Каучук, будова, властивості, види й використання у професії коммерсанта

Департамент образования.

Володимирській области.

Державне освітнє установа НПО.

Професійне училище № 41.

Реферат по химии.

Тема: «Каучук, будова, властивості, виды.

Застосування як професіонал коммерсанта".

Учащейся 2 курсу група № 1 Куренко Н.И.

р. Владимир

1999 навчальний год Введение:

Обоснование вибору теми і її актуальность.

Я вибрала тему «Каучук», оскільки він міцно пов’язана і з професією «Комерсант». Багато непродовольчих товарів виготовлено з урахуванням синтетичного каучуку: Взуттєві товари, іграшки, спорт товари, товари для транспорту… Я, як продавець-консультант має дати повну докладну консультацію чи рекламу про товарі, його властивості, складі. Необхідні знання я отримала під час уроків хімії і товароведения, та їх недостатньо. Тому мені вирішила докладно, всебічно вивчити тему «Каучук» по додаткової літературі. Я використовувала підручники хімії, товароведения для професійних училищ, для вузів. Зверталася по консультацію до майстрів виробничого навчання: Русової Л. В., Фисун В.І.; викладачеві товароведения непродовольчих товарів: Чугуновой Е.П.

На виробничої практиці у книгарні я досліджувала види синтетичних каучуков, які застосовують у непродовольчих товарах (взуття, іграшки, спорттовары).

Каучук — органічна речовина, тобто, з'єднання, де міститься вуглець і водень. Ці сполуки вивчає наука «органічна хімія», що виникла у першій половині ХІХ століття. Каучук — це высокомолекулярное речовина, полімер. Вирізняють природний і синтетичний каучуки. У цих речовин перебувають диеновые углеводороды.

I. Диеновые углеводороды.

Будова і номенклатура.

До диеновым вуглеводням ставляться органічні з'єднання з загальної формулою CnH2n-2, в молекулах які є 2 подвійні зв’язку. Оскільки наявність однієї подвійний зв’язку в молекулі йдеться у назві речовини суфіксом -єп, вуглеводні з цими двома подвійними зв’язками називаються диеновыми, наприклад бутадиен CH2=CH-CH=CH2.

Взаємна розташування подвійних зв’язків в з'єднаннях то, можливо різним, например:

CH2=C=CHCH2-CH3 — пентадиент 1,2.

CH3-CH=C=CH-CH3 — пентадиент 2,3.

Великий практичний цікаві диеновые вуглеводні, в молекулах яких подвійні зв’язку розділені простой (одинарной) зв’язком. Найцінніші їх: бутадиен-1,3 чи дивинил, CH2=CH-CH-CH2 — легко сжижающийся (при -5(З) газ; 2-метилбутадиен 1,3 чи изопрен — легко нуртуюча жидкость.

Хімічні свойства.

Маючи подвійні зв’язку в молекулах, диеновые вуглеводні входять у звичайні реакції: а) приєднання, наприклад обесцвечивают бромную воду HBr, приєднують галогеноводороды HCl, HBr чи галогены Сl2, Br2. Але відповіді приєднання мають особливості. Коли молекула бутадієну реагує з однієї молекулою брому чи галогеноводорода, приєднання відбувається більшою мірою за місцем розриву тій чи іншій подвійний зв’язку, а, по кінців молекулы:

Вільні валентності другого і третього атома вуглецю з'єднуються друг з одним, створюючи подвійну зв’язок у середині молекулы:

За наявності достатньої кількості брому молекули бутадієну може приєднати за місцем образующейся подвійний зв’язку ще одну молекулу галогена:

У результаті наявності подвійних зв’язків диеновые вуглеводні легко полимеризуются. Продуктом полімеризації 2-метилбутадиена 1,3(изопрена) є природний каучук. Реакції полімеризації диеновых вуглеводнів з сопряжёнными зв’язками легко протікають під впливом каталізаторів (наприклад, лужних металів) чи вільних радикалів. Вони протікають аналогічно реакцій приєднання, тобто у 1−4 і лише частково 1−2 положении.

Реакцію полімеризації дивинила загалом можна так:

Аналогічно можна записати реакцію полімеризації изопрена:

II. Натуральний каучук.

1.История відкриття натурального каучука.

Перше знайомство європейців з натуральним каучуком сталося майже п’ять століть тому. Власне, історія каучуку почалася, хоч як дивно, з дитячого неї і шкільної резинки.

У 1493 року корабель Христофора Колумба за другим подорожі в Америку пристав на острові, названому ім'ям Эспаньола (Гаити).

Висадившись до берега, іспанці були здивовані весёлой грою індіанців, схожій наш баскетбол. Вони такт пісні підкидали чорні кулі, які, впавши на грішну землю, робили, як живі, високі і відверто кумедні стрибки. Узявши ці кулі до рук, іспанці знайшли, що вони досить важкі, липки і пахнуть димом. Індіанці називали сік, з яких робили м’ячі «каочу», що означало: «Сльози дерева».

Каучук отримав перше місце у Європі використання у 1770 року у школі під назвою гуммиэластика (смоли еластичною) для стирання олівцевих рисунков.

Першим спробував зробити каучукову взуття викликали лише сміх. Калоші чи чоботи добре служили під час дощу, але було визирнути і припекти сонцю, як вони розтягувалися, починали прилипати. У мороз така взуття ставала тендітній, як стекло.

Відкриття гуми, отриманої від нагрівання каучуку і сірки, призвело до широкому її застосуванню. У 19-му році запропонували вже 40 000 різних виробів із резины.

Увага капіталістів всіх країн звернулося видобутку каучуку. Бразилія виявилася владетельницей величезних багатств. Аби зберегти їх, уряд Бразилії видало закон, що під страхом смерті вивезення насіння ріпаку та молодих дерев гевеї. Але була поздно.

За порадою ботаніка Дж. Гукера, англієць Викгем поїхав до 1876 року на берега Амазонки, де зібрав 70 000 насіння Гевеї і потай доставив в ботанічний сад в К’ю. Семена були высеяны, але зійшло лише 4%. Проте кілька днів сіянці досягли півметровій висоти. Потім вони були відправлені острова Цейлон, як від туди розіслані на Яву, до Бірми, Австралію і др.

Компанії, організуючі видобуток, збирання та перевезення каучуку, немилосердно калічили і, зайнятих збиранням каучуку, прагнучи якнайбільше і дешевше отримати її. Складальникові каучуку багато доводиться блукати лісі в пошуках гевей, оскільки вони живуть друг від друга з відривом 20−100 м.

Серингеро, добуваючи сік гевеї, сам його й обробляє в каучук.

Відразу лісом розкладає багаття, вирізує лопаточку як весла і обмазує її глиною. Він сідає навпочіпки, умочає лопаточку у судину з соком гевеї і має на білому диму багаття, повертаючи над вогнем. І коли вода випарується й навколо лопаточки утворюється тонка плёнка каучуку, серингеро знову умочає їх у сік гевеї і знову коптить в диму багаття. Це триває до того часу, поки навколо лопатки не утворюється великий кому кілограмів в розмірі 5 вагою. Потім серингеро його розрізає та знімає з лопатки в вигляді аркуша толщиною удесятеро див. Це найкращий, завдяки копчення, не загниваючий каучук.

Серингеро гинуть від важкого праці, укусів змій, малярії та інших болезней.

Ось що писала одна інженер, котрий прибув у 1907 року у район Путумайо: «Індіанці мають жахливий вид, ледве рухаються від слабкості й виснаження. З кожного індійці на місяць потрібно до одного 25 кг каучуку. Кожні 10 днів індіанці здають зібраний каучук. Якщо стрілка терезів показує норму, вони сміються і танцюють. При нестачі каучуку індіанець впадає на грішну землю і чекає покарання. Не витримуючи такої роботи, катувань, індіанці біжать. Якщо втікача знаходять у будь-якої хижці, її обливають гасом і спалюють разом з усіма жителями. У що вибігали стріляють.» Все це відбувається в $ 20 веке.

У наше країну не привозять каучук інших країн. Ще 1931 року І.В. Сталін сказав: «Ми маємо країни все, крім каучуку. Але крізь рік-два і ми буде свій каучук.».

Не минуло і року, як колгоспник Спиваченко зазначив ботаніку Л.Є. Батьківщину серед стосів Тянь-Шаню у Казахстані на каучуконосный кульбаба, яке у коренях від 16 до 28% каучуку. Але тепер потрібно трудоёмкой видобутку каучуку з кульбаби, оскільки каучук отримують з спирту, выгоняемого з картоплі чи іншого сырья.

2.Каучук в природе.

Слово «каучук» походить від двох слів мови індіанців, які населяли берега Амазонки: «кау» — дерево, «навчаю» — плакати, текти. «Каучу» — сік гевеї, першого і головного каучуконоса. Європейці до цього слова додали всього одну букву.

Природний каучук є у дуже багатьох рослинах, не складових одного певного ботанічного сімейства. Каучуконосы поширені, переважно, в тропічному поясі близько екватора, тобто у Південної Америці, Африці і Малайському архіпелазі. З 20 видів каучуконосных дерев, які ростуть у Бразилії, найкращим деревом, що дає каучук, є бразильська гевея. Це високе струнке дерево може становити 45 метрів заввишки при 2,5−2,8 метрів за обхваті. Батьківщиною гевеї є басейн Амазонки — великої водної магістралі. Звідси вивозився перший каучук в Европу.

Каучук в гевеї міститься у млечном соку, распределённом в млечных каналах, що утворюють в стовбурі концентричні кольца.

Щоб самому отримати каучук, на деревах гевеї роблять надрізи. Чумацький сік (латекс), вирізняється з надрізів і являє собою колоїдне розчин каучуку, збирають. Потім його піддають коагуляції дією електроліту (розчин кислоти) чи нагріванням. Через війну коагуляції виділяється каучук.

Європейці ознайомилися з каучуком лише XVI столітті, після повернення з плавання Колумба та її спутников.

3.Физические властивості натурального каучука.

Натуральний каучук — аморфне, здатне кристалізуватися твердий тіло. Він набухає і розчиняється у питній воді, спирті, ацетоні й низка інших рідин. Набухаючи і далі розчиняючись в жирних і ароматичних вуглеводнях (бензині, бензолі, ефірі та інших) та його похідних, каучук утворює колоїдні (клееобразные) розчини, широко використовувані в технике.

Натуральний каучук однорідний зі своєї молекулярну структуру, відрізняється високими фізичними властивостями, а як і технологічними, то є здатністю оброблятися на устаткуванні заводів гумової промышленности.

Особливо важливим і досить специфічним властивістю каучуку є його еластичність (пружність) — здатність каучуку відновлювати свою початкову форму після припинення дії сил, викликали деформацію. Ця здатність називається оборотного деформацією. Каучук --высокоэластичный продукт, має при дії навіть малих зусиль оборотного деформацією розтяги до 1000%, а й у звичайних твердих тіл їх кількість вбирається у 1%. Еластичність каучуку зберігається у широких температурних межах, і це є характерною властивість каучуку. За підвищеної температурі каучук стає м’яким і липким, але в холоді твердим і тендітним. При боргом зберіганні каучук твердіє. При температурі 80 (З натуральний каучук втрачає еластичність; при 120 (З — перетворюється на смолоподобную рідина, після застигання якої вже неможливо отримати початковий продукт. Цьому заважає незворотної ситуації - окислювання основного речовини — вуглеводнів, з якого складається каучук. Якщо підвищити температуру до 250 (З, то каучук розкладається із заснуванням низки газоподібних і рідких продуктов.

Каучук — хороший діелектрик, вона має низьку водопроникність і газопроницаемость.

Каучук у питній воді мало розчиняється. У этиловом спирті його розчинність невеличка, а сероуглероде, хлороформі і бензині він набухає, та був розчиняється. Теплопровідність каучуку в 100 разів менша, ніж теплопровідність стали.

Поруч із еластичність, каучук як і пластичний, — він зберігає форму, приобретённую під впливом зовнішніх сил. Інакше кажучи пластичність — це спроможність до необоротним деформаціям. Пластичність каучуку, що виявляється при нагріванні і механічної обробці, одна із відмітних властивостей каучуку. Оскільки каучуку властиво эластические і пластичні властивості, його часто називають пласто-эластическим материалом.

При охолодженні чи розтягненні натурального каучуку спостерігається перехід його з аморфного в кристалічний стан (кристалізація). Процес відбувається миттєво, тоді як у часу. Причому у разі розтяги каучук нагрівається рахунок выделяющейся теплоти кристалізації. Кристали каучуку дуже малі, вони мають чітких граней і певній геометричній форми. При температурі близько — 70 (З каучук повністю втрачає еластичність і перетворюється на стеклообразную масу. Взагалі, всі каучуки, як аморфні матеріали, можуть перебуває у трьох фізичних станах: стеклообразном, вязкотекучем і высокоэластическом. Останнє стан для каучуку найбільш типично.

4.Химические властивості натурального каучука.

Каучук легко входить у хімічні реакції з низкою речовин: киснем (О2), водородом (Н2), галогенами (Cl2, Br2), сірої (P.S) та інші. Ця висока реакційна здатність каучуку пояснюється його ненасиченої хімічної природою. Особливо добре реакції відбуваються у розчинах каучуку, у яких каучук перебуває у вигляді молекул порівняно великих колоїдних частиц.

Майже всі хімічні реакції приводять до зміни фізичних і хімічних властивостей каучуку: розчинності, міцності, еластичності і інших. Кисень і особливо озон, окисляют каучук вже за часів кімнатної температурі. Упроваджуючи у скрутні та великі молекули каучуку, молекули кисню розривають їх у менші, і каучук, деструктируясь, стає тендітним і втрачає свої цінні технічні властивості. Процес окислення лежить й у основі однієї з перетворень каучуку — переходу його з твердого в пластичное состояние.

5.Состав й будову натурального каучука.

Довгу молекулу каучуку можна було б спостерігати безпосередньо при допомоги сучасних мікроскопів, але ці не вдається, оскільки ланцюжок занадто тонка: діаметр її, відповідний діаметру однієї молекули, становить приблизно дві десятимиллионных частки міліметра. Якщо макромолекулу каучуку розтягнути вкрай, вона матиме вид зигзагу, що характером хімічних перетинів поміж атомами вуглецю, складовими скелет молекулы.

Ланки молекули каучуку можуть обертатися не безперешкодно, у кожному напрямі, а обмежено -лише навколо одинарних зв’язків. Теплові коливання ланок змушують молекулу згинатися, у своїй кінці їх у спокійному стані сближены.

При розтягненні каучуку кінці молекул розсовуються і молекули орієнтуються в напрямі растягивающего зусилля. Якщо усунути зусилля, яке зумовило розтягнення каучуку, то кінці його молекул знову зближуються і зразок приймає початкову форму і размеры.

Молекулу каучуку можна уявити як круглу, незамкнутую пружину, що можна сильно розтягнути, розвівши її кінці. Освобождённая пружина знову приймає старе положение.

Модель молекул каучуку: незалежно від становищі молекул у просторі кінці їх ніколи зближені між собой.

Деякі дослідники представляють молекулу каучуку як пружної спирали.

Якісний аналіз показує, що каучук і двох елементів — вуглецю і водню, тобто належить до класу вуглеводнів. Спочатку формула каучуку було прийнято С5Н8, але він занадто проста для такого складного речовини, як каучук. Визначення молекулярної маси показує, що вона сягає кілька сотень тисяч (150 000−500 000). Каучук, отже, природний полімер. Молекулярна формула його (С5Н8)n.

Молекула натурального каучуку складається з тисяч вихідних хімічних груп (ланок), сполучених друг з одним й перебувають в безупинному колебательно-вращательном русі. Така молекула справляє враження поплутаний клубок, у якому складові його нитки місцями утворюють правильно орієнтовані участки.

Основна продукція розкладання каучуку — вуглеводень, молекулярна формула якого однозначна з найпростішої формулою каучуку. Це изопрен.

.

Можна вважати, що макромолекули каучуку утворені молекулами изопрена. Уявімо той процес схематично. Спочатку рахунок розриву подвійних зв’язків відбувається поєднання двох молекул изопрена:

У цьому вільні валентності середніх вуглецевих атомів сходяться і утворюють подвійні зв’язку у середині молекул, стали сьогодні вже ланками зростання цепи.

До що виникла частинки приєднується наступна молекула изопрена:

Такий процес триває і далі. Будова що утворюється каучуку може бути висловлене формулой:

Ми зустрічався з полімерами, макромолекули яких представляють собою довгі ланцюга атомів. Але вони не виявляють такий еластичності, яку має каучук. Чим пояснюється це її особливе свойство?

Молекули каучуку, хоч і мають лінійне будова, не витягнуті в лінію, а багаторазово вигнуті, хіба що свёрнуты в клубки. При розтягування каучуку такі молекули розпрямляються, зразок каучуку від цього довші. При зняття навантаження, внаслідок внутрішнього теплового руху, ланки молекули повертаються до старе свёрнутое стан, розміри каучуку скорочуються. Якщо ж каучук розтягувати з досить велику силу, відбудеться як випрямлення молекул, а й усунення їх щодо одне одного, зразок каучуку може порваться.

Природних ресурсів натурального каучуку замало здобуття права цілком задовольнити быстрорастущую потреба у ньому. Нині на все зростаючих масштабах виробляється синтетичний каучук.

6.Вулканизация натурального каучука.

Натуральні і синтетичні каучуки використовуються переважно у вигляді гуми, оскільки він має значно більше міцні, еластичність та низку інших цінних властивостей. Для отримання гуми каучук вулканизируют. Багато вчені працювали над вулканизацией каучука.

У 1832 року німецький хімік Людерсфорд вперше виявив, що каучук можна зробити твердим після обробки його розчином сірки в скипидаре.

Американський торговець скобяными товарами Чарльз Гудьир був однією з невдачливих підприємців, який усе життя гнався за багатством. Чарльз Гудьир захопився гумовим справою і залишилися часом без шеляга, наполегливо шукав спосіб підвищити якість гумових виробів. Гудьир відкрив спосіб отримання не липкою міцної і пружною гуми шляхом змішання каучуку зі сріблясто-сірою і нагревания.

У 1843 року Гэнкок незалежно від Гудьира як і знайшов спосіб вулканізуйте каучук зануренням їх у розплавлену сірку, а кілька пізніше Паркс відкрив можливість отримання гуми обробкою каучуку розчином полухлористой сірки (холодна вулканизация).

Англієць Роберт Вільям Томсон, що у 1846 року винайшов «патентовані повітряні колеса» і ірландський ветеринар Джон Бойд Денлоб, натянувший каучукову трубку на колесо велосипеда свого мати маленького сина, не підозрювали, що цим стали початком застосуванню каучуку в шинної промышленности.

Сучасна технологія гумового виробництва здійснюється за наступним этапам:

1. виготовлення напівфабрикатів: а) развеска каучуков і інгредієнтів; б) пластикация каучуку; в) прорезинивание тканин, каландрирование, шприцевание; р) розплющ прогумованих тканин та гумових аркушів, складання виробів із полуфабрикатов.

2. Вулканізація, після якого з сирих гумових сумішей отримують готові гумові изделия.

З суміші каучуку із сірою, наповнювачами (особливо важливо наповнювачем служить сажа) та інші речовинами формуют потрібні вироби і піддають їх нагріванню. За цих умов атоми сірки входять у хімічне взаємодію Космосу з лінійними молекулами каучуку за місцем деяких подвійних зв’язків і собою хіба що «зшивають» їх одне з одним. У результаті виходить гігантська молекула, має три виміру перетворилася на просторі - хіба що довжину, ширину і товщину. Полімер мав просторову структуру.

Такий каучук (гума) буде, звісно, міцніше не вулканизированного. Змінюється й розчинність полімеру: каучук, хоч і повільно, розчиняється в бензині, гума лише набухає у ньому. Якщо до каучуку додати більше сірки, ніж треба задля освіти гуми, то, при вулканізації лінійні молекули виявляться «зшитими» у багатьох місцях і матеріал втратить еластичність, стане твердим — вийде ебоніт. До появи сучасних пластмас ебоніт вважалася однією з найкращих изоляторов.

Прискорювачі вулканізації - покращують властивості вулканизаторов, скорочують час вулканізації і витрати основної сировини, перешкоджає перевулканизации. Як прискорювачів використовується неорганічні сполуки (магнезія MgO, оксид свинцю PbO та інші) і органічні: дитиокарбаматы (похідні дитиокарбаминовой кислоти), тиурамы (похідні диметиламина), ксантогенаты (солі ксантогеновой кислоти) і другие.

Активатори прискорювачів вулканізації полегшують реакції взаємодії всіх компонентів гумової суміші. Здебільшого у ролі активаторів застосовують оксид цинка.

Антиокислители (стабілізатори, противостарители) вводять у гумову суміш попередження «старіння» каучука.

Наповнювачі - підвищують фізико-механічні властивості гум: міцність, зносостійкість, опір истиранию. Вони як і сприяють збільшення обсягу вихідного сировини, отже, скорочують витрата каучуку поспішають і зменшують вартість гуми. До наполнителям ставляться різні типи саж (технічний вуглець), мінеральні речовини (крейда CaCO3, BaSO4, гіпс CaO*2H2O, тальк 3MgO*4SiO2*2H2O, оксид кремнію SiO2).

Пластифікатори (мягчители) — речовини, які покращують технологічні властивості гуми, полегшують її обробку (знижують в’язкість системи), забезпечують можливість збільшення змісту наповнювачів. Запровадження пластифікаторів підвищують динамічну витривалість гуми, опір «стирання». Як пластифікаторів використовуються продукти нафтопереробки (мазут, гудрон, парафины), речовини рослинного походження (каніфоль), жирні кислоти (стеаринова, олеиновая) і другие.

Міцність і нерозчинність гуми в органічних розчинниках пов’язані з її будовою. Властивості гуми визначаються і типом вихідного сировини. Наприклад, гума з натуральної каучуку характеризується хорошою еластичність, маслостойкостью, зносостійкості, до того ж час мало стійка до агресивним середах; гума з каучуку СКД має навіть більше високу зносостійкість, ніж із НК. Бутадиенстирольный каучук СКС сприяє підвищенню зносостійкості. Изопреновый каучук СКИ визначає еластичність і міцність гуми на розтягнення, а хлоропреновый — стійкість її до дії кислорода.

У Росії її перше велике підприємство гумової промисловості було засновано Петербурзі 1860 року, згодом що його «Трикутником» (з 1922 року «Червоний трикутник»). Далі виникли та інші російські заводи гумових виробів: «Каучук» і «Богатир» у Москві, «Провідник» в Ризі та другие.

Швидко стали множитися у світі заводи і фабрики побутових гумових виробів, сильно зріс попит на каучук у зв’язку з розвитком транспорту, особливо у автомобільної промышленности.

7.Резина, її використання у промислових товарах.

Каучук має величезну народногосподарське значення. Найчастіше його використовують над чистому вигляді, а вигляді гуми. Гумові вироби застосовують у техніці для ізоляції дротів, виготовлення різних шин, у військовій промисловості, у виробництві промислові товари: взуття, штучної шкіри, прогумованої одягу, медичних виробів …

Гума — высокоэластичное, міцне з'єднання, але менш пластичное, ніж каучук. Це складну многокомпонентную систему, що складається з полімерної основи (каучуку) і різних добавок.

Найбільш великими споживачами гумових технічних виробів є автомобільна промисловість і сільськогосподарське машинобудування. Ступінь насиченості гумовими виробами — одна з основних ознак досконалості, надёжности і комфортабельності масових видів машинобудівної продукції. У складі механізмів і агрегатів сучасних автомобіля з тракторами є сотні найменувань і по тисячі штук гумових деталей, причому разом з збільшенням виробництва машин зростає їх резиноёмкость. Я зупинюся на взуттєвих товарах, випущених з урахуванням резины.

Взуттєві гуми — це велика група штучних матеріалів для низу взуття. Процес виробництва цих гум складається з таких операций:

1) Підготовка матеріалів включає сушіння, здрібнення і просіювання вихідних матеріалів, і навіть перевірку його якості. Каучук распаривают, подрібнюють, перетирають. Через війну підвищується пластичність каучуку і однорідність гумової смеси.

2) Приготування гумової суміші полягає у змішуванні всіх компонентів наповнювачів, вулканизирующих речовин, прискорювачів вулканізації, активаторів, мягчителей, противостарителей, барвників і других.

Спочатку до каучуку додають мягчители, а останню вулканизирующие речовини і порообразователи. Для перекази отриманої гумової суміші форми пласких аркушів виробляють її покриття на вальцах.

3) Каландрирование (формование) — метод виробництва сирих гумових заготовок як безупинної стрічки потрібної товщини і ширини. каландрирование покращує фізико-хімічні властивості гумової суміші, від цього залежить витрата гумових сумішей і якість изделий.

4) Штампування гумових заготовок щоб одержати окремих деталей взуття, виробляють на штампах-прессах спеціальними резаками.

5) Вулканізація — завершальна операція виробництва резины.

Гуму випускають як пластин, штампованих і формованных деталей: підошов, каблуків, підошов з підборами й другое.

Види гуми та його применение.

Залежно від структури гуму ділять на непористую (монолітну) і пористу. а) Непористую гуму виготовляють з урахуванням бутадиенового каучуку. Вона вирізняється високим вмістом истиранию. Термін зносу підошовної гуми в 2−3 разу перевищує термін зносу підошовної шкіри. Межа міцності гуми при розтягненні менше, ніж натуральної шкіри, але відносне подовження при розриві в багато разів перевищує подовження натуральної підошовної шкіри. Гума не пропускає води і практично у ній не набухает.

Гума поступається шкірі по морозостойкости і теплопровідності, що знижує теплозахисні властивості взуття. І, насамкінець, гума є цілком воздухоі паронепроницаемой. Непористая гума буває подошвенная, кожеподобная, і транспарентная.

Звичну непористую гуму застосовують виготовлення формованных підошов, накладок, каблуків, полукаблуков, набоек та інших деталей низу взуття. б) Пористі гуми застосовують у ролі підошов і платформ для весеннеосінньої й зимовою взуття. в) Кожеподобная гума — це гума для низу взуття, виготовлена на основі каучуку із високим вмістом стиролу (до 85%). Підвищена зміст стиролу саме й надає резинам твердість, унаслідок чого можливо зниження їх товщини до 2,5−4,0 мм за збереження хороших захисних функций.

Експлуатаційні властивості кожеподобной гуми подібна до натуральної шкірою. Вона має високої твёрдостью і пластичністю, що дозволяє створювати слід взуття будь-який форми. Кожеподобная гума добре забарвлюється при обробки взуття. Вона має високий зносостійкість завдяки хорошому опору истиранию і опірності мноократным вигинам. Термін шкарпетки взуття з підошвою з кожеподобной гуми становить 179−252 дня при відсутності выкрошивания в носовій части.

Недоліком цієї гуми є невисокі гігієнічні властивості: висока теплопровідність і відсутність гигроскопичности і воздухонепроницаемости.

Кожеподобную гуму випускають трьох різновидів: непористой структури з щільністю 1,28 г/см3, пористої структури, має щільність 0,8−0,95 г/см3, і пористої структури з волокнистим наповнювачем, щільність яких немає вище 1,15 г/см3. Пористі гуми з волокнистими наповнювачами називаються «кожволон». Ці гуми по зовнішнім виглядом подібні із натуральної шкірою. Завдяки волокнистому наполнителю підвищуються їх теплозахисні властивості, вони різняться легкістю, еластичність, хорошим зовнішнім виглядом. Кожеподобные гуми застосовують у ролі підошви і каблука під час виготовлення літньої і весенне-осенней взуття клейового методу кріплення. р) Транспарентная гума — це напівпрозоре матеріал з великим змістом натурального каучуку. Відрізняється високим опором истиранию і твёрдостью, по зносостійкості переважає всі види гум. Транспарентні гуми випускають як формованных підошов (разом із каблуками), з глибоким рифлением на ходовий стороне.

Разновидостью транспорентной гуми є стиронип, у якому більше каучуку. Опір багаторазовому вигину у стиранипа три з гаком вище, ніж в звичайних непористых гум. Стиронип застосовується під час виготовлення взуття клейового методу крепления.

Гума пористої структури має замкнуті пори, обсяг що у залежність від виду гуми коштує від 20 до 80% її загального обсягу. Ці гуми мають низку переваг проти непористыми резинами: підвищені м’якість, гнучкість, високі амортизаційні властивості, упругость.

Недоліком пористих гум є здатність давати усадку, і навіть выкрошиваться в носочной частини при ударах. На підвищення твердості пористих гум до складу вводять полістирольні смолы.

Нині освоєно виробництво нових видів пористих гум: порокрепа і вулканіту. Порокреп відрізняється гарним кольором, еластичність, підвищеної міцністю. Вулканит — пориста гума з волокнистими наповнювачами, що має високої зносостійкості, хорошою теплозащитностью. Пористі гуми застосовують у ролі підошов для весеннеосінньої й зимовою обуви.

III.Синтетический каучук.

1.Способ отримання синтетичного каучуку методом Лебедева.

Одне дерево бразильської гевеї загалом, донедавна, було здатне давати лише 2−3 кг каучуку на рік; річна продуктивність одного гектара гевеї до другий Світовий війни становила 300−400 кг технічного каучуку. Такі обсяги натурального каучуку не задовольняли зростаючі потреби промисловості. Тому виникла потреба отримати синтетичний каучук. Заміна натурального каучуку синтетичним дає величезну економію труда.

Сучасна, все розвиваючись і усложняющаяся техніка вимагає каучуки хороші й різні; каучуки, які розчинялися в мастила і бензині, витримували високу і низька температуру, було б стійки до дії окислювачів і різних агресивних сред.

Такі риси можна лише синтетичні каучуки. багато вчені працювали над проблемою отримання синтетичного каучуку. Починаючи з 1900 року учень Бутлерова хімік И. Л. Кондаков уперше отримав синтетичним шляхом изопрен.

Продовжувачем школи Бутлерова з’явився хімік-органік А.Є. Фаворський. Особливо важливого значення мають роботи Фаворского за механізмом процесу полімеризації і з синтезу изопрена — вуглеводнів, який став цінним мономером щоб одержати синтетичного каучука.

Також над отриманням синтетичного каучуку працювали хіміки: Є. Кавенту, О.Г. Філіппов, Б. В. Бизов, І.І. Остромысленский і з другие.

Як відомо натуральний каучук має свої вади, тобто за високої температурі він ставати м’яким, липким, сильно розтягується, а при низької температури твердіє і ГЗК стає тендітним, тому відкрили спосіб отримання синтетичного каучука.

У 1910 року С.В. Лебедєву вдалося отримати синтетичний каучук і бутадієну. Сырьём щоб одержати синтетичного каучуку служив етиловий спирт, з яких отримували бутадиен 1,3 (бутадиен виявився більш доступним продуктом, ніж изопрен). Потім за реакцію полімеризації в присутності металевого натрію отримували бутадиеновый синтетичний каучук.

1932;го року саме у базі цього вуглеводнів виникла велика промисловість синтетичного каучуку. Було побудовано два заводу з виробництву синтетичного каучуку. Спосіб С.В. Лебедєва виявився більш розробленим і экономичным.

С.В. Лебедєв — радянський хімік-органік, що у 1874 року. Був творцем першого великого промислового виробництва синтетичного каучука.

У 1926 року ВРНГ СРСР оголосив Міжнародний конкурс для розробки промислового способу синтезу каучуку з вітчизняної сировини. До першого січня 1928 року у журі треба було уявити опис способу, схему промислового отримання продукту і 2 кг каучуку. Переможцем конкурсу стала група дослідників, яку очолював професор Медико-хірургічній академії - у Ленінграді С. В. Лебедев.

У 1908;1909 роках С.В. Лебедєв вперше синтезував каучукоподобное речовина при термічної полімеризації дивинила і вивчив його властивості. У 1914 року учений розпочав вивченню полімеризації близько двох десятків вуглеводнів і системи подвійних чи потрійних зв’язків (бутадиен, аллен та його производные).

1925;го С.В. Лебедєв висунув практичну завдання створення промислового способу синтезу каучуку. У 1927 року це завдання було вирішено. Під керуванням Лебедєва були отримані лабораторії перші кілограми синтетичного каучуку. С.В. Лебедєв вивчив властивості цього каучуку і розробив рецепти отримання потім із нього важливих для промисловості гумових виробів, насамперед автомобільних шин. У 1930 року за методу Лебедєва отримали першу партію нового каучуку на дослідному заводі Ленінграді, а два року у Ярославлі пущений до ладу першим у світі завод по виробництву синтетичного каучуку в широких масштабах.

2.Получение синтетичного каучука.

В розробці синтезу каучуку Лебедєв пішов шляхом наслідування природі. Оскільки натуральний каучук — полімер диенового вуглеводнів, то Лебедєв скористався як і диеновым вуглеводнем, лише трохи більше простою й доступним — бутадиеном CH2=CH-CH=CH2.

Сырьём щоб одержати бутадієну служить етиловий спирт. Одержання бутадієну грунтується на реакціях дегидрирования і дегідратації спирту. Ці реакції йдуть одночасно при пропущенні парів спирту над сумішшю відповідних катализаторов:

Бутадиен очищають від непрореагировавшего етилового спирту, численних побічних продуктів і піддаю полімеризації. а) полімеризація — процес поєднання двох, трьох і більше молекул полімеру, із заснуванням речовини тієї самої складу, але більшого молекулярного ваги. У цьому стався розрив й освіту нових хімічних зв’язків, отже, полімеризація — типова хімічна реакция.

Процеси полімеризації ставляться до ланцюговим реакцій, тобто до таких процесам, за яких речовині відбувається освіту активних частинок, здатних викликати ряд послідовних перетворень речовини. Реакції цього типу можуть протікати із великою, вибуховий швидкістю. Реакція полімеризації, розпочавшись щодо одного місці, швидко поширюється у всій масі вещества.

Щоб змусити молекулу мономера з'єднатися друг з одним, їх слід попередньо порушити, тобто навести їх у таке стан, що вони стають здатними, внаслідок розкриття подвійних зв’язків до взаємному приєднання. Це витрати певного кількості енергії чи участі катализатора.

При каталітичної полімеризації каталізатор не входить до складу що утворюється полімеру і витрачається, а виділяється після закінчення реакції у своєму початковому вигляді. Як каталізатора процесу полімеризації бутадієну 1,3 С, В. Лебедєв вибрав металевий натрій, вперше применённый для полімеризації непредельных вуглеводнів російським хіміком А. А. Кракау.

Формула будівлі бутадиенового каучуку: (-СH2-CH=CH-СH2-)n.

Відмінною рисою процесу полімеризації і те, що з цьому молекули вихідного речовини чи речовин з'єднуються між собою з освітою полімеру, єп виділяючи у своїй якихось інших веществ.

Деякі синтетичні каучуки отримують із різних мономерів в результаті їхні спільної полімеризації, званої сополимеризацией. б) Сополимеризация бутадієну і стиролу найчастіше ввозяться эмульсии.

Полімеризація в эмульсиях дає можливість отримувати величезні кількості різних сополимерных каучуков, які мають цінними технічними якостями, та все ж досить далеких від натурального каучуку і які відповідають всі вимоги потребителей.

Нині, щоб одержати синтетичних каучуков, переважно використовуються вуглеводні, які у нафтових гази та продукти переробки нефти.

3.Важнейшие види синтетичного каучука.

Відомо багато синтетичних каучуков, але самі распространённые це: Бутадиеновый, Дивиниловый, Изопреновый, Хлоропреновый, Бутадиенстирольный.

Бутадиеновый синтетичний каучук з’явився першим синтетичним каучуком, виробництво котрого треба було освоєно великих промислових масштабах у багатьох країнах. 1932;го року у нашій країні було побудовано перші заводи з виробництва синтетичного каучуку, а 1937;1940 роках виробництво бутадиенового синтетичного каучуку було організовано в Німеччини) і США. Сырьём щоб одержати бутадиенового каучуку служив етиловий спирт, який одержували доходи з крохмалю картоплі чи зерна. ———————————- Керівник: Земскова Г. Н.

CH2=C-CH=CH2.

|.

CH3.

CH2=CH-CH=CH2 + Br2 CH2-CH=CH-CH2.

Бутадиен-1,3 бром | |.

Br Br.

1,4 дибромбутен 2.

CH2-CH=CH-CH2.

| |.

Br Br.

CH2-CH-CH-CH2.

| | | |.

Br Br Br Br 1,2,3,4 тетрабромбутан.

CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH-CH=CH2 +… …-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-… Бутадиен-1,3 (мономер) Бутадиен-1,3 (мономер) полімер бутадиена-1,3.

n CH2=CH-CH=CH2 (-CH2-CH=CH-CH2-)n дивинил полидивинил.

2CH2=C-CH=CH2 …-CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2-…nCH2=C-CH= CH2.

| | | |.

CH3 CH3 CH3.

CH3.

Изопрен.

— CH2-C=CH-CH2;

|.

CH3 n.

[pic].

CH2=C-CH=CH2.

|.

††??? " ?†††††?††††???†††††?††††???†††††? †???††††††?†††† CH3.

CH2=C-CH=CH2 +.

|.

CH3.

CH2=C-CH=CH2.

|.

CH3.

| | -CH2-C-CH-CH2;

|.

CH3.

| | -CH2-C-CH-CH2- +.

|.

CH3.

— CH2-C=CH-CH2;

|.

CH3.

— CH2-C=CH-CH2.

|.

CH3.

изопреновый каучук.

изопрен.

изопрен.

|.

CH3 P. S H CH3 H.

| / /.

З — З C=C.

/ / …-CH2 P. S CH2 — CH2 CH2-…

|.

CH3 P. S H CH3 H.

/ / /.

З — З C=C.

/ | / …-CH2 P. S CH2-CH2 CH2-…

|.

CH3 H CH3 H.

/ /.

C=C C=C.

/ / …-CH2 CH2-CH2 CH2-… t.

+ nS.

CH3 H CH3 H.

/ /.

C=C C=C.

/ / …-CH2 CH2-CH2 CH2-…

— CH2-C=CH-(CH2)2-C=CH-CH2;

| |.

CH3 CH3.

— CH2-C=CH-CH2- +.

|.

CH3.

— CH2-C=CH-CH2.

|.

CH3.

| | -CH2-C-CH-CH2;

|.

CH3.

— CH2-C=CH-(CH2)2.

|.

CH3.

(-CH2-C=CH-CH2-)n.

|.

CH3.

H H H H.

| | | | H-C-C-H + H-C-C-H CH2=CH-CH=CH2 + 2H2O + H2.

| | | |.

H OH H OH.

СH2=CH-CH= СH2 + СH2=CH-CH= СH2 + …

| | | | -СH2-CH-CH-СH2- + -СH2-CH-CH-СH2 + …

— СH2-CH=CH-СH2- СH2-CH=CH-СH2 + …

СH2=CH-CH= СH2 + СH=CH2 + СH2=CH-CH= СH2 + СH=CH2 +…

| |.

С6Н5 С6Н5.

— СH2-CH=CHСH2 — СH-CH2 — СH2-CH=CHСH2 — СH-CH2 -…

| |.

С6Н5 С6Н5.

(-СH2-CH=CHСH2 — СH-CH2 -)n.

|.

С6Н5.