Каучук. Гума. Способи добування та використання.

Каучук. Гума.

Каучук мовою індіанців тупи-гуарани означає «сльози дерева». Каучукові кулі із сирої гуми знайдені серед руїн цивілізацій інків і майя в Центральній і Південній Америці, вік цих куль не менше 900 років. Перше знайомство європейців з натуральним каучуком відбулося п'ять століть назад. Власне, історія каучуку почалася, як не дивно, з дитячого м'ячика і шкільної гумки. Iсторiя вiдкриття

Iсторія вiдкриття. У 1770 році британський хімік Джозеф Прістлі (Joseph Priestley) вперше знайшов йому застосування: він виявив, що каучук може стирати те, що написано графітовим олівцем. Тоді такі шматки каучуку називали гумміеластіком («смолою еластичною»). У 1791 році англійський фабрикант Самуель Пел (Samuel Peal) запатентував спосіб зробити одяг водонепроникної за допомогою обробки її розчином каучуку в скипидарі. У Франції до 1820 р. навчилися виготовляти підтяжки і підв'язки з каучукових ниток, сплетених із тканиною.

У 1834 році німецький хімік Фрідріх Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) і американський хімік Натаніель Хейвард (Nathaniel Hayward) виявили, що додавання сірки до каучуку зменшує або навіть зовсім усуває липкість виробів з каучуку. Через деякий час він винайшов новий матеріал - гуму. Цей процес був названий вулканізацією. Відкриття гуми призвело до широкого її застосування: до 1919 року було запропоновано вже більше 40 000 різних виробів з гуми. Iсторiя вiдкриття

Хiмiчна будова натурального каучука

. . . — CH2 CH2 — CH2 CH2 — . . . C = C C = C HCH3 CH3 HНатуральний каучук – це цис-полiiзопрен. Каучук, в якому всi мономери знаходяться в цис-, або в транс-конфiгурацii, називається стереорегулярним. Хiмiчна будова натурального каучука

У розробці синтезу каучуку Лебедєв пішов шляхом наслідування природі. Оскільки натуральний каучук - полімер дієнового вуглеводню, то Лебедєв скористався також дієновим вуглеводнем, тільки більш простим і доступним - бутадіеном. Хiмiчна будова натурального каучука

Сировиною для одержання бутадієну служить етиловий спирт. Отримання бутадієну засноване на реакціях дегідрування і дегідратації спирту. Механізм одержання бутадієну

Каучук. Каучук – натуральний або синтетичний матеріал, що характеризується еластичністю, водонепроникністю і електроізоляційними властивостями, з якого шляхом спеціальної обробки отримують гуму.

Відкриття каучуку, як і багатьох інших корисних речей, приписують всюдисущому Колумбу. Потрапивши в Америку, він побачив індіанців, які грали у м'яча з невідомої чорної маси. М’яч стрибав набагато краще за шкіряні європейські м'ячі. Він був зроблений із соку дерева, яке росте зараз в країнах із тропічним кліматом - в Індонезії, Індії, Бразилії, на Цейлоні. Найбільш поширена бразильська гевея, її висота - 30 метрів, в обхваті - 3,5 метри. При надрізі її кори виступає білий молочний сік, латекс. Сік гевеї індіанці і назвали "каучу" - це означало "сльози дерева". Підсушений на сонці сік ставав тягучим і трохи липким. Індіанці використовували його і для побутових потреб - робили з нього пляшки, приклеювали до тіла прикраси з пташиного пір'я, і ​​так далі.

Вдруге каучук відкрив французький мандрівник Кондамін. У 1738 році він представив у Парижі зразки речовини, яку назвав гумою (латиною резина - гума - означає "смола"), але привезені зразки висохли і затверділи. У такому вигляді каучук можна було використовувати виключно для однієї справи - стирання олівцевих записів. Так з'явився перший ластик.

Каучук. Еластичний матеріал, який отримують при коагуляції латексу каучуконосних рослин, головним чином бразильської гевеї, що росте в тропічних країнах. Основний компонент - поліізопрен - вуглеводневе полімерне хімічне з’єднання, що має загальну формулу (C5 H8)n.

Каучуки. Гума. Природнийкаучук. Синтетичний каучук

Полімеризацію ізопрену можна схематично зобразити таким рівнянням: Молекули природного каучуку теж мають лінійну структуру і також звивисті. Молекулярна маса природного каучуку досягає 170 000 в. о., а число елементарних ланок в молекулі — до 2500. Продукт вулканізації композицій на основі каучуку називається гумою.

Вулканізація каучуку Сирий каучук має низьку міцність і дуже липкий, особливо при нагріванні, а на морозі стає твердим і ламким. Тому для виготовлення різних виробів у сирому вигляді каучук непридатний. Свої цінні властивості каучук набуває при вулканізації, тобто при нагріванні з сіркою.

Вулканізація каучуку

Синтетичні каучуки Першим синтетичним каучуком, що мали промислове значення, був полібутадіеновий (дивініловий) каучук, що вироблявся синтезом за методом С. В. Лебедєва (аніонна полімеризація рідкого бутадієну в присутності натрію), однак через невисокі механічні якості знайшов обмежене застосування.

Синтетичні каучуки

Синтетичні каучуки

На відміну від інших синтетичних каучуків ізопренові каучуки, подібно натуральному каучуку, мають високу клейкість і незначно поступаються йому в еластичності.

Ізопрен-каучуки - синтетичні каучуки, одержувані полімеризацією ізопрену в присутності каталізаторів - металевого літію, перекидних сполук.

В даний час велика частина вироблених каучуків є бутадієн-стирольним або бутадієн-стирол-акрилонітрильними сополімерами.

Каучуки з гетеро атомами в якості заступників або мають їх у своєму складі часто характеризуються високою стійкістю до дії розчинників, палив і мастил, стійкістю до дії сонячного світла, але мають гірші механічні властивості. В обмеженому масштабі виробляються і використовуються тіокол - полісульфідні каучуки, одержувані поліконденсацією дигалогеналканів (1,2-дихлоретану, 1,2-діхлорпропана) і полісульфідів лужних металів.

Найбільш масовим у виробництві і застосуванні каучуками з гетеро замісниками є Хлоропренові каучуки (неопрен) - полімери 2-хлорбутадіена.

Гума продукт вулканізації композицій на основі каучуку; матеріал, необхідний для виробництва різноманітних виробів - від автомобільних шин до хірургічних рукавичок. Головна перевага гуми - її еластичність. Вона може розтягуватися й гнутися, а потім приймати початкову форму. Гума може бути як і м’яка, так і тверда.

Призначення. Понад половину виробленої гуми витрачають на автомобільні шини. Крім шин, із гуми виробляють взуття, одяг, рукавички, труби, ластики, тенісні м'ячі , прокладки клапанів для герметизації трубопроводів і двигунів.

Компоненти гуми. Найважливішим компонентом гуми є натуральний або синтетичний каучук, від якого залежать основні властивості гумового матеріалу. Для поліпшення властивостей гуми до її складу крімкаучуку додають: вулканізатори, зміцнювачі, пластифікатори, барвники, стабілізатори та інші компоненти.

Вулканізатори (сірка, селен, іноді пероксиди) додаються в кількістю 1-5 %. Внаслідок певних хімічних реакцій вулканізатора з каучуком утворюється високоеластична гума. Якщо масову частку сірки в сирій гумі довести до 30 і більше %, то утворюється твердий нееластичний матеріал ебоніт, який використовують як ізолятор в електротехніці. Вулканізацію можна активізувати оксидами магнію, свинцю, цинку та ін.

Зміцнювачі — дрібнодисперсні порошки сажі, оксиду кремнію або оксиду цинку — додають для підвищення міцності, твердості і стійкості гумових виробів. Для відповідних гумових виробів (шини, шланги високого тиску, привідні паси та ін.) використовують волоконні зміцнювачі із синтетичних волокон або металевого дроту, покритого латунню, щоб підвищити зчеплення дроту з полімером.

Пластифікатори (тіарафін, каніфоль,стеаринова кислота, рослинні олії) сприяють рівномірному розподілу компонентів у суміші,полегшують формування виробів тапідвищують їх морозостійкість.

Барвники (мінеральні й органічні) надають гумовим виробам бажаного кольору.

Сукупність технічних властивостей гумових матеріалів дає змогу застосовувати їх для амортизації та демпфірування, хімічного захисту деталей машин, трубопроводів, шлангів, ущільнення і герметизації в умовах повітряних і рідких середовищ, для покришок і камер коліс літаків та автотранспорту тощо. Номенклатура гумових виробів налічує понад 40000 найменувань.

Використання гуми1. Використання гуми – це покришки, шини, гумове взуття, м'ячі, прогумовані тканини, гумові килимки і так даліЯкщо в каучуку 10-15% сірки – це гума.2. Використання ебоніта – твердого, стійкого до розчинників матеріалу, що володіє ізоляцiйними властивостями, – це багаточисельні деталі для радіотехніки і електроніки. Якщо в каучуку 25-40% сірки - це ебоніт

За призначенням у машинобудуванні:ущільнювачі, вібро- та звукоізолятори, протиударні, силові (шестірні, корпуси насосів, муфти, шарніри), антифрикційні, фрикційні деталі та інструменти. Гума також використовується з метою захисну виробів та як декоративна речовина.