Список тематических статей

Природные каучуконосы

Слово
«каучук» происходит
от двух слов
языка тупи-гуарани:
«кау» — дерево,
«учу» — течь,
плакать. «Каучу»
— сок гевеи,
первого и самого
главного каучуконоса.
Европейцы
прибавили к
этому слову
всего одну
букву.

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.

Среди
травянистых
растений России
есть всем знакомые
одуванчик,
полынь и молочай,
которые тоже
содержат млечный
сок.

Промышленное
значение имеют
латексные
деревья, которые
не только накапливают
каучук в большом
количестве,
но и легко его
отдают; из них
наиважнейшее
— гевея бразильская
(Hevea brasiliensis), дающая
по разным оценкам
от 90 до 96% мирового
производства
натурального
каучука.

Сырой
каучук из других
растительных
источников
обычно засорён
примесями смол,
которые должны
быть удалены.
Такие сырые
каучуки содержат
гуттаперчу
— продукт некоторых
тропических
деревьев семейства
сапотовых
(Sapotaceae). В течение
Второй мировой
войны (1939-1945) по
экономическим
причинам были
культивированы
другие, нетропические
источники
каучука: гуайуль
(guayule) мексиканского
происхождения,
а также одуванчик
кок-сагыз (Taraxatum
kok-saghyz), произрастающий
на территории
Западного
Туркестана1.

Каучуконосы
лучше всего
произрастают
не далее 10° от
экватора на
север и юг. Поэтому
эта полоса
шириной 1300 километров
по обе стороны
от экватора
известна как
«каучуковый
пояс».

Дело
в том, что для
каучуконосов
требуется очень
тёплый и влажный
климат и плодородная
почва. Развитие
автомобильной
промышленности
значительно
повысило потребности
в резине и,
соответственно,
в каучуке. Поэтому
появились новые
плантации
гевей: молодые
деревца из
Южной Америки
посадили в
Малайзии, на
Шри-Ланке и в
Индонезии. Они
отлично прижились
и дают большой
урожай.

История открытия и применения натурального каучука, изобретение процесса вулканизации. Строение каучука, его физические и химические свойства, эластичность. Появление технологии производства синтетических каучуков, их свойства и промышленное применение.

Подобные документы

История открытия натурального каучука, природные каучуконосы и их сбор. Состав, строение и физико-химические свойства натурального каучука. Виды синтетического каучука и способы их получения. Вулканизация каучука, виды резины и их промышленное применение.

реферат, добавлен 25.11.2014

Характеристика синтетических каучуков. Характерные признаки полимеризации. Особенности получения каучука, изучение и демонстрация его свойств на уроках химии. История открытия натурального каучука, его структура, классификация и способ вулканизации.

разработка урока, добавлен 07.09.2011

Строение и свойства каучука натурального. Технологии производства синтетических каучуков. Исследование их физических и химических свойств, эластичности, процесса вулканизации. Теория цепного строения макромолекул. Назначение полимерных материалов.

доклад, добавлен 12.04.2015

История открытия натурального каучука. Получение натурального каучука, его физические и химические свойства, состав и строение. Полимерные цепи в синтетическом каучуке, способ его получения по методу Лебедева. Важнейшие виды синтетического каучука.

доклад, добавлен 14.11.2010

История открытия и применения натурального каучука. Использование мячей из «древесной смолы». Сущность процесса вулканизации каучука. Исследование кинетики полимеризаций С.В. Лебедевым. Одностадийный способ получения бутадиена из этилового спирта.

презентация, добавлен 10.04.2012

История открытия каучука. Особенности процесса вулканизации натуральных и синтетических каучуков. Основные этапы получения синтетического каучука при помощи метода Лебедева. Примеры использования каучука в промышленности и повседневной жизни человека.

презентация, добавлен 25.12.2014

История открытия натурального каучука. Характеристика натуральных каучуконосов. Описание производства натурального каучука, его свойств, состава и строения. Анализ способов получения синтетического каучука. Изучение видов резины и сфер ее применения.

реферат, добавлен 15.03.2017

Исследование млечного сока тропического растения бразильская гевея. Изучение химической формулы натурального каучука. История создания резины. Рассмотрение процесса вулканизации. Синтезирование полимера из спирта. Ассортимент синтетических каучуков.

презентация, добавлен 17.03.2015

История открытия и производства каучуков как природных и искусственных эластомеров, Южная Америка как родина каучука. Изучение химического строения натуральной и синтетической резины, их эластичность и водонепроницаемость. Применение каучука и резины.

презентация, добавлен 30.01.2013

Строение и свойства полимеров, их классификация. Строение основной цепи. Полимеры в машиностроении. Промышленное применение тефлона, каучука, резины, фенолформальдегидных смол, органического стекла. Промышленное производство синтетического каучука.

Популярные темы сообщений

• Испания

  Испания – европейское государство, большая часть территории которого находится на Пиренейском полуострове. Столицей государства является город Мадрид. Испания имеет сухопутные границы с Португалией на западе, с Марокко и Гибралтаром на юге,

• Южная Америка

  Материк Южная Америка расположился в Западном полушарии Земли вместе со своей соседкой Северной Америкой. Эти два материка соединяются с помощью Панамского канала. Южная Америка, хоть и лежит совсем рядом с Северной Америкой,

• Соболь

  Соболь – это небольшой пушной зверек, который принадлежит к семейству куньих. Он красивый и изящный. Его шерсть гладкая, средней длины, имеет разные оттенки: почти черный, коричневый, светло-коричневый, песчаный и светло-желтый.

Физические и химические свойства натурального каучука

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.

Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород.

Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.

Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.

Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.

При температуре жидкого воздуха –195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C —  мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается  в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.

Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен — он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

При температуре около –70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.

Вообще все каучуки, как и многие полимерные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2,  Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.

Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы  кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

Что такое каучук?

Каучуки — это натуральные или синтетические высокомолекулярные материалы (эластомеры). Каучуки делятся на два типа:

• Натуральные (природные)
• Синтетические

Три главные характеристики всех каучуков:

• эластичность
• непроницаемость для воды и газа
• электроизоляция

Из каучуков путем вулканизации получают резины и эбониты.

Физические свойства каучука

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твердое тело. Каучук, как и большая часть полимеров, в зависимости от температуры может быть в одном из трех состояний:

• высокоэластичном
• вязкотекучем
• стеклообразном

При обычных температурных условиях каучук высокоэластичен. Его основные физические свойства таковы:

• Плотность. 910-920 кг/м3.
• Цвет. Чистый каучук – это бесцветное высокомолекулярное соединение. Однако сырье натурального каучука или синтетические каучуки в своем многообразии редко бывают прозрачными. Цвет каучуковых веществ бывает от белого до черного; а также желтоватого, кремового, коричневого, красноватого и серого оттенков. Обилие цветов объясняется примесями или степенью окисления материала.
• Упругость.  Каучук состоит из макромолекул, свернутых в клубки. При приложении определенной силы клубки разматываются и вещество тянется, проявляя способность восстанавливать форму после деформации. Сжатие натурального каучука сопровождается поглощением, растяжение – выделением тепла.
• Вязкость. Каучук меняет агрегатное состояние при 120 °С — превращается в вязкую жидкость, размягчается и теряет эластичность, превращаясь в очень липкое и вязкое вещество.
• Хрупкость и стеклование. При охлаждении до — 70 °C каучук становится хрупким и теряет эластичность. При хранении на воздухе каучуки постепенно теряют эластичность вследствие окисления по кратным связям.
• Запах. Натуральный каучук имеет сладковато-приторный запах, синтетический каучук запаха не имеет. При плавлении и горении каучука ощущается резкий запах.

Химические свойства каучука

Натуральный каучук является линейным полимером: продуктом полиприсоединения изопрена. Он однороден по своей молекулярной структуре.

В натуральном каучуке содержится 91-96% углеводорода полиизопрена (C5H8)n, а также белки и аминокислоты, жирные кислоты, каротин, небольшие количества солей меди, марганца, железа и прочие примеси.

Полиизопрен натурального каучука является стереорегулярным полимером. Практически все звенья изопрена 98-100% в макромолекуле присоединены в цис-1,4-положении.

Наличие двойных связей в макромолекулах каучуков обусловливает возможность существования их геометрических изомеров, что сказывается на свойствах каучуков: цис-форма по сравнению с транс-формой обладает большей эластичностью. В макромолекулах цис-изомеров все метиленовые группы расположены строго по одну сторону от двойных связей, а в транс-изомерах — по разные.

• Молекула натурального каучука может содержать 20-40 тыс. элементарных звеньев
• молекулярная масса: от 1 400 000-2 600 000, он
• нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в большинстве органических растворителей: в углеводородах (бензин, бензол, толуол) и их хлорпроизводных (хлороформ).

Популярные сегодня сообщения и доклады

Известняк чаще всего имеет органическое происхождение и относится к осадочным горным породам. Он образуется на морском дне вследствие отмирания различных морских животных, в чьих костях и пан

Что такое лед? Если сказать просто – это вода в замерзшем состоянии. Лед без запаха, вкуса, на вид напоминает стекло. Прозрачный, но, если его много, имеет голубой оттенок. Наощупь холодный,

Небо загадочное и таинственное место во вселенной. Днем оно голубое ночью черное. Иногда по нему плывут облака, а бывает оно полностью затянуто тучами.

Алексей Петрович Маресьев (1916-2001 гг.) относится к знаменитым героям Великой Отечественной войны, прославившимся своим самоотверженным подвигом в боях с фашистскими захватчиками.

Королевство Норвегия располагается на севере и западе Скандинавского полуострова. Археологические раскопки говорят о том, что история государства уходит корнями к далекой древности

Владимир Ильич Ульянов — широко известная историческая личность, революционер, марксистский теоретик, публицист, создатель коммунистической партии

Популярные сегодня сообщения и доклады

Больше двухсот видов съедобных грибов растёт в лесах России. Большую часть их этих видов не собирают. Даже шампиньоны в некоторых местах считаются поганками

Доклады и сообщения по Экологии

Где бы ни находился человек, его всегда окружает огромное множество невидимых микроорганизмов. Они находятся в воздухе, в почве, в водоемах, около растений, они живут и в жерле вулкана, и в з

Поэтесса является уроженкой Москвы, родившей в начале двадцатого столетия. С юного возраста девочка интересуется поэзией, любовь к которой прививает ей ее отец, глубоко образованный человек,

Джеймс Кук (1728-1779 гг.) относится к известным английским мореплавателям, совершившим в своей биографии большое количество морских экспедиций.

Социализация – ввод индивида в общество. Процесс, когда ребенок или же индивид проходит процесс становления, начинается этап формирования личности. До этого ребенок выполняет задания родителе

Синтетический каучук формула

Синтетические эластомеры принадлежат к высокомолекулярным соединениям, характерной особенностью которых является большой уровень эластичности. Визуально молекулярное строение каучука можно представить в виде углеродных цепей, состоящих из скрученных кубиков. Под воздействием нагрузок они могут вытягиваться и скручиваться.

По основному компоненту, исходному мономеру дано учеными название, разработана химическая формула синтетического каучука:

• бутадиенового – CH3=CH-CH=CH3;
• дивинилового – CH3=CH-CH=CH3;
• хлоропренового – Ch3=C(Cl)-CH=Ch3;
• молекула изопрена Ch3=C(Ch4)-CH=Ch3.

Продукция из синтетических материалов по параметрам во многом превышает свойства натуральных веществ. К примеру, предметы плавают и не растворяются в воде из-за меньшей плотности, чем у Н2О.

Синтетический каучук и его основные виды

Бутадиеновый каучук применяется для изготовления автомобильных камер и шин. Эксплуатационные, а также физико-химические свойства изделий гораздо лучше по сравнению с натуральным материалом. 

Одной из его особенностей является способность надёжно удерживать воздух. Она превосходит аналогичное качество природного материала примерно в 10 раз. Химия позволила создать материалы, которые по своим характеристикам существенно превосходят природный каучук.

Ещё одна область применения — изготовление эбонита или химически стойкой резины.

Хлоропреновый каучук поставляется клиентам в виде светло-жёлтой массы. Отличительные качества продукта:

• высокая стойкость к огню и температурному воздействию;

• он отличается невосприимчивостью к озону, низким температурам и другим видам погодного воздействия;

• у него имеется высокий уровень адгезии к тканям, металлам и другим материалам.

Материал под действием растяжения способен кристаллизоваться. Это качество повышает его прочностные характеристики.

Материал, изготовленный на основе этилен-пропилена используется там, где нужна ударопрочная резина.

Кремнийорганические каучуки обладают повышенной стойкостью к температурному и химическому воздействию, к истиранию. Этот материал не пропускает газы.

Дивиниловый каучук используется для создания прокладок в установках высокого давления.

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.

Процесс производства натурального каучука

Производство натурального сырья основано на коагуляции латекса, так называют сок, выделяемый каучуконосами. Другими словами, в процессе производства, происходит укрупнение частиц мелкого размера, содержащихся в латексе в более крупные. Как уже отмечалось, латекс, в том или ином виде содержится во многих растениях, прием он может находиться в корневой системе и стебле, такой каучук называют паренхимным, тот, который, содержится в листьях называют хлоренхимным, а тот, который находят в млечном соке называют латексным или латекс. Практически весь натуральный каучук добывают из деревьев. С момента начала промышленной добычи этого сырья ни одно растение не превзошло гевею. Она изначально росла в Южной Америке и до сих пор из нее добывают 96% натурального продукта в мировой экономике. Млечный сок, который несет в себе латекс начинают добывать из этого растения с момента достижения им 12 лет. Одно дерево может выдать от 3 до 7,5 кг продукта в год. Как только дерево перестает выделять сок, его удаляют с плантации и отправляют на переработку. Латекс состоит из:

• воды до 70%;
• натурального каучука – 25 – 70%;
• протеина и натуральных минералов 1 – 2 %.

Для добычи латекса на стволе растения выполняют надрез в виде буквы V, из него добывают порядка 45- 60 г сырья. Добытое молочко сливают в один большой поддон. В нем добытое сырье отстаивают длительное время, и тут происходит реакция получения натурального каучука. Через определенное время молочко становится плотной массой, которую в последствии пропускают через валковый пресс. Это необходимо для избавления от лишней влаги. В итоге такой обработки образуется плотный брикет. На завершающем этапе, полученный полуфабрикат проходит сушку, и масса меняет цвет с белого на темный. После сушки, полуфабрикаты готовят к отправке на предприятия по переработке натурального каучука. На них полученное сырье проходит операцию вулканизации каучука и происходит синтез готовой продукции – резины. Промышленная революция, свершившаяся на рубеже XIX – XX веков вызвала рост потребности в каучуке. Это привело к тому, что стали появляться новые плантации и кроме Южной Америки гевею стали выращивать в Малайзии, во Вьетнаме и пр. 

Производительность одного гектара плантации составляет порядка 1 – 2 тн каучука в год.

Вариант 2

В мире множество материалов, которые нужны для создания какой – либо вещи. Например, из дерева делается бумага, а из бумаги – книга. Одними из таких материалов являются каучуки. Но что они собой представляют и насколько полезны?

Каучук – это представитель полимеров, которому присуща высокая эластичность и вязкость. Применение данного вещества достаточно велико. Например, из каучуков делают резину для шин автомобилей и велосипедов или звукоизоляции зданий. Каучук входит в состав паронита – листового материала, используемого для создания прокладочных изделий, обладающие достаточной термостойкостью. Из паронита возможно получить феронит. Еще каучук применяется в медицине, а также как горючее и защиту от электроэнергии. Существует 2 вида каучуков, и каждый из них стоит рассматривать отдельно.

Первый вид – естественные каучуки.

Считаются углеводородами, имеющие формулу (C5H8)n. Можно получить из латекса и некоторых растений. Был открыт Кондамином. Растворим в тех же углеводородах или хлороформе. Очень плохо растворяется в воде, спиртах и ацетоне. При температуре, равной 20 градусам по Цельсию, каучук взаимодействует с кислородом и частично теряет эластичность.

Если температура больше, чем 200 градусов по Цельсию происходит полное разложение с выделением новых углеводородов. Если данный вид каучука начнет взаимодействовать с серой или пероксидом, то каучук станет намного эластичнее в большом интервале температур. Именно природный вид каучука применяется для получения резины, а также резинового клея.

Второй вид – синтетические каучуки.

Впервые их создали в Германии, когда шла война. Немцы тогда воспользовались английскими набросками. Другое название этого вида – бутадиен.

В нашей стране получение данного материала стало возможным в 1915 году, но уже по технологии русского ученого Остромысленского. А к 1919 году идею подхватили США, причем они делали бутадиен по российским патентам. Эти 3 страны и стали главными производителями бутадиена в то время. Прочность таких каучуков измерялась в psi – фунт на квадратный дюйм. Например, у США прочность бутадиенов составляла 4000 psi. Всего есть 10 типов искусственных каучуков. У каждого типа свои особенности и функции. Одни очень липкие, другие сильно нерастворимые и используются как заместители.

Состав и строение натурального каучука

Природный каучук – это высокомолекулярный углеводород. Его молекулы содержат, так называемые двойные связи, обеспечивающие этому материалу химические свойства каучука Состав природного каучука может быть описан формулой (C5H8)n, где n может равняться числу от 1000 до 3000. Эта формула говорит о том, что натуральный продукт  – это изопрен. Молекула этого материала имеет большую длину, но даже с использованием современных электронных оптических устройств полностью ее рассмотреть не удается. Диаметр каучуковой молекулы равен диаметру одной молекулы. Если ее растянуть до определенного предела, то молекула примет зигзагообразную формулу. Это обеспечивают атомы углерода, которые являются основой этой молекулы. Именно способность этого материала возвращаться в исходное положение обеспечивает такие качества, как прочность и эластичность. Растяжение каучука приводит к тому, что его молекулы раздвигаются в направлении, приложенного усилия. Если от него избавиться, то молекулы вернуться в первоначальное состояние. Другими словами, молекулы природного сырья представляют собой пружину и ее можно растянуть до некоего предела. Основной компонент каучука – углеводород, состоящий из атомов углерода и водорода.

Применение

Основное применение каучуков – производство резины для шин. Также материал используется для изготовления:

• тепло-, электро-, звуко-, гидроизоляционных материалов;
• твёрдого ракетного топлива;
• уплотнителей;
• клея;
• лаков;
• эластичных лент;
• напольных покрытий;
• шлангов;
• перчаток;
• обуви;
• игрушек;
• мебели;
• ластиков.

Рис. 3. Резиновые изделия.

Что мы узнали?

Из урока химии 10 класса узнали о строении, свойствах и применении каучуков. Каучук – природный или синтетический материал, обладающий эластичностью. Натуральные каучуки получают из латекса – вязкого сока некоторых тропических деревьев. Промышленным путём производится из алкадиенов, в частности из изопрена. Впервые синтетический каучук был получен в 1932 году. В зависимости от температуры меняются физические свойства. Чем ниже температура, тем хрупче материал. Из каучуков изготавливают резину.

1. /5

   Вопрос 1 из 5

2. Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Первой страной, наладившей масштабное производство синтетического каучука, стал СССР. В 1931 году был построен опытный завод в Ленинграде.. 7 июля 1932 года был запущен первый промышленный завод по производству синтетического каучука — ярославский СК-1; в этот день была получена первая в мире промышленная партия синтетического (натрий-бутадиенового) каучука. В 1932 году в СССР строились три крупных завода по производству синтетического каучука: СК-1 в Ярославле, СК-2 в Воронеже (запущен осенью 1932 года) и СК-3 в Ефремове (запущен в 1933 году). В 1932 году начал производить синтетический каучук завод «Красный Треугольник». В 1961 на Куйбышевском заводе СК (ныне Тольяттикаучук) впервые в промышленном масштабе получили дивинил-альфа-метилстирольный каучук. Здесь его стали делать по новой технологии – не из пищевого сырья, а из нефтехимических продуктов. В 1964 году на заводе впервые в мире в промышленном масштабе получили изопреновый каучук, аналогичный натуральному каучуку. В 1982 году в Тольятти стали выпускать новую для страны марку — бутилкаучук.

Основные типы синтетических каучуков:

• Изопреновый
• Бутадиеновый каучук
• Бутадиен-метилстирольный каучук
• Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)
• Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер)
• Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер)
• Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен)
• Силоксановый каучук
• Фторкаучуки
• Тиоколы

Свойства

Каучук обладает полезными для применения свойствами: эластичностью (упругостью) и водонепроницаемостью. Каучуки хорошо гнутся, растягиваются и задерживают влагу на поверхности.

Каучуки сохраняются в аморфном состоянии долгое время. Однако агрегатное состояние может меняться в зависимости от температуры:

• 0-10°C – хрупкий, непрозрачный;
• 20°C – мягкий, упругий, полупрозрачный;
• 50°C – пластичный, липкий;
• 80°C – непластичный;
• 120°C – смолистый, жидкий;
• 200-250°C – газообразный (выделяется смесь газов).

При долгом хранении на холоде материал необратимо теряет свойства: твердеет, становится неэластичным и ломким.

Каучуки обладают диэлектрическими свойствами и низкую проницаемость воды и газов. Материал не растворяется в воде, слабых кислотах, щелочах. Растворяется после разбухания в бензине, бензоле, сероуглероде и хлороформе.

Молекулы каучука имеют линейное строение, но при этом не вытянуты в прямую линию, а изогнуты, образуя свёрнутые клубки. При растяжении материала молекулы распрямляются, чем объясняется эластичность каучука.

Физические и химические свойства натурального каучука

Натуральный
каучук — аморфное,
способное
кристаллизоваться
твёрдое тело.
Природный
необработанный
(сырой) каучук
— белый или
бесцветный
углеводород.
Он не набухает
и не растворяется
в воде, спирте,
ацетоне и ряде
других жидкостей.
Набухая и затем
растворяясь
в жирных и
ароматических
углеводородах
(бензине, бензоле,
эфире и других)
и их производных,
каучук образует
коллоидные
растворы, широко
используемые
в технике.

Натуральный
каучук однороден
по своей молекулярной
структуре,
отличается
высокими физическими
свойствами,
а также технологическими,
то есть, способностью
обрабатываться
на оборудовании
заводов резиновой
промышленности.

Особенно
важным и специфическим
свойством
каучука является
его эластичность
(упругость) —
способность
каучука восстанавливать
свою первоначальную
форму после
прекращения
действия сил,
вызвавших
деформацию.
Каучук — высокоэластичный
продукт, обладает
при действии
даже малых
усилий обратимой
деформацией
растяжения
до 1000%, а у обычных
твёрдых тел
эта величина
не превышает
1%. Эластичность
каучука сохраняется
в широких
температурных
пределах, и это
является характерным
его свойством.
Но при долгом
хранении каучук
твердеет.

При
температуре
жидкого воздуха
–195°C он жёсткий
и прозрачный;
от 0 ° до 10 °C —
хрупкий и уже
непрозрачный,
а при 20 °C — мягкий,
упругий и
полупрозрачный.
При нагреве
свыше 50 °C он
становится
пластичным
и липким; при
температуре
80 °C натуральный
каучук теряет
эластичность;
при 120 °C — превращается
в смолоподобную
жидкость, после
застывания
которой уже
невозможно
получить
первоначальный
продукт. Если
поднять температуру
до 200—250 °C, то каучук
разлагается
с образованием
ряда газообразных
и жидких продуктов.

Каучук
— хороший диэлектрик,
он имеет низкую
водо- и газопроницаемость.

Каучук
не растворяется
в воде, щёлочи
и слабых кислотах;
в этиловом
спирте его
растворимость
небольшая, а
в сероуглероде,
хлороформе
и бензине он
сначала набухает,
а уж затем
растворяется.

Легко
окисляется
химическими
окислителями,
медленно —
кислородом
воздуха.

Теплопроводность
каучука в 100 раз
меньше теплопроводности
стали.

Наряду
с эластичностью,
каучук ещё и
пластичен —
он сохраняет
форму, приобретённую
под действием
внешних сил.
Пластичность
каучука, проявляющаяся
при нагревании
и механической
обработке,
является одним
из отличительных
свойств каучука.
Так как каучуку
присущи эластические
и пластические
свойства, то
его часто называют
пласто-эластическим
материалом.

При
охлаждении
или растяжении
натурального
каучука наблюдается
переход его
из аморфного
в кристаллическое
состояние
(кристаллизация).
Процесс происходит
не мгновенно,
а во времени.
При этом в случае
растяжения
каучук нагревается
за счёт выделяющейся
теплоты кристаллизации.
Кристаллы
каучука очень
малы, они лишены
чётких граней
и определённой
геометрической
формы. При
температуре
около –70 °C каучук
полностью
теряет эластичность
и превращается
в стеклообразную
массу.

Вообще
все каучуки,
как аморфные
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.