Каучук. Види каучуків

ПЛАН
Каучук
Види каучуків
Виробництво натурального каучуку
Природні каучуконоси
Синтетичний каучук
Історія відкриття
Фізичні та хімічні властивості натурального каучуку
Отримання каучуку
Вулканізація каучуку
Застосування каучуку

КАУЧУК
Каучуки (еластомери) — це природні або синтетичні високомолекулярні сполуки, що відрізняються від інших полімерів високою еластичністю та водонепроникністю. З нього шляхом спеціальної обробки отримують гуму. Молекули каучуків зазвичай скручені в клубки. Під час розтягування молекули витягуються, а після зняття зовнішнього навантаження —скручуються. Цим пояснюється еластичність каучуків.

ПРИРОДНИЙ КАУЧУК
Натуральний (природний) каучук є високомолекулярним ненасиченим вуглеводнем, молекули якого містять велику кількість подвійних зв'язків; складу його може бути виражений формулою (C5H8) n (де величина n становить від 1000 до 3000); він є полімером ізопрену. Природний каучук міститься в Чумацькому соку каучуконосних рослин, головним чином, тропічних (наприклад, бразильського дерева гевея).
Експериментально доведено, що в основному макромолекули натурального каучуку складаються із залишків молекул ізопрену, а сам натуральний каучук ⎯природний полімер. Молекула натурального каучуку складається з декількох тисяч вихідних хімічних груп (ланок), з'єднаних один з одним і знаходяться в безперервному коливально-обертальному русі. Така молекула схожа на закручений клубок, в якому складові його нитки місцями утворюють правильно орієнтовані ділянки.

ЗБІР ЛАТЕКСУ І ВИРОБНИЦТВО НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКУ
Це високе струнке дерево може досягати 45 метрів у висоту при 2,5-2,8м в обхваті. Батьківщиною гевеї є басейн Амазонки - великої водної магістралі. Звідси вивозився перший каучук до Європи.
Каучук в гевеї міститься в Чумацькому соці - латексі, розподіленому в молочних каналах, які утворюють в стовбурі концентричні кільця.
Латекс складається з найдрібніших частинок рідини, твердих частинок та інших домішок. Лише близько 33% латексу становить каучук, 66% вода і близько 1%інші речовини.
Для збору латексу з дерев на корі робиться діагональний гострокутний надріз, вершиною кута спрямований вниз, потім надріз розширюють до 0,3-0,5 від окружності стовбура. З надрізу виділяється латекс і стікає в невелику чашу. З кожного надрізу виходить близько 30 мл латексу. Після цього зазвичайна наступний день нижче початкового надрізу обдираються тонка смужкакори, щоб отримати новий сік.

На 1 гектарі висаджується близько 250 дерев, на рік з 1гектара отримують близько 450 кг сухого необробленого каучуку. Зі спеціальновиведених високоврожайних дерев можна отримати 2225 кг з гектара на рік, були розроблені досвідчені дерева з врожайністю до 3335 кг з гектара на рік.
Отриманий латекс розтягують, розбавляють водою і піддають коагуляції шляхом обробки кислотою, щоб частини каучуку в латексі зчепилися один з одним. Потім проводять протягування між валками, надаючи листам товщину 0,25 дюйма, отримані листи висушують шляхом обдування сухим теплим повітрям або димом, і відправляють на навантаження.

ПРИРОДНІ КАУЧУКОНОСИ
Проте натуральний каучук був уперше описаний французьким астрономом та мандрівником Шарлем Марі де ла Кондоміном 1751 року.
Слово «каучук» походить від двох слів мови тупі-гуарані: «кау» - дерево,
«Учу» - текти, плакати. «Каучу» - сік гевеї, першого і найголовнішого каучуконоси. Європейці додали до цього слова всього одну літеру.
Природний каучук зустрічається в дуже багатьох рослинах, що не становлять одного певного ботанічного сімейства. Залежно від того, в яких тканинах накопичується каучук, каучуконосні рослини поділяють на:
. паренхімні - каучук в коренях і стеблах;
. хлоренхімні - каучук у листі і зелених тканинах молодих пагонів.
. латексні - каучук в Чумацькому соку.

СИНТЕТИЧНИЙ КАУЧУК
Першим синтетичним каучуком, що мав промислове значення, був полібутадіеновий (дивініловий) каучук, що вироблявся синтезом за методом С. В. Лебедєва (аніонна полімеризація рідкого бутадієну в присутності натрію), однак через невисокі механічні якості знайшов обмежене застосування.
У Німеччині бутадієн-натрієвий каучук знайшов досить широке застосування під назвою «Буна».
Синтез каучуків став значно дешевше з винаходом каталізаторів Циглера - Натта.

ГУМА
Продукт вулканізації композицій на основі каучуку; матеріал, необхідний для виробництва різноманітних виробів - від автомобільних шин до хірургічних рукавичок. Головна перевага гуми - її еластичність. Вона може розтягуватися й гнутися, а потім приймати початкову форму. Гума може бути як і м'яка, так і тверда.

ІСТОРІЯ ВІДКРИТТЯ
Каучук існує стільки років, скільки й сама природа. Скам'янілі залишки каучуконосних дерев, які були знайдені, мають вік близько трьох мільйонів років. Каучук мовою індіанців тупі-гуарані означає «сльозидерева ». Каучукові кулі із сирої гуми знайдено серед руїн цивілізаційінків і майя в Центральній і Південній Америці, вік цих куль не менше 900років.
Перше знайомство європейців з натуральним каучуком відбулося п'ять століть тому. Власне, історія каучуку почалася, як не дивно, з дитячого м'яча та шкільної гумки.

КОЛУМБ
Відкриття каучуку, як і багатьох інших корисних речей, приписують всюдисущому Колумбу. Потрапивши в Америку, він побачив індіанців, які грали у м'яча з невідомої чорної маси. М’яч стрибав набагато краще за шкіряні європейські м'ячі. Він був зроблений із соку дерева, яке росте зараз в країнах із тропічним кліматом - в Індонезії, Індії, Бразилії, на Цейлоні. Найбільш поширена бразильська гевея, її висота - 30 метрів, в обхваті - 3,5 метри. При надрізі її кори виступає білий молочний сік, латекс. Сік гевеї індіанці і назвали "каучу" - це означало "сльози дерева".
Підсушений на сонці сік ставав тягучим і трохи липким. Індіанці використовували його і для побутових потреб - робили з нього пляшки, приклеювали до тіла прикраси з пташиного пір'я, і ​​так далі.

КОНДАМІН
Вдруге каучук відкрив французький мандрівник Кондамін. У 1738 році він представив у Парижі зразки речовини, яку назвав гумою (латиною резина - гума - означає "смола"), але привезені зразки висохли і затверділи. У такому вигляді каучук можна було використовувати виключно для однієї справи - стирання олівцевих записів. Так з'явився перший ластик.

ФІЗИЧНІ ТА ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКУ
Натуральний каучук - аморфне, здатне кристалізуватися тверде тіло.
Природний необроблений (сирий) каучук - білий або безбарвний вуглеводень.
Він не набухає і не розчиняється у воді, спирті, ацетоні і ряді інших рідин. Набухаючи і потім розчиняючись у жирних і ароматичних вуглеводнях (бензині, бензолі, ефірі та інших) та їх похідних, каучук утворює колоїдні розчини, що широко використовуються в техніці.
Натуральний каучук однорідний по своїй молекулярній структурі, відрізняється високими фізичними властивостями, а також технологічними, тобто,здатністю оброблятися на устаткуванні заводів гумової промисловості.

ОТРИМАННЯ КАУЧУКУ

РЕАКЦІЯ ЛЕБЕДЄВА

ВУЛКАНІЗАЦІЯ КАУЧУКА
Сирий каучук має низьку міцність і дуже липкий, особливо при нагріванні, а на морозі стає твердим і ламким. Тому для виготовлення різних виробів у сирому вигляді каучук непридатний. Свої цінні властивості каучук набуває при вулканізації.
Вулканізація — технологічний процес хімічної взаємодії каучуків з сіркою, а також пероксидами та оксидами металічних елементів тощо.
Під час вулканізації до каучуків додають також наповнювачі, стабілізатори, пластифікатори тощо. Автомобільні шини мають чорний колір саме внаслідок додавання до каучуку сажі. У такий спосіб досягають світлостабільності отриманого матеріалу: сонячне світло поглинається сажею, а не каучуком, молекули якого руйнуються під дією сильного освітлення.

ЗАСТОСУВАННЯ КАУЧУКУ
З каучуків виготовляють покришки і камери для коліс літаків , автомобілів і велосипедів. Вони використовуються у виробництві промислових товарів і медичних приладів , дитячих іграшок і канцтоварів.
Каучуки застосовують як тепло- звуко- повітро -гідро - електроізоляційний матеріал , прокладки різної апаратури та електродвигунів. Каучук з великим вмістом сірки ( до 32% ) являє собою тверду нееластичну речовину - ебоніт ; застосовується він як ізолятор в електроприладах .
Новий напрямок - покриття для спортивних і дитячих майданчиків.