природний каучук

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

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.

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

каучук хімічний вулканізація полімерний

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.

У натуральному каучуку міститься 91-96% вуглеводню поліізопрену (C5 H8) n. а також білки і амінокислоти, жирні кислоти, каротин, невеликі кількості солей міді, марганцю, заліза та ін. домішки. Поліізопрен натурального каучуку є стереорегулярность полімером. Практично всі ланки ізопрену 98-100% в макромолекулі приєднані в цис-1,4-положенні:

Молекула натурального каучуку може містити 20-40 тис. Елементарних ланок, його молекулярна маса складає від 1 400 000-2 600000, він не розчиняється у воді, зате добре розчиняється в більшості органічних розчинників.

Цікаво, що існує природний геометричний ізомер каучуку - гутаперча, що представляє собою транс-1,4-поліізопрен:

Відмінності в просторовому розташуванні заступників у каучуку і гутаперчі призводять до того, що і форма макромолекул цих речовин теж різна. Молекули каучуку закручені в клубки. Якщо стрічку з каучуку розтягувати, деформувати, то молекулярні клубки будуть випрямлятися в напрямку додається сил, і стрічка буде подовжуватися. Однак молекулам каучуку енергетично вигідніше перебувати в первісному стані, тому, якщо натяг припинити, молекули знову згорнуться в клубки, і розміри стрічки стануть колишніми. Звичайно, не можна збільшувати навантаження на стрічку до нескінченності - рано чи пізно деформація буде незворотною, стрічка порветься.

Молекули гутаперчі НЕ закручені в клубки так, як каучук. Вони витягнуті навіть без навантажень, тому гутаперча менш еластична.

Еластичність - це здатність до оборотної деформації, особливу властивість деяких полімерів, характерне для лише при певних значеннях температур. При нагріванні каучук з еластичного стану переходить у в'язкотекучий. Сили взаємодії між молекулами слабшають, полімер не зберігається форму і нагадує дуже в'язку рідину. При охолодженні каучук з еластичного переходить в склоподібного стану, стає схожий на тверде тіло. Такий полімер легко і оборотно не розтягується при додатку навантаження. Він відразу рветься, якщо навантаження занадто велика. Полімери в склоподібного стані можуть бути крихкими, їх можна зламати або навіть розбити, наприклад, морозною зимою може растрескаться сумка зі шкірозамінника, тому що при низьких температурах він переходить в склоподібного стану).

Що ж відбувається з каучуком при вулканізації? Коли каучук нагрівають з сіркою, макромолекули каучуку «зшиваються» один з одним сірчаними містками. З окремих макромолекул каучуку утворюється єдина тривимірна просторова сітка. Виріб з такого матеріалу (гуми) міцніше, ніж з каучуку, і зберігає свою еластичність в більш широкому інтервалі температур.

Зараз відомо багато вулканизирующих агентів, проте при виробництві гуми і раніше широко використовують сірку. Як прискорювачів вулканізації застосовують 2-меркаптобензтіазол і деякі його похідні. Можлива і радіаційна вулканізація і вулканізація за допомогою органічних пероксидів. Вулканізації зазвичай піддають суміш каучуку з різними добавками, що додають гумі необхідні властивості, і наповнювачами, що знижують вартість гуми (сажа, крейда).

З появою технології виробництва синтетичних каучуків, гумова промисловість перестала бути цілком залежною від природного каучуку, проте синтетичний каучук не витиснув природний, обсяг виробництва якого як і раніше зростає, а частка натурального каучуку в загальному обсязі виробництва каучуку становить 30%. Провідні світові виробники натурального каучуку - країни Південно-Східної Азії (Таїланд, Індонезія, Малайзія, В'єтнам, Китай). Завдяки унікальним властивостям натурального каучуку, він незамінний при виробництві великогабаритних шин, здатних витримувати навантаження до 75 тонн. Кращі фірми-виробники виготовляють покришки для шин легкових автомобілів з суміші натурального і синтетичного каучуку, тому до цих пір головною областю застосування натурального каучуку залишається шинна промисловість (70%). Крім того, натуральний каучук застосовується при виготовленні конвеєрних стрічок високої потужності, антикорозійного покриття котлів і труб, клею, тонкостінних високоміцних дрібних виробів, в медицині і т.д.

У багатьох країнах на початку 20 ст. досліджувалися місцеві види рослин. У Радянському Союзі систематичний пошук рослин-каучуконосів предпринимался в 1930-х, загальний список таких рослин склав 903 виду. Найбільш ефективні каучуконоси, зокрема Тянь-Шанський кульбаба кок-сагиз, вирощували на поляхУкаіни, України, Казахстану, працювали заводи по виділенню каучуку, який за якістю вважався не поступається каучуку з гевеї. В кінці 1950-х зі збільшенням виробництва синтетичного каучуку обробіток кульбаби-каучуконоса було припинено.

Розміщено на Allbest.ru

подібні документи

Натуральний каучук. Історія відкриття натурального каучуку. Природні каучуконоси. Збір латексу і виробництво натурального каучуку. Фізичні та хімічні властивості натурального каучуку. Склад і будова натурального каучуку. Синтетичний каучук. Гума

Використання молочного соку бразильської гевеї. Склад латексу. Виробництво перших гумок, відкриття вулканізації. Хімічна будова натурального і синтетичного каучуку і гуми. Поняття про терпіння. Отримання каучуку, області його застосування.

Будова і властивості поліізобутилену, одержуваного з изобутилена. Полімеризація изобутилена як сировини для виробництва синтетичних каучуків. Виробництво високомолекулярного поліізобутилену. Хімічні властивості матеріалів, вироблених з изобутилена.

Вивчення впливу і можливості використання синтетичних каучуків і термоеластопластів як вязкостних присадок до моторних мастил. Характеристика продукту деструкції каучуку СКІ-3, термоеластопластів ІСТ-20 і ДСТ-30, штатної присадки ПМА-Д.

Історія створення технології синтетичного каучуку. Отримання мономерів для синтетичних каучуків. Виробництво СК полімеризацією в розчині. Властивості ізоперена, і його отримання методом полімеризації. Поточна схема переробки нафти родовища.

Дослідження динаміки полімерних ланцюгів в розчині, яка є чутливим тестом внутрімакромолекулярного структуроутворення і хімічних перетворень за участю макромолекул, а також фактором, що впливає на перебіг реакцій в ланцюгах полімеру.

Особливості полимераналогичних перетворень, їх реакційні здатності. Специфіка полимераналогичних реакцій. Ефекти, обумовлені структурою макромолекул. Бутадієн-стирольні каучуки, розгляд їх хімічних властивостей і полимераналогичних перетворень.

Способи синтезу і структура изопренового каучуку до і після вулканізації. Метод інфрачервоної спектроскопії для визначення молекулярної структури полімерів. Деформаційно-міцнісні властивості полімерів, що знаходяться в високоеластіческом стані.

Бутадієн-нітрильних каучук: поняття, властивості, виробництво. Сірка, стеаринова кислота, сульфенамід, ацетонаніл. Метод визначення пластоеластіческіх властивостей на Пластометри, умовної границі міцності при розтягуванні. Екскурсія на завод "РТІ Каучук".

Вивчення номенклатури, властивостей, будови природних і синтетичних полімерів, які є природними Наноструктуровані системами. Основні типи будови і процеси утворення макромолекул. Види полімеризації, стадії поліконденсаційних процесів.