Натуральный каучук
Знакомство европейцев с натуральным каучуком состоялось в 1540 году, когда испанские завоеватели высадились на берегах Южной Америки в поисках страны золота — Эльдорадо. Именно тогда они узнали о белом древесном соке — «као учу» — «слезах дерева». Им аборигены пропитывали свои одеяла, чтобы защититься от дождя. Этот сок, когда его держали над огнем, становился густым, как смола. Но «первооткрывателям» не суждено было вернуться и о каучуке забыли. Лишь спустя 200 лет начались его крупные поставки в Европу и первые серьезные исследования.
Основным источником получения натурального каучука (НК) является млечный сок каучуконосных растений – латекс. Он представляет собой водную дисперсию каучука, содержание которого доходит до 40%. Каучук в латексе находится в виде мельчайших частиц шарообразной или грушевидной формы — глобул. Размеры глобул неодинаковы. Внутреннюю часть глобулы составляет углеводород каучука. Наружный (адсорбционный) защитный слой содержит природные белки (протеины), липиды и мыла жирных кислот.
Промышленное применение натурального каучука в Европе началось в первой половине XIX в. Вначале изготовляли прорезиненные ткани с применением растворов каучука в органическом растворителе (Ч. Макинтош, 1823 г.). Однако по прочности и долговечности такие изделия были малопригодны для практических целей, поскольку натуральный каучук сохранял свою эластичность лишь при комнатной температуре.
После открытия Гудьером в 1839 г. процесса вулканизации, обеспечивающего перевод термопластичного липкого малопрочного каучука в высокоэластичную прочную резину, его применение для производства различных изделий во всех развитых странах резко возросло.
В России резиновая промышленность возникла еще до открытия процесса вулканизации.
В начале XX в. вследствие быстрого развития техники резко возросла потребность в каучуке, области применения которого все больше расширялись. Это побудило исследователей заняться изысканием методов получения синтетического каучука. Огромное значение для решения этого вопроса имели работы М. Фарадея, Г. Вильямса, Г. Бушарда, посвященные установлению химической структуры натурального каучука. В настоящее время производство натурального каучука превышает 6 млн. т. в год. Практически весь латекс получают с плантаций бразильской гевеи, расположенных главным образом в тропической Юго-Восточной Азии.
Строение и свойства натурального каучука
В состав каучука входят: углеводород каучука (основная часть), влага, вещества ацетонового экстракта, азотсодержащие вещества (главным образом протеины), зола (неорганические вещества). Содержание этих веществ в каучуках колеблется в широких пределах в зависимости от многих причин, наибольшее значение из которых имеет способ приготовления каучука. Основные свойства технического каучука определяются наличием в нем высокомолекулярного углеводорода состава (С5Н8)n.
Каучук из гевеи полностью является 1,4-цис-изомером:
В свежем каучуке имеются альдегидные группы, количество которых значительно колеблется в зависимости от происхождения каучука. Они вызывают сильное структурирование и увеличение вязкости каучука при хранении.
В результате многократно повторяющихся замораживаний изменений физических и химических свойств каучука не наблюдается. При длительном хранении при температуре ниже 10°С каучук кристаллизуется. Максимальная скорость его кристаллизации наблюдается при -25 °С.
Области применения
Натуральный каучук — единственный несинтетический эластомер, нашедший широкое применение, хотя продолжаются исследования возможностей применения некоторых его разновидностей.
Высокая когезионная прочность и клейкость являются двумя важнейшими свойствами натурального каучука. Когезионная прочность позволяет невулканизованным изделиям, таким как шина, сохранять свою форму во время сборки и хранения перед вулканизацией, тогда как клейкость полезна тогда, когда идет сборка различных деталей шины.
Натуральный каучук применяют как самостоятельно, так и в комбинации с другими каучуками для производства автомобильных шин и разнообразных резиновых технических изделий (амортизаторов, прокладок, уплотнителей и других деталей). На основе НК изготовляют клеи, эбониты, губчатые изделия. Важные области применения НК — резиновые изделия санитарии, медицинского, пищевого, бытового и спортивного назначения.
Рубрики: Каучуки
Виды синтетических каучуков
За время с момента организации промышленного производства синтетического каучука прошло почти сто лет. И специалисты в области органической химии за это время разработали и внедрили в производство большое количество видов этого сырья. Ниже приведен небольшой список. Виды синтетического каучука 
Каучук бутадиеновый – основная область его применения это производство шин и камер. Параметры этой продукции выполненной из бутадиенового сырья существенно выше чем изделий этого класса но изготовленных из природного (натурального) качества. Кроме автомобильной промышленности бутадиеновый каучук применяют для производства химически стойкой резины и эбонита. Бутилкаучук обладает уникальной способностью по удержанию воздуха. Именно это обеспечило его преимущества перед другими материалами при изготовлении покрышек, камер, диафрагм и пр. На основании многократных испытаний, проводимых на заводах по производству покрышек и можно утверждать, что камеры, изготовленные из этого сорта синтетического каучука, удерживают давление воздуха в 8 – 10 раз больше, чем аналогичные изделия, выполненные из природного каучука. Бутилкаучук отличается от природного еще и тем, что стойко воспринимает воздействие озона, не реагирует на действие к маслам разного типа (животному, растительному), но вместе с тем, этот материал необходимо оградить от контактов с минеральными маслами. Если сравнивать параметры прочности, то натуральный продукт выигрывает с существенным отрывом. Между тем, этот материал обладает низкой скоростью вулканизации, плохая адгезия к металлическим поверхностям. Быстрое нагревание при знакопеременных деформациях и в довершение, низкая эластичность при нормальной температуре и влажности. Полихлоропреновый каучук или хлоропреновый, как иногда его называют, поставляется потребителю в виде светло-желтой массы. К основным свойствам этого материала можно отнести:
- стойкость к воздействию огня;
- адгезия к тканям, металлу и многим другим материалам;
- невосприимчивость к действию озона, атмосферных явлений, в частности, к низким температурам.
Хлоропреновый каучук под воздействием растяжения кристаллизуется. Это его свойство, позволяет резинам, произведенным на его основе показывать высокие прочностные характеристики. Предприятия химической промышленности выпускают множество типов синтетических каучуков, причем некоторые из них превосходят натуральные. Широкое применение получили так называемые сополимерные соединения, получение при совместной реакции бутадиена и с ненасыщенными соединениями, например, такими как стирольный каучук СКС. Ведя речь о сырье искусственного происхождения нельзя забывать и таком веществе как латекс синтетический. Это, по сути, раствор искусственного каучука и других полимерных веществ, например, полистирола. Латексы синтетические применяют для изготовления клеев, водоэмульсионных красок. Их применяют и в строительстве при создании полимербетона.
Что такое каучук?
Каучуки — это натуральные или синтетические высокомолекулярные материалы (эластомеры). Каучуки делятся на два типа:
- Натуральные (природные)
- Синтетические
Три главные характеристики всех каучуков:
- эластичность
- непроницаемость для воды и газа
- электроизоляция
Из каучуков путем вулканизации получают резины и эбониты.
Физические свойства каучука
Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твердое тело. Каучук, как и большая часть полимеров, в зависимости от температуры может быть в одном из трех состояний:
- высокоэластичном
- вязкотекучем
- стеклообразном
При обычных температурных условиях каучук высокоэластичен. Его основные физические свойства таковы:
- Плотность. 910-920 кг/м3.
- Цвет. Чистый каучук – это бесцветное высокомолекулярное соединение. Однако сырье натурального каучука или синтетические каучуки в своем многообразии редко бывают прозрачными. Цвет каучуковых веществ бывает от белого до черного; а также желтоватого, кремового, коричневого, красноватого и серого оттенков. Обилие цветов объясняется примесями или степенью окисления материала.
- Упругость. Каучук состоит из макромолекул, свернутых в клубки. При приложении определенной силы клубки разматываются и вещество тянется, проявляя способность восстанавливать форму после деформации. Сжатие натурального каучука сопровождается поглощением, растяжение – выделением тепла.
- Вязкость. Каучук меняет агрегатное состояние при 120 °С — превращается в вязкую жидкость, размягчается и теряет эластичность, превращаясь в очень липкое и вязкое вещество.
- Хрупкость и стеклование. При охлаждении до – 70 °C каучук становится хрупким и теряет эластичность. При хранении на воздухе каучуки постепенно теряют эластичность вследствие окисления по кратным связям.
- Запах. Натуральный каучук имеет сладковато-приторный запах, синтетический каучук запаха не имеет. При плавлении и горении каучука ощущается резкий запах.
Химические свойства каучука
Натуральный каучук является линейным полимером: продуктом полиприсоединения изопрена. Он однороден по своей молекулярной структуре.
В натуральном каучуке содержится 91-96% углеводорода полиизопрена (C5H8)n, а также белки и аминокислоты, жирные кислоты, каротин, небольшие количества солей меди, марганца, железа и прочие примеси.
Полиизопрен натурального каучука является стереорегулярным полимером. Практически все звенья изопрена 98-100% в макромолекуле присоединены в цис-1,4-положении.
Наличие двойных связей в макромолекулах каучуков обусловливает возможность существования их геометрических изомеров, что сказывается на свойствах каучуков: цис-форма по сравнению с транс-формой обладает большей эластичностью. В макромолекулах цис-изомеров все метиленовые группы расположены строго по одну сторону от двойных связей, а в транс-изомерах — по разные.
- Молекула натурального каучука может содержать 20-40 тыс. элементарных звеньев
- молекулярная масса: от 1 400 000-2 600 000, он
- нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в большинстве органических растворителей: в углеводородах (бензин, бензол, толуол) и их хлорпроизводных (хлороформ).
Синтетический каучук и его основные виды
Бутадиеновый каучук применяется для изготовления автомобильных камер и шин. Эксплуатационные, а также физико-химические свойства изделий гораздо лучше по сравнению с натуральным материалом.
Одной из его особенностей является способность надёжно удерживать воздух. Она превосходит аналогичное качество природного материала примерно в 10 раз. Химия позволила создать материалы, которые по своим характеристикам существенно превосходят природный каучук.
Ещё одна область применения – изготовление эбонита или химически стойкой резины.
Хлоропреновый каучук поставляется клиентам в виде светло-жёлтой массы. Отличительные качества продукта:
высокая стойкость к огню и температурному воздействию;
он отличается невосприимчивостью к озону, низким температурам и другим видам погодного воздействия;
у него имеется высокий уровень адгезии к тканям, металлам и другим материалам.
Материал под действием растяжения способен кристаллизоваться. Это качество повышает его прочностные характеристики.
Материал, изготовленный на основе этилен-пропилена используется там, где нужна ударопрочная резина.
Кремнийорганические каучуки обладают повышенной стойкостью к температурному и химическому воздействию, к истиранию. Этот материал не пропускает газы.
Дивиниловый каучук используется для создания прокладок в установках высокого давления.
Возможности развития химической отрасли и технического оборудования
ЦВК «Экспоцентр» славится на весь мир благодаря проведению международных проектов. Они поднимают самые актуальные темы и помогают решить множество спорных вопросов. Одним из самых «старых» проектов, которые проводятся уже шестой десяток лет, является выставка «Химия».
Это одно из самых инновационных и масштабных мероприятий, организованных на платформе «Экспоцентра». Кроме многочисленных павильонов, где располагаются специалисты со всех стран СНГ и близлежащих европейских государств, для демонстрации новейших технологий и разработок передовых методик «Экспоцентр» также проводит форумы, конференции и семинары, на которых обсуждаются наиболее важные вопросы химической науки и промышленности.
Одна из многочисленных тематик выставки «Химия» – технология производства синтетического каучука.
Она рассматривает новые способы поляризации, допустимое сырье для переработки каучука и передовые высокотехнологические машины для изготовления синтетического материала.
Каждый, кто посещает выставки в ЦВК «Экспоцентр», находит десятки новых идей и способов выведения предприятия на новый уровень.
Многочисленные международные компании с радостью заключают контракты с отечественными представителями химпромышленности. Таким образом, налаживаются новые прочные деловые бизнес контакты и отыскиваются поставщики, гарантирующие высокое качество предоставляемого товара.
Каучук синтетический
Каучуками называют натуральные или синтетические полимеры, обладающие высокими эластичными свойствами в процессе эксплуатации. Каучуки могут растягиваться до размеров, многократно превышающих их первоначальную длину.
Каучуки эластичны и водонепроницаемы. Они не проводят электрический ток, что позволяет применять их в качестве изолирующих материалов. Они не растворяются в воде, хорошо растворимы в бензине, бензоле, эфире и других летучих жидкостях. Из них получают резины и эбониты.
История открытия каучуков
Название «каучук» произошло от слова «каучу» (кау- дерево, учу – течь). Так индейцы называли сок гевеи. Это дерево, растущее на берегах Амазонки. Белый сок этого дерева темнел и становился твёрдым на воздухе. Индейцы делали из него обувь, непромокаемые ткани, сосуды для воды и другие предметы обихода.
Но изделия из этой ткани твердели и трескались на холоде, а летом превращалась в липкую смесь с неприятным запахом.
В 1839 г. американец Чарльз Нельсон Гудьир, добавив в каучук немного серы и, нагрев эту смесь, изобрёл новый материал с повышенной прочностью, эластичностью, устойчивый к нагреванию и к холоду. Именно этот материал называют сейчас резиной, а процесс его получения – вулканизацией. С этого времени изделия из резины завоевали весь мир.
Синтетический каучук
С изобретением автомобильных шин потребность в резине выросла настолько, что природного сырья стало не хватать для производства каучука. И вопросом получения синтетического каучука занялись учёные.
В 1879 г. французский химик Г.Бушарда, обработав вещество изопрен соляной кислотой, получил каучукоподобное вещество. А в 1901 г. русский химик И. Кондаков создал эластичный полимер из диметилбутадиена. В 1910 г. впервые был получен синтетический полибутадиеновый (дивиниловый) каучук по методу русского учёного-химика Сергея Васильевича Лебедева. Началось промышленное производство каучука.
Типы синтетических каучуков
Современная промышленность производит синтетические каучуки. Кроме бутадиенового каучука, полученного С.В. Лебедевым, выпускаются и другие виды синтетических каучуков, по своим свойствам превосходящие натуральные каучуки.
Синтетические каучуки получают полимеризацией. В процессе полимеризации макромолекула полимера образуется путём присоединения молекул мономеров. Абсолютно все каучуки имеют большую длину молекул полимеров.
Изопреновый каучук получают полимеризацией изопрена.
nСН2=С(СН3)-СН=СН2 → (-СН2-С(СН3)=СН-СН2-)n
Натуральный каучук также является изопреновым каучуком. Поэтому синтетический изопреновый каучук, как и натуральный, обладает высокой эластичностью и прочностью. Применяют его в производстве шин, обуви, конвейерных лент, медицинских изделий.
Бутадиеновый каучук получают полимеризацией бутадиена. Этот каучук обладают высокой износоустойчивостью. Он широко используется при изготовлении шин.
Бутан-стирольный каучук получается в результате сополимеризации (полимеризации с участием двух мономеров) бутадиена 1,3 и стирола. Применяется для производства шин, резиновой обуви и других резиновых изделий высокого качества.
Бутадиен-нитрильный каучук. Этот каучук получают полимеризацией бутадиена с акрилонитрилом. Он обладает высокой масло- и бензостойкостью. Применяется в производстве сальников.
Винилпиридиновый каучук создаётся полимеризацией винилпиридина с диеновыми углеводородами. Он имеет отличную склеиваемость. И резины из него получаются морозоустойчивые, маслостойкие и бензостойкие.
Фторсодержащие каучуки — результат полимеризации фторорганичеких соединений, в состав которых входит хотя бы один атом фтора, непосредственно соединённый с углеродом. Эти каучуки характеризуются повышенной термостойкостью. Поэтому их применяют для изготовления герметиков и уплотнителей, работающих при температурах выше 200оС.
Синтетические каучуки получили широкое распространение во многих отраслях современной промышленности. Каучуки являются основой резиновых смесей, из которых вулканизацией получают резину. А из резины выпускают несколько десятков тысяч разнообразных изделий, применяемых в самых различных отраслях промышленности, транспорта, сельского хозяйства, а также в быту.
Физические и химические свойства натурального каучука
Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.
Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород.
Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.
Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.
Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.
При температуре жидкого воздуха –195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C — мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.
Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.
Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен — он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.
При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.
При температуре около –70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.
Вообще все каучуки, как и многие полимерные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.
Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2, Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.
Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.
Изопреновый каучук: применение
По составу изопреновый каучук весьма схож с натуральным. Следовательно, спектр свойств этих веществ во многом совпадает.
К его недостаткам можно отнести плохую устойчивость к высоким температурам, озону и воздействию прямых солнечных лучей. Низкая когезионная прочность резины на их основе – это свойство, которое делает менее востребованным изопреновый каучук. Применение его затрудняется из-за повышенной липкости, недостаточной каркасности и текучести. Но в монолитных изделиях, которые не требуют соединения большого количества частей, изопреновые каучуки используются достаточно широко.
Применение – синтетический каучук
Применение синтетических каучуков позволяет снизить стоимость резины. Сравнительная легкость получения синтетических каучуков, обладающих нужными свойствами, позволила создать резины, значительно превосходящие по своим свойствам резины, изготовленные на основе натурального каучука.
Применение синтетических каучуков в производстве лаков и красок быстро расширяется, так как их свойства представляют большую ценность для некоторых специальных целей.
Применение синтетических каучуков позволяет создать резины, обладающие нужными свойствами.
| Производство синтетического каучука в капиталистических.| Потребление каучука в США ( тыс. т. |
Применение саже-масляных синтетических каучуков дает возможность существенно повысить износостойкость резин, увеличить производительность труда, облегчить его условия, снизить себестоимость продукции.
Ввиду непрерывного роста применения синтетических каучуков, необходимо располагать данными относительно их температурных коэффициентов вулканизации. Желательно также иметь простые методы определения эквивалентного времени вулканизации.
Указаны технические свойства и области применения важнейших синтетических каучуков и латексов общего и специального назначения.
На рис. 1 и в табл. 1 приведены возможные области применения синтетических каучуков в антикоррозионной технике.
Таким образом, в СССР успешно была решена исключительно трудная техническая задача применения менее эластичных синтетических каучуков в производстве шин без ущерба для их эксплуатационного качества по сравнению с качеством шин старых конструкций и спецификаций, старой технологии и старых рецептур, в которые входило 30 – 45 % натурального каучука. Решение этой задачи имеет громадное народнохозяйственное значение.
Роль мягчителей в регенератной практике особенно возросла с переводом производства резиновых изделий на применение синтетического каучука, поскольку резины на синтетическом каучуке особенно трудно регенерируются.
Марки дивинил-нитрильного каучука, их свойства и применение описаны в разделе о свойствах и применении синтетических каучуков.
Марки дивинил-нитрильного каучука, их свойства и применение описаны в разделе о свойствах и применении синтетических каучуков.
К асборезиновым изделиям относятся формованные и вальцованные ушютнительные прокладки, вырабатываемые из асбестовой ткани с применением синтетического каучука.
За 1953 – 1956 гг. опубликовано большое число работ ( в основном патенты) , посвященных различным вопросам применения синтетических каучуков.
Водонейтральный метод регенерации применяют в настоящее время в отечественной промышленности вместо щелочного метода, оказавшегося неприемлемым в связи с применением синтетических каучуков в рецептуре шинных резин. Аппаратурное оформление производственного процесса регенерации по водонейтраль-ному методу в основном аналогично процессу регенерации щелочным методом. Основная отличительная особенность водонейтраль-ного метода состоит в условиях девулканизации.
Каучук синтетический
Каучуками называют натуральные или синтетические полимеры, обладающие высокими эластичными свойствами в процессе эксплуатации. Каучуки могут растягиваться до размеров, многократно превышающих их первоначальную длину.
Каучуки эластичны и водонепроницаемы. Они не проводят электрический ток, что позволяет применять их в качестве изолирующих материалов. Они не растворяются в воде, хорошо растворимы в бензине, бензоле, эфире и других летучих жидкостях. Из них получают резины и эбониты.
История открытия каучуков
Название «каучук» произошло от слова «каучу» (кау- дерево, учу – течь). Так индейцы называли сок гевеи. Это дерево, растущее на берегах Амазонки. Белый сок этого дерева темнел и становился твёрдым на воздухе. Индейцы делали из него обувь, непромокаемые ткани, сосуды для воды и другие предметы обихода.
Но изделия из этой ткани твердели и трескались на холоде, а летом превращалась в липкую смесь с неприятным запахом.
В 1839 г. американец Чарльз Нельсон Гудьир, добавив в каучук немного серы и, нагрев эту смесь, изобрёл новый материал с повышенной прочностью, эластичностью, устойчивый к нагреванию и к холоду. Именно этот материал называют сейчас резиной, а процесс его получения – вулканизацией. С этого времени изделия из резины завоевали весь мир.
Синтетический каучук
С изобретением автомобильных шин потребность в резине выросла настолько, что природного сырья стало не хватать для производства каучука. И вопросом получения синтетического каучука занялись учёные.
В 1879 г. французский химик Г.Бушарда, обработав вещество изопрен соляной кислотой, получил каучукоподобное вещество. А в 1901 г. русский химик И. Кондаков создал эластичный полимер из диметилбутадиена. В 1910 г. впервые был получен синтетический полибутадиеновый (дивиниловый) каучук по методу русского учёного-химика Сергея Васильевича Лебедева. Началось промышленное производство каучука.
Типы синтетических каучуков
Современная промышленность производит синтетические каучуки. Кроме бутадиенового каучука, полученного С.В. Лебедевым, выпускаются и другие виды синтетических каучуков, по своим свойствам превосходящие натуральные каучуки.
Синтетические каучуки получают полимеризацией. В процессе полимеризации макромолекула полимера образуется путём присоединения молекул мономеров. Абсолютно все каучуки имеют большую длину молекул полимеров.
Изопреновый каучук получают полимеризацией изопрена.
nСН2=С(СН3)-СН=СН2 → (-СН2-С(СН3)=СН-СН2-)n
Натуральный каучук также является изопреновым каучуком. Поэтому синтетический изопреновый каучук, как и натуральный, обладает высокой эластичностью и прочностью. Применяют его в производстве шин, обуви, конвейерных лент, медицинских изделий.
Бутадиеновый каучук получают полимеризацией бутадиена. Этот каучук обладают высокой износоустойчивостью. Он широко используется при изготовлении шин.
Бутан-стирольный каучук получается в результате сополимеризации (полимеризации с участием двух мономеров) бутадиена 1,3 и стирола. Применяется для производства шин, резиновой обуви и других резиновых изделий высокого качества.
Бутадиен-нитрильный каучук. Этот каучук получают полимеризацией бутадиена с акрилонитрилом. Он обладает высокой масло- и бензостойкостью. Применяется в производстве сальников.
Винилпиридиновый каучук создаётся полимеризацией винилпиридина с диеновыми углеводородами. Он имеет отличную склеиваемость. И резины из него получаются морозоустойчивые, маслостойкие и бензостойкие.
Фторсодержащие каучуки — результат полимеризации фторорганичеких соединений, в состав которых входит хотя бы один атом фтора, непосредственно соединённый с углеродом. Эти каучуки характеризуются повышенной термостойкостью. Поэтому их применяют для изготовления герметиков и уплотнителей, работающих при температурах выше 200оС.
Синтетические каучуки получили широкое распространение во многих отраслях современной промышленности. Каучуки являются основой резиновых смесей, из которых вулканизацией получают резину. А из резины выпускают несколько десятков тысяч разнообразных изделий, применяемых в самых различных отраслях промышленности, транспорта, сельского хозяйства, а также в быту.
Каучук и его виды
Определение 1
Каучук – это продукт полимеризации диенов и их производных.
Выделяют следующие виды каучуков:
- Натуральные.
Синтетические:
- каучуки общего назначения (бутадиеновые, бутадиенстирольные, бутадиеновый стереорегулярный, изопреновый, этиленпропиленовый) – используются в массовом производстве;
- каучуки специального назначения (термостойкие, бензомаслостойкие, морозостойкие, химически стойкие, озоностойкие, износостойкие, газонепроницаемые) – применяются в производстве изделий, обладающих не только эластичностью, но и стойкостью к воздействию различных агрессивных сред.
Для вулканизации большинства каучуков применяется сера, но для некоторых каучуков, например, силиконовых и фторкаучуков, она не пригодна. Поэтому они вулканизуются с помощью перекиси и гидроперекиси, которые при нагревании разлагаются с образованием свободных радикалов, которые в свою очередь взаимодействуют с полимерными цепями каучука, что ведет к сшиванию их по месту двойных связей с последующим образованием поперечных углеродных связей.
Замечание 1
Вулканизация – это процесс нагревания каучука с серой.
Применение синтетических каучуков общего назначения
Как было сказано ранее, существует не один вид синтетического каучука, а несколько. Все они делятся на две большие группы – общего и специального назначения. Разберем сперва те, что относятся к первой группе. Каучуки общего назначения обычно не должны иметь какие-то особенные свойства, например, повышенную износостойкость, морозостойкость, особую прочность, так как используются для производства товаров общего характера, для которых вышеперечисленные свойства, по сути, не нужны. Также может быть такое, что каучук уже имеет какие-то свойства, достаточные для изготовления определенного товара за счет своей технологии производства. Рассмотрим все это на примерах.
К каучукам общего назначения относят бутадиен – стирольный каучук, этиленпропиленовый каучук, бутилкаучук, полибутадиеновый каучук и другие. Бутадиен – стирольный каучук превосходит натуральный каучук по показателям износостойкости, водонепроницаемости, прочности, но уступает по показателям морозостойкости. Он применяется в шинной промышленности, резиново – технической, обувной и кабельной. Помимо этого, этот вид каучука активно применяется в строительной сфере для производства красок и строительного латекса.
Весьма интересным синтетическим каучуком является бутилкаучук. Он используется в шинной промышленности для производства автомобильных камер и диафрагм, так как хорошо удерживает воздух и долго сохраняет его исходное давление, тем самым повышает срок эксплуатации шин. Помимо этого бутилкаучук применяется в кабельной промышленности для изготовления изоляции кабелей и электропроводов, для производства химически стойких перчаток, спортивных мячей, конвейерных лент, доильных аппаратов и даже твердого ракетного топлива.
