 1100—1300 км по обе стороны от экватора. Около 99% плантационного каучука приходит из Юго-Восточной Азии. Попытки высадить каучуконосные деревья в тропических областях Западного полушария закончились неудачей из-за болезней растений в тех местностях.

Компании, организовывавшие добычу, сбор и перевозку каучука, безжалостно калечили людей, занятых его сбором, стремясь как можно больше и дешевле получить его. Сборщику каучука много приходилось бродить по лесу в поисках гевей, так как они растут друг от друга на расстоянии 20—100 м.

Серингеро, добывая сок гевеи, сам же его и обрабатывал в каучук.

Тут же в лесу раскладывал костёр, вырезал лопаточку в виде весла и обмазывал её глиной. Он садился на корточки, обмакивал лопаточку в сосуд с соком гевеи и держал в белом дыму костра, поворачивая над огнём. А когда вода испарялась, и вокруг лопаточки образовывалась тонкая плёнка каучука, серингеро снова макал её в сок гевеи и снова коптил в дыму костра. Это продолжалось до тех пор, пока вокруг лопатки не образовывался большой ком килограммов в 5 весом. Затем серингеро разрезал его и снимал с лопатки в виде листа толщиной в 10 см. Это был лучший и, благодаря копчению, не загнивавший каучук. Но серингеро гибли от тяжёлого труда, укусов змей, малярии и других болезней. Вот что писал один инженер, прибывший в 1907 году в район Путумайо: «Индейцы имеют ужасный вид, они еле двигаются от слабости и истощения. С каждого индейца в месяц требуется до 25 кг каучука. Каждые 10 дней индейцы сдают собранный каучук. Если стрелка весов показывает норму, они смеются и пляшут. При нехватке каучука индеец бросается на землю и ждёт наказания. Не выдерживая такой работы, истязаний, индейцы бегут. Если беглеца находят в какой-либо хижине, то её обливают керосином и сжигают вместе со всеми жителями. В выбегающих стреляют». Всё это происходит в XX веке.

В нашей стране не было известно природных источников для получения натурального каучука, а из других стран каучук к нам не завозился. Ещё в 1931 году И. В. Сталин сказал: «У нас имеется в стране всё, кроме каучука. Но через год-два и у нас будет свой каучук». Не прошло и года, как колхозник Спиваченко указал ботанику Л. Е. Родину в горах Тянь-Шаня в Казахстане на каучуконосный одуванчик кок-сагыз, содержащий в корнях от 16 до 28% каучука.

Необходимость создания сырьевой базы резиновой промышленности побудила советское правительство в начале 1926 г. объявить конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. Последний срок представления предложений (и одновременно 2 кг образца синтетического каучука) был назначен на 1 января 1928 г. На призыв правительства отозвался С. В. Лебедев, который организовал группу исследователей из семи человек. Первый успех в работе определился в середине 1927 г. И только 30 декабря 1927 г. 2 кг дивинилового каучука вместе с описанием способа С. В. Лебедева было отправлено на конкурсную комиссию. Его способ заключался в полимеризации 1,3-бутадиена под действием натрия. С 1932 г. было начато промышленное производство 1,3-бутадиена по методу Лебедева, а из 1,3-бутадиена — производство каучука.

mirznanii.com

Как получают каучук

Что такое резина мы знаем с самого детства: это и яркий мячик, и автомобильные шины и многое другое. Однако, до изобретения синтетической резины, человечеству уже был известен натуральный каучук, который широко использовался уже много, много тысяч лет назад.

Пальма первенства в использовании каучука принадлежит южно-американским индейцам.

В поселениях древних инков, ацтеков и маийя были обнаружены изделия из сырого каучука.

Индейцы не только играли в каучуковый мяч, они умели делать из сока каучуконосных деревьев бутылки, обрабатывать обувь, делая ее водонепроницаемой.

Как получают каучук? Натуральный каучук получают из млечного сока растений-каучуконосов. Таких растений в природе достаточно много, содержат латекс (млечный сок) и всем известный фикус, и северный житель одуванчик.

Однако содержание каучука в их соке столь мало, что добыча его экономически неоправданна.

Современные производители каучука получают его из гевеи бразильской, произрастающей в так называемом "каучуковом поясе" – узкой полосе по обе стороны экватора.

Все дело в том, что каучуконосы требуют очень теплого и влажного климата, а также – плодородных почв. Латекс собирают как с "диких" деревьев, так и на специально созданных плантациях.

Для сбора латекса кору дерева надрезают, и млечный сок стекает в специальную емкость. На самом деле латекс не является именно соком дерева, его функция и назначение пока до конца не изучены.

Получение каучука из латекса происходит методом коагуляции при помощи кислот. Коагуляция означает свертывание.

В процессе перемешивания млечного сока с кислотой твердые частицы слипаются и образуют упругую массу. Это и есть сырой каучук. Для получения резины каучук должен пройти процесс вулканизации.

Сырой каучук представляет собой плотный аморфный эластичный материал. Для получения резины каучук должен пройти процесс вулканизации.

Свойства каучука меняются в зависимости от температуры: в тепле он становится мягким и липким, а на холоде – хрупким.

Применение каучука в промышленности не ограничивается лишь производством автомобильных шин. Из натурального каучука изготавливают транспортерные ленты, амортизаторы, разного рода уплотнители.

Используют каучук и для производства резинового клея. В некоторых областях промышленности используется каучук в виде латекса, а также одна из разновидностей каучука – гуттаперча.

Кстати, именно из гуттаперчи с различными добавками делают жевательную резинку.

1bon.ru

ЧТО ТАКОЕ КАУЧУК?

ИСКУССТВЕННЫЙ КАУЧУК

ТТюди долгое время пользовались каучуком, не зная, из чего он состоит. Однако необычные свойства каучука и его высокая практическая ценность заставляли учёных всё глубже и глубже изучать этот продукт.

Из чего состоит каучук? Какова его химическая природа? Можно было предполагать, что каучук имеет сложный состав и строение, но какие именно?

В тридцатых годах XIX века было установлено, что каучук состоит из углеводородов, то-есть из таких

Рис. 4. Под влиянием высокой температуры в отсутствии воздуха каучук разлагается.

Химических веществ, которые образуются путём соединения углерода и водорода. Однако долгое время было неясно, какие именно углеводороды входят в состав каучука; ведь соединений углерода с водородом известно множество.

Чтобы ответить на этот вопрос, учёные решили воспользоваться сухой перегонкой каучука, то-есть нагревом его без доступа воздуха. При сухой перегонке горючие твёрдые вещества разлагаются на составные части. Может быть, сухая перегонка каучука и расскажет, из чего состоит каучук?

Натуральный каучук подвергали постепенному нагреванию в стеклянной реторте (рис. 4). При температуре 120 градусов каучук размягчался. При 250 градусах он начинал разлагаться — в реторте появлялись белые пары. При дальнейшем повышении температуры каучук

Превращался в густое масло бурого цвета. Концом сухой перегонки считалось прекращение выделения паров из реторты. После перегонки на дне реторты оставался чёрный твёрдый кусочек.

Выделявшиеся из реторты белые пары, проходя через холодильник (см. рис. 4), сгущались в жидкость. Эта жидкость являлась смесью различных углеводородов, полученных при перегонке. Разделение их велось с помощью так называемой фракционной перегонки. Жидкость медленно нагревалась, и её составные части постепенно, одна за другой, улетучивались. Вначале испарялись части, или фракции, имеющие самую низкую температуру кипения, затем фракции, кипящие при более высокой температуре. Отдельные фракции собирались (после сгущения в холодильнике) в чистые сосуды. После этого определялся их состав.

Было выяснено, что в зависимости от условий сухой перегонки каучук даёт фракции различного состава. Но какой бы образец каучука ни был взят, каковы бы ни были условия перегонки, постоянно обнаруживалась фракция, кипящая при 33—34 градусах. Эту ф! ракцию составлял углеводород изопрен.

Химическая формула, то-есть краткое обозначение молекулы изопрена — С5Н8. Эта формула указывает, что молекула изопрена состоит из 5 атомов углерода (Сб) и 8 атомов водорода (Н8).

Вскоре учёные заинтересовались тем, что изопрен, бесцветная горючая жидкость, способен загустевать при стоянии на воздухе. Правда, получавшийся при этом продукт не имел никакой технической ценности и вообще не был похож на каучук. Тем не менее была высказана догадка, что именно изопрен и является тем углеводородом, из которого в природных условиях, под влиянием каких-то сложных воздействий, получается натуральный каучук. Эта мысль была высказана ещё в семидесятых годах XIX столетия. Многие учёные того времени стали считать изопрен родоначальником натурального каучука.

Теперь перед учёными встала другая задача: нельзя ли синтезировать каучук, то-есть получить это сложное вещество искусственным путём из простых молекул изопрена?

Нельзя ли заменить медленно протекающий природный синтез каучука в гевее более быстрым химическим синтезом?

Эта задача была - решена в конце прошлого века. Нагревая с крепкой соляной кислотой изопрен, выделенный при сухой перегонке каучука, учёные получили продукт, сходный с натуральным каучуком. При сухой перегонке новый продукт дал снова изопрен. Этот опыт, с одной стороны, окончательно подтвердил, что каучук состоит из изопрена, а с другой — показал, что каучук можно получить химическим путём.

Это было замечательное открытие. Конечно, получать каучук из изопрена, который в свою очередь получен из каучука, не имело никакого практического смысла. Но открытие имело большое научное, теоретическое значение: оно указало направление, по которому в дальнейшем должна была итти исследовательская мысль при создании искусственного каучука.

Учёные стали рассматривать натуральный каучук как продукт соединения множества молекул изопрена, иначе говоря, как полимер изопрена (по-гречески поли — много, а м е р о с — часть).

В химии трудно обойтись без формул. При помощи их можно очень кратко, наглядно и точно изобразить химический процесс. Образование каучука из изопрена, п о - лимеризацию изопрена, можно написать так:

Я Сбн8—>(С5Н8)П'

Изопрен каучук

Эта запись показывает, что из большого числа (п) молекул изопрена при полимеризации образуется одна большая сложная молекула каучука.

Количество молекул изопрена, участвующих в образовании одной молекулы каучука, может превышать 3000. В мире молекул молекулы каучука являются гигантами. Молекула каучука приблизительно в 100 000—200 000 раз тяжелее молекулы водорода. Тем не менее молекулы каучука нельзя увидеть в микроскоп, их невозможно и взвесить даже на самых чувствительных химических весах.

Каким же образом соединены между собою молекулы изопрена в полимере-каучуке, как построена молекула каучука?

Химики нашли ответ и на этот возрос.

Когда необходимо показать, как соединены отдельные атомы в молекуле, прибегают к так называемым структурным формулам или формулам строения.

Структурная формула молекулы изопрена С5Н8 выглядит так;

СН3

СН2г=С-СН^СН2.

Эта формула показывает, что изопрен имеет две так называемые двойные связи. Двойная связь обозначается двумя чёрточками.

Что же означают эти двойные связи в молекуле?

Каждый атом углерода способен присоединять к себе четыре атома водорода (говорят: «углерод четырёхвалентен»). Если все четыре связи каждого атома углерода заняты другими атомами, то химическое соединение называется насыщенным. Простейшим примером такого соединения может служить газ метан СН4:

Н-С — н.

Но есть и другого рода соединения, в которых связи двух соседних атомов углерода насыщены не полностью. В этом случае между атомами углерода образуются двойные связи. Примером и может служить ненасыщенный углеводород изопрен.

Ненасыщенные соединения легко вступают в реакции с другими веществами, так как одна из связей в каждой двойной связи непрочна; она легко разрывается, и по месту разрыва идёт присоединение других атомов. Благодаря наличию двойных связей молекулы изопрена и соединяются друг с другом в длинные цепочки-молекулы каучука.

Вопрос о том, как присоединяются друг к другу молекулы изопрена при полимеризации, занимает исследователей и до сих пор. Упрощённо можно представить себе этот процесс следующим образом.

У двух молекул изопрена происходит разрыв непрочных двойных связей, с образованием промежуточных валентностей (показанных пунктиром):

СНз

СН2 — С — СН — СН2

СН3

Сн2 - С — СН — СН2

Средние связи в каждой молекуле замыкаются между собой, образуя двойные связи, а две крайние связи идут на присоединение обеих молекул:

СНз СНз

I I

- СН2 — С = СН - СН2 - СН2 - С = СН — сн2 —

В результате получается более сложная молекула — димер, состоящая из двух преобразованных молекул изопрена. Эта «двойная» молекула имеет на концах ненасыщенные связи и может присоединять следующие молекулы изопрена. Так постепенно из отдельных звеньев происходит образование длинных цепочек — молекул натурального изопренового каучука.

Оы познакомились с одним из величайших достижений Химического синтеза — получением искусственного каучука. Многие иностранные учёные не верили, что эта крупнейшая научно-техническая проблема может быть разрешена. Немецкий химик Готлиб в …

Х Имический синтез открывает для нас широкие возможности. Ведь различными комбинациями простых веществ можно получить практически бесконечное число сложных соединений с различными свойствами. Если природа даёт нам продукты с одними …

Течение двух последних десятилетий стали применять особый вид полимеризации углеводородов — полимеризацию в эмульсиях. Если сильно перемешать дивинил с водой, то мельчайшие капельки дивинила равномерно распределятся в воде. Получится водная …

msd.com.ua