Каучук, енциклопедія Навколосвіт

КАУЧУК натуральний (НК) - природний полімер 1,4-цис-поліізопрен, що отримується з натурального латексу коагуляцією (осадженням) кислотами. Синтетичні каучуки (СК) - велика група полімерних матеріалів різноманітного будови і призначення. Каучуки відносяться до еластомерам - високомолекулярних сполук, що володіє в певному температурному інтервалі здатністю до великих оборотних деформацій.

Натуральний каучук.

Сік гевеї індіанці називали «каучу» - сльози молочного дерева ( «кау» - дерево, «вчу» - текти, плакати). Від цього слова утворилося сучасне назва матеріалу - каучук. Крім еластичних м'ячів індіанці робили з каучуку непромокальні тканини, взуття, судини для води, яскраво розфарбовані кульки - дитячі іграшки.

Однак в Європі забули про американську дивину до 18 в. коли члени французької експедиції в Південній Америці виявили дерево, що виділяє дивовижну, затвердевающую на повітрі смолу, якій дали назву «гума» (по латині resina - смола). У 1738 французький дослідник Ш.Кондамін представив в Паризьку академію наук зразки каучуку, вироби з нього і опис способів видобутку в країнах Південної Америки. З тих пір почалися пошуки можливих способів застосування цієї речовини. У Франції винайшли зручні підтяжки і підв'язки з сплетених з бавовною гумових ниток. А після 1823, коли шотландець Ч.Макінтош придумав прокладати тонкий шар гуми між двома шматками тканини, почався справжній «гумовий бум». Непромокальні плащі з цієї тканини, які стали називати на честь їх творця «Макінтош», набули широкого поширення. Приблизно в той же час в Америці стало модно в дощову погоду поверх черевиків носити незграбну індіанську гумове взуття - калоші.

Величезну, хоч і недовге популярність в Європі і Північній Америці гумові вироби отримали після того, як англієць Чаффі винайшов прогумовану тканину. Він розчиняв сиру гуму в скипидарі, додавав сажу і, за допомогою спеціально сконструйованої машини, наносив тонкий шар суміші на тканину. З такого матеріалу робили не тільки одяг, взуття та головні убори, а й дахи будинків і фургонів.

Однак у виробів з прогумованої тканини був великий недолік. - еластичність каучуку проявляється лише в невеликому інтервалі температур, тому в холодну погоду гумові вироби тверднули і могли растрескаться, а влітку розм'якшувалися, перетворюючись в липку, що видає сморід масу. Одяг і взуття на літо доводилося ховати в прохолодний льох, з прогумованими дахами було гірше - доводилося терпіти неприємні запахи. Ентузіазм з приводу нового матеріалу швидко вичерпався. А коли одного разу в Північно-Американських Сполучених Штатах видалося спекотне літо, настала криза гумової промисловості - вся її продукція перетворилася в бридко пахне кисіль. Фірми з виробництва гуми розорилися.

І все б забули про макінтоші і калоші, якби не американець Чарльз Нельсон Гудьир, який вірив, що з каучуку можна створити хороший матеріал. Він присвятив цій ідеї кілька років і витратив усі свої заощадження. Сучасники сміялися над ним: «Якщо ви побачите людину в гумовому пальто, гумових черевиках, гумовому циліндрі і з гумовим гаманцем, а в гаманці жодного цента, то можете не сумніватися - це Гудьир». Однак Гудьир наполегливо змішував каучук з усім підряд: з сіллю, перцем, піском, маслом і навіть з супом і, врешті-решт, добився успіху. У 1839 він виявив, що додаючи в каучук трохи сірки і нагріваючи, можна поліпшити його міцність, твердість, еластичність і тепло- і морозостійкість. Зараз саме новий матеріал, винайдений Гудьіром, прийнято називати гумою, а відкритий ним процес - вулканизацией каучуку.

Історія наполегливої ​​винахідника має щасливий кінець: пропозицію про покупку патенту на новий матеріал, що володіє відмінними якостями, Гудьир отримав, перебуваючи в скрутному фінансовому становищі - у нього до цього часу був борг в 35 000 доларів, який незабаром він зміг оплатити. З цього часу починається бурхливий ріст виробництва каучуку. Ще за життя Гудьира тільки в гумової промисловості США працювало більше 60 000 чоловік. До речі, вУкаіни, в Харкові підприємство з виробництва гумових виробів відкрилося в 1860.ne Друга половина 19 ст. - час процвітання Бразилії, яка довгий час була монополістом по вирощуванню дерев-каучуконосів. Центр каучуконосних районів, Манаус, був найбагатшим містом західної півкулі. Досить згадати, що чудовий оперний театр в загубленому в джунглях Манаусі не тільки будували кращі французькі архітектори, але навіть будматеріали для нього привозилися з Європи.

Не дивно, що Бразилія берегла джерело свого багатства. Вивезення насіння гевеї був заборонений під страхом смертної кари. Однак в 1876 британський шпигун Генрі Уікхем в трюмах англійського судна «Амазонас» таємно вивіз 70 000 насінь гевеї. У британських колоніях Південно-Східної Азії були закладені перші плантації каучуконосов. На світовому ринку з'явився натуральний англійська каучук, дешевший, ніж бразильський.

А світ завойовували різноманітні вироби з гуми - транспортерні стрічки конвеєрів і електроізоляція, «гумки» для білизни, гумове взуття, дитячі повітряні кулі і т.д. Але основне застосування цей матеріал отримав з винаходом і поширенням гумових екіпажних, а потім автомобільних шин.

Винахід гумових шин замість металевих спочатку була зустрінута без ентузіазму, хоча екіпажі з металевими шинами були не надто комфортні - за страшний шум і тряску в Англії їх називали «винищувачами виробів». Нові тихі екіпажі на суцільнолитих масивних шинах в Америці були заборонені. Вони вважалися небезпечними, тому що не попереджали перехожих про наближення екіпажу. ВУкаіни тихі кінні екіпажі на гумовому ходу також викликали невдоволення - вони обдавали брудом не встигли відійти пішоходів. Тому московська влада винесли рішення спеціально позначати такі екіпажі: «Щоб скривджені шинниками обивателі могли помітити своїх кривдників, щоб залучити їх до законної відповідальності, екіпажі на гумовому ходу повинні забезпечуватися номерними знаками особливого кольору, ніж звичайні номери візників».

Природний каучук. Будова і властивості.

З винаходом конвеєрного методу складання автомобілів потреба в гумі стала настільки велика, що настійно виникло питання про обмеженість виробництва природної сировини. Треба було шукати інші джерела каучуку. Тому не дивно, що в кінці 19 - першій половині 20 ст. у багатьох країнах досліджувалися будова каучуку, його фізичні і хімічні властивості, еластичність, процес вулканізації. Те, що при нагріванні з каучуку можна отримати молекули ізопрену

довгий час пояснювали за допомогою теорії К.Харріеса, який вважав, що каучук складається з безлічі кілець-ланок ізопрену, які складають стійку міцели, тобто він являє собою звичайну колоїдну частинку. Опонентом К.Харріеса виступав Г.Штаудингер, що довів, що каучук є високомолекулярним з'єднанням, тобто складається зі звичайних, хоча і гігантських молекул, атоми в яких пов'язані ковалентними зв'язками. На підставі своїх досліджень каучуку і гуми він висунув теорію ланцюгового будови макромолекул, припустив існування розгалужених макромолекул і тривимірної полімерної сітки.

Для отримання натурального каучуку молочний сік гевеї (латекс) добувають методом підсічки, надрізу кору дерева. Натуральний латекс, який представляє собою водну емульсію каучуку, містить 34-37% каучуку, 52-60% води, а також білки, смоли вуглеводи і мінеральні речовини. З латексу каучук коагулюють органічними кислотами, промивають водою і прокочують в листи, які сушать і коптять димом. Копчення охороняє каучук від окислення і дії мікроорганізмів.