Каучук синтетический это: Синтетический каучук – Что такое Синтетический каучук?

alexxlab | 23.06.1989 | 0 | Разное

Содержание

Синтетические каучуки – База знаний

Синтетические каучуки

Данные продукты нефтеперерабатывающей промышленности также относятся к полимерным материалам, хотя имеют мало общего с предыдущими веществами. Главное физическое отличие синтетических каучуков от остальной группы полимеров заключается в том, что они не термопластичны. Их относят к группе эластомеров, то есть веществ, которые в своем нормальном состоянии способны деформироваться под действием нагрузки. После того, как давление прекращается, они возвращаются в первичную форму. В мире существует альтернатива данным веществам. Называется она природными каучуками и производится из сока дерева гевея. Масштабов производства натурального материала недостаточно для того, чтобы удовлетворить потребности рынка. Особенно ярко это было продемонстрировано во время Второй мировой войны, когда большая часть плантаций гевеи находилась под контролем Японии. Это стало толчком к развитию данного направления нефтехимии в Западных странах.

На сегодняшний день синтетические материалы занимают практически 65% всего рынка каучуков.

В качестве мономеров каучуковых цепочек выступают вещества, сопряженные диены. Их отличие в том, что они имеют две двойные связи между атомами углерода. Самым востребованным из них является дивинил (1,3-бутадиен):

Рис. 22

Вторым по важности мономером является изопрен – вещество, которое очень близко к дивинилу, но имеет на один атом углерода больше:

Рис. 23

Интересной особенностью реакции полимеризации является то, что между 2 и 3 атомом молекулы образуется двойная связь, в то время как между 1 и 4 – одинарная:

Рис. 24

Благодаря таким двойным связям, материал имеет повышенную эластичность, которая характерна только для этого рода полимеров.

Стоит также понимать, что между исходными каучуками и готовой резиной есть очень большая разница. Резины производятся на основе каучука в процессе вулканизации.

При термической обработке с добавлением специального ингредиента (вулканизатора) отдельные молекулярные цепочки переориентируются в поперечном направлении, что придает материалу большей прочности. Чаще всего дополнительным элементом выступает сера.

История синтетических каучуков

Своей широкой популярностью каучуки обязаны сразу нескольким открытиям. Несмотря на то, что материал был известен тысячи лет, его практически не использовали, поскольку он не имел достаточной прочности. В 1840 году Джон Гудийер смог существенно улучшить свойства каучука, открыв процесс вулканизации. Уже через шесть лет его технология смогла найти практическое применение. Роберт Томпсон запатентовал первую в мире пневматическую шину. Ее существенным преимуществом были износостойкость и комфортабельность. По сравнению с деревянными колесами тогдашних экипажей, шина была настоящей находкой. К сожалению, технологию не удалось поставить на промышленные рельсы, поскольку не было возможности производить тонкую резину.

Только через сорок лет шотландский изобретатель Джон Данлоп смог усовершенствовать процесс производства резины. На основанном им предприятии производились шины для велосипедов, экипажей, а потом автомобилей. И вот тогда каучук стал действительно востребованным в Европе. В Бразилию стали съезжаться миллионы людей, которые хотели добывать сырье и продавать его в Старом Свете.

Однако промысел просуществовал совсем недолго. Вывоз семян гевеи был запрещен властями Бразилии. Но при этом они так и не смогли уберечь себя от воровства. Уже в 1886 Генри Уикгем смог похитить около ста тысяч семян этого дерева. После того, как гевея была привезена в Азию, потребовалось некоторое время на организацию плантаций. Меньше чем через десятилетие Азия стала основным поставщиком натурального каучука на мировом рынке. Цейлон и Малайзия предложили более низкие цены, тем самым вытеснив Бразилию с рынка. Спрос на каучуковую резину рос с каждым днем.

Связано это было с новыми изобретениями в производстве шин и популяризацией автомобильного транспорта. Уже в 1891 году была изобретена первая сменная шина братьями Мишлен. А всего через девять лет компания «Гудиер» представила свои первые бескамерные шины. Быстрое развитие автомобильной промышленности привел к серьезному увеличению роста спроса на каучуковые резины. Но натуральный материал не мог удовлетворить всех потребителей – возникла серьезная потребность в альтернативе натуральному каучуку.

Быстро найти синтетическую замену не смогли. Было проведено множество экспериментов, которые давали лишь частичный результат. Самого большого успеха удалось добиться русскому ученому Ивану Кандакову. Ему удалось синтезировать эластичный полимер. Однако открытый материал не нашел широкого применения. Только в 1909 году в Германии удалось получить первый синтетический каучук. В основу были положены наработки русского химика. Патент на производство синтетического каучука был зарегистрирован на имя немецкого химика Фринца Гофмана.

В этом же году в России был представлен доклад выдающегося химика Сергея Лебедева. Он продемонстрировал всем свое открытие. Оно заключалось в получении эластичного полимерного материала путем термополимеризации. Интересной особенностью этого открытия стало то, что именно данный принцип был положен в основу промышленного производства синтетического каучука. Это было первое предприятие своего рода не только на территории России, но и во всем мире.

Первая мировая война и переворот, устроенный большевиками, стали толчком для развития новой отрасли промышленности. Перед Советским Союзом встала серьезная проблема. Получать натуральный каучук было невозможно, поскольку страна находилось в блокаде. Единственным вариантом оставалось создать собственное производство синтетического каучука. Поэтому в 1926 году было проведен конкурс на разработку промышленного проекта по производству синтетического каучука. Было предложено два варианта. В первом случае химик Бызов предлагал получать эластичный полимер из добываемого нефтяного сырья. Однако тогдашние мощности не позволяли наладить серийное производство. В связи с этим на конкурсе победил проект Лебедева. Согласно его идеи синтезировать каучук стоило на основе бутадиена, который изготавливался путем переработки этилового спирта. За свой проект Лебедев получил звание академика наук и орден Ленина. Производство оказалось настолько инновационным, что в его существование долго не могли поверить в Западных странах, называя его не более чем выдумкой и обманом.

Первое предприятие по данному проекту было открыто в Ярославле в 1932 году. Следом за ним были основаны предприятия в Воронеже, Казани и Ефремове. Каждое предприятие имело одинаковые производственные мощности. В общем случае страна могла получать 40 тыс. тонн синтетического каучука в год. Предприятия открывались в близком месте от сырьевой базы. Поскольку в качестве основы использовался этиловый спирт, то и размещались заводы вблизи от плантаций картофеля. В качестве катализатора процесса производства использовался натрий. Такой способ производства не мог похвастаться высокой эффективностью. Его главным достоинством была невысокая цена, что было очень важно для страны в тот момент.

Вторым производителем синтетического каучука в мире стала Германия. Интересно, что причины у страны были те же, что у СССР. После начала Второй мировой войны страна оказалась в эконмической блокаде. Именно это стало толчком к открытию собственных производственных мощностей для изготовления синтетического каучука. Первым предприятием стал завод в городе Шкопау. Процесс производства полимера серьезно отличался и был более совершенным. Синтетический каучук производился путем реакции сополимеризации. При этом использовался стирол и бутадиен. Все это происходило в водной среде, что позволяло получить качественный полимер.

Производство имело высокую эффективность, и уже до конца войны группа предприятий могла производить практически 180 тыс. тонн в год.

США также были вынуждены открыть собственное производство, поскольку все плантации гевеи в Азии оказались под контролем Японии, а поставки прекратились сразу же после атаки на Перл-Харбор. В итоге правительство приняло кардинальное решение начать собственное производство синтетического каучука. Всего за несколько лет в стране было открыто более полусотни заводов по производству данного полимера. Интересным фактом является то, что после окончания войны все производственные мощности перешли в собственность правительства.

Поскольку победу в войне одержал антигитлеровский блок, то производственные мощности Германии были разделены между союзниками. Советскому Союзу удалось получить завод из города Шкопау. Он был полностью демонтирован и вывезен в Воронеж. После освоения нового способа производства СССР стал лидером в производстве синтетического каучука.

В конечном итоге, на основе бутадиеностиролового каучука были разработаны собственные виды полимера. При этом никто не забыл про более традиционный способ производства полимера. Было принято решение изготавливать каучук на основе искусственного спирта, а не натурального, что еще больше удешевило его себестоимость. Открылось несколько предприятий. После этого разрабатывались технологии по производству полимера с помощью различных продуктов нефтехимии. Производства стали выпускать полиизопреновый синтетический каучук. Этот материал очень близок по своим качествам к натуральному сырью.

Производство синтетических каучуков

Упрощенная блок-схема производства различных типов синтетического полимера представлена ниже:

Рис. 25

Производство синтетического каучука имеет свои особенности и сложности. Главной из них является необходимость синтезировать большое количество разнообразных мономеров. Именно поэтому процесс газофракционирования так важен в нефтеперерабатывающей промышленности – он позволяет получить на выходе индивидуальные фракции необходимых легких углеродов. Наиболее интересными для данной отрасли являются бутан и изобутан, которые также получают на нефтеперерабатывающих заводах. После процедуры пиролиза и разделения сырье передается на дальнейшую переработку.

Первым этапом дальнейшего производства является дегидрирование веществ. Таким образом удается получить двойные связи углеродов после того, как будут удалены лишние атомы водорода. После такой процедуры удается добыть изопрен и бутадиен. Это самые важные материалы для процесса полимеризации синтетического каучука. Вещества производятся другими способами. Например, при пиролизе жидких газов удается получить изопрен. Кроме того, данное вещество возможно получить на основе изобутилена и формальдегида.

Поскольку синтетический каучук представляет собой сополимер, то в качестве дополнительных веществ часто используется стирол и его производные. Например, распространенной «добавкой» является метилстирола, который получается в результате добавления полипропилена вместо этилена. Важным веществом может также стать акрилонитрил. Его изготавливают на основе аммиака и пропилена. В зависимости от способа производства удается получить несколько полимерных материалов каучуковой группы. В Российской Федерации принята классификация, согласно которой полибутадиеновый каучук имеет маркировку СКД, сополимер бутадиена и стирола может иметь маркировку БСК и ДССК. Отличие всех этих материалов заключается в способе производства полимер и применяемых для этого основ. В результате удается изготовить огромное разнообразие эластичных полимеров. Наиболее распространенным является изопреновый каучук (СКИ), который по своим качествам очень близок к натуральному. Одной из его разновидностей является бутилкаучук (БК), химическое название которого изопрен-изобутиленовый.

В отдельные группы также выделяют сополимеры этилена и пропилена, в которые добавляется небольшая часть диенов. Отнести их к чистым каучукам нельзя, но они нашли широкое применение в определенных сферах. Для получения определенных качеств в полимеры часто добавляют хром и бром. Они включаются в цепочки полимеров, придавая им нужные характеристики.

Одной из наиболее востребованных современных групп каучуков являются ТЭП. Расшифровывается аббревиатура как термоэластопласты. То есть данные вещества обладают свойствами всех полимеров. Они достаточно пластичны в нормальном состоянии и могут быть обработаны традиционными для термопластов методами.

Синтетические каучуки в СИБУРе

Производством каучука занимаются несколько предприятий холдинга, которые расположены в Воронеже, Тольятти и Красноярске. Холдинг является одним из крупнейших производителей эластичных полимеров в мире, занимая шестую позицию в списке. Все предприятия холдинга выпускают большинство известных типов синтетического каучука. В качестве сырьевой базы используется бутадиен, изопрен собственного производства, а в качестве сополимеров – стирол, акрилонитрил и изобутилен.

Предприятия используют преимущественно собственное сырье. Поставляется оно в цистернах с «СИБУР-Нефтехима», завода в Томске и некоторых предприятий компании «Лукойл». В большинстве своем сырье поступает в виде веществ с различным составом, после чего проходит процесс фракционирования на месте. Очень много сополимеров поставляются от сторонних производителей, что позволяет обеспечить производственные мощности холдинга постоянной загрузкой. Одним из партнеров компании является белорусский производитель «Полимир».

После того, как мономеры пройдут необходимую очистку, они поддаются полимеризации. Для получения различных типов материалов используются различные вещества и среды производства. Очень часто применяется водяная суспензия, в которую могут добавляться небольшие кусочки готового каучука. Именно вокруг таких частичек собираются остальные, что и позволяет получить готовые материалы. Существенное отличие имеет производство изопрена. Для этого используется среда из углеводородных растворителей.

После проведения реакции полимеризации полученные материалы очищают от ненужных примесей (воды, растворителей и т.д.). Интересной особенностью производства является то, что большая часть продукции поставляется в другие страны. Главным потребителем является Китай. Кроме того, на основе некоторых типов каучуков производятся экологические шины компании «Континентал». Также на Воронежском предприятии изготавливаются многие разновидности ТЭП, которые нашли свое применение во многих специализированных сферах. Компания СИБУР занимается выпуском синтетического каучука и внедрением большого количества современных технологий.

Применение синтетических каучуков

Большая часть продукции резинового типа производится на основе синтетических каучуков. Вещество используется для производства материалов для любой сферы промышленности, в том числе и пищевой. На основе резин выпускают автомобильные шины, изоляционные материалы, медицинские костюмы, непромокаемую одежду, обувь и т.д. Самым крупным потребителем материалов на основе синтетического каучука являются автомобильные компании. Именно шины являются наиболее востребованным товаром из синтетического каучука. В настоящее время в мире действует около пятисот заводов по производству автомобильных покрышек, которые выпускают более одного миллиарда единиц товара в год.

Очень важными материалами также являются ТЭП полимеры. Они используются при производстве большого количества строительных материалов. Самой важной сферой применения этих полимеров является дорожное строительство. Положительные качества материала позволяют продлить срок службы дорожного покрытия практически в три раза. На сегодняшний день применение ТЭП при строительстве дорог является обязательным условием. В Китае уже практически сто процентов дорожного покрытия изготавливается с применением ТЭП полимеров в качестве вяжущих веществ. Такая технология позволила бы решить постоянную проблему нашей страны.

Важным применением синтетических каучуков является производство латекса. Его присадки добавляются в строительные лакокрасочные материалы, пропиточные жидкости, отделочные материалы и многое другое. Кроме того, на основе этой группы производятся товары народного потребления, игрушки, медицинские инструменты, элементы одежды, обуви и т.д. В любой сфере деятельности человека, где возникает потребность в эластичных материалах, применяются синтетические каучуки. При этом искусственные полимеры обладают гораздо большим набором положительных качеств, чем их натуральные аналоги.

Создан синтетический каучук, обладающий всеми главными свойствами настоящего

Исследователи из Японии разработали синтетический каучук, который обладает той же прочностью при растяжении, что и натуральный. Это имеет большое значение для мировой резиновой промышленности и позволяет снизить зависимость от этого важного природного материала.

Читайте «Хайтек» в

Натуральный каучук применяют при производстве шин и других деталей автомобилей, напольных покрытий, одежды, клея, антивибрационных прокладок и креплений, ластиков, резиновых лодок, воздуховодов, шлангов, звукопоглощающих материалы и многого другого — всего он используется более чем в 40 000 коммерческих продуктов. Источник натурального каучука — растения, в основном — бразильское каучуковое дерево Hevea brasilensis.

Резина обладает такими привлекательными свойствами, как упругость, эффективное рассеивание тепла, эластичность, ударопрочность, превосходная электроизоляция и стойкость к истиранию. Синтетические каучуки, несмотря на то, что они их активно исследовали в последние десятилетия, пока не могут легко имитировать характеристики натурального.

Однако, несмотря на свою полезность, добыча и переработка натурального каучука наносят огромный ущерб окружающей среде. Каучуковые плантации являются серьезной причиной обезлесения. Кроме того, отсутствие биоразнообразия ресурсов приводит к ненадежности поставок из-за таких факторов, как сокращение посевных площадей и потенциальный неурожай. Сокращение зависимости от натурального каучука является ключевым направлением для исследователей.

С начала девятнадцатого века структура натурального каучука изучалась и анализировалась многими исследователями. Ранние работы были сосредоточены на первичной структуре натурального каучука. Более поздние исследования показали, что каучук представляет собой нанокомпозит. Его основным компонентом является цис -1,4-полиизопропен с второстепенными некаучуковыми компонентами, такими как белки и липиды. Исследования показали, что вулканизация натурального каучука включает роль некаучуковых компонентов посредством взаимодействия между белками и ионами цинка.

Реакции и расслоение фаз при биосинтезе вызывают образование в натуральном каучуке нанофазно-разделенной структуры. Структура состоит из частиц натурального каучука диаметром около 1 мкм и матрицы некаучуковых компонентов толщиной в несколько десятков нанометров.

Группа ученых из ACS Applied Polymer Materials разработала синтетический каучук, идентичный натуральному. Процесс синтеза был вдохновлен биосинтезом натурального каучука и процессом, который формирует то, что исследователи назвали «островно-наноматричной структурой». В своих исследованиях авторы химически прикрепили наночастицы к частицам синтетического каучука размером ~ 1 мкм, диспергированным в воде. За этим процессом следовали стадии коагуляции и сушки. Авторы отдавали предпочтение органическим наночастицам из-за органической природы белков. Прививочная полимеризация при низких температурах подходящего мономера, являющегося предшественником полимера, обладающего относительно высокой температурой стеклования, на частицах каучука способствовала прикреплению органических наночастиц.

В качестве источника исследователи использовали синтетический цис -1,4-полиизопрен, который содержал не менее 98,5% цис -1,1-изопрена. Материал готовили методом полимеризации в растворе. Синтетический материал растворяли в летучих веществах с последующим эмульгированием с водой и этапами выпаривания растворителя для создания синтетического латекса. Исследователи стабилизировали латекс, покрыв частицы цис -1,4-полиизопрена канифолью с последующей заменой додецилсульфатом натрия непосредственно перед привитой сополимеризацией стирола.

Конверсия стирола при привитой сополимеризации при комнатной температуре оказалась недостаточной — всего 15% — лишь незначительно увеличиваясь при росте концентрации инициатора. Присутствие канифоли ингибировало привитую полимеризацию. Повышение температуры инкубации до 90 градусов по Цельсию решило эту проблему.

Для визуализации наноструктуры приготовленного синтетического каучука была использована ТЭМ, которая показала, что это та же островково-наноматричная структура натурального каучука. Анализ напряжения-деформации показал, что когда синтетический каучук содержит эту структуру, механические свойства материала идентичны свойствам натурального каучука.

Кроме того, результаты исследования показали, что оптимальное время вулканизации для этого синтетического каучука было таким же, как и для его натурального аналога. В целом результаты этих исследований свидетельствуют о синтезе синтетического каучука, который решает традиционные проблемы, связанные с его производством.


Читать далее

Самое большое генеалогическое древо человечества показало историю нашего вида

Физики воссоздали способности Т-1000 из «Терминатора-2» в лаборатории

Ученые, возможно, нашли недостающее звено между одноклеточными и клетками человека

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение.

 

 

Каучук – это природный или синтетический продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями.

 

Каучук – что это?

Натуральный каучук, характеристики и свойства

Где содержится? Получение натурального каучука

Химическое строение натурального каучука и его состав

Типы и виды натурального каучука

Синтетический каучук, виды, его свойства, получение

Применение натурального и синтетического каучука

 

Каучук – что это?

Каучук – это природный или синтетический продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Их важнейшими физическими характеристиками являются эластичность (каучуки способны восстанавливать форму), электроизоляция, водо- и газонепроницаемость. Из каучуков путем вулканизации получают резины и эбониты.

 

Натуральный каучук, характеристики и свойства, состав:

Натуральный каучук известен с давних времен. Учеными найдены окаменелые остатки каучуконосных растений, их возраст – миллионы лет. Пятьсот лет назад, с открытием Америки, представители цивилизации узнали об этом материале. В то время индейцы бойко продавали людям бутылки и обувь из резины. Однако, по-настоящему востребованным каучук стал сравнительно недавно, в 30-х годах XIX столетия: Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) в 1839 году изобретя процесс вулканизации, получил резину. Для этого он нагревал каучук с серой, при этом свойства материала только улучшились. Так была изобретена резина, с этого и началось ее широкое применение. К 1919 году на рынке уже существовало свыше сорока тысяч видов изделий с применением этого материала.

Каучук на 91-96 % состоит из полимера изопрена и имеет следующие характеристики и свойства: плотность 910-920 кг/м3, морозостой­кость или температура стеклования 70 °C (т.е. он перестает быть пластичным и обретает некоторые качества, свойственные стеклу), теплоустойчивость до 200 °C.

В большинстве жидкостей (вода, спирт, ацетон, жирные кислоты) не растворяется и в них не набухает. Набухая, постепенно растворяется в подобных себе веществах: бензине, бензоле, эфире, толуоле и других ароматических углеводородах.

Сжатие натурального каучука сопровождается поглощением, растяжение – выделением тепла.

При охлаждении каучук становится хрупким, при нагревании – размягчается. И в том и в другом процессе каучук теряет свою эластичность. Взаимодействие натурального каучука с озоном, кислородом и другими окислителями ведет к повышению хрупкости и появлению трещин. Т.е. повышается хрупкость, он «старится».

Как и большая часть полимеров, в зависимости от температуры каучук может быть в одном из трех состояний: высокоэластичном, вязкотекучем и стеклообразном. При обычных температурных условиях каучук высокоэластичен.

Более прочего каучук ценится вследствие своей эластичности. Изделия из него способны быстро возвращать себе первоначальную форму. Это происходит каждый раз, как только перестают действовать деформационные силы. Упругость каучука одна из самых лучших в своем классе. Например, если изделие из него будут растягивать до 1000%, оно все равно вернется в свою исходную форму. К слову, для обычных твердых тел эта цифра равна 1%. Эти уникальные свойства каучук сохраняет и при нагревании, и при охлаждении.

Кроме того, преимущество каучука проявляется еще и в том, что он обладает высокой пластичностью. Это означает, что под воздействием внешних сил этот материал будет приобретать и сохранять приданную ему форму. Во время механической обработки или нагревания это свойство особо заметно. Таким образом, каучук считается пласто-эластическим веществом.

Однако, у натурального каучука имеется недостаток: со временем он твердеет и вследствие этого теряет свои свойства.

 

Где содержится? Получение натурального каучука:

Для природных каучуков сырьевым источником служит млечный сок некоторых растений, выделяющих латекс (белая жидкость с особыми свойствами). Сам латекс является довольно распространенным компонентом растений и встречается у представителей каучуконосных растений разных ботанических групп.

Находится он в разных частях растений. Поэтому их (т. е. растения) классифицируют следующим образом:

1. латексные, когда вещество накапливается в млечном соке,

2. хлоренхимные – вещество накапливается в молодых зеленых побегах и листьях,

3. паренхимные – вещество накапливается в корнях и стеблях,

4. травянистые латексные растения семейства сложноцветных – это кок-сагыз, крым-сагыз и другие, где каучук в небольшом количестве накапливается в подземных органах. Эти растения не используются в промышленном производстве каучука.

Каучуконосные деревья растут в основном в зоне экватора, не удаляясь от него больше, чем 10° на север и юг, т. е. это пояс шириной 1300 км и его так и называют: «каучуковый пояс». Именно здесь выращивают каучуконосные деревья для промышленного применения в мировом масштабе. В основном натуральный каучук получают из латекса тропического дерева гевеи бразильской. Для этого на коре дерева, достигшего 5-летнего возраста, делают V-образные надрезы. С одного дерева гевеи получают в среднем 2-3 кг каучука.

Чтобы получился каучук, добытый из гевеи бразильской, млечный сок (латекс) подвергают процессу свертывания или желатинирования, добавляя в него уксусную или муравьиную кислоту, после промывают водой, прокатывают в листы и коптят.

 

Химическое строение натурального каучука и его состав. Формула каучука:

Натуральный каучук является полимерным ненасыщенный углеводородом, имеющим большое количество двойных связей. Его универсальная химическая формула выглядит так: (C5H8)n, где степень полимеризации (n) составляет 1000-3000 единиц. Мономер натурального каучука называется изопреном.

При химическом анализе природного каучука видно, что он состоит только из углерода и водорода. Это позволяет отнести его к углеводородам. Подтверждением этому есть первичная формула каучука. Молекулярная масса отдельных единиц может превышать полумиллион грамм на моль. Таким образом, натуральный каучук является природным полимером изопрена, а точнее цис-1,4-полиизопрена.

Если представить молекулу каучука не атомарно тонкой, ее можно было бы разглядеть в микроскоп, вследствие того, что она очень длинная. А если ее еще и максимально растянуть, то получится большая зигзагоподобная линия. Это обусловлено типом углеродных связей.

По причине того, что в изопрене чередуются одинарные и двойные связи, части молекулы могут вращаться только вокруг одинарных связей. И в результате подобных колебаний молекула постоянно изгибается, и даже в состоянии покоя у нее сближены концы.

Молекулы натурального каучука похожи на почти круглые пружины, что позволяет им легко и сильно растягиваться и увеличиваться в размерах при разведении концов.

 

Типы и виды натурального каучука:

Натуральный каучук делят на 8 типов, образующих 35 сортов.

Самым распространенным и ценным типом нату­рального каучука считается «смокед-шит», что означает копченый лист. Он изготавливается в виде достаточно прозрачных листов цвета янтаря с рифленой поверхностью.

Меньше распространен тип называемый «светлый креп». Для его получения к латексу перед желатинировани­ем добавляют для отбеливания бисульфит натрия. Листы этого типа каучука имеют кремовый оттенок, они непрозрачны.

Меньше всего ценится тип, который называют «пара-каучук». Его добывают из дикорастущей гевеи кустарным способом.

 

Синтетический каучук, виды, его свойства, получение, производство и синтез:

В XX веке с появлением автомобильной промышленности стал расти спрос на резину, значит и на каучук. Поэтому на каучук, получаемый из сока гевеи, появился дефицит. Встал вопрос получения синтетического каучука. В 1927 году советский ученый С.В. Лебедев получил первый синтетический дивиниловый каучук с помощью реакции полимеризации 1,3-бутадиена при помощи натриевого катализатора. Теперь он стал настолько популярным, что почти вытеснил собой натуральный каучук. Синтетический каучук разделяют на более чем 30 типов, которые образуют свыше 220 марок.

В настоящее время в России выпускается синтетический каучук специального и общего назначения. Кроме того, синтетический каучук подразделяют на стереорегулярный и нестереорегулярный. Стереорегулярный, более прочный и износостойкий, чем натуральный каучук. Он применяется, например, как исходный материал для автомобильных покрышек. Нестереорегулярный – используют в производстве эбонита и резины, более стойкой к воздействию агрессивных сред.

Синтетическими каучуками общего назначения считаются:

  1. 1. бутадиеновый каучук,
  2. 2. изопреновый каучук,
  3. 3. бутадиен-стирольный каучук,
  4. 4. бутил-каучук,
  5. 5. этилен-пропилено­вый каучук,
  6. 6. хлоропреновый (наирит) каучук и пр.

Синтетическими каучукам специального назначения являются:

  1. 1. бутадиен-нитрильный каучук,
  2. 2. кремнийорганический каучук,
  3. 3. уретановый СКУ,
  4. 4. полисуль­фидный каучук,
  5. 5. фторосодержащий каучук,
  6. 6. метил­винилпиридиновый каучук,
  7. 7. силоксановый каучук и т.д.

Ученые постоянно занимаются синтезом искусственных каучуков, которые по своим качествам представляют собой более совершенный материал, чем природные. Например, по своим свойствам замечательными веществами являются сополимеры стирола, бутадиена и акрилонитрила. Во время процесса полимеризации их цепочка строится чередованием бутадиена с соответствующим другим мономером. Это позволяет достигать отличных свойств, которых нет у классических каучуков.

В России сейчас изготавливают классический синтетический каучук, свойства которого схожи со свойствами натурального вещества. При вулканизации такого каучука получается резина, прочность, эластичность и пластичность которой практически не отличается от подобных, свойственных природному материалу.

 

Применение натурального и синтетического каучука. Вулканизация каучука:

Основным применением и натурального, и синтетического каучука является производство резины.

Резина является продуктом вулканизации каучука с наполнителем, в качестве которого выступает сажа. Вулканизация каучуку необходима по той причине, что каучук в чистом виде достаточно хрупкий и менее эластичный материал, чем вулканизированный. При вулканизации каучука происходит обработка смеси каучука и серы под воздействием температуры. Сутью вулканизации является процесс, при котором атомы серы присоединяются к нитевидным линейным молекулам каучука в местах двойных связей и как бы сшивают дисульфидными мостиками эти молекулы между собой, образуя при этом трехмерный сетчатый полимер.

Если для вулканизации каучука берётся 2-3 % серы от общей массы, то продуктом вулканизации явится резина. Она менее подвержена колебанию температуры, механическому разрушению, воздействию газов и электрического тока, действию разных химических реагентов и летней жары, чем каучук. Вдобавок, у вулканизированного каучука получается высокая степень трения скольжения по сухой поверхности и небольшая по влажной.

Если к каучуку добавить более, чем 30 % серы, то в процессе вулканизации получится эбонит: твердый материал, не обладающий пластичностью.

 

© Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

 

 

Коэффициент востребованности 16 844

резина | Тропические растения, нефть и природный газ

Грузовые шины извлекаются из форм

Просмотреть все СМИ

Ключевые люди:
Тан Ченг Лок Пол В. Личфилд Генри Николас Ридли Джованни Баттиста Пирелли Карл Дитрих Харрис
Похожие темы:
полиизопрен латекс вулканизация гуттаперча поролон

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

каучук эластичное вещество, полученное из экссудации некоторых тропических растений (натуральный каучук) или полученное из нефти и природного газа (синтетический каучук). Из-за своей эластичности, устойчивости и прочности резина является основным компонентом шин, используемых в автомобильных транспортных средствах, самолетах и ​​велосипедах. Более половины всего производимого каучука идет на автомобильные шины; остальное идет на механические детали, такие как крепления, прокладки, ремни и шланги, а также на потребительские товары, такие как обувь, одежда, мебель и игрушки.

Основными химическими компонентами каучука являются эластомеры, или «эластичные полимеры», большие молекулы, похожие на цепи, которые могут растягиваться на большие длины и при этом восстанавливать свою первоначальную форму. Первым распространенным эластомером был полиизопрен, из которого изготавливают натуральный каучук. Натуральный каучук, образующийся в живом организме, состоит из твердых частиц, взвешенных в жидкости молочного цвета, называемой латексом, которая циркулирует во внутренних частях коры многих тропических и субтропических деревьев и кустарников, но преимущественно 9. 0029 Hevea brasiliensis , высокое дерево хвойных пород, происходящее из Бразилии. Натуральный каучук был впервые научно описан Шарлем-Мари де Ла Кондамин и Франсуа Френо из Франции после экспедиции в Южную Америку в 1735 году. Английский химик Джозеф Пристли дал ему название «каучук» в 1770 году, когда обнаружил, что им можно стирать карандаши. Метки. Большой коммерческий успех пришел к нему только после того, как в 1839 году Чарльз Гудиер изобрел процесс вулканизации.

Натуральный каучук и сегодня продолжает занимать важное место на рынке; его устойчивость к накоплению тепла делает его ценным для шин, используемых на гоночных автомобилях, грузовиках, автобусах и самолетах. Тем не менее, он составляет менее половины промышленно производимого каучука; остальное — каучук, полученный синтетическим путем с помощью химических процессов, которые были частично известны в 19 веке.го века, но не применялись в коммерческих целях до второй половины 20 века, после Второй мировой войны. К наиболее важным синтетическим каучукам относятся бутадиеновый каучук, бутадиен-стирольный каучук, неопрен, полисульфидные каучуки (тиоколи), бутилкаучук и силиконы. Синтетические каучуки, как и натуральные каучуки, могут быть усилены вулканизацией, улучшены и модифицированы для специальных целей путем армирования другими материалами.

Основные свойства полимеров, используемых для производства основных товарных каучуков, приведены в таблице.

Викторина “Британника”

Строительные блоки предметов повседневного обихода

Из чего сделаны сигары? К какому материалу относится стекло? Посмотрите, на что вы действительно способны, ответив на вопросы этого теста.

Свойства и применение коммерчески важных эластомеров
тип полимера температура стеклования (°C) температура плавления (°С) термостойкость* маслостойкость* сопротивление изгибу* типичные продукты и области применения
*E = отлично, G = хорошо, F = удовлетворительно, P = плохо.
полиизопрен (натуральный каучук, изопреновый каучук) −70 25 п п Е шины, пружины, обувь, клеи
стирол-бутадиеновый сополимер (стирол-бутадиеновый каучук) −60 п п грамм протекторы шин, клеи, ремни
полибутадиен (бутадиеновый каучук) −100 5 п п Ф протекторы шин, обувь, конвейерные ленты
акрилонитрил-бутадиеновый сополимер (нитриловый каучук) от −50 до −25 грамм грамм Ф прокладки топливных шлангов, ролики
изобутилен-изопреновый сополимер (бутилкаучук) −70 −5 Ф п Ф покрышки, оконные рейки
этилен-пропиленовый мономер (EPM), этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM) −55 Ф п Ф гибкие уплотнения, электрическая изоляция
полихлоропрен (неопрен) −50 25 грамм грамм грамм шланги, ремни, пружины, прокладки
полисульфид (тиокол) −50 Ф Е Ф уплотнения, прокладки, ракетное топливо
полидиметилсилоксан (силикон) −125 −50 грамм Ф Ф уплотнения, прокладки, хирургические имплантаты
фторэластомер −10 Е Е Ф Уплотнительные кольца, уплотнения, прокладки
полиакрилатный эластомер от -15 до -40 грамм грамм Ф шланги, ремни, уплотнения, ткани с покрытием
полиэтилен (хлорированный, хлорсульфированный) −70 грамм грамм Ф Уплотнительные кольца, уплотнения, прокладки
стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-бутадиен-стирол (SBS) блок-сополимер −60 п п Ф автомобильные детали, обувь, клеи
Смесь EPDM-полипропилен −50 Ф п Ф обувь, гибкие чехлы

Каучуковое дерево

В промышленных масштабах натуральный каучук получают почти исключительно из Hevea brasiliensis, дерево, произрастающее в Южной Америке, где в диком виде оно достигает высоты 34 метра (120 футов). Однако выращиваемое на плантациях дерево вырастает только до 24 метров (80 футов), потому что углерод, необходимый для роста, также является важным компонентом каучука. Поскольку только атмосферный углекислый газ может поставлять растению углерод, этот элемент необходимо распределять между двумя потребностями, когда дерево находится в активном производстве. Кроме того, с листвой, ограниченной верхушкой дерева (для облегчения постукивания), потребление углекислого газа меньше, чем у дикого дерева. Другие деревья, кустарники и травянистые растения производят каучук, но поскольку ни одно из них не сравнится по эффективности с Hevea brasiliensis, Промышленные ботаники сосредоточили свои усилия исключительно на этом виде.

При выращивании гевеи , соблюдаются естественные контуры земли, деревья защищены от ветра. Покровные культуры, посаженные рядом с каучуковыми деревьями, удерживают дождевую воду на склоне и помогают удобрять почву, фиксируя атмосферный азот. Также используются стандартные методы садоводства, такие как выращивание в питомниках выносливых подвоев и прививка к ним, ручное опыление и вегетативное размножение (клонирование) для получения генетически однородного продукта.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Гевея растет только в пределах четко определенной области тропиков и субтропиков, где никогда не бывает морозов. Сильное годовое количество осадков около 2500 мм (100 дюймов) имеет важное значение, с упором на влажную весну. Вследствие этих требований площади выращивания ограничены. Юго-Восточная Азия особенно хорошо расположена для выращивания каучука; то же самое относится и к частям Южной Азии и Западной Африки. Выращивание Гевея в Бразилии, ее естественная среда обитания, была практически уничтожена фитофторозом в начале 20 века.

Процесс производства синтетического каучука

10 сентября 2020 г.

Синтетический каучук — это любой искусственный эластомер. Это полимеры, полученные из побочных продуктов нефти. Синтетический каучук, как и натуральный каучук, имеет несколько применений в автомобильной промышленности, включая шины, дверные и оконные профили, уплотнения, такие как уплотнительные кольца и прокладки, шланги, ремни, коврики и напольные покрытия.

Хотя натуральный каучук является одновременно возобновляемым ресурсом и чрезвычайно универсальным материалом, он не может удовлетворить некоторые потребности. Натуральный каучук плавится при температуре около 180°C, а это означает, что его нельзя использовать там, где температура может превышать этот предел. Кроме того, он слишком хрупок для использования в приложениях, где он должен быть гибким или податливым без потери структурной целостности.

Основная структура каучука — это то, что ученые пытались воспроизвести в течение многих лет. Это привело к созданию широкого ассортимента высококачественных синтетических каучуков, изготовленных специально для удовлетворения потребностей конкретных отраслей и секторов.

Экологичность

Синтетический каучук отличается от натурального каучука тем, что он не встречается в природе, хотя многие его определяющие характеристики схожи с переработанным латексом.

Производство синтетического каучука в целом является частью глобальных усилий, направленных на то, чтобы сделать производство каучука более устойчивым в целом, поскольку базовые соединения в синтетическом каучуке представляют собой преимущественно полимеры, синтезированные из побочных продуктов нефтепереработки.

Компания Aquaseal Rubber Ltd всегда ищет способы дальнейшего повышения уровня экологичности за счет сокращения количества невозобновляемых ресурсов, используемых в производственном процессе.

Каков процесс производства синтетического каучука?

Процесс производства синтетического каучука состоит из нескольких важных этапов, каждый из которых может немного отличаться в зависимости от выбранного типа каучука. Приведенные ниже этапы в общих чертах описывают общие этапы обработки и производства типичного синтетического каучука.

  1. Создается и очищается смесь углеводородов (из нефти или угля).
  2. Нафта; легковоспламеняющаяся жидкая углеводородная смесь, используемая для производства бензина и пластмасс; сочетается с природным газом. В результате этой реакции образуются мономеры, которые связывают молекулы вместе, образуя полимеры. Обычные мономеры, используемые для производства синтетических каучуков, включают стирол-бутадиеновый каучук (SBR), нитриловый каучук (NBR) и бутилкаучук (IIR).
  3. Химические вещества используются для превращения отдельных полимеров в полимерные цепи. Это образует резиновое вещество.
  4. В процессе, называемом вулканизацией, каучуковое вещество перерабатывается в резиновое изделие. Вулканизация работает путем преобразования полимеров в более прочный материал путем добавления ускорителей, таких как сера.
  5. Затем каучуку придают желаемую форму, прежде чем он пройдет проверку качества.

Типы синтетического каучука

Несмотря на то, что синтетический каучук является искусственным, он так же надежен, как и его натуральный аналог. В Aquaseal Rubber мы обрабатываем и производим ряд различных синтетических каучуков, каждый из которых предназначен для разных целей.

  • Неопрен
    Неопреновые каучуки на основе полихлоропрена; полимер, состоящий из хлоропрена, ацетилена и соляной кислоты. Aquaseal производит высококачественный неопрен, изменяя химическую структуру полихлоропрена и добавляя дополнительные элементы, чтобы конечный продукт обладал широким диапазоном химических свойств.
  • Этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM)
    Каучук EPDM изготовлен на основе этилена и пропилена. Aquaseal добавляет к этим соединениям небольшое количество диена, чтобы мы могли отверждать резину серой. Это изменяет их химическую структуру на структуру ненасыщенного полимера, в результате чего получается EPDM.
  • Стирол-бутадиен-каучук (SBR)
    SBR — это полимер, который мы создаем с использованием стирола и бутадиена. Эти соединения получают из нефти на нефтеперерабатывающем заводе, прежде чем мы объединим их с соотношением 25/75 для стирола/бутадиена.
  • Бутилкаучук
    Бутилкаучук представляет собой сополимер, созданный из изобутилена и изопрена. Изобутилен представляет собой соединение метила и пропилена, а изопрен делает каучук ненасыщенным и способным к вулканизации.
  • Фторэластомеры
    Фторэластомеры представляют собой семейство сополимеров, изначально состоящих из гексафторпропилена и винилидена. Aquaseal изменяет консистенцию наших фторэластомеров в зависимости от потребностей наших клиентов — мы можем предложить превосходную, долговечную надежность даже в самых суровых условиях.
  • Силикон
    Силиконовый каучук представляет собой неорганический полимер, состоящий из силикона и кислорода, который Aquaseal может модифицировать, добавляя различные химические вещества для улучшения характеристик. Добавление фтора в смеси силиконового каучука сделает их устойчивыми к растворителям; фенил улучшает эластичность при низких температурах и противостоит гамма-излучению; а винил делает вулканизацию более эффективной.
  • Каучук Buna N
    Каучук Buna N (также известный как стандартный нитриловый каучук) представляет собой синтетическую резиновую смесь, состоящую из двух сополимеров акрилонитрила и бутадиена. Поскольку акрилонитрил представляет собой летучую органическую жидкость, при его смешивании с бутадиеном (синтетическое химическое соединение) происходит реакция с образованием каучука Buna N.

Свяжитесь с нами по телефону

Если вы ищете резиновую компанию, для которой качество продукции и обслуживание клиентов стоят на первом месте, звоните по телефону 0191 266 0934 или пишите по электронной почте [email protected].

Синтетический каучук – история, типы, использование и часто задаваемые вопросы

Синтетический каучук определяется как любой искусственный эластомер. Обычно его получают из полиеновых мономеров и дополнительных полимеров, и если синтетический каучук не будет раскрыт как полисульфидный каучук, ламинаты, содержащие такой слой, могут быть классифицированы с дополнительными полимерами.

Об эластомере

Эластомер описывается как материал с механическими свойствами, который может подвергаться гораздо более упругой деформации под нагрузкой по сравнению с большинством материалов и при этом возвращаться к своему прежнему размеру без какой-либо остаточной деформации. Синтетический каучук также служит заменителем натурального каучука в ряде случаев, особенно когда необходимы улучшенные свойства материала.

История синтетического каучука

Расширение использования автомобилей, особенно автомобильных шин, начиная с 189 г.0s, создали повышенный спрос на каучук. Кроме того, в 1909 году группе под руководством Фрица Хофманна, работавшей в лаборатории Bayer в Эльберфельде, Германия, удалось полимеризовать изопрен, который является первым синтетическим каучуком.

К 1940 году Соединенные Штаты фактически накапливали натуральный каучук, удвоив свой обычный объем импорта, составлявший около полумиллиона тонн в год. А в 1941 году Япония оккупировала Юго-Восточную Азию, перекрыв поставки натурального каучука в США. В качестве первой реакции на кризис с поставками правительство США приказало засеять десятки тысяч акров гуаюлы. Этот кустарник, произрастающий в западных частях США и Мексики, также содержит каучуковый латекс. У него также есть недостаток, заключающийся в том, что каучук с трудом поддается деформации; растение следует измельчать и извлекать, что требует постоянного снабжения новыми растениями.

К концу этой войны нефть послужила основой для синтетического каучука, так как он присутствовал в послевоенные годы. Принимая во внимание, что производственный процесс использования нефти был более сложным, но в среднем нефтехимия была дешевле, и прогресс был быстрым. Б. Ф. Гудрич сделал свою раннюю работу в области синтеза и стал крупнейшим производителем синтетического каучука во время войны. Фирмы США построили 51 завод по производству синтетического каучука в период между 1942 и 1945 годами. За этот период производство увеличилось с 24 640 тонн синтетического каучука до более чем 784 000 тонн с 1942 по 1945 год.

Синтетический каучук и натуральный каучук

Давайте рассмотрим основные различия между синтетическим каучуком и натуральным каучуком.

Натуральный каучук

Синтетический каучук

Натуральный каучук, который может быть получен из растений, таких как каучук животного происхождения.

Каучук, который может быть получен искусственным путем, который является искусственным, известен как синтетический каучук. Они имеют широкий спектр применения в повседневной жизни, а также в промышленности.

Примеры: целлюлоза, крахмал, каучук и т.д.

Примерами синтетического каучука являются бутадиен-стирол, неопрен и другие.

В ноябре 1948 года натуральный каучук стал доступен бесплатно по более низкой цене. Кроме того, еще предстоит выяснить, будет ли синтетический каучук на основе единообразия и качества продолжать добровольно потребляться при нынешнем соотношении цен на натуральный каучук и синтетический каучук.

Другие примеры синтетического каучука могут быть перечислены следующим образом:

  • хлоропрен, который получают полимеризацией 2-хлорбутадиена

  • полиизопрен, который получают полимеризацией синтетического изопрена

  • изготовленный из 2-пропенитрила и бутадиена или цианобутадиена

Между моментом покупки и моментом потребления существует значительный лаг, и цены в этот период могут существенно варьироваться. Кроме того, испытание наступит, когда менее дорогой натуральный каучук станет более доступным и начнет массово потребляться на производственных предприятиях.

Широко используемый эластомер для наружных листов, таких как кровельные покрытия, представляет собой хлорсульфированный полиэтилен или Hypalon. Новый класс синтетического каучука описан как термопластичные эластомеры, которые легко формуются в отличие от обычных N.R. вулканизированная резина.

Их структура может быть стабилизирована сшиванием кристаллитами либо в случае блок-сополимеров СБС, либо в случае полиуретанов, либо аморфными доменами. Силиконовый каучук определяется как неорганический полимер, который устойчив как к очень низким, так и к более высоким температурам и может широко использоваться для катетеров, а также для других медицинских устройств или оборудования. Однако его прочность на растяжение низкая по сравнению с другими синтетическими каучуками.

Различные типы синтетического каучука

Различные типы синтетического каучука — бутакаучук, бутилкаучук и неопрен, и они, как правило, разрабатываются для специальных применений и обладают особыми свойствами. Бутадиеновый каучук и стирол-бутадиеновый каучук (где оба являются каучуками Buna) обычно используются в производстве шин.

Использование синтетического каучука

Давайте рассмотрим использование синтетического каучука, как указано ниже:

  • Синтетический каучук может быть предпочтительнее натурального каучука в некоторых случаях, если разница в цене не больше.

  • Транспортная отрасль является одним из крупнейших потребителей каучука для производства шин.

  • Резина также может использоваться в строительной отрасли для производства шлангов, труб, лифтовых лент, сейсмостойких подшипников и многого другого.

  • В отраслях, производящих потребительские товары, каучук используется для изготовления ластиков, хорошей обуви, спортивных товаров и многого другого.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *