256 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

К каким органическим соединениям относятся каучуки

ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ

Дивинил (бутадие н-1,3) Н2С=СН _ СН=СН2 — бесцветный газ с резким запахом. Служит одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и латексов, пластмасс и других органических соединений.

Изопрен (2-м етилбутадие н-1,3)

бесцветная жидкость. Является структурным компонентом природного каучука и других соединений (терпенов, каротиноидов и др.). Служит мономером для получения синтетического каучука.

Хлоропрен (2-х лорбутадие н-1,3)

бесцветная токсичная жидкость. В качестве сырья для получения хлоропрена используется винил ацетилен Н2С=СН—С=СН. Служит для производства хлоропренового синтетического каучука.

КАУЧУКИ И РЕЗИНЫ (ЭЛАСТОМЕРЫ)

Каучуки и резины относят к эластомерам. Каучуки делят на натуральный (природный) и синтетические.

Натуральный каучук (НК) представляет собой высокоэластичную массу, получаемую из млечного сока (латекса*) некоторых тропических деревьев (гевеи бразильской и др.) и растений (кок-сагыз, тау- сагыз, гваюла). Натуральный каучук — природный непредельный полимер (C5Hg)n со средней молекулярной массой от 15 000 до 500 000.

Установлено, что структурной единицей натурального каучука является изопреновая группировка:

Другими словами, натуральный каучук — полимер изопрена. Соединяясь между собой в 1,4-положении, изопреновые группировки образуют макромолекулу каучука линейного строения, имеющую уыс-конфигу-

Латекс — взвесь мельчайших частичек каучука в воде.

рацию (метиленовые группы

” расположены по одиу сторону от двойной связи):

Наиболее важным отличием натурального каучука является его высокая эластичность — способность к большому растяжению под действием внешней нагрузки и восстановлению своей формы после ее снятия. Натуральный каучук растворяется во многих углеводородах, образуя вязкие растворы. Подобно диенам, он вступает во многие реакции присоединения.

Другой разновидностью полимера изопрена является гуттаперча. В отличие от каучука она не обладает эластичностью. Причина этого в различном строении макромолекул этих природных полимеров. Бели в макромолекуле натурального каучука фрагменты ее цепи у каждой двойной связи расположены в yuc-положении, то в макромолекуле гуттаперчи — в траке-положении (метиленовые группы —СН2расположены по разные стороны от двойной связи):

Итак, эти полимеры, обладая одинаковой структурной регулярностью (все изопреновые участки в их макромолекулах соединены друг с другом одинаково — в 1,4-положении), имеют в то же время различное пространственное строение. В макромолекуле каучука все метальные группы расположены по разные стороны цепи, а в макромолекуле гуттаперчи — по одну. Это приводит к тому, что в отличие от каучука макромолекулы гуттаперчи вытянуты и расположены близко друг к другу, испытывая значительное межмолекулярное притяжение. Поэтому при сильном растягивании такого образца он разрывается. В то же время макромолекулы каучука, как более автономные, под влиянием теплового движения свертываются в клубки (глобулы). При приложении усилия эти клубки разворачиваются, а при снятии его — сворачиваются вновь.

Каучук — пластический материал. Изделия из него обладают рядом недостатков: при повышении температуры становятся липкими, теряют форму, а при низкой температуре — эластичность. Поэтому каучук нельзя использовать непосредственно. Для придания каучукам прочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергают обработке серой — вулканизируют (процесс протекает в специальных аппаратах при 140—180 °С)*. В результате каучук превращается в технический продукт — резину, которая содержит около 5 % серы. Ее роль состоит в том, что она “сшивает” между собой макромолекулы каучука, образуя сетчатую структуру. Кроме серы в резину входят также различные наполнители, пластификаторы, красители, антиокислители (антиоксиданты) и др.

Высокая потребность промышленности в каучуке привела к тому, что большая часть его производится синтетическим путем. Некоторые сорта синтетического каучука не уступают натуральному, а по некоторым свойствам даже превосходят его.

Синтетические каучуки (СК) — синтетические аналоги натурального каучука, получаемые из мономеров (каучукогенов) — дивинила, изопрена, хлоропрена, а также из алкенов.

Рассмотрим кратко основные типы СК.

Бутадиеновые каучуки (СКВ) получают полимеризацией бутадиена-1,3 (дивинила) на стереоспецифических катализаторах (см. гл. XI, разд. 1.3). Бутадиеновый каучук относится к каучукам общего назначения. Обладает высокой износо- и морозостойкостью. Устойчив к многократным деформациям. В сочетании с другими каучуками его применяют (в виде резин) в основном в шинном производстве (изготовление протекторов), а также в производстве обуви и других изделий.

Бутадиенстирольные каучуки (СКС) также относятся к каучукам общего назначения. Получают совместной полимеризацией бутадиена 1,3 и стирола СбЩ – СН=СН2. Эти каучуки отличаются большой прочностью и применяются для изготовления протекторов автомобильных шин, кабелей, а также в обувной промышленности. Из него вырабатывают предметы санитарии и гигиены. Макромолекуляр- ная цепь СКС состоит в основном из 1,4-звеньев. Недостатком этого каучука является нестойкость к маслам и органическим растворителям.

Процесс вулканизации был открыт Ч.Гудьиром в 1839 г.

Бутадиеннитрильные каучуки (СКН) получают совместной полимеризацией бутадиена-1,3 и акрилонитрила НгС^СН – CN. Эти каучуки состоят, главным образом, из продуктов 1,4- присоединения. СКН — каучуки специального назначения. Их отличает высокая масло- и бензостойкость. Они устойчивы к повышенной температуре. В виде латекса используют в производстве бумаги и нетканых текстильных изделий.

Изопреновый каучук (СКИ) имеет строение, подобное природному каучуку, (умс-1,4). Например, в каучуке марки СКИ-3 содержание у «с-1 ,4-звеньев такое же, как и у натурального каучука. Поэтому он является синтетическим заменителем натурального каучука. Получают полимеризацией изопрена на стереоспецифических катализаторах.

Хлоропреновый каучук (наирит, неопрен) получают полимеризацией хлоропрена:

Этот каучук обладает высокой светостойкостью, озоно- и теплостойкостью. Устойчив к различным маслам и нефтепродуктам, ко многим органическим растворителям, к кислотам и щелочам. Отличается большой износостойкостью и негорючестью. Используется в качестве изоляции, а также для производства бензостойких резиновых изделий, клеев.

Каучук натуральный

Кауч у к натур а льный, полимер растительного происхождения, вулканизацией которого получают резину. Каучук натуральный относится к группе эластомеров — высокомолекулярных соединений, обладающих способностью к большим обратимым деформациям при комнатной и более низких температурах (см. также Высокоэластическое состояние). Каучук натуральный содержится в млечном соке (латексе) каучуконосных растений; отдельные включения каучука имеются также в клетках коры и листьев этих растений. Добывают каучук натуральный главным образом из латекса бразильской гевеи, которая произрастает на плантациях в тропических странах. Крупнейший производитель каучука натурального — Малайзия (свыше 40% мирового производства).

Термин «каучук» происходит от названия «каучу», которым жители Бразилии обозначали продукт, добываемый из гевеи, растущей на берегах р. Амазонки («кау» — дерево, «учу» — течь, плакать). Историю каучука натурального ведут обычно с 1738, когда французский исследователь Ш. Кондамин представил в АН в Париже образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки. Промышленное применение каучука натурального оказалось возможным после открытия процесса вулканизации (Ч. Гудьир — США, 1839; Т. Гэнкок — Великобритания, 1843). Основные данные о строении каучука натурального были получены в 70-х гг. 19 в. и позднее Г. Бушарда, Г. Штаудингером, немецким учёным К. Гарриесом. Обширные исследования вулканизации каучука натурального принадлежат Б. В. Бызову, Б. А. Догадкину, И. И. Остромысленскому, американскому учёному Э. Х. Фармеру и др. Исследованию физических свойств и разработке теории эластичности каучука натурального посвящены работы советских учёных А. П. Александрова, В. А. Каргина, П. П. Кобеко, американских исследователей Е. Гута, Л. Р. Г. Трелоара, Ф. Т. Уолла и др.

При получении каучука натурального латекс извлекают подсочкой коры деревьев; из латекса каучук выделяют коагуляцией с помощью муравьиной, щавелевой или уксусной кислоты. Образующийся рыхлый сгусток (коагулюм) промывают водой и прокатывают на вальцах для получения листов, которые сушат и обычно коптят в камерах, наполненных дымом. Копчение придаёт каучуку натуральному устойчивость против окисления и действия микроорганизмов.

Читать еще:  Как рассчитать объем вакуумного ресивера

В соответствии с «Международным стандартом по качеству и упаковке натурального каучука» (1969) каучук натуральный подразделяют на 8 международных типов, включающих 35 международных сортов. Основные типы каучуков натуральных — рифлёный смокед-шит (продукт светло-янтарного цвета — «копчёный лист») и светлый креп (продукт светло-кремового цвета, перед выделением которого в латекс вводят специальные отбеливающие вещества, например бисульфит натрия; каучук натуральный этого типа копчению не подвергают). Качество каучука натурального международных типов и сортов оценивают на основании внешнего осмотра и сравнения с эталоном. Существует также классификация каучуков натуральных по техническим стандартам, в которых регламентируется содержание примесей в каучуке. Наряду с каучуком натуральным общего назначения выпускают каучуки специальных типов, например с улучшенными технологическими или механическими свойствами, изготовляемые в порошкообразной выпускной форме, и др. Ведутся обширные опытные и исследовательские работы как в направлении улучшения качества каучука натурального, так и повышения продуктивности каучуконосов.

Основная составная часть каучука натурального — углеводород каучука (91—96%), который рассматривают как полиизопрен (C5H8) n. Каучук натуральный содержит также 2,2—3,8% белков и аминокислот, 1,5—4,0% веществ, извлекаемых ацетоном (так называемый ацетоновый экстракт — олеиновая, стеариновая, линолевая кислоты, каротин и др.), соединения металлов переменной валентности — меди (до 0,0008%), марганца (до 0,001%), железа (до 0,01%), песок и некоторые др. примеси. Каучуки натуральные относятся к стереорегулярным полимерам; 98—100% звеньев изопрена в его макромолекуле присоединены в положении 1,4 цис:

Молекулярная масса каучука натурального 1 400 000 — 2 600 000, содержание двойных связей в макромолекуле 95—98,5% от теоретического значения. Плотность каучука натурального 0,91—0,92 г/см 3 , показатель преломления 1,5191, температура стеклования от —70 до —72 °С, удельная теплоёмкость 1,880 кдж/(кг . К)[0,449 кал/(г . °С)], теплопроводность 0,14 вт/(м . К) [0,12 ккал/(м . ч . °С)], диэлектрическая проницаемость при частоте 1 кгц 2,37—2,45, удельная электропроводность 25,7 . 10 –18 ом –1. см –1 .

Каучук стоек к действию воды; хорошо растворим в бензоле, толуоле, ксилоле, бензине, четырёххлористом углероде, хлороформе, сероуглероде, циклогексане. При температурах выше 10 °С каучук натуральный аморфен. Длительное хранение при более низких температурах или растяжение при комнатной температуре вызывают частичную кристаллизацию каучука натурального. К числу ценных свойств каучука натурального относится его высокая когезионная прочность (см. Когезия). Этим свойством обусловлена в значительной степени незаменимость каучука натурального в производстве некоторых деталей шин. Технологический недостаток каучука натурального, связанный с его высокой молекулярной массой, — необходимость пластикации (см. Пластикация каучуков) перед введением ингредиентов резиновой смеси.

Наиболее распространённый вулканизующий агент для каучука натурального — сера; в качестве ускорителей вулканизации применяют 2-меркаптобензтиазол (каптакс), его сульфенамидные производные (например, сантокюр), дибензтиазолилдисульфид (альтакс), тетраметилтиурамдисульфид (тиурам) и др. Возможны также радиационная вулканизация каучука натурального и вулканизация с помощью органических перекисей или алкилфеноло-формальдегидных смол.

Кристаллизация каучука натурального обусловливает высокую прочность при растяжении резин на его основе. При введении активных наполнителей прочность резин изменяется незначительно, но существенно повышаются некоторые др. механические свойства (см. табл.). Резины из каучука натурального 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.

Резина, наполненная газовой канальной сажей

Модуль при растяжении 500%, Мн/м 2 (кгс/см 2 )

Урок по теме “Каучуки”

Разделы: Химия

Главная дидактическая цель урока:

  • Добиться понимания всеми учащимися взаимосвязи строения и свойств каучука.

Обучающие цели урока:

  • Раскрыть взаимосвязи строения и свойств вещества на примере различных видов каучука;
  • Актуализировать знания по проблеме взаимодействия “Человек – Природа”.

Развивающие цели урока:

  • Способствовать формированию умения применять приемы логического мышления: анализа и синтеза;
  • Особое внимание обратить на развитие интереса к предмету и речи учащихся;
  • Формировать умение пользоваться дополнительными источниками информации.

Воспитательные цели урока:

  • Воспитание патриотических чувств учащихся, гордости за достижения отечественной науки и производства.

Оборудование урока:

  • Реактивы: бромная вода, бензол или тетрахлорметан;
  • Демонстрационные образцы: натуральный и синтетический каучук, образцы резины,
  • Эбонит, клей “Момент”;

Девиз урока:

“В явлениях частных общее найти”.

План изучения.

  1. История открытия натурального каучука.
  2. Классификация каучуков.
  3. Получение каучуков.
  4. Свойства каучуков.
  5. Вулканизация каучуков.
  6. Применение каучуков.

Ход урока

На прошлом уроке мы познакомились с еще одним классом углеводородов – классом алкадиенов. У вас на партах лежат контрольные задания. Первое задание выполняет весь класс. Проверяем: вы должны назвать число полученных изомеров (6) и сумму цифр в названии полученных изомеров (29). Из-за ограниченного времени представляем только структурные изомеры, без межклассовой. Второе и третье задание у доски.

Контрольное задание:

1. Составьте структурные формулы всех изомерных пентадиенов и назовите каждый углеводород по международной номенклатуре.

2. Назовите вещества, которые получают при присоединении к молекуле изопрена:

а) одной молекулы брома;
б) двух молекул брома.

3. Из каких мономеров можно получить полимеры:

Важнейшим свойством диенов является их способность к реакциям полимеризации, в результате которых получаются синтетические каучуки.

Каучуки… Откуда появилось это странное название?

Тема нашего урока: “Каучуки”.

Д/З.: стр. 114-116, упр. 5

Работаем в соответствии с планом (план записан на доске).

I. История открытия натурального каучука.

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. История открытия, изучения и искусственного получения этого чудо-материала ярка и увлекательна. Группа учеников подготовила материал по истории открытия натурального и синтетического каучуков. Учащиеся делают сообщения.

II. Классификация каучуков.

Познакомимся с классификацией каучуков (работа с таблицей).

Натуральный каучук. Изопреновый.
Синтетические каучуки. а) Бутадиеновый.

г) Бутадиен-стирольный.

III. Получение каучуков.

Первый завод по производству каучука был построен в Германии в 1916 году. Полимеризации под действием металлического натрия подвергался 2,3-диметилбутадиен-1,3.

Задание: самостоятельно записать процесс полимеризации 2,3-диметилбутадиена-1,3 в общем виде:

Метилкаучук (объяснить название)

Элементарное звено этого полимера отличается от звена натурального каучука на одну метильную группу.

Но этот каучук по своим потребительским качествам значительно уступал каучуку натуральному. Изделия из него боялись высокой и низкой температуры, а автомобильные покрышки истирались в десятки раз быстрее. Завод был закрыт.

Первым синтетическим каучуком стал бутадиеновый каучук, полученный в Советском союзе по методу Лебедева С.В.

Сырье: зерно картофель —> крахмал —> глюкоза —> спирт этиловый —> бутадиен-1,3 —> синтетический каучук.

Тем не менее синтетическому каучуку никак не удавалось достичь качества натурального полимера. Причину этого удалось разгадать только в 40 г.г. Дело в том, что в синтетическом каучуке элементарные звенья с цис-, трансконфигурацией расположены хаотически. Кроме того, полимеризация протекает не только как 1,4, но и как 1,2 – присоединение, в результате чего образуется полимер с разветвленной структурой:

Оказалось, что природный полимер имеет цисрасположение заместителей при двойной связи. Это стереорегулярный полимер. Это еще один из примеров, где можно проследить влияние строения вещества на его свойства.

Макромолекулы современных каучуков имеют стереорегулярное строение, т.е. структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определенном порядке. Цис-форма более эластична, т.к. легко скручивается в клубок. Трансформа менее эластична, т.к. макромолекулы более вытянуты.

Впервые получить бутадиеновый каучук стереорегулярного строения удалось в 1957 году группе Советских ученых под руководством академика Б.А.Долгоплоска и члена Академии наук А.А. Короткова. По износоустойчивости и эластичности этот полимер превосходил натуральный и получил название дивиниловый.

В 1940 году получен хлоропреновый каучук.

Самостоятельно записать уравнение полимеризации 2-хлорбутадиена-1,3.

Этот каучук лишен таких недостатков как низкая термическая устойчивость, набухание и разрушение в нефтепродуктах (бензин, масла), используется для изготовления бензо- и маслостойкой резины, трубопроводов для перекачки нефтепродуктов.

Открытие катализаторов стереоспецифической полимеризации дало возможность Н.А.Короткову получить в 1950 году синтетический стереорегулярный изпреновый каучук.

Самостоятельно записать уравнение полимеризации 2-метилбутадиена1,3:

Некоторые синтетические каучуки представляют собой сополимеры, т.е. когда мономерами являются разные молекулы. Например, бутадиен-стирольный каучук:

Благодаря уникальной газонепроницаемости бутадиен-стирольный каучук используют для изготовления автомобильных камер.

IV. Свойства каучуков.

1. Рассмотрим коллекцию каучуков.

  1. Бутадиеновый каучук – эластичная желто-бурая масса, обладает слабым запахом.
  2. Изопреновый каучук – эластичная темно-серая масса без характерного запаха.
  3. Хлоропреновый – эластичная светло-желтая масса.
  4. Бутадиен – стирольный каучук – эластичный, имеет светло-коричневую окраску с красноватым оттенком, обладает слабым запахом стирола.

2. Сравнение эластичности каучука и резины.

3. Сравнение растворимости каучука и резины в органических растворителях.

4. Определение ненасыщенного характера каучука.

ВЫВОД:

  • Каучуки обладают эластичностью – способностью восстанавливать форму.
  • Каучуки непроницаемы для воды и газов.
  • Ненасыщенные каучуки вступают в реакцию соединения с бромом.

Кроме перечисленных свойств каучук при нагревании взаимодействует с серой.

V. Вулканизация каучуков.

Каким же образом Ч.Гудьиру удалось превратить каучук в резину? Рассмотрим химическую сущность процесса вулканизации.

Вулканизация каучука – это нагревание смеси каучука с небольшим количеством серы и наполнителем (чаще всего сажа и порошок мела). Атомы серы присоединяются по месту разрыва двойных связей и как бы сшивают молекулы поперечными дисульфидными мостиками:

Продукт частичной вулканизации называют резиной. Такой полимер имеет разветвленную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает значительно большей прочностью.

При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом. Из него изготавливают детали электрической арматуры.

VI. Применение.

Каучуки нашли широкое применение:

  • Обувь, ткань.
  • Шины.
  • Ленты, ремни, трубы.
  • Строительные материалы.
  • Электротехника, электроника.
  • Строительные материалы.

РЕФЛЕКСИЯ.

  1. Что нового вы узнали на уроке?
  2. Что вас удивило?
  3. Если вас заинтересовала тема сегодняшнего урока, сделайте рекламу-презентацию каучуку.
  4. Выразите свое отношение к уроку смайликами.

Литература:

  1. Габриелян О.С.Настольная книга учителя химии. 10 класс. М.: Дрофа,2004;
  2. Колтуп М. Мир химии. М.: Детская литература, 1988;
  3. Книга для чтения по органической химии. М.: Просвещение, 1985;
  4. Макареня А.А. Повторим химию. М.: Высшая школа, 1989;
  5. Чертков И.Н. Эксперимент по полимерам в средней школе. М.: Просвещение, 1971.

Натуральный каучук

Каучук, говоря сухим языком, это полимер, натурального происхождения, в основании которого лежит полиизопрен. После проведения операции вулканизации из него получают резину.

Натуральный каучук применяют при изготовлении покрышек, амортизирующих устройств, санитарных и гигиенических предметов.

История открытия натурального каучука

Человечество знает это сырье достаточно давно, по крайней мере, южноамериканские инки еще до прибытия на материк Христофора Колумба играли в мяч, сделанный из обработанного латекса.

Этот материал добывался из сока дерева под названием Гевея. Изначально он обладает белым цветом, но с течением времени, он начинает твердеть и менять цвет на темно-коричневый или черный.

Индейцы уже в те времена применяли его для изготовления тканей, обуви, емкостей для переноса и хранения воды и, конечно, использовали шарики, сделанные из этого материала, для развлечения.

Но предметы, изготовленные из натурального качества в теплую погоду, начинали прилипать, а в холодную становились очень хрупкими.

После того, как испанские моряки привезли натуральный каучук привезли в Старый свет, прошло более 300 лет, прежде чем его начали рассматривать, но как диковинный материал, а как сырье для производства разного типа продукции.

Предпринимались разные попытки изготовления обуви и одежды и, как правило, все кончалось неудачей. Это длилось до 1839 года, пока ученый Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) не открыл процесс вулканизации каучука. На основании результатов ранее проведенных исследований, он провел эксперимент – на каучук нанес слой серы и положил на разогретую печь. Результатом такого эксперимента стало появление первого в мире образца резины. Этот процесс назвали вулканизацией.

История открытия натурального каучука

Изобретение процесса вулканизации привело к массовому внедрению натурального каучука. Уже с середины XIX века процесс производства изделий из резины принял массовый характер и того сырья, которое добывали из гевеи стало не хватать, не смотря на то, на острове Ява, Суматра были основаны плантации на котором выращивали это растение.

Таким образом, перед химиками встала задача по получению материала, способного заменить натуральное сырье. На решение этой задачи ушел целый век. В процессе, проводившихся исследований, которые проводились во многих странах, стало ясно, что для получения заменителя необходимо устранить следующие проблемы:

  1. Синтезировать изопрен из других материалов.
  2. Осуществить полимеризацию полученного изопрена.
  3. Выявить вещества, способные оставить распад каучука.

Лишь в тридцатых годах ХХ века ученые смогли создать установку по промышленному производству синтетического каучука. Кстати, сложно переоценить вклад отечественных ученых в решение задач по производству синтетического каучука.

Для синтеза искусственного сырья был использован дивинил, получаемый из спирта. То есть натуральный и синтетический каучук, производят на основе разных веществ.

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.

Получение натурального каучука

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.

V-образный надрез на стволе дерева Гевея

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.

Промышленное применение

Самое массовое использование природного каучука на практике — это изготовление резины. В основе этого процесса лежит реакция вулканизации, разработанная еще в XIX веке.

Для получения резины, в сырье добавляют различные компоненты, способствующие образования длинномерных молекул, соединенных между собой поперечными связями. Такое строение и обеспечивает резине возможность сжатия и растяжения практически при любой температуре.

Промышленное применение натурального каучука

Продукт вулканизации – резина предназначается для применения различных отраслях. Е применяют для производства покрышек и камер для любой техники, работающей на колесном ходу.

Кроме того, каучук служит основой для производства различных уплотнений применяемых для работ по тепло-,гидро- и звукоизоляции. Без него не может обойтись и медицина, в частности при производстве перчаток, презервативов. Кроме того, множество изделий из него применяют в медицинских приборах и оборудовании.

Каучук применяют и в такой отрасли как ракетная. Его используют как основу для производства твердого топлива для ракет. В частности он используется как топливо, а наполнителем выступает порошок селитры, а окислителем выступает перхлорат аммония.

Важнейшие виды натурального каучука

В 1969 году вступил в действие стандарт, регламентирующий качества природного продукта. В нем весь каучук разделен на 8 типов, состоящих из 35 сортов. К основным можно отнести:

  • рифленый смокед-шит, иногда его называют копченый лист;
  • светлый креп, он имеет светло-кремовый цвет и множество других.

Качество природного каучука оценивают по результатам осмотра и верификации его с эталонным образцом. Кроме этого, применяется классификация каучука в соответствии с техническими нормами и правилами. В них нормируются количества допустимых примесей.

Формы натурального каучука

Кроме природного каучука предприятия — изготовители проивзодят целую гамму продукции с разными технологическими параметрами и механическими характеристиками они могут быть произведены в различной форме, например, в порошкообразной форме. Компании-производители этого сырья постоянно ведут исследования в части улучшения качества природного каучука и роста отдачи каучуконосов.

Одна из разновидностей каучука – это гуттаперча, иногда ее называют балата. Ее добывают в Малайзии. Гуттаперча отличаеться меньшей эластичностью. Это вызвано тем, что она имеет другое строение макромолекул. Эту разновидность каучука в начале ХХ века использовалась для изоляции морских кабелей связи. Надо отметить, что этот полимер не нашел массового использования в промышленности. В наши дни ее применяют для изготовления жевательной резинки. Кроме этого ее применяют дантисты, для приготовления пломб. Еще одно применение гуттаперчи – изготовление мячей для гольфа.

Сорта марки RSS

Это изделие состоит из каучука, который обработали коагуляцией и просушенных при помощи дыма. После просушки, листы разделяют на три основных сорта. Сорт RSS1- это самый чистый продукт, но самым распространенным принято считать RSS3. Самым чистым сортом является RSS1, однако наиболее распространенным является RSS3. Сорта этой группы применяют тогда, когда необходимо максимально твердое сырье. Каучук этой марки идет на изготовление покрышек, облицовку стен и пр. Вместе с тем, эта марка считается самой трудной для обработки.

Производители натурального каучука руководствуются в своей работе нормативами TSR- Technically Specified Rubber – Технические Специализированные Каучуки. Эти нормы вступили в силу более 40 лет назад.

Этот нормативный документ регламентирует требования по качеству природного каучука, а также метода контроля каждого из существующих сортов продукции. В этом же документе предусмотрена единая система упаковки. Готовую продукцию укладывают в кипы в плотную полиэтилен. Вес такой кипы не должен превышать 35 кг. Готовые кипы, в количестве 36 штук, помещают на европоддон и обматывают пленкой. Вес такого поддона составляет 1260 кг.

В TSR внесены сорта природного каучука:

  • TSR CV сорт каучука со стабильной вязкостью;
  • TSR L сорт обладающей светлой окраской;
  • TSR 5, 10, 20 марки каучука синтезированного в результате коагуляции.

Все производители, которые производят и поставляют натуральный каучук, должны в обязательном порядке принять и следовать точным нормам для отдельных сортов продукции. В странах, где расположены самые крупные плантации, и мощности по производству каучука разработали и внедрили собственные нормы, на основании TSR, так в Индонезии работают нормы SIR, в Таиланде STR.

Сравнительные свойств каучуков и резин

Натуральный и синтетические каучуки нашли свое применение во многих отраслях промышленности, изделия из этих материалов мы каждый день видим на своей кухне или гараже. Проведем попытку сопоставления применяемости натурального и синтетического каучуков.

Основанием натурального каучука служит полиизопрен. Вулканизация позволяет изготавливать высококачественную резину, применяемую для изготовления покрышек, амортизационных устройств, предметов гигиены и санитарии.

Каучуки марки БСК (бутадиен-стирольные) тоже применяют для производства покрышек и камер для транспортных средств на колесном ходу. Кроме того из нее производят материалы, которые будут работать в условиях повышенной истираемости, например, ленты для конвейеров или подошвы для обуви. Еще один тип синтетических каучуков – изопреновый. Их применяют для изготовления спортивного инвентаря.

Кремнийорганические каучуки применяют для производства уплотнителей, иллюминаторов, трубопроводных систем для транспортировки воздуха с разной температурой. Свойства этого синтетического материала позволяют его использовать для работы с маслами, топливом и пр. Кроме этого, этот материал биоинертен, то есть не вступает в контакт с биологическими объектами и это позволяют его использовать для применения его для производства искусственных органов, например, эндопротезов.

Разработка и внедрение в серийное производство искусственных заменителей привело к расширению использования этих материалов в промышленности, строительстве и быту. Особенно это важно, потому что, многие параметры синтетических заменителей превосходят характеристики натуральных, например, стойкость к износу или воздействию УФ излучения.

Но это не означает, что работы по производству и исследованию натуральных каучуков прекращены. Практически все компании, производящие натуральный продукт постоянно продолжают работы по его совершенствованию, модификации и повышению отдачи каучукового молочка с существующих плантаций. Дело в том, что у натурального сырья есть определенные свойства, которые недоступны для синтетических аналогов.

Мировой кризис 2008 года, природные катаклизмы в азиатском и южноамериканских регионах привели к снижению производства натурального каучука на 4%, но с течением времени его производство восстановилось и постоянно, но с разным ускорением, стремится в верх. Среди мировых лидеров по потреблению этого продукта можно назвать КНР – свыше 4 000 тыс. тонн в год, Индию – свыше 1 000, но более 70% из этого объема приходится на долю натурального продукта.

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.

Состав и строение натурального каучука

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.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector