XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

ВВЕДЕНИЕ

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

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

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа.

Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трёх миллионов лет. Каучук на языке индейцев тупи-гуарани означает «слёзы дерева».

Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет.

Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло пять веков назад.

Собственно, история каучука началась, как ни странно, с детского мячика и школьной резинки. На острове Гаити (а тогда — Эспаньола) во время своего второго путешествия в 1493 году испанский адмирал Христофор Колумб увидел туземцев, игравших большим плотным мячом. Испанцы были удивлены весёлой игрой индейцев. Они в такт песне подбрасывали чёрные шары. Хотя это казалось невероятным, но, ударяясь о землю, мячи довольно высоко подскакивали в воздух. Взяв эти шары в руки, испанцы нашли, что они довольно тяжелы, липки и пахнут дымом.

Индейцы скатывали их из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре дерева гевеи. Колумб привёз несколько кусков этого удивительного вещества на родину, но в те времена он никого не заинтересовал. Индейцы делали из него непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а растянувшись, больше уже не сжимались.

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

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

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

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

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

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

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

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

В США вещи из каучука стали популярными в 1830-х годах, резиновые бутылки и обувь, сделанные южноамериканскими индейцами, импортировались в больших количествах. Другие резиновые изделия завозились из Англии, а в 1832 году в городе Роксбери штата Массачусетс Джон Хаскинс (John Haskins) и Эдвард Шафе (Edward Chaffee) организовали первую «каучуковую» фабрику в США. Но производимые вещи, как и импортируемые, становились хрупкими зимой, и мягкими и липкими летом.

В 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel

Hayward) обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука.

Американский изобретатель Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) с 1834 г. упорно пытался «спасти» каучук. Но только в 1839 г. ему повезло. В этом году он, используя открытия этих двух химиков, обнаружил, что нагревание каучука с серой устраняет его неблагоприятные свойства. Он положил на печь кусок покрытой каучуком ткани, на которую был нанесён слой серы. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией.

Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

Внимание всех стран обратилось на добычу каучука.

Бразилия оказалась владетельницей громадных богатств. Чтобы сохранить их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом смерти вывоз семян и молодых деревьев гевеи. Но было поздно.

По совету ботаника Дж. Гукера, англичанин Генри Викгем (Henry Wickham) поехал в 1876 году на берега Амазонки, где собрал 70 000 семян гевеи и контрабандно вывез их из Бразилии. Тайком доставил их в Королевский ботанический сад в Лондоне. Семена были высеяны, но взошло только 4%.

Однако через несколько дней сеянцы достигли полуметровой высоты и были использованы для высадки на плантациях сперва в Шри-Ланке, а затем в других тропических районах Восточного полушария. Затем такие же плантации были устроены в полосе 1100—1300 км по обе стороны от экватора. Около 99% плантационного каучука приходит из Юго-Восточной Азии.

Попытки высадить каучуконосные деревья в тропических областях Западного полушария закончились неудачей из-за болезней растений в тех местностях.

Компании, организовывавшие добычу, сбор и перевозку каучука, безжалостно калечили людей, занятых его сбором, стремясь как можно больше и дешевле получить его

Сборщику каучука много приходилось бродить по лесу в поисках гевей, так как они растут друг от друга на расстоянии 20—100 м. Серингеро, добывая сок гевеи, сам же его и обрабатывал в каучук.

Тут же в лесу раскладывал костёр, вырезал лопаточку в виде весла и обмазывал её глиной. Он садился на корточки, обмакивал лопаточку в сосуд с соком гевеи и держал в белом дыму костра, поворачивая над огнём. А когда вода испарялась, и вокруг лопаточки образовывалась тонкая плёнка каучука, серингеро снова макал её в сок гевеи и снова коптил в дыму костра. Это продолжалось до тех пор, пока вокруг лопатки не образовывался большой ком килограммов в 5 весом. Затем серингеро разрезал его и снимал с лопатки в виде листа толщиной в 10 см. Это был лучший и, благодаря копчению, не загнивавший каучук. Но серингеро гибли от тяжёлого труда, укусов змей, малярии и других болезней. Вот что писал один инженер, прибывший в 1907 году в район Путумайо: «Индейцы имеют ужасный вид, они еле двигаются от слабости и истощения. С каждого индейца в месяц требуется до 25 кг каучука.

Каждые 10 дней индейцы сдают собранный каучук. Если стрелка весов показывает норму, они смеются и пляшут. При нехватке каучука индеец бросается на землю и ждёт наказания. Не выдерживая такой работы, истязаний, индейцы бегут. Если беглеца находят в какой-либо хижине, то её обливают керосином и сжигают вместе со всеми жителями. В выбегающих стреляют». Всё это происходит в XX веке.

КАУЧУК В ПРИРОДЕ

Слово "каучук" происходит от двух слов языка индейцев, населявших берега Амазонки: "кау" - дерево, "учу" - плакать, течь. "Каучу" - сок гевеи, первого самого главного каучуконоса. Европейцы к этому слову прибавили всего одну букву.

Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. Каучуконосы распространены, главным образом, в тропическом поясе около экватора, то есть в Южной Америке, Африке и на Малайском архипелаге. Из 20 видов каучуконосных деревьев, произрастающих в Бразилии, лучшим деревом, дающим каучук, является бразильская гевея. Это высокое стройное дерево может достигать 45 метров в высоту при 2,5-2,8 м в обхвате. Родиной гевеи является бассейн Амазонки - великой водной магистрали. Отсюда вывозился первый каучук в Европу.

Каучук в гевеи содержится в млечном соке, распределённом в млечных каналах, которые образуют в стволе концентрические кольца.

Чтобы получить каучук, на деревьях гевеи делают надрезы. Млечный сок (латекс), выделяющийся из надрезов и представляющий собой коллоидный раствор каучука, собирают. Затем его подвергают коагуляции действием электролита (раствор кислоты) или нагреванием. В результате коагуляции выделяется каучук.

Европейцы познакомились с каучуком лишь в XVI веке, после возвращения из плавания Колумба и его спутников.

НАТУРАЛЬНЫЙ КАУЧУК

Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука - углеводород полиизопрен (91-96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:

паренхимные - каучук в корнях и стеблях;

хлоренхимные - каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов;

латексные - каучук в млечном соке;

травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют.

Вулканизацией натурального каучука получают прочную и эластичную резину. Натуральный каучук применяется в производстве шин, амортизаторов, изделий санитарии и гигиены и др. Наиболее распространённый вулканизующий агент для натурального каучука - сера; в качестве ускорителей вулканизации применяют 2-меркаптобензтиазол (каптакс), его сульфенамидные производные (например, сантокюр), дибензтиазолилдисульфид (альтакс), тетраметилтиурамдисульфид (тиурам) и др. Возможны также радиационная вулканизация и вулканизация с помощью органических перекисей или алкилфеноло-формальдегидных смол.
Кристаллизация натурального каучука обусловливает высокую прочность при растяжении резин на его основе. При введении активных наполнителей прочность резин изменяется незначительно, но существенно повышаются некоторые др. механические свойства. Резины из натурального каучука характеризуются хорошей эластичностью, износо- и морозостойкостью и высокими динамическими свойствами, но низкой стойкостью к действию растворителей, масел, а также меньшей, чем у некоторых синтетических каучуков, тепло- и атмосферостойкостью. Натуральный каучук относится к группе эластомеров - высокомолекулярных соединений, обладающих способностью к большим обратимым деформациям при комнатной и более низких температурах.

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. Набухает и, затем, растворяется 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. 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.

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ НАТУРАЛЬНОГО КАУЧУКА

Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8) n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена.

Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея). Другой природный продукт — гуттаперча — также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Длинную молекулу каучука можно было бы наблюдать непосредственно при помощи современных микроскопов, но это не удаётся, так как цепочка слишком тонка: диаметр её, соответствует диаметру одной молекулы. Если макромолекулу каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими скелет молекулы.

Звенья молекулы каучука могут вращаться не беспрепятственно в любом направлении, а ограниченно — только вокруг одинарных связей. Тепловые колебания звеньев заставляют молекулу изгибаться, при этом концы её в спокойном состоянии сближены.

При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие, вызвавшее растяжение каучука, то концы его молекул вновь сближаются и образец принимает первоначальную форму и размеры.

Молекулу каучука можно представить себе, как круглую, незамкнутую пружину, которую можно сильно растянуть, разведя её концы. Освобождённая пружина вновь принимает прежнее положение. Некоторые исследователи представляют молекулу каучука в виде пружинящей спирали. Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов — углерода и водорода, то есть, относится к классу углеводородов.

Первоначально принятая формула каучука была С5Н8, но она слишком проста для такого сложного вещества как каучук. Определение молекулярной массы показывает, что она достигает нескольких сот тысяч (150 000 — 500 000). Каучук, следовательно, природный полимер.

Экспериментально доказано, что в основном макромолекулы натурального каучука состоят из остатков молекул изопрена, а сам натуральный каучук — природный полимер цис-1,4-полиизопрен.

Молекула натурального каучука состоит из нескольких тысяч исходных химических групп (звеньев), соединённых друг с другом и находящихся в непрерывном колебательно-вращательном движении. Такая молекула похожа на спутанный клубок, в котором составляющие его нити местами образуют правильно ориентированные участки.

Основная область применения - производство шин. Его используют также в производстве резинотехнических изделий (транспортёрные ленты, приводные ремни, амортизаторы, уплотнители), электроизоляционных материалов, резиновых изделий народного потребления, при изготовлении резиновых клеев. Некоторое количество каучука натурального используют в виде латекса.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ КАУЧУКИ

Синтетические каучуки - синтетические полимеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации, составляют основную массу эластомеров. Синтетический каучук - высокополимерный, каучукоподобный материал. Подобно натуральным каучукам, синтетические имеют длинные макромолекулярные цепи, иногда разветвленные, со средним молекулярным весом, равным сотням тысяч и даже миллионам. Полимерные цепи в синтетическом каучуке в большинстве случаев имеют двойные связи, благодаря которым при вулканизации образуется пространственная сетка, получаемая при этом резина, приобретает характерные физико-механические свойства.

Химический состав и строение, а следовательно, и физико-химические свойства синтетических каучуков могут быть весьма разнообразны и сильно отличаться от свойств натурального каучука. В этом заключается значительное преимущество синтетических каучуков, так как, изменяя состав и строение каучуков, им можно придать такие свойства, которыми не обладает натуральный каучук. Так, например, в настоящее время производятся бензо- и маслостойкие, морозостойкие, газонепроницаемые и другие синтетические каучуки.

Чтобы уяснить экономическую эффективность производства синтетических каучуков, можно привести такие цифры: для получения 1000 т натурального каучука нужно обработать около 3 млн. каучуконосных деревьев и затратить на это в течение года труд 5,5 тыс. человек. Такое же количество синтетического каучука могут получить 15 человек в течение года.

В зависимости от применения синтетические каучуки обычно подразделяются на каучуки общего назначения (используемые для производства подавляющего большинства видов шинной и резиновой продукции) и каучуки специального назначения (бензо- и маслостойкие, морозостойкие и т. п.).

Наиболее распространена классификация каучуков по названиям мономеров, применяемых для получения каучука. Рассмотрим согласно этой классификации некоторые виды синтетических каучуков.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА

ПО МЕТОДУ ЛЕБЕДЕВА

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300-400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требует каучуки хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине, выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию окислителей и различных агрессивных сред.

В 1910 году С.В. Лебедеву впервые удалось получить синтетический каучук и бутадиен. Сырьём для получения синтетического каучука служил этиловый спирт, из которого получали 1,3-бутадиен (он оказался более доступным продуктом, чем изопрен). Затем через реакцию полимеризации в присутствии металлического натрия получали синтетический бутадиеновый каучук.

В 1926 году ВСНХ СССР объявил конкурс по разработке промышленного способа синтеза каучука из отечественного сырья. К 1 января 1928 года в жюри нужно было представить описание способа, схему промышленного получения продукта и 2 кг каучука. Победителем конкурса стала группа исследователей, которую возглавлял профессор Медико-хирургической академии в Ленинграде С.В. Лебедев.

В 1932 году именно на базе 1,3-бутадиена возникла крупная промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по производству синтетического каучука. Способ С.В. Лебедева оказался более разработанным и экономичным.

В 1908-1909 годах С.В. Лебедев впервые синтезировал каучукоподобное вещество при термической полимеризации дивинила и изучил его свойства. В 1914 году учёный приступил к изучению полимеризации около двух десятков углеводородов с системой двойных или тройных связей.

В 1925 году С.В. Лебедев выдвинул практическую задачу создания промышленного способа синтеза каучука. В 1927 году эта задача была решена.

Под руководством Лебедева были получены в лаборатории первые килограммы синтетического каучука. С.В. Лебедев изучил свойства этого каучука и разработал рецепты получения из него важных для промышленности резиновых изделий, в первую очередь автомобильных шин. В 1930 году по методу Лебедева была получена первая партия нового каучука на опытном заводе в Ленинграде, а спустя два года в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по производству синтетического каучука.

ВАЖНЕЙШИЕ ВИДЫ СИНТЕТИЧЕСКОГО КАУЧУКА

Натрийбутадиеновый каучук (СКБ) - один из первых каучуков, полученных синтетическим путем. Промышленное производство его было впервые осуществлено в СССР в 1932 г. на основе исследований С. В. Лебедева, разработавшего способ получения бутадиена-1,3 (дивинила) и полимеризации его в каучук. В процессе полимеризации возможно образование двух структур:

Каучук содержит около 10-15% звеньев структуры (а) и 85—90% звеньев структуры (б).

СКБ относится к каучукам общего назначения; в настоящее время он теряет свое значение, так как по свойствам уступает другим видам каучука.

Сравнительно недавно удалось получить стереорегулярные полимеры бутадиена (изотактические и синдиотактические, см. стр. 321), например, цис-1,4-полибутадиен:

Каучуки такого типа отличаются от СКБ значительно лучшей морозостойкостью, эластичностью, высокой стойкостью к тепловому старению, высокой износостойкостью; применяются в основном в производстве шин.

Если в некоторые звенья молекулярной цепи бутадиенового каучука ввести карбоксильные группы, получается карбоксилсодержащий (так называемый карбоксилатный) каучук, например, сополимер бутадиена и акриловой кислоты:

В карбоксилатных каучуках одна карбоксильная группа приходится на 300—400 углеродных атомов основной цепи.

Присутствие карбоксильных групп в молекулярной цепи каучука увеличивает его адгезию к металлу, коже, текстилю, повышает его устойчивость к бензину и маслу. Карбоксилатный каучук в виде латекса применяется для пропитки текстильных материалов, кожи, получения прорезиненных тканей и др.

Бутадиен-стирольные каучуки. Эти каучуки, получаемые эмульсионной сополимеризацией бутадиена со стиролом.

относятся к каучукам общего типа. В зависимости от соотношения бутадиена и стирола при полимеризации образуются продукты с различными физико-химическими свойствами. Так, при полимеризации 10 весовых частей бутадиена и 90 весовых частей стирола образуется твердый полимер, применяемый, например, при изготовлении облегченной микропористой подошвы. Полимеризацию проводят при 50 °С. При низкотемпературной полимеризации получаются термостойкие каучуки с повышенным сопротивлением истиранию.

Изопреновый каучук. Получается путем полимеризации изопрена применением специальных катализаторов стереоспецифической полимеризации. В зависимости от применяемого катализатора получаются полиизопрены: цис-1,4 (аналогично натуральному каучуку), транс-1,4 (аналогично гуттаперче) и другие стереорегулярные формы.

В Советском Союзе выпускается изопреновый каучук в котором содержится до 98% цис-1,4-звеньев. По свойствам практически идентичен натуральному каучуку и применяется в основном в производстве шин.

Бутадиеновые и изопреновые стереорегулярные каучуки относятся к каучукам общего назначения, и объем их производства будет увеличиваться быстрыми темпами.

Бутилкаучуки. Продукты сополимеризации в растворе изобутилена с небольшим количеством изопрена:

Бутилкаучуки имеют некоторые преимущества перед натуральным и бутадиеновым каучуками. Они обладают высокой газонепроницаемостью, теплостойки, стойки к действию окислителей, имеют хорошие диэлектрические свойства. Однако из-за ряда их недостатков (несовместимость с другими каучуками, низкая адгезия к металлам и др.) более широкое применение начинают находить модифицированные бутилкаучуки — хлор-бутилкаучук и бром-бутилкаучук. Они применяются для производства бескамерных шин, транспортерных лент и др.

Хлоропреновый каучук. Один из наиболее дешевых каучуков; получается эмульсионной полимеризацией хлоропрена:

Хлоропреновый каучук, получаемый низкотемпературной полимеризацией, носит название наирит, а полученный сополимеризацией хлоропрена со стиролом (около 3%)-наирит С. Эти каучуки обладают повышенной бензо- и маслостойкостью, устойчивы к окислению кислородом воздуха и озоном, теплостойки. Изготовленные из наирита резины выдерживают длительное нагревание до 140-150°С. Благодаря дешевизне и хорошим свойствам находят все более широкое применение для производства ремней, транспортерных лент, клеев и др.

Винилпиридиновые каучуки. Наиболее распространенным каучуком этой группы является сополимер бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином, известный под сокращенным названием СКМВП:

СКМВП отличается хорошей морозостойкостью, масло- и бензостойкостью. Винилпиридиновые каучуки используются в качестве каучуков специального назначения (для изготовления масло- и бензостойких резин), а также как каучуки общего назначения (например, для производства протекторов шин).

Полиуретановые каучуки. Их получают ступенчатой полимеризацией диизоцианатов с гликолями:

Общими свойствами таких каучуков являются: очень высокая прочность, эластичность, хорошая стойкость, к окислению.

Полиуретановые каучуки являются очень перспективными, так как могут найти применение в самых различных отраслях народного хозяйства и в быту.

Фторсодержащие каучуки. Могут получаться сополимеризацией различных фторсодержащих мономеров, например гекса-фторпропилена с винилиденфторидом .Фторсодержащие каучуки отличаются хорошими механическими свойствами, высокой термостойкостью и стойкостью к действию растворителей и химических реагентов, в связи с чем они находят применение в авиационной технике, а также автомобильной и химической промышленности. Широкое применение фторсодержащих каучуков ограничено пока их высокой стоимостью.

Силиконовые (силоксановые каучуки). Строение основных видов полисилоксановых каучуков в общем виде может быть изображено следующим образом:

, где одинаковые или различные органические радикалы, в том числе и такие, которые могут содержать атомы кислорода, фтора, азота и др.

Основным отличием силоксановых каучуков является очень высокая термостабилыосхь, что определяет и области их применения.

Хлорсульфополиэтиленовый каучук. Получается путем обработки полиэтилена, растворенного в четыреххлористом углероде, смесью хлора и сернистого ангидрида или хлористым сульфурилом в присутствии катализатора. Каучуки ХСПЭ.

отличаются большой эластичностью и применяются самостоятельно или в смеси с другими каучуками для защитных покрытий металлов, изготовления рукавов, шлангов, ремней, изоляции, обуви и др.

Весьма перспективен этиленпропиленовый каучук. Это каучук общего назначения, обладающий вполне удовлетворительными физико-механическими показателями и стойкостью к атмосферным воздействиям. В связи с тем ,что исходными веществами для его получения служат доступные вещества (этилен и пропилен), при крупных масштабах производства он будет самым дешевым каучуком.

ВЫВОД

Народнохозяйственное значение каучука (являющегося основной составной частью резины) очень велико. Громадные и все возрастающие количества каучука потребляют автомобильная, авиационная и тракторная промышленность. Большое количество его идет на изготовление приводных ремней и транспортных лент, шлангов и рукавов, электроизоляционных изделий, прорезиненных тканей, изделий широкого потребления (обувь, спортивные товары, игрушки), изделий санитарии и гигиены и многое другое. Достаточно привести данные о ежегодном мировом производстве натурального и синтетического каучука – свыше 4 миллионов тонн, чтобы принять роль каучука в жизни человека

Каучуки непосредственно связаны с высокомолекулярными кремнийорганическими соединениями

Например, силиконовые (силоксановые каучуки)

Химические соединения, вырабатываемые промышленностью основного органического синтеза служат полупродуктами для производства пластических масс, синтетических волокон, синтетических каучуков, синтетических моющих средств и многого другого.

ЛИТЕРАТУРА

http ://www.a-rti.com/kauchuk_naturalnyj_kauchuk.

http://www.bestreferat.ru/referat-61202.html.

http://bse. sci-lib.com/article060054.html.

http://referats. allbest.ru/chemistry/98769.html.

https://plastinfo.ru/information/glossary/l15/563.

http://www.wikipro.ru/index.php/%D0%98%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F_%D0%BE%D1%82%D0%BA%D1%80%D1%8B%D1%82%D0%B8%D1%8F_%D0%BD%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%BA%D0%B0%D1%83%D1%87%D1%83%D0%BA%D0%B0.

http://plastmassa.net/caoutchouc/natural/composition/.

http://info.alnam.ru/book_jorg.php?id=94 (дата обращения ….везде поставить)

Код для цитирования: Скопировать