Каучуки

Міністерство образования.

Російської Федерации.

Камський політехнічний институт.

Кафедра химии.

РЕФЕРАТ на тему.

КАУЧУКИ.

Виконав: студент грн. 1106.

Ирдуллин У. В.

Перевірив: преподаватель.

Маврин Р. В.

Набережні Челны.

2001 Содержание Введение 3 Натуральний каучук 3 Історія відкриття натурального каучуку 3 Природні каучуконосы 5 Збір латексу і виробництво натурального каучуку 6 Фізичні і хімічні властивості натурального каучуку 6 Склад й будову натурального каучуку 7 Синтетичний каучук 9 Спосіб отримання синтетичного каучуку методом Лебедєва 10 Одержання синтетичного каучуку 10 Найважливіші види синтетичного каучуку 11 Гума 12 Вулканізація каучуку 13 Застосування гуми з промисловою товарах 15 Види гуми та їх застосування 15 Використана література 17.

Введение

Каучуки — натуральні чи синтетичні матеріали, які характеризуються еластичність, водонепроницаемостью і электроизоляционными властивостями, з яких шляхом спеціальної обробки отримують гуму. Природний каучук отримують з рідини молочно-білого кольору, званої латексом, — чумацького соку каучуконосных растений.

В техніці з каучуков виготовляють шини для автотранспорту, літаків, велосипедів; каучуки застосовують для электроизоляции, і навіть виробництва промислові товари і медичних приборов.

Натуральний каучук.

Історія відкриття натурального каучука Каучук існує стільки років, як і саму природу. Скам’янілі залишки каучуконосных дерев, хто був знайдено, мають вік близько трьох мільйонів років. Каучук мовою індіанців тупи-гуарани означає «сльози дерева». Каучукові кулі із сирої гуми знайдено серед руїн цивілізацій інків і майя у Центральній та Південної Америці, вік цих куль щонайменше 900 лет.

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

На острові Гаїті (тоді — Эспаньола) під час своєї другого подорожі в 1493 року іспанський адмірал Христофор Колумб побачив тубільців, які відігравали великим щільним м’ячем. Іспанці неабияк здивувалися весёлой грою індіанців. Вони такт пісні підкидали чорні кулі. Хоча це здавалося неймовірним, але, б’ючись об землю, м’ячі досить високо підскакували у повітря. Узявши ці кулі до рук, іспанці знайшли, що вони досить важкі, липки і пахнуть димом. Індіанці скочували їх із загустевшего чумацького соку, що витікав із порізів на корі дерева гевеї. Колумб привіз кілька частин цього речовини там, але за тих часи він нікого не зацікавив. Індіанці робили потім із нього непромокальні калоші, які у спеку прилипали до ніг, а розтягнувшись, вже не сжимались.

Много років іспанці намагалися повторити водонепроникні речі (взуття, одяг, головні убори) індіанців, але не всі спроби були неудачными.

Первые спроби 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.

Следующие двоє століть каучук для Європи був дощенту цікавою заморській диковинкой.

В 1731 року уряд Франції відправило математика і географа Шарля Кондамина (Charles Marie de La Condamine) в географічну експедицію по Америці. У 1736 надіслав назад до Франції кілька зразків каучуку разом із описом продукції, виробленої потім із нього людьми, які населяють Амазонскую низовину. Після цього різко зріс науковий інтерес до вивчення цієї речовини та її свойств.

В 1770 року британський хімік Джозеф Пристли[1] (Joseph Priestley) вперше знайшов йому застосування: то побачив, що каучук може прати те, що написано графітовим карандашом[2]. Тоді такі шматки каучуку називали гуммиэластиком («смолою эластичной»).

В 1791 року англійський фабрикант Самуель Пив (Samuel Peal) запатентував спосіб зробити одяг водонепроникною з допомогою обробки її розчином каучуку в скипидаре.

Во Франції до 1820 р. навчилися виготовляти підтяжки і підв'язки з каучукових ниток, сплетённых з тканью.

В Англії британський хімік і винахідник Чарльз Макінтош (Charles Macintosh) запропонував класти тонкий шар каучуку між двома верствами тканини і від цього матеріалу шити водонепроникні плащі. У 1823 року у Глазго він почав мануфактурне виробництво водонепроникною одягу. Непромокальний плащ з прогумованої тканини досі носить його ім'я. Але це плащі взимку ставали твёрдыми від холоду, а влітку розповзалися від жары.

В США речі з каучуку стали популярними 1830-х роках, гумові пляшки і взуття, зроблені південноамериканськими індіанцями, імпортувалися у великих кількостях. Інші гумові вироби завозилися з Англії, а 1832 року у місті Роксбери штату Массачусетс Джон Хаскинс (John Haskins) і Едвард Шафе (Edward Chaffee) організували першу «каучукову» фабрику США. Але вироблені речі, як і імпортовані, ставали крихкими взимку, і м’якими і липкими влітку. У 1834 року німецький хімік Фрідріх Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) і американський хімік Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) виявили, що додавання сірки до каучуку зменшує і навіть зовсім усуває липкість виробів із каучуку. Американський винахідник Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) з 1834 р. завзято намагався «врятувати» каучук. Але лише у 1839 р. йому пощастило. Цього року він, використовуючи відкриття цих двох хіміків, виявив, що нагрівання каучуку із сірою усуває його несприятливі властивості. Вона поклала на піч шматок покритою каучуком тканини, куди було нанесён шар сірки. Невдовзі то побачив кожеподобный матеріал — гуму. Цей процес відбувається було названо вулканизацией. Відкриття гуми призвело до широкому її застосуванню: до 1919 року було запропоновано вже зібрано понад 40 000 різних виробів із резины.

Внимание 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 і молодих дерев гевеї. Однак було поздно.

По раді ботаніка Дж. Гукера, англієць Генрі Викгем (Henry Wickham) поїхав до 1876 року на берега Амазонки, де зібрав 70 000 насіння гевеї і контрабандно вивіз їх із Бразилії. Потайки доставив в Королівський ботанічний сад у Лондоні. Семена були высеяны, але зійшло лише 4%. Проте кілька днів сіянці досягли півметровій висоти і було використовуватимуться висадки на плантаціях спочатку Шрі-Ланці, потім у інших тропічних районах Східного півкулі. Потім таку ж плантації були влаштовані в смузі 1100—1300 км з обох боків від екватора. Близько 99% плантаційного каучуку приходить із Південно-Східної Азії вже. Спроби висадити каучуконосные дерева в тропічних областях Західного півкулі закінчилися невдачею через хвороби рослин, у тих местностях.

Компании, організовували видобуток, збирання та перевезення каучуку, немилосердно калічили людей, зайнятих його збиранням, прагнучи якнайбільше і дешевше отримати її. Складальникові каучуку багато доводилося блукати лісі у пошуках гевей, оскільки вони живуть друг від друга з відривом 20—100 м.

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

Тут ж у лісі розкладав багаття, вирізав лопаточку як весла і обмазував її глиною. Він сідав в корточки, умочав лопаточку у судину з соком гевеї і тримав у білому диму багаття, повертаючи над вогнем. І коли вода випаровувалася, і Місяця навколо лопаточки утворювалася тонка плёнка каучуку, серингеро знову умочав їх у сік гевеї і знову коптив в диму багаття. Це тривало до того часу, поки навколо лопатки не утворювався великий кому кілограмів в розмірі 5 вагою. Потім серингеро розрізав його й знімав із лопатки в вигляді аркуша завтовшки 10 див. Це найкращий і, завдяки копчення, не загнивавший каучук. Але серингеро гинули від важкого праці, укусів змій, малярії та інших хвороб. 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 хатині, її обливають гасом і спалюють разом з усіма жителями. У що вибігали стріляють». Все це відбувається у XX веке.

В нашій країні був відомо природних джерел щоб одержати натурального каучуку, та якщо з інших країнах каучук до нас завозився. Ще 1931 року І. У. Сталін сказав: «Ми маємо країни все, крім каучуку. Але крізь рік-два — і ми матимемо свій каучук». Не минуло і року, як колгоспник Спиваченко зазначив ботаніку Л. Є. Батьківщину серед стосів Тянь-Шаню в Казахстані на каучуконосный кульбаба кок-сагыз, яке у коренях від 16 до 28% каучука.

Необходимость створення сировинної бази гумової промисловості спонукала радянське уряд у початку 1926 р. оголосити конкурс на найкращий спосіб отримання синтетичного каучуку. Останній термін уявлення пропозицій (і водночас 2 кг зразка синтетичного каучуку) був призначений 1 січня 1928 р. Багато хто уряду відгукнувся З. У. Лебедєв, який організував групу дослідників з осіб. Перший успіх у роботі визначився у середині 1927 р. І тільки 30 грудня 1927 р. 2 кг дивинилового каучуку разом із описом способу З. У. Лебедєва було відправлено на конкурсну комісію. Його спосіб був у полімеризації 1,3-бутадиена під впливом натрію. З 1932 р. розпочато промислове виробництво 1,3-бутадиена методом Лебедєва, та якщо з 1,3-бутадиена — виробництво каучука.

Природні каучуконосы Слово «каучук» походить від двох слів мови тупи-гуарани: «кау» — дерево, «навчаю» — текти, плакати. «Каучу» — сік гевеї, першого і головного каучуконоса. Європейці додали до цього слова всього одну букву.

Натуральный каучук отримують коагуляцией чумацького соку (латексу) каучуконосных рослин. Основний компонент каучуку — вуглеводень полиизопрен (91−96%).

Природный каучук є у дуже багатьох рослинах, не складових одного певного ботанічного сімейства. Залежно від цього, в яких тканинах накопичується каучук, каучуконосные рослини ділять на:

. паренхимные — каучук в коренях і стеблях;

. хлоренхимные — каучук в листі і зелених тканинах молодих побегов.

. латексные — каучук в млечном соке.

Травянистые латексные каучуконосные рослини з сімейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз та інші), які ростуть в помірної зоні, у цьому числі у південних республіках, містять каучук у кількості в коренях, промислового значення не имеют.

Среди трав’янистих рослин Росії є відомі всім кульбаба, полин і молочай, теж містять млечний сок.

Промышленное значення мають латексные дерева, що накопичують каучук було багато, а й легко його віддають; їх найважливіша — гевея бразильська (Hevea brasiliensis), дає з різних оцінкам від 90 до 96% світового виробництва натурального каучука.

Сырой каучук з деяких інших рослинних джерел зазвичай засорён домішками смол, що їх віддалені. Такі сирі каучуки містять гуттаперчу — продукт деяких тропічних дерев сімейства сапотовых (Sapotaceae). Протягом Другої світової війни (1939;1945) з економічних причин були культивовані інші, нетропические джерела каучуку: гуайуль (guayule) мексиканського походження, і навіть кульбаба кок-сагыз (Taraxatum koksaghyz), що росте біля Західного Туркестана[3].

Каучуконосы найкраще ростуть не далі 10° від екватора північ і південь. Тому ця смугу шириною 1300 кілометрів з обох боків від екватора відома як «каучуковий пояс».

Дело у цьому, що з каучуконосов потрібно дуже теплий і вологий клімат і родючий грунт. Розвиток автомобільну промисловість значно підвищило потреби у гумі і, в каучуку. Тому з’явилися нові плантації гевей: молоді деревця із Південної Америки посадили у Малайзії, на Шрі-Ланці й у Індонезії. Вони чудово прижилися і 26 дають великий урожай.

Збір латексу і виробництво натурального каучука Это 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 гевее міститься у млечном соку — латексе, распределённом в млечных каналах, що утворюють в стовбурі концентричні кольца.

Латекс складається з дрібних частинок рідини, твердих частинок та інших домішок. Лише 33% латексу становить каучук, 66% вода і майже 1% інші вещества.

Для збору латексу з дерев на корі робиться діагональний гострокутий надріз, вершиною кута спрямований вниз, потім надріз розширюють до 0,3—0,5 від окружності стовбура. З надрізи виділяється латекс і стікає в невелику чашу. З кожного надрізи виходить близько тридцяти мл латексу. Після цього зазвичай наступного дня нижче початкового надрізи обдирается тонка смужка кори, щоб отримати новий сік. Коли надрізи досягають землі, стовбур залишають у спокої, аби він відновити кору на дереві перед нової подсочкой. На 1 гектарі висаджується близько 250 дерев, на рік із 1 гектара отримують близько 450 кг сухого неопрацьованого каучуку. З спеціально виведених високоврожайних дерев можна було одержати 2225 кг з гектари знаходились у рік, розробили досвідчені дерева з урожайністю до 3335 кг з гектари знаходились у рік. Отриманий латекс розтягують, розбавляють водою і піддають коагуляції шляхом обробки кислотою, щоб частки каучуку в латексе зчепилися друг з іншому. Потім виробляють протягання між валками, надаючи листам товщину 0,25 дюйма (?0,6 див), отримані листи висушують шляхом обдувания сухим теплим повітрям чи димом, і надсилають на погрузку.

Фізичні і хімічні властивості натурального каучука Натуральный каучук — аморфне, здатне кристалізуватися твердий тіло. Природний необроблений (сирої) каучук — білий чи безбарвний вуглеводень. Він набухає і розчиняється у питній воді, спирті, ацетоні та інших рідин. Набухаючи і далі розчиняючись в жирних і ароматичних вуглеводнях (бензині, бензолі, ефірі та інших) та його похідних, каучук утворює колоїдні розчини, широко використовувані в технике.

Натуральный каучук однорідний зі своєї молекулярну структуру, відрізняється високими фізичними властивостями, і навіть технологічними, тобто, здатністю оброблятися на устаткуванні заводів гумової промышленности.

Особенно важливим і досить специфічним властивістю каучуку є його еластичність (пружність) — здатність каучуку відновлювати початкову форму після припинення дії сил, викликали деформацію. Каучук — высокоэластичный продукт, має при дії навіть малих зусиль оборотного деформацією розтяги до 1000%, а й у звичайних твердих тіл їх кількість не перевищує 1%. Еластичність каучуку зберігається у широких температурних межах, і це є характерною його властивістю. Але у боргом зберіганні каучук твердеет.

При температурі рідкого повітря -195 °C він жорсткий і прозорий; від 0 ° до 10 °З — тендітний вже непрозорий, а при 20 °З — м’який, пружний і напівпрозоре. При нагріванні понад 50 °З він працює пластичним і липким; за нормальної температури 80 °З натуральний каучук втрачає еластичність; при 120 °З — перетворюється на смолоподобную рідина, після застигання якої вже неможливо отримати початковий продукт. Якщо підвищити температуру до 200—250 °З, то каучук розкладається із заснуванням низки газоподібних і рідких продуктов.

Каучук — хороший діелектрик, вона має низьку водоі газопроницаемость.

Каучук не розчиняється у питній воді, щёлочи і слабких кислотах; в этиловом спирті його розчинність невеличка, а сероуглероде, хлороформі і бензині він спочатку набухає, тож якусь-там потім растворяется.

Легко окислюється хімічними окислювачами, повільно — киснем воздуха.

Теплопроводность каучуку в 100 разів менша теплопровідності стали.

Наряду з еластичність, каучук ще й пластичний — він зберігає форму, приобретённую під впливом зовнішніх сил. Пластичність каучуку, що виявляється при нагріванні і механічної обробці, одна із відмітних властивостей каучуку. Оскільки каучуку притаманні 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 массу.

Вообще все каучуки, як аморфні матеріали, можуть міститися у трьох фізичних станах: стеклообразном, высокоэластическом і вязкотекучем. Высокоэластическое стан для каучуку найбільш типично.

Каучук легко входить у хімічні реакції з низкою речовин: киснем (O2), воднем (H2), галогенами (Cl2, Br2), сірої (P.S) і іншими. 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.

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

Склад й будову натурального каучука Натуральный (природний) каучук (НК) є високомолекулярний непредельный вуглеводень, молекули якого містять дуже багато подвійних зв’язків; склад. Його може бути виражений формулою (C5H8)n (де величина n становить від 1000 до 3000[4]); якого є полімером изопрена:

[pic].

Как це випливає з цієї схеми, при полімеризації изопрена розкриваються обидві його подвійні зв’язку, а елементарному ланці полімеру подвійна зв’язок виникає на на новому місці — між атомами вуглецю 2 і 3.

Природный каучук міститься у млечном соку каучуконосных рослин, головним чином, тропічних (наприклад, бразильського дерева гевея).

Другой природний продукт — гутаперча — є також полімером изопрена, але з іншою конфігурацією молекул[5].

Длинную молекулу каучуку можна було б спостерігати безпосередньо з допомогою сучасних мікроскопів, але ці не вдається, оскільки ланцюжок занадто тонка: діаметр її, відповідний діаметру однієї молекули, становить приблизно 2?10−10 м. Якщо макромолекулу каучуку розтягнути вкрай, вона буде мати вид зигзагу, що характером хімічних перетинів поміж атомами вуглецю, складовими скелет молекулы.

Звенья 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, яка викликала розтягнення каучуку, то кінці його молекул знову зближуються і живий взірець приймає початкову форму і размеры.

Молекулу каучуку можна уявити як круглу, незамкнутую пружину, що можна сильно розтягнути, розвівши її кінці. Освобождённая пружина знову приймає колишній стан. Деякі дослідники представляють молекулу каучуку як пружної спирали.

Качественный аналіз показує, що каучук і двох елементів — вуглецю і водню, тобто, належить до класу вуглеводнів. Спочатку прийнята формула каучуку була C5H8, але він занадто проста для такого складного речовини як каучук. Визначення молекулярної маси показує, що вона сягає кількох сотень тисяч (150 000 — 500 000). Каучук, отже, природний полимер.

Экспериментально доведено, що здебільшого макромолекули натурального каучуку складаються із залишків молекул изопрена, а сам натуральний каучук — природний полімер цис-1,4-полиизопрен. Структурна формула його такова:

[pic].

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.

Основной продукт розкладання каучуку — вуглеводень, молекулярна формула якого однозначна з найпростішої формулою каучуку. Це изопрен (2-метил-1,3- бутадиен):

[pic].

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

[pic].

При цьому вільні валентності середніх вуглецевих атомів (2 і трьох) сходяться й творять подвійні зв’язку у середині молекул, стали сьогодні вже ланками зростання цепи.

К що виникла частинки приєднується наступна молекула изопрена:

[pic].

Подобный процес триває і далі. Будова що утворюється каучуку може бути виражено формулой:

[pic].

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

Молекулы 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 у давнє свёрнутое стан, розміри каучуку скорочуються. Якщо ж каучук розтягувати з досить велику силу, то відбудеться як випрямлення молекул, а й усунення їх щодо одне одного — зразок каучуку може порваться.

Синтетический каучук.

Спосіб отримання синтетичного каучуку методом Лебедева Одно 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.

Современная, 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.

В 1910 року З. У. Лебедєву вдалося отримати синтетичний каучук і бутадиен. Сырьём щоб одержати синтетичного каучуку служив етиловий спирт, з яких отримували 1,3-бутадиен (що вона доступнішою продуктом, ніж изопрен). Потім за реакцію полімеризації у присутності металевого натрію отримували синтетичний бутадиеновый каучук.

В 1926 року ВРНГ СРСР оголосив конкурс для розробки промислового способу синтезу каучуку з вітчизняної сировини. До 1 січня 1928 року у журі потрібно 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 З. У. Лебедев.

В 1932 року саме у базі 1,3-бутадиена виникла велика промисловість синтетичного каучуку. Було побудовано два заводи з виробництва синтетичного каучуку. Спосіб З. У. Лебедєва виявився більш розробленим і экономичным.

В 1908—1909 роках З. У. 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 связей.

В 1925 року З. У. 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. З. У. 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 каучука.

Одержання синтетичного каучука В розробці синтезу каучуку Лебедєв пішов шляхом наслідування природі. Оскільки натуральний каучук — полімер диенового вуглеводнів, то Лебедєв скористався також диеновым вуглеводнем, лише трохи більше простою й доступним — бутадиеном.

[pic].

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:

[pic].

Бутадиен очищають від непрореагировавшего етилового спирту, численних побічних продуктів і піддають полимеризации.

Для здобуття права змусити молекулу мономера з'єднатися друг з одним, їх необхідно попередньо порушити, тобто навести їх у такий 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 полімеризації 1,3- бутадієну З. У. Лебедєв вибрав металевий натрій, вперше применённый для полімеризації непредельных вуглеводнів російським хіміком А. А. Кракау.

[pic].

Отличительной особливістю процесу полімеризації і те, що заодно молекули вихідного речовини чи речовин з'єднуються між собою з освітою полімеру, не виділяючи у своїй якихось інших веществ.

Найважливіші види синтетичного каучука Вышерассмотренный бутадиеновый каучук (СКБ) буває два види: стереорегулярный і нестереорегулярный. Стереорегулярный бутадиеновый каучук застосовують головним чином виробництві шин (що перевершують шини з натурального каучуку по зносостійкості), нестереорегулярный бутадиеновый каучук[6] — для, наприклад, кислотоі щелочестойкой гуми, эбонита.

В час хімічна промисловості виробляє багато різних видів синтетичних каучуков, переважаючих за деякими властивостями натуральний каучук. Крім полибутадиенового каучуку (СКБ), широко застосовуються сополимерные каучуки — продукти спільної полімеризації (сополимеризации) бутадієну коїться з іншими непредельными сполуками, наприклад, зі стиролом (СКС) чи з акрилонитрилом (СКН):

[pic].

В молекулах цих каучуков ланки бутадієну чергуються зі ланками відповідно стиролу і акрилонитрила.

Бутадиен-стирольный каучук відрізняється підвищеною зносостійкості і застосовується у виробництві автомобільних шин, конвеєрних стрічок, гумової обуви.

Бутадиен-нитрильные каучуки — бензоі маслостойкие, і тому використовуються, наприклад, у виробництві сальников.

Винилпиридиновые каучуки — продукти сополимеризации диеновых вуглеводнів з винилпиридином, переважно бутадієну з 2-метил-5-винилпиридином. Гуми їх олію-, бензоі морозостойки, добре злипаються з різними матеріалами. Застосовуються, переважно, як латексу для просочення шинного корда.

В СРСР розроблено й впроваджено виробництво отримання синтетичного полиизопренового каучуку (СКИ), близького як до натуральному каучуку. Гуми з СКИ вирізняються високою механічної міцністю і еластичність. СКИ служить замінником натурального каучуку у виробництві шин, конвеєрних стрічок, гум, взуття, медичних і спортивних изделий.

Кремнийорганические каучуки застосовують у виробництві оболонок дротів і кабелів, трубок для переливання крові, протезів (наприклад, штучних клапанів серця) та інших. Рідкі кремнийорганические каучуки — герметики.

Полиуретановый каучук використовують як основа зносостійкості резины.

Фторсодержащие каучуки мають як особливість підвищену термостойкость і тому використовуються головним чином виробництві різних ущільнювачів, експлуатованих при високих температурах вище 200 °C.

Хлоропреновые каучуки[7] — полімери хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена) — по властивостями подібні з натуральним каучуком, в резинах застосовуються для підвищення атмосферо-, бензоі маслостойкости.

Существует і неорганічний синтетичний каучук — полифосфонитрилхлорид.

Резина.

Вулканізація каучука Натуральные 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.

В 1834 року німецький хімік Людерсдорф вперше виявив, що каучук можна зробити твердим після обробки його розчином сірки в скипидаре.

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

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

Англичанин 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, і підозрювали, що цим стали початком застосуванню каучуку в шинної промышленности.

Современная технологія гумового виробництва здійснюється за наступним этапам:

1. Виготовлення полуфабрикатов:

. развеска каучуков і ингридиентов;

. пластикация каучука;

. прорезинивание тканин, каландрирование[8], шприцевание;

. розплющ прогумованих тканин та гумових аркушів, складання виробів із полуфабрикатов.

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

Из суміші каучуку зі сріблясто-сірою, наповнювачами (особливо важливо наповнювачем служить сажа) та інші речовинами формуют потрібні вироби і піддають їх нагріванню. За цих умов атоми сірки приєднуються до подвійним зв’язкам макромолекул каучуку і «зшивають» їх, створюючи дисульфидные «містки». У результаті виходить гігантська молекула, має три виміру перетворилася на просторі — хіба що довжину, ширину і товщину. Полімер набуває просторову структуру:

[pic].

Такой каучук (гума) буде, звісно, міцніше невулканизированного. 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.

Вулканизированный каучук має бульшую міцність і еластичність, і навіть велику опірність зміни температури, ніж невулканизированный каучук; гума непроникна для газів, стійка до царапанию, хімічному впливу, спеку і електрики, і навіть показує високий коефіцієнт тертя ковзання з сухим поверхнями і низька — з увлажнёнными.

Ускорители вулканізації покращують властивості вулканизаторов, скорочують час вулканізації і витрати основної сировини, перешкоджають перевулканизации. У ролі прискорювачів використовуються неорганічні сполуки (магнезія MgO, оксид свинцю PbO та інші) і органічні: дитиокарбаматы (похідні дитиокарбаминовой кислоти), тиурамы (похідні диметиламина), ксантогенаты (солі ксантогеновой кислоти) і другие.

Активаторы прискорювачів вулканізації полегшують реакції взаємодії всіх компонентів гумової суміші. Здебільшого, як активаторів застосовують оксид цинку ZnO.

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

Наполнители — підвищують фізико-механічні властивості гум: міцність, зносостійкість, опір истиранию. Вони також не сприяють збільшенню обсягу вихідного сировини, отже, скорочують витрата каучуку і знижують вартість гуми. До наполнителям ставляться різні типи саж (технічний вуглець), мінеральні речовини (крейда CaCO3, BaSO4, гіпс CaO?2H2O, тальк 3MgO?4SiO2?2H2O, кварцовий пісок SiO2).

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

Прочность 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, але водночас 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.

В Росії перше велике підприємство гумової промисловості побудоване у Петербурзі в 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.

Застосування гуми з промисловою 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 изделий…

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

Наиболее 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.

Види гуми та його применение В залежність від структури гуму ділять на непористую (монолітну) і пористую.

Непористую гуму виготовляють з урахуванням бутадиенового каучуку. Вона вирізняється високим опором 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.

Резина 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.

Обычную непористую гуму застосовують виготовлення формованных підошов, накладок, каблуків, полукаблуков, набоек та інших деталей низу обуви.

Пористые гуми застосовують у ролі підошов і платформ для весенне-осенней та зимової обуви.

Кожеподобная гума — це гума для низу взуття, виготовлена з урахуванням каучуку із високим вмістом стиролу (до 85%). Підвищений вміст стиролу саме й надає резинам твердість, унаслідок чого можливо зниження їх товщини до 2,5—4,0 мм за збереження хороших захисних функций.

Эксплуатационные властивості кожеподобной гуми подібні зі властивостями натуральної шкіри. Вона має високої твёрдостью і пластичністю, що дозволяє створювати слід взуття будь-який форми. Кожеподобная гума добре забарвлюється при опорядженні взуття. Вона має високий зносостійкість завдяки хорошому опору истиранию і опірності багаторазовим вигинам. Термін шкарпетки взуття з підошвою з кожеподобной гуми становить 179—252 дня за відсутності выкрошивания в носовій части.

Недостатком 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 крепления.

Транспарентная гума — це напівпрозоре матеріал із високим вмістом 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 кількість каучуку. Опір багаторазовому вигину у стиронипа три з гаком вище, ніж в звичайних непористых гум. Стиронип застосовується при виготовленні взуття клейового методу крепления.

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

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

В час 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 і Туреччини зимової обуви.

Использованная литература.

. Руздитис Р. Є., Фельдман Ф. Р. Химия-11: Органич. хімія. Основи загальної хімії: (Узагальнення і навіть поглиблення знань): Учеб. для 11 кл. середовищ. шк. — М.:

Просвітництво, 1992. — 160 з.: мул. — ISBN 5−09−4 171−7.

. Глінка М. Л. Загальна хімія: Навчальний посібник для вузів. — 23-тє вид., стереотипне. / Під ред. У. А. Рабиновича. — Л.: Хімія, 1984. — 704 з. ил.

. Великий Енциклопедичний словник. — М.: Велика російська энциклопедия,.

1998.

. Мегаэнциклопедия, internet.

. Microsoft® Encarta® Online Encyclopedia 2001, internet.

. Encyclopaedia Britannica Online, internet.

———————————- [1] Той самий, хто «відкрив і описав процес фотосинтезу. [2] Англійське назва каучуку (і гуми) відтоді rubber від дієслова to rub (терти, натирати, розтирати). [3] Зап. Туркестан — середньоазіатська територія СРСР, північна частина Афганістану. [4] Полімери изопрена, бутадієну та інших. низьких ступенів полімеризації (олигомеры) в нормальних умов в рідкому вигляді, і називаються рідкими каучуками. [5] Натуральний каучук — це цис-1,4-полиизопрен, тоді як гутаперча — транс-1,4-полиизопрен. [6] Щоб відрізняти стереорегулярный і нестереорегулярный бутадиеновые каучуки, останній називають дивиниловым. [7] У з комерційних міркувань називається неопреном. [8] 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.