Презентація до уроку на тему "Каучук і гума"

Каучук Гума. Міністерство освіти і науки Україниопорний заклад“Охтирська загальноосвітня школа l-lll ступенів”

План. КаучукІсторія відкриття. Хiмiчна будова натурального каучука. Природний каучук. Вулканізація каучуку. Синтетичні каучуки. Гума. Призначення. Компоненти гуми. Використання гуми. Призначення у машинобудуванніВисновок

Актуальнicть проекту. Цiлий ряд подiй вплинув на винахiд синтетичного каучуку-iндустрiальна революцiя, прогрес в моторо будуваннi,двi свiтовi вiйни,зростаючий попит на каучук i дефiцит натурального каучуку. Синтетичнi каучуки-необхiдна альтернатива натуральному,що надали додаткових властивостей виробам.

Каучук існує стільки років, скільки і сама природа. Скам'янілі рештки каучуконосних дерев, які були знайдені, мають вік близько трьох мільйонів років. 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

Iсторiя 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

Натуральний (природний) каучук (НК) являє собою високомолекулярний неграничні вуглеводень, молекули якого містять велику кількість подвійних зв'язків; склад його може бути виражений формулою (C5 H8) n (де величина n становить від 1000 до 3000); він є полімером ізопрену. Хiмiчна будова натурального каучука

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. Сировиною для одержання бутадієну служить етиловий спирт. Отримання бутадієну засноване на реакціях дегідрування і дегідратації спирту. Хiмiчна будова натурального каучука

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

Історія відкриття. Каучук існує стільки років, скільки й сама природа. Скам'янілі залишкикаучуконосних дерев, які були знайдені, мають вік близько трьохмільйонів років. Каучук мовою індіанців тупі-гуарані означає «сльозидерева ». Каучукові кулі із сирої гуми знайдено серед руїн цивілізаційінків і майя в Центральній і Південній Америці, вік цих куль не менше 900років. Перше знайомство європейців з натуральним каучуком відбулося п'ять столітьтому. Власне, історія каучуку почалася, як не дивно, з дитячогом'яча та шкільної гумки.

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.

Каучуки. Гума. Природнийкаучук. Синтетичний каучук

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.

Зараз дерево культивується в південно-східній Азії, Малазії, Індонезії, Шрі-Ланці, Камбоджі, Таїланді, Сараваці і Брунеї. На території України кліматичні зони, придатні для виростання каучуконосних рослин, відсутні. Натуральний каучук та латекс натурального каучуку Україною купується за кордоном. Як саме в дереві синтезується вуглеводень (поліізопрен) каучуку, невідомо. З вулканізованих каучуків одержують міцну й еластичну гуму. Застосовується у виробництві шин, амортизаторів, виробів санітарії і гігієни та ін.

Природний каучук. Дерево можна використовувати через сім років. На ньому роблять зарубки і сік збирають в спеціальні посудини. Щоб видобути каучук із каучуконосних дерев, робітник робить на корі дерева вузький спіралеподібний надріз. Білий сік (латекс) повільно стікає в склянку, закріплену під надрізом. За кілька годин після надрізання збирається приблизно 150 грам соку (надрізи можна робити через кожні 2 дні). Сік густіє й застигає, перетворюючись на грудочки, а потім висихає. Це і є сирий натуральний каучук, який буває двох видів:дикий каучук, добутий з дерев, кущів і лози, які ростуть в натуральних природних умовах; плантаційний каучук.

Протягом ХІХ вся маса сирого каучуку промислового значення являла собою дикий каучук бразильської гевеї, що добувався в лісах Латинської Америки, з дерев і лози в екваторіальній Африці, на Малаккськім півострові, і Зондських островах. Він твердіє на холоді й розм'якшується на сонці. При нагріванні вище 180°C у відсутності повітря — розкладається і виділяє ізопрен. Натуральний каучук бразильської гевеї, має структуру, яка складається на 97,8% із 1,4-цис-поліізопрену. Загальне виробництво натурального каучуку становить близько 9 млн т. і досягає 40% у загальному виробництві й споживанні разом синтетичного і природного каучуків

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.

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 механічних якостей знайшов обмежене застосування. У Німеччині бутадієн-натрієвий каучук знайшов досить широке застосування під назвою «Буна». Синтез каучуків став значно дешевше з винаходом каталізаторів Циглера - Натта.

Ізопрен каучук - синтетичні каучуки, одержувані полімеризацією ізопрену в присутності каталізаторів - металевого літію, перекидних сполук. На відміну від інших синтетичних каучуків ізопрена каучуки, подібно натуральному каучуку, мають високу клейкість і незначно поступаються йому в еластичності. В даний час велика частина вироблених каучуків є бутадієн-стирольним або бутадієн-стирол-акрилонітрильних сополімерами.

Каучуки з гетероатомами 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. Найбільш масовим у виробництві і застосуванні каучуками з гетерозаместітелямі є Хлоропренові каучуки (неопрен) - полімери 2-хлорбутадіена. В обмеженому масштабі виробляються і використовуються тіокол - полісульфідні каучуки, одержувані поліконденсацією дігалогеналканов (1,2-дихлоретану, 1,2-діхлорпропана) і полісульфідів лужних металів.

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 крім каучуку 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.

Зміцнювані — дрібнодисперсні порошки сажі, оксиду кремнію або оксиду цинку — додають для підвищення міцності, твердості і стійкості гумових виробів. Для відповідальних гумових виробів (шини, шланги високого тиску, привідні паси та ін.) використовують волоконні зміцнювані 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 та підвищують 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.

Висновок: В загальному, каучук використовується досить давно. Спочатку, це був натуральний каучук, який добувається із певних видів дерев. Пізніше із розвитком технічних технологій, почалося виробництво синтетичного каучука, який в даний час, як ми побачили по вище сказаному переважає по великій кількості параметрів натуральний. Область використання цього матеріалу досить широка. Це автомобільна і авіаційна промисловість, де із нього виробляють ризину для покришок, камер та шланги. Крім цього каучук, застосовуються в нафтодобувній і взагалі буровій техніці для виготовлення рукавів, трубопроводів в кабельній промисловості та машинобудуванні – для різних з'єднувачів і покриття і навіть в аерокосмічній та атомній галузях використовуються каучуки, володіючи високою стійкістю до дії високих температур і радіації.