Натуральный и синтетический каучук: Натуральный и синтетический каучук – свойства каучука | ПластЭксперт

alexxlab | 23.09.1977 | 0 | Разное

Содержание

Особенности натурального и синтетического каучука

Особенности натурального и синтетического каучука

Главная особенность каучуков – это их высокая эластичность, способность быть электроизолятором и водонепроницаемость. Все каучуки разделяются на натуральные и синтетические. Природный материал добывается из млечного сока (латекса) особых растений. Основа любого каучука полиизопрен, содержание которого в материале составляет от 91 до 96 процентов. Натуральный каучук может добываться из самых разных растений, которые не объединены в одну таксономическую группу.

 

Типы каучука

Природные каучуки классифицируются по тому, в каких тканях накапливается млечный сок. Так различают:

  • хлоренхимные группы, которые образуются в молодых побегах и в листьях
  • паренхимные каучуки накапливаются в стебле или в корне растения
  • латексные содержатся в млечном соке.

Синтетический каучук представляет собой полимер, который может перерабатываться посредством вулканизации. Синтетический аналог считается высокополимерным материалом, который получается полимеризацией изобутилена, неопрена или нитрила акриловой кислоты. Как и в натуральных каучуках, в синтетическом материале содержатся длинные цепи макромолекул с весом в сотни тысяч молекулярных единиц. Интересно отметить, что в полимерных цепях синтетического каучука полимеры соединены двойными связями за счет чего образуется своеобразная сетка, которая наделяет материал специфичными механическими свойствами.

Синтетические каучуки классифицируют по названию мономеров, составляющих полимерные цепи. Кроме того, их могут выделять по присутствию наполнителей, по форме и по консистенции. Некоторые виды синтетического каучука производят в виде жидких дисперсий. Ряд синтетических каучуков по своим свойствам превосходят натуральные аналоги. Помимо прочего каучуки могут различаться по сфере применения на материалы специального или общего назначения. Последние используются повсеместно в различных отраслях производства. Каучуки специального значения должны используются для эксплуатации в экстремальных условиях.

AlfaSystems GoPro GP261D21

Натуральный и синтетический каучук — Студопедия

Сейчас каучук является одним из наиболее важных полимеров. По мере развития техники роль его все больше возрастает. В настоящее время ассортимент резиновых изделий составляет свыше 40 тыс. наименований.

Натуральный каучук.

Натуральный каучук содержится в млечном соке некоторых тропических деревьев—каучуконосов. В настоящее время практически весь натуральный каучук добывают из деревьев гевеи. Добываемый из деревьев-каучуконосов млечный сок (латекс) содержит в среднем 55-60% воды и 35-40% каучука в виде мелких глобул. Для выделения каучука латекс обрабатывают уксусной или муравьиной кислотой, в результате чего происходит коагуляция (слипание) глобул каучука.

По химическому составу натуральный каучук представляет собой смесь высокомолекулярных непредельных углеводородов. Исследования показали, что основной частью натурального каучука являются звенья изопрена.

Длинные молекулы натурального каучука беспорядочно свернуты в клубки и непрерывно изменяют форму.

Этим и объясняется его высокая эластичность, по при — 60 °С прекращается беспорядочное движение молекул, каучук теряет свою эластичность и становится хрупким.


По внешнему виду натуральный каучук представляет собой упругое смолоподобное вещество светло-коричневого цвета. Он хорошо растворяется во многих органических растворителях: углеводородах (предельных и ароматических), в простых и сложных эфирах и т. д. В спиртах и минеральных маслах набухает. При 120°С он размягчается, а при дальнейшем нагревании переходит в коричневую смолоподобную жидкость. При 250 °С разлагается с выделением газообразных и жидких продуктов, главным образом изопрена, дипептена. Каучук не проводит электрического тока, газонепроницаем, что дает возможность применять материалы, приготовленные на его основе, в электрической и радиотехнической аппаратуре.

Каучук является реакционноспособным веществом. Он взаимодействует с водородом, галогенами, галогеиводородами, нитро- и нитрозосоединениями и т. д. Особенно активно воздействуют на каучук кислород и другие окислители.

При взаимодействии каучука с хлором наряду с реакцией присоединения протекает реакция замещения. Образующийся хлоркаучук химически устойчив и растворим в бензине, но при нагревании до 70°С размягчается, а при 180-200°С разлагается с выделением хлористого водорода НС1. Хлоркаучук широко используют для производства химически стойких лаков и красок, стойких клеев и т. п.

Окисление каучука протекает автокаталитически. На скорость окисления оказывает большое влияние присутствие солей меди, железа, марганца, кобальта, которые ускоряют реакцию окисления. Озоном каучук окисляется более энергично, чем кислородом воздуха, при этом образуются озонид каучука и оксиозонид каучука.


Различные перекиси воздействуют на каучук аналогично атмосферному кислороду, только более энергично.

Из всех видов каучуков натуральный каучук наиболее пожароопасен, он имеет сравнительно низкую температуру воспламенения (129°С). Разложение каучука при температуре выше 250 СС, сопровождающееся выделением различных газообразных продуктов, способствует образованию взрывоопасных концентраций продуктов разложения и при определенных условиях может повлечь за собой взрыв.

При горении каучук плавится и растекается, образуя подвижную среду, способствующую распространению пожара и затрудняющую процесс тушения пожара. Температура горения каучука зависит от условий протекания горения и может достигать 1500-1700°С. Пламя — яркое, коптящее, характеризуется большим тепловым излучением.

Натуральный каучук широко применяют в автомобилестроении, авиастроении, в военной технике. Большое количество натурального каучука используют в производстве шин для самолетов, больших грузовых автомо-

билей, работающих под большими нагрузками.

Синтетические каучуки.

Быстрое развитие техники во второй половине XIX столетия потребовало больше каучука. Это заставило исследователей заняться изысканием методов получения синтетического каучука. Выделяющуюся роль в исследованиях по синтезу каучуков сыграли работы русских и советских ученых: А. М. Бутлерова, А. Е. Фаворского, Б. 3. Вызова, С. В. Лебедева и др. Они показали, что каучук можно получить не только из изопрена, но и из других диеновых углеводородов.


Синтетические каучуки имеют следующие преимущества по сравнению с натуральными:

1. Производство синтетического каучука может быть организовано в любых масштабах; оно не зависит от климатических условий.

2. Синтетический каучук можно получать с заранее заданными свойствами.

3. Производство синтетического каучука более экономично, чем натурального.

К недостаткам синтетического каучука относится малая клейкость, пониженная эластичность и низкая прочность по сравнению с натуральными каучуками.

Основным сырьем для получения синтетических каучуков служат нефтяные газы, гидролизный и синтетический этиловый спирт, ацетилен. Процесс производства синтетических каучуков сводится к получению каучукогенов (низкомолекулярных непредельных соединений) и их полимеризации.

Из каучукогенов наибольшее применение имеют:

– бутадиен (дивинил), который является основным каучукогеном, получаемым из бутана, этанола, ацетилена и т. д.;

– изопрен, получаемый из крекинг-газов;

– диметилбутадиен, получаемый из ацетона;

– хлоропрен, получаемый из ацетилена и хлора;

– изобутилен, получаемый из продуктов каталитического крекинга нефти;

– стирол, получаемый конденсацией бензола и этилена в присутствии А1С13;

– нитрил акриловой кислоты, получаемый каталитическим дегидрированием этиленциангидрина.

Натрийбутадиеновый каучук (СКБ). Этот каучук является пластичным продуктом с плотностью 890 — 920 кг/м3, диэлектрической проницаемостью 2,8, температурой стеклования от — 48 до — 73 °С. Химические свойства натрийбутадиенового каучука аналогичны свойствам натурального. Он реагирует с бромом.

В отличие от натурального каучука при окислении кислородом натрийбутадиеновый каучук становится твердым и жестким; под действием света изменяет линейную структуру на сетчатую, в связи с этим он превращается в нерастворимый полимер. По отношению к растворителям ведет себя так же, как и натуральный каучук, но не набухает в метаноле, этаноле, ацетоне и анилине. Растворим в бензоле и углеводородах жирного ряда и их галогенпроизводных. Растворы каучука носят характер коллоидных.

Каучук горюч, горит ярким коптящим пламенем. Теплота сгорания 45360 кДж/кг, температура горения 1550-1560°С, температура воспламенения 220°С, температура самовоспламенения 352 °С, склонен при определенных условиях к химическому самовозгоранию.

СКБ являются каучуками общего назначения и применяются в резиновой, кабельной, обувной и других отраслях промышленности. Из них изготавливают мягкие и эбонитовые изделия, резиновую обувь, наружные оболочки различных кабелей и т. д. Резины из СКВ при содержании сажи до 60% имеют предел прочности 13-16 МПа, относительное удлинение до 600%, хорошо сопротивляются тепловому старению и многократным де-
формациям.

Хлоропреновые каучуки. Хлоропреновыми каучуками называются полимеры хлоропрена с другими мономерами, получаемыми полимеризацией. Хлоропрен обладает высокой полимеризационной активностью. Скорость его полимеризации в сотни раз превышает скорость полимеризации изопрена. В результате полимеризации образуются полимеры, лучшим из которых по своим техническим свойствам является пластичный и растворимый -полимер.

Наирит со временем твердеет даже при обычных температурах, но при механических и тепловых нагрузках его эластичные свойства восстанавливаются. Плотность его 1230 кг/м

3, диэлектрическая проницаемость 6,87. Наирит хорошо обрабатывается на обычном оборудовании резиновых заводов и не требует специальной пластификации. Сырые смеси обладают хорошей клейкостью. Каучуки типа наирит в основном горючи.

Резины на основе наирита — свето- и озоностойки, хорошо сопротивляются истиранию, некоторые из них не горючи и имеют повышенную маслостойкость (не набухают в маслах).

Наирит предназначен для широкого применения в резиновой и кабельной промышленности. Из наирита изготавливают ремни, транспортные ленты, рукава, формовые изделия, наружные оболочки кабелей, специальные озоно- и маслостойкие изделия. В кабельной промышленности в производстве защитных оболочек для морских кабелей 1 т наирита заменяет 6 т свинца.

“Натуральный и синтетический каучук. Резина”

Цели урока:

  • продолжить знакомство с диеновыми углеводородами на примере натурального и синтетического каучуков;
  • дать понятие о стереорегулярности и её влиянии на свойства каучуков;
  • познакомить с реакцией вулканизации;
  • познакомить с применением каучуков в народном хозяйстве.

Тип урока: урок-лекция с использованием ИКТ.

Оборудование: компьютер, проектор, экран.

Демонстрационные образцы: натуральный или синтетический каучук, эбонит, клей резиновый или «Момент».

План урока

1. История открытия каучука.

2. Натуральные каучуки:

  • состав
  • строение
  • свойства

3.   Синтетические каучуки:

  • получение
  • классификация
  • применение

4.   Вулканизация.

5.   Проверка знаний.

ХОД УРОКА

I.  Организационный момент

II. Повторение и проверка знаний

Контрольные вопросы:

  • Сформулировать определение алкадиенов.
  • Привести классификацию алкадиенов в зависимости от взаимного расположения двойных связей в молекулах.
  • Какова общая формула алкадиенов? Какие классы органических соединений имеют такую же общую формулу? О чём это говорит?
  • Описать физические свойства бутадиена-1,3 и изопрена. Каково их значение в промышленности?
  • Охарактеризовать способ получения бутадиена-1,3 по Лебедеву.
  • Каковы особенности реакций присоединения? Что влияет на ход реакции?
  • В чём особенность реакций полимеризации? Какие соединения при этом образуются?

III. Изучение нового материала

1. История открытия каучука

Учитель. Ребята, сегодня мы с вами познакомимся с необыкновенным чудом природы, имя которого – каучук. Запишите тему урока (Приложение 1, слайд 1;
все далее используемые слайды находятся в этом приложении).
Цель нашего урока (Приложение 1, слайд 2). Работать будем по плану (Приложение 1, слайд 3).
Заслушаем небольшие доклады о родине каучука и истории его открытия.

1-й ученик (краткое сообщение). Родина каучука – Центральная и Южная Америка. Во влажных жарких тропиках, по берегам реки Амазонки, растёт необычное дерево, которое называется бразильская гевея (Приложение 1, слайд 4). Если на коре дерева сделать надрез, то из ранки вытекает сок молочно-белого цвета, называемый латексом (Приложение 1, слайд 5). На воздухе сок постепенно темнеет и затвердевает, превращаясь в резиноподобную смолу. Латекс содержит около 30 % натурального полимера, крохотные частички которого находятся во взвешенном состоянии в воде, образуя эмульсию. Сок дерева гевеи туземцы назвали каучук (это слово берёт начало от двух индейских слов: Cao – дерево и Chu – течь, плакать), что можно перевести как «слёзы дерева». Уже в XV в. индейцы придумали, как можно использовать каучук в хозяйстве. Они пропитывали млечным соком лодки, корзины, одежду, чтобы те не пропускали воду. Из каучука стали изготавливать факелы, которые долго и равномерно сгорали, распространяя приятный запах. Если каучуком обмазать глиняную бутылку, а затем, после затвердевания полимера, разбить и вынуть через горловое отверстие глиняные черепки, то получится лёгкая и небьющаяся ёмкость для различных жидкостей. Аналогичным образом туземцы научились изготавливать даже каучуковую обувь.
История каучука началась со времён Великих Географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привёз с собой из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью.

Учитель. Итак, ребята, благодаря Колумбу, образцы каучука попали в Европу в первой половине XVIII в. Открывались всё новые свойства необычного вещества.

2-й ученик  (краткое сообщение; Приложение 1, слайд  6). В 1823 г. Английский химик, член Лондонского королевского общества Чарлз Макинтош запатентовал своё изобретение. Он придумал непромокаемую ткань, состоящую из двух слоёв материи, соединённых раствором каучука в специальном растворителе. Изобретатель наладил производство из новой ткани плащей, которые получили название «макинтош». Примерно в то же время было налажено производство из каучука галош, а в Петербурге в 1832 г. Построена первая фабрика по производству обуви с каучуковым покрытием.

Учитель. Новый материал, однако, имел большой недостаток: он сохранял свои полезные свойства только в узком интервале температур. На морозе каучук становился хрупким, а на солнце мягким и липким. Химики стали искать способ, как улучшить свойства натурального каучука.

3-й ученик  Первый шаг сделал немецкий химик. Людерсдорф. Он обнаружил, что каучук, обработанный раствором серы в скипидаре, становится более устойчивым. Это открытие было сделано в 1832 г. Почти в то же время американец Хейворд установил, что свойства каучука улучшаются, если в него добавить серу; такой материал, например, не делается липким на солнце. Этим заинтересовался Чарльз Гудьир, торговавший различными товарами, в том числе и пластинками каучука. Чтобы пластинки не слипались, он пересыпал их серой. Гудьир пытался выяснить, как влияют добавки серы на свойства каучука. Оказалось, что тот действительно терял липкость, но только в верхнем слое, внутри же масса оставалась прежней. Счастливый случай помог предприимчивому человеку. Однажды Гудьир уронил пластинку каучука на горячую кухонную плиту (Приложение 1, слайд 7). Обжигая руки, он схватил пластинку и стал мять её, чтобы убедиться, не испортилась ли она. Каково же было его удивление, когда он обнаружил, что пластинка не только не липла, но стала упругой и эластичной. Так в 1839 г. была открыта вулканизация каучука – процесс, который широко и в настоящее время применяется в промышленности. Независимо от Гудьира англичанин Т. Гэнкок  в1843 г. открыл аналогичный способ, который именно он и назвал вулканизацией (по имени Вулкана – древнеримского бога подземного огня), а новый продукт – резиной (от лат. resina – смола).

Учитель. С открытием процесса вулканизации потребность в каучуке резко возросла. Бурное развитие автомобильной промышленности, особенно после изобретения в 1888 г. резиновых пневматических шин, поставило перед химиками задачу производства не натурального, а синтетического каучука.
А сейчас более подробно рассмотрим с вами строение и свойства натурального и синтетического каучуков.

2. Натуральные каучуки

Учитель. Итак, мы с вами познакомились со свойствами природного каучука и его происхождением. Состав природного каучука стал известен уже во второй половине
XIX в. Запишем определение в тетрадь (Приложение 1, слайд 8):

Натуральный каучук – непредельный стереорегулярный полимер состава (С5Н8)n со средней  молекулярной массой 15000-500000.

Элементарное звено представляет собой изопреновую группировку:

Как понять стереорегулярный полимер? Это такой полимер, в котором все элементарные звенья находятся в цис- или в трансконфигурациях.
Отметьте у себя в тетради, что природный каучук – это цис-полиизопрен (Приложение 1, слайд 9).
Транс-полиизопрен также встречается в природе, и называют его гуттаперчей (Приложение 1, слайд 10). Каучук в сравнении с гуттаперчей обладает гораздо более высокой эластичностью, поэтому находит более широкое применение.
А теперь докажем с вами, что каучук, так же как и изопрен является непредельным соединением. Эксперимент можно проделать с обыкновенным резиновым клеем или клеем «Момент». В их состав входит натуральный каучук.

Демонстрационный эксперимент. На дно пробирки помещают каплю клея, добавляют 1-2 мл органического растворителя (или воды) и 1 мл бромной воды или каплю настойки иода. Смесь энергично встряхивают и наблюдают за исчезновением окраски.

Свойства натурального каучука (Приложение 1, слайд 11):

  • Эластичность
  • Непроницаемость для воды и газов
  • Хорошая  растворимость во многих органических растворителях
  • Набухаемость в маслах

3. Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, прошедшим испытание «практикой», стал бутадиеновый каучук (СКБ), полученный в СССР по методу С. В. Лебедева (Приложение 1, слайд 12). Из первых килограммов продукции, полученной на опытном заводе в 1931 г., была изготовлении шина. Её поставили на автомобиль, на котором ездил Сергей Васильевич, и она верой и правдой прослужила 16 тыс. км пробега.
Запишем в тетради этапы получения синтетического каучука (Приложение 1, слайд 13):

Позже был получен синтетический цис-полиизопрен, который по свойствам идентичен натуральному каучуку.
Наиболее широко в качестве мономеров для производства каучуков используются бутадиен, изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен и др.

Таблица 1

Классификация каучуков по областям применения

Каучуки общего назначения

Каучуки специального назначения

1. Высокая эластичность и износостойкость при обычных температурах, устойчивость к многократным деформациям.
2. Практичность.
Примеры: бутадиеновый и изопреновый.
1. Стойкость к действию растворителей, масел, кислорода, озона, высоких температур,морозостойкость.
Примеры: хлорпреновый, бутадиен-стирольный.

(Приложение 1, cлайд 14)
Применение: изготовление мягких водопроводных шлангов, изготовление автомобильных камер и шин, транспортёрных лент, дорожных покрытий, специальной одежды и др. (Приложение 1, cлайд 15)
Синтетические каучуки являются одним из основных продуктов химической промышленности. Из них изготовляют около 50 тыс. различных изделий, а мировое производство каучуков приближается к 10 млн. т в год.

4. Вулканизация

Натуральные и синтетические каучуки используют преимущественно в виде резины. Для получения резины каучук вулканизируют. Какова же химическая сущность процесса вулканизации? При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи «сшиваются» между собой за счёт образования дисульфидных мостиков по месту разрыва двойной связи (Приложение 1, слайды 16 и17):

Запишем в тетрадь: продукт частичной вулканизации каучука называют резиной (не более 5% серы).
Как мы с вами видим, такой полимер имеет разветвлённую пространственную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает большей прочностью. При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом. Эбонит является хорошим диэлектриком, из него изготавливают детали электрической арматуры (показ образцов каучука и эбонита).

5. Проверка знаний (Приложение 1, слайд 18).

Контрольные вопросы.

1. Природный каучук – линейный полимер:

А) бутадиена
Б) 2 – метилбутадиена
В) этилена
Г) ацетилена

2. Способ получения искусственного каучука разработал:

А) Д.И. Менделеев
Б) С.В. Лебедев
В) М.В. Ломоносов
Г) Н.Н. Зинин

3. Сырьё для получения бутадиена-1,3 по методу Лебедева:

А) бутен-1
Б) бутен-2
В) этиловый спирт
Г) этилен

4. Общая формула диеновых углеводородов:

А) СnH2n-2
Б) СnH2n
В) СnH2n+2
Г) СnH2n-6

5. Вулканизация – процесс нагревания каучука с:

А) серой
Б) песком
В) углеродом
Г) серной кислотой

Ответы: 1Б), 2Б), 3В), 4А), 5А).

Домашнее задание: § 14 стр. 114 – 116, упр. 5 (Приложение 1, слайд 19).

Используемая литература:

1. Габриелян О.С., Остроумов И.Г. Химия. 10 класс: Настольная книга учителя. М.: Дрофа, 2004.
2. Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии к учебным комплектам О.С. Габриеляна и др., Л.С. Гузея и др. 10 (11) класс. М.: «Вако», 2006.
3. Интернет- ресурсы: фото для презентации.

 

Сравнительная таблица натурального и синтетического каучука

Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Важнейшими физическими свойствами каучуков являются эластичность (способность восстанавливать форму) и непроницаемость для воды и газов.

Каучуки – это эластичные высокомолекулярные материалы (эластомеры), из которых методом вулканизации (нагреванием с серой) получают резину.

Особенно важное значение имеют получаемые из непредельных углеводородов полимеры, в том числе искусственные каучуки. Все каучуки делятся на натуральные и синтетические, последние в свою очередь в зависимости от вещества, используемого для синтеза, делятся на бутадиеновый, изопреновый и хлорпреновый каучуки.

Натуральный каучук или гуттаперча

Натуральный каучук получают из латекса – млечного сока гевеи. Чтобы заставить его вытекать, на коре дерева делают V-образные надрезы. Со здорового дерева латекс можно собирать в течение 30 лет. Индейцы назвали его «кау чу», т.е. «слезы дерева».

Сбор ка­у­чу­ка с рас­те­ния гевея

Натуральный (природный) каучук по химическому составу представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород состава (С5Н8)n, где n составляет 1000—3000 единиц. При нагревании без доступа воздуха каучук распадается с образованием диенового углеводорода – 2-метилбутадиена-1,3 или изопрена.

Каучук, в котором все элементарные звенья находятся или в цис- , или в транс-конфигурации, называется стереорегулярным.

Видеофильм «Натуральный каучук»

Натуральный каучук – это стереорегулярный полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис-конфигурацией полимерной цепи:

цис-полиизопрен (каучук)

В природных условиях натуральный каучук образуется не путем полимеризации изопрена, а другим, более сложным способом.

Молекулярная масса натурального каучука колеблется в пределах от 7·10 4 до 2,5·10 6 .

Транс-полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи:

Цис-форма более эластична, т.к. легко скручивается в клубок.

Транс-форма менее эластична, т.к. макромолекулы более вытянуты.

Важнейшее физическое свойство каучука – эластичность, т.е способность обратимо растягиваться под действием даже небольшой силы. Другое важное свойство – непроницаемость для воды и газов. Основной недостаток каучука – чувствительность к высоким и низким температурам. При нагревании каучук размягчается и теряет эластичнсть, а при охлаждении становится хрупким и также теряет эластичность.

Эти недостатки можно преодолеть, если нагреть каучук вместе с серой. Этот процесс называется вулканизацией каучука.

Синтетические каучуки

Первый синтетический каучук, полученный по методу С.В. Лебедева при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

В пятидесятые годы отечественные ученые осуществили каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и получили стереорегулярный каучук (структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определенном порядке), близкий по свойствам к натуральному каучуку.

В настоящее время в промышленности выпускают каучук, в котором содержание звеньев изопрена, соединенных в положении 1,4, достигает 99%, тогда как в натуральном каучуке они составляют 98%.

Кроме того, в промышленности получают синтетические каучуки на основе других мономеров – например, изобутилена, хлоропрена, и натуральный каучук утратил свое монопольное положение.

Учебный фильм «Каучук»

Учебный фильм «Каучук»

Вулканизация каучуков

Для улучшения качества натуральных и синтетических каучуков их превращают в резину.

Резина – это вулканизированный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации состоит в том, что атомы серы присоединяются к линейным (нитевидным) молекулам каучука по месту двойных связей и как бы сшивают эти молекулы друг с другом дисульфидными мостиками, образуя трехмерный сетчатый полимер:

В результате вулканизации липкий и непрочный каучук превращается в упругую и эластичную резину. Резина прочнее каучука и более устойчива к изменению температуры.

Наполненные активной сажей каучуки в виде резин используют для изготовления автомобильных шин и других резиновых изделий.

В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки.

Для вулканизации каучука берётся немного серы 2 – 3 % от общей массы. Если добавить к каучуку более 30 % серы, то она присоединится по линии разрыва почти всех π–связей и образуется предельно сшитый натуральный каучук – эбонит, который не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение.

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

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 белым 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/м 3 , 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. силоксановыйкаучук 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.

Эластомеры (натуральные или синтетические каучуки) – природные или синтетические высокомолекулярные вещества, отличающиеся от других высокомолекулярных соединений своей эластичностью.

Молекулы эластомеров представляют собой скрученные в клубки цепи углеродных атомов. При растяжении цепи вытягиваются, а при снятии внешней нагрузки – скручиваются. Этим объясняется эластичность каучуков.

Таблица. Важнейшие виды синтетических каучуков

Водо- и газонепроницаемость. По эластичности уступает природному каучуку. В производстве кабелей, обуви, принадлежностей быта

По износоустойчивости и эластичности превосходит природный каучук. В производстве шин.

По эластичности и износоустойчивости сходен с природным каучуком. В производстве шин

CH 2= C( Cl ) — CH = CH 2

Устойчив к воздействиям высоких температур, бензинов и масел. В производстве кабелей, трубопроводов для перекачки бензина, нефти.

Характерна газонепроницаемость, но недостаточная жароустойчивость. В производстве лент для транспортёров, автокамер.

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было

способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность

одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Первый синтетический каучук, был получен по методу С.В. Лебедева из спирта:

при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

В присутствии органических пероксидов (радикальная полимеризация) также образуется полимер нерегулярного строения со звеньями 1,2- и 1,4- присоединения. Каучуки нерегулярного строения характеризуются невысоким качеством при эксплуатации. Избирательное 1,4-присоединение происходит при использовании металлорганических катализаторов (например, бутиллития C4H9Li, который не только инициирует полимеризацию, но и определенным образом координирует в пространстве присоединяющиеся молекулы диена):

Реакция получения каучуков реакцией полимеризации:

Реакция получения каучуков реакцией сополимеризации:

Для практического использования каучуки превращают в резину.

Резина – это вулканизованный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации заключается в том, что нагревание смеси каучука и серы приводит к образованию трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука, придавая ему повышенную прочность. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образуют между ними сшивающие дисульфидные мостики:

Сетчатый полимер более прочен и проявляет повышенную упругость – высокоэластичность (способность к высоким обратимым деформациям).

В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый натуральный каучук – эбонит (более 30% S ) – не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Каучуки | Химия онлайн

Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Важнейшими физическими свойствами каучуков являются эластичность (способность восстанавливать форму) и непроницаемость для воды и газов.

Каучуки – это эластичные высокомолекулярные материалы (эластомеры), из которых методом вулканизации (нагреванием с серой) получают резину.

Особенно важное значение имеют получаемые из непредельных  углеводородов полимеры, в том числе искусственные каучуки. Все каучуки делятся на натуральные и синтетические, последние в свою очередь в зависимости от вещества, используемого для синтеза, делятся на бутадиеновый, изопреновый и хлорпреновый каучуки.

Натуральный каучук или гуттаперча

Натуральный каучук получают из латекса – млечного сока гевеи. Чтобы заставить его вытекать, на коре дерева делают V-образные надрезы. Со здорового дерева латекс можно собирать в течение 30 лет. Индейцы назвали его «кау чу», т.е. «слезы дерева».

Сбор ка­у­чу­ка с рас­те­ния гевея

История открытия и применения каучука

Натуральный (природный) каучук по химическому составу представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород состава (С5Н8)n, где n составляет 1000—3000 единиц. При нагревании без доступа воздуха каучук распадается с образованием диенового углеводорода – 2-метилбутадиена-1,3 или изопрена.

Каучук, в котором все элементарные звенья находятся или в цис- , или в транс-конфигурации, называется стереорегулярным.

Видеофильм «Натуральный каучук»

Натуральный каучук – это стереорегулярный полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис-конфигурацией полимерной цепи:

цис-полиизопрен (каучук)

В природных условиях натуральный каучук образуется не путем полимеризации изопрена, а другим, более сложным способом.

Молекулярная масса натурального каучука колеблется в пределах от 7·104 до 2,5·106.

Транс-полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи:

Цис-форма более эластична, т.к. легко скручивается в клубок.

Транс-форма  менее эластична, т.к. макромолекулы более вытянуты.

Важнейшее физическое свойство каучука – эластичность, т.е способность обратимо растягиваться под действием даже небольшой силы. Другое важное свойство – непроницаемость для воды и газов. Основной недостаток каучука – чувствительность к высоким и низким температурам. При нагревании каучук размягчается и теряет эластичнсть, а при охлаждении становится хрупким и также теряет эластичность.

Эти недостатки можно преодолеть, если нагреть каучук вместе с серой. Этот процесс называется вулканизацией каучука.

Синтетические каучуки

Первый синтетический каучук, полученный по методу С.В. Лебедева при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

В пятидесятые годы отечественные ученые осуществили каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и получили стереорегулярный каучук (структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определенном порядке), близкий по свойствам к натуральному каучуку.

В настоящее время в промышленности выпускают каучук, в котором содержание звеньев изопрена, соединенных в положении 1,4, достигает 99%, тогда как в натуральном каучуке они составляют 98%.

Кроме того, в промышленности получают синтетические каучуки на основе других мономеров – например, изобутилена, хлоропрена, и натуральный каучук утратил свое монопольное положение.

Учебный фильм «Каучук»

Учебный фильм «Каучук»

Вулканизация каучуков

Для улучшения качества натуральных и синтетических каучуков их превращают в резину.

Резина – это вулканизированный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации состоит в том, что атомы серы присоединяются к линейным (нитевидным) молекулам каучука по месту двойных связей и как бы сшивают эти молекулы друг с другом дисульфидными мостиками, образуя трехмерный сетчатый полимер:

В результате вулканизации липкий и непрочный каучук превращается в упругую и эластичную резину. Резина прочнее каучука и более устойчива к изменению температуры.

Наполненные активной сажей каучуки в виде резин используют для изготовления автомобильных шин и других резиновых изделий.

Строение резины

В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки.

Для вулканизации каучука берётся немного серы 2 – 3 % от общей массы. Если добавить к каучуку более 30 % серы, то она присоединится по линии разрыва почти всех π–связей и образуется  предельно сшитый натуральный каучук – эбонит, который не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

Изделия из резины

Натуральный каучук

Алкадиены

Чем отличается природный каучук от синтетического

Натуральный (природный) каучук – это высоко-молекулярный непредельный углеводород элементарного состава (С5Н8)n, его относительная молекулярная масса колеблется в пределах 150000-500000. Рурирование каучука приводит к предельному углеводороду состава (С5Н10)n, озонирование – к озониду (С5Н8О3)n. Из продуктов сухой перегонки каучука (М.Фарадей) был выделен изопрен:

Р.Штаудингером (1931 г.) была предложена гипотеза об изопренаизном строении каучука, содержащего цепочки последовательно соединенных остатков изопрена. Тщательно выполненное озонирование подтвердило предположение Р.Штаудингера – продукты озонирования на 95% состоят из левулинового альдегида:

Методом рентгеноструктурного анализа установлено цис-1,4-Макромолекула каучука имеет спиральное строение с периодом идентичности 0,913 нм и содержит более 1000 изопреновых остатков. Строение макромолекулы каучука обеспечивает его высокую эластичность – наиболее важное техническое свойство. Каучук обладает поразительной способностью обратимо растягиваться до 900% первоначальной длины.

Разновидностью каучука является менее эластичная гуттаперча, или балата, – сок некоторых каучуконосных растений, произрастающих в Индии и на Малайском полуострове. В отличие от каучука молекула гуттаперчи короче и имеет транс-1,4-строение с периодом идентичности 0,504 нм.

Выдающееся техническое значение натурального каучука, отсутствие в ряде стран, в том числе в Советском Союзе, экономически рентабельных источников, стремление располагать материалами, превосходящими по ряду свойств (масло-, морозостойкость, прочность к стиранию) натуральный каучук, стимулировали исследования по получению синтетического каучука. [6]

Синтетический Каучук

Синтетические каучуки – синтетические полимеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации, составляют основную массу эластомеров.

Синтетический каучук – высокополимерный, каучукоподобный материал. Его получают полимеризацией или сополимеризацией бутадиена, стирола, изопрена, хлорпрена, изобутилена, нитрила акриловой кислоты. Подобно натуральным каучукам, синтетические имеют длинные макромолекулярные цепи, иногда разветвленные, со средним молекулярным весом, равным сотням тысяч и даже миллионам. Полимерные цепи в синтетическом каучуке в большинстве случаев имеют двойные связи, благодаря которым при вулканизации образуется пространственная сетка, получаемая при этом резина, приобретает характерные физико-механические свойства.

Синтетические каучуки – аморфные или сравнительно слабо кристаллизующиеся полимеры с высокой гибкостью и относительно малым межмолекулярным взаимодействием цепей, что обусловливает их высокую конформационную подвижность в широком интервале температур. Характеристикой подвижности цепей может

служить температурара стеклования каучуков. Ее значения в значит, мере определяют комплекс их деформационных и прочностных свойств. Ненасыщенные каучуки присоединяют водород, галогены, тиолы, карбоновые и тиокислоты, нитрозосоединения, глиоксаль, хлораль, эпоксидируются надкислотами, циклизуются под действием кислотт, сшиваются серой, пероксидами, малеиновым ангидридом, динитрозосоединениями. Химические свойства таких каучуков определяются содержанием и положением

двойных связей, природой и положением заместителей (боковых групп). Насыщенные синтетические каучуки значительно менее активны. Их хим. свойства определяются прочностью связей в основной цепи и типом боковых групп. Окисление под действием кислорода и озона, ускоряющееся при воздействии света и нагревании, вызывает деструкцию и структурирование (сшивание) каучуков. Для защиты от окисления

в них вводят антиоксиданты в кол-ве 0,15-2,0% по массе. Гарантийный срок хранения каучуков составляет обычно 0,5-2 г. Термостойкость их выше, чем натуральных каучуков. Наиболее термостойки каучуки с неорганической основной цепью (напр., кремнийорганические) и фторкаучуки. Под действием

ионизирующих излучений большинство каучуков сшивается; бутилкаучук и полиизобутилен, содержащие в цепи четвертичные атомы углерода, деструктируются. Большинство синтетических каучуков менее склонно к механодеструкции, чем натуральные. Современные марки каучуков не требуется подвергать пластикации. Ненасыщенные каучуки обычно вулканизуют с применением серных вулканизующих систем, насыщенные – органическими пероксидами, ионизирующими излучениями и др.

Полимеризация – основной метод получения синтетических каучуков из диенов и олефинов. Поликонденсацией синтезируют главным образом полисульфидные, уретановые и некоторые другие. По технологическому оформлению процессы можно разделить на эмульсионные и растворные. Первые осуществляют, как правило, под влиянием инициаторов радикальных, вторые – в присутствии ионных катализаторов

Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С.В.Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США – в 1942 году.

Сырьем для получения синтетического каучука по способу Лебедева служит этиловый спирт. Теперь разработано получение бутадиена из бутана через каталитическое дегидрирование последнего.

Мономерами для синтетического каучука служат преимущественно сопряженные диеновые углеводороды: дивинил, изопрен, хлоропрен, полимеризующиеся по радикальному или ионному механизму. Для улучшения технических свойств каучука диены часто полимеризуют совместно с мономерами, содержащими активный винильный остаток (например, с акрилонитратом, со стиролом).

Подобный процесс, получивший название сополимеризации, имеет широкое промышленное применение.

Дивинил (1,3-бутадиен) – важнейший мономер для синтетического каучука – может быть полимеризован по радикальному или ионному механизму. В первом промышленном синтезе каучука инициатором полимеризации был металлический натрий, на поверхности которого происходила адсорбция и поляризация 1,3-бутадиена; механизм этой реакции анионный:

Изопрен в присутствии металлоорганических комплексов легко превращается в синтетический каучук, физико-механические свойства которого подобны свойствам натурального.

Сополимерные каучуки имеют наибольшее техническое применение. К ним относятся бутадиен-стирольный каучук, получаемый сополимеризацией 1,3-бутадиена и стирола, он является лучшей маркой синтетического каучука для автомобильных покрышек.

Строение бутадиен-стирольного сополимера не выяснено, предполагаемую структуру отдельных звеньев можно изобразить следующей схемой:

Бутадиен-нитрильный каучук – сополимер 1,3-бутадиена и акрилонитрила – обладает вязкостью натурального каучука, однако превышает его по устойчивости к стиранию, масло- и бензиностойкости.

Бутилкаучук – сополимер изобутилена и 1,3-бутадиена, вводимого для придания каучуку способности к вулканизации, получается низкотемпературной ионной полимеризацией в присутствии фторида бора (III). Он обладает высокой химической стойкостью и газонепроницаемостью, является хорошим изолятором для проводов и кабелей. Предполагаемая структура сополимера:

Сопряженные диеновые углеводороды при ионной полимеризации в зависимости от характера катализатора образуют различно построенные полимерные цепи. Различают два типа цепеобразования: цис-1,4, транс-1,4 и цис-1,2. Полимеризация изопрена в присутствии триалкилалюминия и хлорида титана (IV) приводит у цис-1,4-полимеру, в котором цис-построеные остатки диена связаны друг с другом в положении 1,4:

При полимеризации смешанным гидридом алюминия и щелочного металла в присутствии хлорида титана (IV) преобладает полимер транс-1,4-строения, в котором остатки транс-диена связаны в положении 1,4:

Диены с неконцевыми двойными связями полимеризуются с трудом, так как пространственные предприятия затрудняют их адсорбцию на активных центрах катализатора.

Один из видов синтетического каучука получают из ацетилена. При полимеризации ацетилена образуется винилацетилен СН≡С-СН=СН2. Винилацетилен присоединяет молекулу хлористого водорода, при этом получается 2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен):

Хлоропрен – бесцветная жидкость, кипящая при 59 0 С. Он самопроизвольно весьма легко полимеризуется, образуя сначала пластическую массу, сходную с невулканизированным каучуком, а в дальнейшем – твердый продукт (вулканизация без серы):

Такое строение доказывается тем, что при окислении этого вида синтетического каучука образуется янтарная кислота, формула которой СООН-СН2-СН2-СООН. Места разрыва углеродной цепи показаны на схеме пунктиром.

Хлоропреновый каучук благодаря своей негорючести, термостойкости, светостойкости, а также устойчивости к воздействию масел находит широкое применение в производстве резино-технических изделий.

Каучуки на основе кремнийорганических соединений отличаются сохранением эластических свойств как при низких, так и при высоких температурах; каучуки на основе фторорганических соединений сочетают высокую термостойкость с почти абсолютной химической устойчивостью; каучуки, полученные сополимеризацией дивинила с акрилонитрилом, хорошо выдерживают действие бензина и других нефтепродуктов.

Натуральный и синтетический каучуки не могут быть непосредственно использованы для химических целей вследствие термической нестойкости, непрочности к стиранию и способности к набуханию и растворению в органических растворителях.

Важнейшим процессом превращения каучука в технический продукт – резину – является вулканизация, в результате которой происходит резкое изменение физико-механических свойств каучуков: повышается термостойкость, механическая прочность, устойчивость к действию растворителей и т.д.

В 1939 году два американца Гудвир и Хейвардс после многолетних и упорных опытов обнаружили, что при обработке сырого каучука серой происходит его вулканизация. После такой обработки каучук теряет вязкость, становится гораздо эластичнее и сохраняет эту эластичность в широком температурном интервале.

Сущность вулканизации заключается в образовании новых поперечных связей между полимерными цепями. При вулканизации серой мостики образуют дисульфидные группы, а при радикальной вулканизации появляются поперечные связи между полимерными цепями:

Для получения резиновых изделий сначала формуют изделия из смеси каучука с серой, а также так называемыми наполнителями – сажей, мелом, глиной и некоторыми органическими соединениями, которые служат ускорителями вулканизации. Затем изделия подвергаются нагреванию – горячей вулканизации.

При холодной вулканизации, которая применяется для тонких и мелких изделий (прорезиненные ткани, тонкие трубки и т.д.), их непродолжительное время обрабатывают раствором серы в сероуглероде или в хлористой сере. Каучук с большим содержанием серы (до 32%) представляет собой твердое неэластичное вещество и называется эбонитом; применяется он как изолятор в электроприборах.

В результате вулканизации сера химически связывается с каучуком. Кроме того, в вулканизированном каучуке содержится в виде мельчайших частиц и свободная сера.

Теперь открылись новые области применения каучука. Резину, полученную из него, начали применять в качестве амортизаторов на автомашинах и мотоциклах. Позднее такие амортизаторы превратились в современные шины и камеры.

Бурное развитие электротехники сделало резину необходимым изоляционным материалом для электрических проводов и кабелей. Каучук очень подходил для этой цели, так как не проводил тока, а его эластичность делала провода с изоляцией гибкими.

В Германии в 1935 году началось производство синтетического каучука в больших количествах. Во вращающиеся горизонтально расположенные автоклавы накачивают бутадиен и при охлаждении прибавляют регулятор полимеризации – диоксан и ускоритель – металлический натрий. От слов бутадиен и натрий образовано название «буна». В зависимости от степени полимеризации получают буна-85 или буна-115. Если этот буна-каучук с высоким молекулярным весом подвергнуть вулканизации, получается резина, которая имеет высокую прочность на истирание, теплостойка и не стареет, однако обладает низкой эластичностью и невысокой прочностью на разрыв и растяжение. Лишь твердая резина, изготовленная из буна-85, в некоторой степени удовлетворяла необходимым требованиям.

Открытие Гудвира и Хейворда, которые в 1840 году обнаружили, что каучук-сырец, смешанный при нагревании с серой, превращается в эластичную массу, создало основу для широкого применения каучука. Ведь только при вулканизации каучук-сырец теряет свою клейкость, приобретает прочность и эластичность – становится резиной с ее ценными качествами. В зависимости от содержания серы и состава наполнителей, добавляемых при вулканизации, получают различные сорта резины, отвечающие любым требованиям.

Небольшое количество серы при вулканизации превращает пластический каучук в эластичную резину. Уже при введении 0,15% серы каучук меняет свойства. Вообще же количество вводимой при вулканизации серы колеблется от 2 до 5%.

Имический синтез открывает для нас широкие воз­можности. Ведь различными комбинациями простых веществ можно получить практически бесконечное число сложных соединений с различными свойствами. Если при­рода даёт нам продукты с одними и теми же свойствами, то исследователь может получить не только такие же про­дукты, но и много других, со свойствами заранее задан – кыми, нужными для практики. Это можно видеть на при­мере получения искусственного каучука.

Теперь промышленность производит много разных каучуков.

Часто можно слышать вопрос: какой каучук лучше — натуральный или синтетический? В настоящее время на это не так просто ответить. По ряду свойств натуральный каучук превосходит синтетический; по многим свойствам синтетические каучуки лучше, чем натуральный.

Натуральный каучук отличается прочностью и высо­кой эластичностью, но по стойкости к действию раство­рителей, по сопротивлению истиранию, по газонепрони­цаемости он значительно уступает многим синтетическим каучукам.

Морозостойкость натурального каучука пока ещё более высока: изделия из него сохраняют эластические свойства при температуре до минус 70 градусов. Однако нет сомнений в том, что в будущем будет получен такой же морозостойкий искусственный каучук.

Уже в настоящее время подавляющее большинство резиновых изделий самого разнообразного назначения изготавливается из искусственных каучуков. Количество этих изделий с каждым днём увеличивается. Луч­шие сорта натурального каучука часто уже не в со­стоянии заменить специальные виды искусственного каучука.

Около 80 процентов всего каучука идёт на изготовле­ние всевозможных шин. Поэтому прежде всего нужно было испытать искусственный каучук в шинах. С этой целью в 1933 году, на заре развития промышленности искусственного каучука, был устроен специальный авто­мобильный пробег Москва — пустыня Кара-Кум — Мо­сква. На протяжении десятков тысяч километров в тяжё­лых дорожных условиях соревновались между собою автошины из натурального и искусственного каучука. Юный искусственный каучук с честью выдержал испы­тание.

Шины из натрий-дивинилового каучука показали износ в 64 грамма на 100 километров пути, тогда как шины из заморского натурального каучука дали износ 89 граммов, а шины из отечественного каучуконоса кок-сагыза — 84 грамма.

Так каракумский пробег на практике подтвердил отличные свойства автомобильных шин из искусствен­ного каучука.

Стойкость натрий-дивинилового синтетического кау­чука к истиранию в условиях высоких температур, разви­вающихся в автомобильных покрышках при их эксплоа – тации, оказалась значительно выше, чем у натурального каучука. Отдельные шины из синтетического каучука при других испытаниях выдерживали до 100 000 километров пробега.

Не надо забывать, что промышленность синтетического каучука по существу только начала развиваться. Искус­ственному каучуку всего лишь 20 лет. Впереди ещё много работы и несомненно блестящие достижения.

Сегодня искусственный каучук не лучше и не хуже натурального каучука: он дополняет его.

«Всякая новая форма синтетическою каучука, — писал академик С. В. Лебедев, — приносит с собою новый комплекс свойств, которых нет ни у природного кау­чука, ни у других синтетических каучуков». Свойства каждого из каучуков определяют и области его при­менения.

Существуют так называемые универсальные каучуки, из которых может быть изготовлено большинство резино­вых изделий. К таким каучукам относятся каучук из гевеи, натрий-дивиниловый и дивинил-стирольный кау­чуки. Кроме того, имеется целый ряд каучуков и каучуко­подобных продуктов, которые применяются для специаль­ных целей. Таковы, например, дивинил-нитрильный кау­чук, полиизобутилен, бутил-каучук, тиоколы, силиконы и др. Каждый из этих продуктов во многом отличается от натурального каучука.

Каковы же эти отличия?

Каучук полиизобутилен (продукт полимериза­ции непредельного углеводорода изобутилена) не изме­няется со временем, то-есть не «стареет», как натураль­ный каучук. Кроме того, он плохо проводит электрический ток и отличается стойкостью по отношению к действию различных кислот, щёлочей, окислителей и др. Эти цен­ные свойства полиизобутилена используются в ряде спе­циальных изделий. Из полиизобутилена, нанесённого на ткань, можно, например, изготовить защитный костюм, который может противостоять действию самых сильных кислот, разрушающих обычный каучук. Полиизобутилен широко применяется в химической промышленности для обкладки различных сосудов, труб, рукавов и т. д. Однако полиизобутилен имеет недостаток: при нагревании он ста­новится липким, а затем начинает течь.

Смесь изобутилена с небольшим количеством (2—3 процента) изопрена или дивинила даёт после поли­меризации в эмульсии так называемый бутил-кау­чук, по свойствам лучший, чем полимер чистого изобу­тилена.

Бутил-каучук способен вулканизоваться; поэтому из­делия из него, обладая всеми достоинствами изделий из полиизобутилена, не имеют их недостатков — липкости и текучести при повышенных температурах. Вулканизован­ные смеси из бутил-каучука прочны и не липки. Бутил – каучук применяется для изготовления автомобильных камер, шлангов, транспортёрных лент, для изоляции кабе­лей, обкладки резервуаров и т. д.

Особой группой стоят многочисленные сложные по составу синтетические продукты — т и о к о л ы, по свой­ствам напоминающие каучук и отличающиеся исключи­тельной стойкостью к действию растворителей: бензина, масел и др. Из них с успехом готовят кабели, шланги и другие изделия, соприкасающиеся при работе с маслами и углеводородами.

При совместной полимеризации дивинила и нитрила акриловой кислоты (СН2 = СНСМ) получаются д и в и – н и л-н итрильные каучуки. Выдающимся свойством этих каучуков является их маслоупорность. Образцы из этих каучуков можно неделями выдерживать в маслах и некоторых растворителях, и они почти не набухают. Проч­ность их на разрыв изменяется при этом весьма мало, тог­да как образцы из натурального каучука в этих условиях набухают очень сильно и почти полностью теряют свою прочность. Поэтому из резины на основе дивинил-нитриль – ных каучуков изготовляют главным образом детали, рабо­тающие в условиях, где требуется высокая стойкость к действию масел. Такой резиной обкладывают также внутреннюю поверхность аппаратов в химической про­мышленности, с целью защиты их от разрушающего действия кислот и других едких жидкостей.

Каучук из угля и извести — хлоропреновый каучук, так же как и дивинил-нитрильный, исключительно стоек к действию масел и других веществ. Этот каучук не го­рюч, клеек, эластичен. Он применяется часто в тех слу­чаях, когда натуральный каучук не даёт хороших резуль­татов.

Электрические кабели, оболочки аэростатов, различ­ные маслостойкие и теплостойкие изделия, защитная одежда, обкладка химических аппаратов и многие дру­гие специальные резиновые изделия с успехом изготов­ляются из хлоропренового каучука.

Большой интерес представляют силиконы — каучукоподобные материалы, получающиеся из кремния и некоторых производных углеводородов. Силиконы по своему химическому составу мало схожи с натуральным каучуком, но могут давать резиноподобные смеои и изде­лия. Они исключительно ценны своей стойкостью к высо­ким температурам. При нагревании до 200—300 градусов лучшие резиновые изделия из натурального и искус­ственных каучуков приходят в полную негодность, изде­лия же из силиконов сохраняют свою эластичность и ра ботоспособность.

В настоящее время известно уже несколько десятков различных каучукоподобных материалов, различных и по составу, и по свойствам.

Исследователи, удовлетворяя запросы практики, со временем получат искусственные каучуки, обладающие одновременно и эластичностью, и морозостойкостью, и бензостойкостью, и другими ценнейшими свойствами. Совершенно прав был академик Лебедев, говоря: «Син­тез каучуков — источник бесконечного многообразия. Теория не кладёт границ этому многообразию. А так как каждый новый каучук является носителем своей ориги­нальной шкалы свойств, то резиновая промышленность, пользуясь наряду с натуральными также и синтетиче­скими каучуками, получит недостающую сейчас свободу в выборе нужных свойств. ».

В результате напряжённой повседневной работы исследователей качество каучука непрерывно улучшается, количество разновидностей его увеличивается.

Не нужно забывать и ещё одно крупное преимущество синтетического каучука. Каучук искусственным путём производится в сотни и тысячи раз быстрее, чем обра­зуется в природных условиях: ни климат, ни почва, ни урожайность не могут влиять на выработку искусствен­ного каучука. Синтетический каучук постепенно вытесняет натуральный каучук.

Будущее, несомненно, принадлежит искусственному каучуку, точнее — целому ряду каучуков с их разнообраз­ными свойствами.

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение.

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

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 белым 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/м 3 , 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. силоксановыйкаучук 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.

«Натуральный и синтетический каучук. Резина.»

Презентация к уроку химии “«Натуральный и синтетический каучук. Резина.»”

Цели урока:

  • продолжить знакомство с диеновыми углеводородами на примере натурального и синтетического каучуков;
  • раскрыть взаимосвязи строения и свойств вещества на примере  натурального  каучука;
  • показать значение современных полимерных материалов на примере синтетических каучуков;
  • познакомить с применением каучуков в народном хозяйстве;
  • способствовать формированию умения применять приемы логического мышления: анализа и синтеза;
  • особое внимание обратить на развитие интереса к предмету и речи учащихся;
  • формировать умение пользоваться дополнительными источниками информации;
  • воспитание патриотических чувств учащихся, гордости за достижения отечественной науки и производства.

Тип урока: комбинированный урок с использованием ИКТ.

Просмотр содержимого документа
««Натуральный и синтетический каучук. Резина.»»

Натуральный и синтетический каучук. Резина.

Вариант 1. 1. Диеновые углеводороды имеют общую формулу: а) Cnh3n+2 б) Cnh3n в) Cnh3n-2 г) CnHn 2. Для алкадиенов наиболее характерны реакции: а) замещение б) присоединение в) обмен г) изомеризация 3. Кратные связи в диене СН2= СН-СН=СН2 называют: а) кумулированными; б) изолированными; в) сопряженными; 4. Название углеводорода СН2=С – СН2 – С=СН2 СН3 СН3 а) 2,4-диметилпентадиен-1,4; б) 2,4- диметилпентадиен; в) 2,4- метилпентадиен-1,4; г) диметилпентадиен-1,4; 5. Бутадиен-1,3 реагирует по отдельности с веществами набора: а) СО2, НСl, Br2; б)О2, Н2, N2; в)СН4, КМnO4(р-р), Н2О; г)НBr, Br2; h3.

Вариант 2 1.Общую формулу Cnh3n-2 имеют: а) алканы, б) алкадиены, в) алкены г) все ответы верны. 2. Для алкадиенов не характерна реакция: а) гидрирования б) горения в)гидрогалагенирования г)галогенирования на свету 3. Кратные связи в диене СН2= С=СН-СН3 называют: а) кумулированными; б) изолированными; в) сопряженными 4. Название углеводорода СН3- С = СН – С = СН2 СН3 СН3 а) 2,4 – метилгексадиен-2,4 б) 2,4 – диметилгексадиен в) диметилгексадиен-2,4 г) ) 2,4 – диметилпентадиен- 2.4 5. В уравнении полного сгорания на воздухе дивинила сумма коэффициентов равна: а) 19; б) 15; в) 27; г) 35.

Ответы для самоконтроля: Вариант 1 Вариант 2 1 – в) 1 – б) 2 – б) 2 – г) 3 – в) 3 – а) 4 – а) 4 – г) 5 – г) 5 – б)

«Слезы дерева» Каучуковые шары

Свойства натурального каучука: • Эластичность • Непроницаемость для воды и газов • Хорошая растворимость во многих органических растворителях • Набухаемость в маслах

Синтетические каучуки

Классификация синтетических каучуков

Каучуки общего назначения

Каучуки специального назначения

1.Высокая эластичность и износостойкость при обычных температурах, устойчивость к многократным деформациям. 2. Практичность. Примеры: бутадиеновый и изопреновый.

1. Стойкость к действию растворителей, масел, кислорода, озона, высоких температур, морозостойкость. Примеры: хлорпреновый, бутадиен-стирольный.

Продукт частичной вулканизации каучука называют резиной .

Применение каучуков и резины

Разница между натуральным и синтетическим каучуком

Основное различие – натуральный каучук и синтетический каучук

Натуральный и синтетический каучуки – это два типа полимеров с превосходными свойствами, которые широко используются во многих промышленных и бытовых применениях. Каждый тип резины имеет свои химические и физические свойства в зависимости от природы мономера и химической структуры резины. Основное различие между натуральным каучуком и синтетическим каучуком состоит в том, что натуральный каучук представляет собой натуральный биосинтезирующий полимер, полученный из растения под названием Hevea brasiliensis , тогда как синтетические каучуки представляют собой искусственные полимеры в контролируемых условиях .Подробнее о различиях между этими двумя типами каучуков и пойдет речь в этой статье.

В этой статье обсуждается,

1. Что такое натуральный каучук?
– Синтез, структура, свойства, применение

2. Что такое синтетический каучук?
– Синтез, структура, свойства, примеры

3. В чем разница между натуральным каучуком и синтетическим каучуком?

Что такое натуральный каучук

Натуральный каучук получают из дерева под названием Hevea brasiliensis в виде водной суспензии.Это природный полимер для биосинтеза, который, в отличие от большинства других полимеров, в основном известен своей превосходной высокой прочностью на разрыв. Кроме того, натуральный каучук имеет большую структурную однородность, более высокую прочность в сыром виде и более высокую скорость вулканизации. Благодаря такой высокой скорости вулканизации натуральный каучук стал одним из важнейших сырьевых материалов во многих отраслях промышленности, включая шины, перчатки, резиновые коврики и т. Д. Несмотря на свои превосходные свойства, натуральный каучук очень плохо сопротивляется атмосферному кислороду, озону и маслам. , и различные углеводородные растворители.Некоторые другие свойства натурального каучука включают простоту обработки, отличные динамические характеристики с низкими гистерезисными потерями, хорошие низкотемпературные свойства, способность связывать металлические детали, высокую стойкость к истиранию и истиранию, хорошие динамические характеристики, низкое тепловыделение при нагревании и низкий уровень демпфирования.

Мономером натурального каучука являются звенья цис-1,4-изопрена. Как латексные, так и сухие резиновые формы напрямую используются во многих промышленных приложениях. Несмотря на разработку альтернативных синтетических каучуков с превосходными свойствами, натуральный каучук по-прежнему занимает 30-40% доли мирового рынка каучуков.Некоторые области применения натурального каучука включают резиновые прокладки, уплотнения, электрические компоненты, шланги и трубки, виброизоляторы, приводные муфты, амортизаторы и т. Д.

Латекс собирают с каучукового дерева

Что такое синтетический каучук

Каучуки синтетические – это искусственные каучуки. Сырье для производства синтетических каучуков в основном получается как побочные продукты производства сырой нефти. Для синтеза синтетических каучуков используются методы растворной или эмульсионной полимеризации.В отличие от натурального каучука, свойства этих каучуков могут быть получены в соответствии с конечными требованиями путем применения различных методов химии полимеров. Например, мы можем разработать синтетические каучуки с отличной атмосферостойкостью, химической стойкостью, температурой и стойкостью к растворителям.

Существует более 20 различных классов синтетических каучуков с различными химическими и физическими свойствами, которые удовлетворяют конечным требованиям к продукту. Некоторые широко используемые типы синтетического каучука включают сополимер стирола и бутадиена (SBR), нитрильный каучук (NBR), неопрен (CR), этилен-пропилендиеновый мономер (EPDM), силиконовый каучук, бутилкаучук (IIR) и т. Д.Каждая резина имеет свои уникальные свойства. Например, EPDM более популярен благодаря своей стойкости к атмосферным воздействиям, в то время как NBR имеет самую высокую маслостойкость. Обычно при сравнении свойств синтетического каучука со свойствами натурального каучука синтетические каучуки более устойчивы к маслам, определенным химическим веществам, кислороду и озону, погодным условиям, а также демонстрируют устойчивость в более широком диапазоне температур.

Резина EPDM

Разница между натуральным и синтетическим каучуком

Определение

Натуральный каучук: Натуральный каучук – это натуральный биосинтетический полимер, получаемый из дерева под названием Hevea brasiliensis.

Синтетический каучук: Синтетический каучук – это искусственные полимеры в контролируемых условиях.

Синтез

Натуральный каучук: Натуральный каучук, как следует из названия, естественным образом встречается в клетках растений.

Синтетический каучук: Синтетический каучук синтезируется из побочных продуктов сырой нефти с использованием методов полимеризации в растворе или эмульсии.

Мономер

Натуральный каучук: Мономеры включают цис-1,4-изопрен.

Синтетический каучук: Мономеры различаются для каждого типа синтетического каучука.

Содержание полимера

Натуральный каучук: Содержание полимера или качество латекса сильно различаются и зависят от клона, географического района, погоды, типа почвы и некаучукового содержания латекса.

Синтетический каучук: Можно получить высококачественные каучуки с постоянным содержанием полимера с очень низким содержанием примесей.

Наличие антиоксидантов

Натуральный каучук: Антиоксиданты присутствуют естественным образом.

Синтетический каучук: Антиоксиданты отсутствуют (необходимо добавлять извне).

Недвижимость

Натуральный каучук: Свойства натурального каучука трудно изменить.

Синтетический каучук: Свойства синтетических каучуков можно регулировать в соответствии со свойствами конечного применения.

Артикул:

Араяпрани, Ванвимон и Гарри Л. Ремпель. «Влияние полярности на взаимодействие наполнителя и каучука и свойства привитых композитов из натурального каучука с диоксидом кремния.” Journal of Polymers 2013 (2013): 1-9. Интернет.

Хёфер, Райнер. Устойчивые решения для современной экономики . Кембридж, Великобритания: RSC, 2009. Печать.

Уилан, Тони. Словарь по технологии полимеров . Лондон: Chapman & Hall, 1994. Печать.

Изображение предоставлено:

«EPDM-Keltan» Автор Gmhofmann – собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia «Mk’s trip Kannur 2012 DSCN2666» Автор Manojk – Собственная работа (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia

Натуральный каучук и синтетический каучук

В чем разница между натуральным каучуком и синтетическим каучуком? Натуральный каучук производится естественным путем из бразильского растения Hevea brasiliensis. Синтетический каучук производится искусственным путем из различных полимеров, которые придают каучуку его свойства. Чаще всего синтетический каучук называют синтетическим полиизопреном (сокращенно IR), созданным как синтетическая альтернатива натуральному каучуку.Таким образом, натуральный каучук и синтетический полиизопрен имеют много общего по физическим свойствам.

Натуральный каучук и синтетический каучук

Как натуральный каучук, так и синтетический каучук (IR) обладают высоким сопротивлением разрыву, хорошей гибкостью при низких температурах и высокой прочностью на разрыв. Преимущество натурального каучука перед синтетическим каучуком состоит в том, что натуральный каучук имеет более высокую прочность на разрыв, более высокое сопротивление разрыву и слабый запах по сравнению с IR. Помимо IR, другие синтетические каучуки обладают особыми свойствами.Они могут включать химическую стойкость, сопротивление жидкости, сопротивление озону, электрическое сопротивление и многое другое. Кроме того, синтетические каучуки могут иметь отличную термостойкость, более низкую термостойкость и улучшения теплового старения. Еще одно соображение при выборе между натуральным каучуком и синтетическим каучуком заключается в том, что натуральный каучук содержит натуральные белки, которые могут вызывать аллергические реакции при длительном контакте с кожей человека. Несмотря на эти различия между натуральным каучуком и синтетическим каучуком, как натуральный, так и синтетический каучук пользуются большим спросом у производителей из-за их низкой стоимости и удовлетворительных характеристик для большинства применений.По данным Statista, в 2017 году во всем мире было потреблено 15 189 тысяч метрических тонн синтетического каучука и 13 225 тысяч метрических тонн натурального каучука. Действительно, хотя синтетические каучуки могут обеспечить множество улучшений свойств, которых нет в натуральном каучуке, натуральный каучук по-прежнему ценится за его высокая производительность и низкая стоимость.

О компании Coi Rubber Products

Coi Rubber Products, Inc. – специализированный производитель формованных резиновых и пластмассовых компонентов.Coi Rubber обладает более чем 28-летним опытом в области проектирования, проектирования, компаундирования, прототипирования и производства формованной резины и пластмасс. Наши возможности включают изготовление смесей по индивидуальному заказу, литье под давлением, компрессионное формование, трансферное формование, экструзию, соединение резины с металлом, формование со вставками и многое другое. Мы обеспечиваем крупномасштабную производственную и инженерную поддержку автомобильной, промышленной, сельскохозяйственной, бытовой, климатической и многим другим отраслям. Coi Rubber имеет сертификат IATF 16949: 2016 и MBE.

Запросите расценки на свой проект: [email protected]
Посетите нас: www.coirubber.com
Есть вопросы? Пожалуйста, заполните форму ниже, чтобы получить информацию по вашему запросу. Вы также можете позвонить нам по телефону (626) 965-9966.

31,5 Каучуки натуральные и синтетические

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Натуральный каучук
  2. Синтетический каучук
  3. Полимеризация 1,3-бутадиена
  4. Синтетический каучук
    1. Натуральный каучук
  5. Внешние ссылки
  6. Ссылки
  7. Problem
  8. Ответы
  9. пример полимера эластомерного типа, где полимер имеет способность возвращаться к своей исходной форме после растяжения или деформации.В состоянии покоя каучуковый полимер наматывается. Эластичные свойства проистекают из его способности растягивать цепи, но когда напряжение снимается, цепи возвращаются в исходное положение. Большинство молекул каучукового полимера содержат по крайней мере некоторые звенья, полученные из сопряженных диеновых мономеров (см. Полимеризация сопряженных диенов). Такие сопряженные диеновые мономеры имеют конструктивную основу из по меньшей мере четырех атомов углерода с реактивным ядром с двойной одинарной и двойной связью (C = C-C = C).Большинство, если не практически все такие диены подвергаются 1,4-присоединению к полимерной цепи, где 1 и 4 относятся к 1-му и 4-му атомам углерода звена основной цепи, которые становятся одинарными связями с остальной частью полимерной цепи. Двойные связи диена превращаются в одинарные связи, а одинарная связь между ними превращается в двойную связь Z- или E-конфигурации, в зависимости от условий полимеризации. Таким образом, основа устройства становится такой (-C-C = C-C-). Резина приобретает эластичность, когда образованная двойная связь принимает Z-образную форму.Для 1,3-бутадиена Z эквивалентно цис , а E эквивалентно конфигурации транс .

    Натуральный каучук

    Натуральный каучук – это добавочный полимер, который получают в виде молочно-белой жидкости, известной как латекс, из тропического каучукового дерева. Натуральный каучук получают из мономера изопрена (2-метил-1,3-бутадиен), который, как упоминалось выше, представляет собой сопряженный диеновый углеводород. В натуральном каучуке большинство двойных волокон, образующихся в полимерной цепи, имеют Z-конфигурацию, что обеспечивает эластомерные качества натурального каучука.

    Чарльз Гудиер случайно обнаружил, что при смешивании серы и каучука свойства каучука улучшаются, становятся более жесткими, устойчивыми к жаре и холоду и повышаются эластичность. Позже этот процесс был назван вулканизацией в честь римского бога огня. Вулканизация заставляет более короткие цепи сшиваться через серу с более длинными цепями. Разработка вулканизированной резины для автомобильных шин в значительной степени помогла этой отрасли.

    Синтетический каучук

    Важные сопряженные диены, используемые в синтетических каучуках, включают изопрен (2-метил-1,3-бутадиен), 1,3-бутадиен и хлоропрен (2-хлор-1,3-бутадиен).Полимеризованный 1,3-бутадиен чаще всего называют просто полибутадиеном. Полимеризованный хлоропрен был разработан DuPont и получил торговое название Neoprene .

    В ряде случаев мономеры, не являющиеся диенами, также используются для определенных типов синтетического каучука, часто сополимеризованного с диенами. Одними из наиболее коммерчески важных аддитивных полимеров являются сополимеры. Это полимеры, полученные путем полимеризации смеси двух или более мономеров. Примером является стирол-бутадиеновый каучук (SBR), который представляет собой сополимер 1,3-бутадиена и стирола, смешанный в соотношении 3: 1 соответственно.

    Каучук SBR был разработан во время Второй мировой войны, когда прекратились поставки натурального каучука. SBR более устойчив к истиранию и окислению, чем натуральный каучук, и его также можно вулканизировать. Более 40% производимого синтетического каучука составляет SBR, который используется в производстве шин. Небольшое количество используется для жевательной резинки в невулканизированной форме.

    Нитрильный каучук сополимеризуется из бутадиена и акрилонитрила (H 2 C = CH-CN). Бутилкаучук сополимеризуется из изобутилена [который представляет собой метилпропен H 2 C = C (CH 3 ) 2 ] и небольшого процентного содержания изопрена. Силиконовый каучук и другие соединения, химически называемые полисилоксанами , не происходят из сопряженных диенов, а имеют повторяющиеся звенья, такие как -O-SiR 2 – где R представляет собой некоторую органическую радикальную группу, такую ​​как метил. О силиконовых полимерах есть отдельная страница.

    Конъюгированные диены (алкены с двумя двойными связями и одинарной связью между ними) могут быть полимеризованы с образованием важных соединений, таких как каучук. Это происходит в различных формах как в природе, так и в лаборатории.Взаимодействие между двойными связями в нескольких цепях приводит к поперечным связям, которые создают эластичность внутри соединения.

    Полимеризация 1,3-бутадиена

    Для синтеза резиновых смесей 1,3-бутадиен должен быть полимеризован. Ниже приведена простая иллюстрация того, как это соединение образует цепочку. Полимеризация 1,4 гораздо более полезна для реакций полимеризации.

    Выше зеленые структуры представляют основные звенья синтезируемых полимеров, а красный цвет представляет связи между этими звеньями, которые образуют эти полимеры.Будет ли образован продукт 1,3 или 1,4, зависит от того, контролируется ли реакция термически или кинетически.

    Синтетический каучук

    Самым важным синтетическим каучуком является неопрен, который получают путем полимеризации 2-хлор-1,3-бутадиена.

    На этой иллюстрации пунктирные линии представляют собой повторение одних и тех же основных единиц, поэтому как продукты, так и реагенты являются полимерами. Реакция протекает по механизму, аналогичному механизму Фриделя-Крафтса.Сшивка между атомом хлора одной цепи и двойной связью другой способствует общей эластичности неопрена. Это поперечное сшивание происходит, когда цепи лежат рядом друг с другом под случайными углами, и притяжение между двойными связями предотвращает их скольжение вперед и назад.

    Натуральный каучук

    Синтез каучука в природе в чем-то похож на искусственный синтез каучука, за исключением того, что он происходит на заводе. Вместо 2-хлор-1,3-бутадиена, используемого при синтезе неопрена, натуральный каучук синтезируется из 2-метил-1,3-бутадиена.Как электрофил, растение синтезирует пирофосфат 3-метил-3-бутенилпирофосфат из фосфорной кислоты и 3-метил-3-бутен-1-ола. Этот пирофосфат затем катализирует реакцию, которая приводит к натуральному каучуку.

    3-метил-3-бутенилпирофосфат (OPP) затем используется в полимеризации натурального каучука, поскольку он отталкивает электроны от 2-метил-1,3-бутадиена (см. Раздел вопросов по этому процессу).

    Ссылки

    1. Воллхардт, Питер и Нил Э.Шор. Органическая химия: структура и функции . Нью-Йорк: W. H. Freeman & Company, 2007.
    2. Buehr, Walter. Каучук: натуральный и синтетический . Morrow, 1964.

    Задача

    Изобразите механизм естественного синтеза каучука из 3-метил-3-бутенилпирофосфата и 2-метил-1,3-бутадиена. Покажите стрелками движение электронов.

    Ответ

    Соавторы

    • Чарльз Офардт, почетный профессор колледжа Элмхерст; Виртуальный Chembook
    • Пользователь: H Padleckas

    Разница между натуральным и синтетическим каучуком


    Натуральный и синтетический каучуки – это две половинки одного целого.Но каждая из половин обладает свойствами, преимуществами и уникальными свойствами, присущими данному типу резины. Натуральный каучук передает образы каучуковых деревьев, вырубленных в глубине тропических лесов, а синтетический каучук напоминает о традиционном производстве и переработке нефти.

    Один тип резины лучше другого? Вам лучше идти естественным путем или делать вещи немного более искусственными? Давайте начнем с подробного рассмотрения обоих вариантов.

    Что такое натуральный каучук?

    Натуральный каучук – это натуральный каучук.Его получают путем постукивания по деревьям, как кленовый сироп, а не путем обработки масла. Латекс производят более 2500 различных видов деревьев, но наиболее распространенным является так называемое каучуковое дерево. Латекс выходит из дерева в виде густого молочного сока, который затем обрабатывается. Обработка обычно включает удаление излишков воды и оставление натурального каучука в коптильнях или на открытом воздухе для высыхания на воздухе. Затем он складывается в тюки и отправляется производителям.

    Натуральный каучук восходит к тысячелетиям цивилизации, такой как инки, которые использовали каучук для изготовления мячей для древних видов спорта.В то время самым большим недостатком натурального каучука было то, что он начинал плавиться или становиться липким, когда температура становилась слишком высокой. Лишь в 1839 году Чарльз Гудиер случайно уронил резину на горячую плиту, а затем запатентовал процесс вулканизации, чтобы лучше стабилизировать натуральный каучук и сохранить его в целости.

    Сегодня натуральный каучук обычно получают с плантаций каучуковых деревьев. Каучуковые деревья старше шести лет можно вырубать ежегодно в течение примерно 24-30 лет. Некоторые фермеры предпочитают более интенсивную работу на ранних этапах, в то время как другие обрабатывают латекс как можно дольше.В последнее десятилетие также наблюдалось движение плантаций каучуковых деревьев к переходу на более экологически безопасные методы, движение, которое все еще развивается во всем мире.

    Применение для натурального каучука

    Натуральный каучук используется в качестве сырья в более чем 10 000 потребительских товаров. Приложения включают:
    • Шины легковые и авиационные
    • Перчатки хирургические
    • Резинки
    • Медицинское оборудование
    • Одежда
    • Крепления двигателя
    • Соски и детские игрушки
    • Воздушные шары

    Что такое синтетический каучук?

    Проще говоря, синтетический каучук – это любой тип каучука, который нельзя отнести к натуральным каучукам.Синтетические каучуки производятся искусственно путем создания полимеров путем полимеризации в растворе или эмульсионной полимеризации.

    С таким большим количеством различных типов синтетических каучуков, доступных на рынке, трудно обобщить их все как одну категорию каучуков с аналогичными свойствами. Общим знаменателем является то, что все они являются побочными продуктами переработки нефти. Но разнообразие синтетических каучуков означает, что много разных типов производится с использованием разных формул, и каждый тип имеет разные свойства, предназначенные для разных областей применения.

    Интересный факт: Жевательная резинка производилась из натурального каучука до окончания Второй мировой войны, когда в качестве альтернативы были разработаны синтетические каучуки, такие как полиэтилен и поливинилацетат. Жевательная резинка из натурального каучука возвращается, но современные бренды жевательной резинки обычно содержат какой-то синтетический каучук.

    Какие бывают типы синтетического каучука?

    Применение синтетического каучука

    Синтетические каучуки имеют множество применений, и их можно найти почти во всех возможных применениях каучука, особенно с учетом того, что некоторые люди страдают аллергией на латекс и нуждаются в синтетических альтернативах изделиям из натурального каучука.Приложения включают:

    Натуральный каучук дороже синтетического?

    Натуральный каучук иногда дороже синтетического, но не всегда. Стоимость очень изменчива и зависит от нескольких факторов.

    Натуральный каучук получают из деревьев. Если одна плантация посадит больше деревьев в год, то через восемь лет они могут произвести излишки натурального каучука. На другой плантации может быть плохой год для урожая, что приведет к дефициту натурального каучука, который рынок не будет ощущать годами.Поскольку натуральный каучук считается товаром, в котором из многих различных источников создаются одинаковые или эквивалентные продукты, натуральный каучук является единственным сырьем в отрасли, которым можно торговать на фьючерсном рынке.

    Оба типа каучука, натуральный и синтетический, также уязвимы для факторов спроса, в том числе от количества производителей и дистрибьюторов, заинтересованных в покупке резиновых изделий в данном году. Это особенно хорошо видно на автомобильном рынке. Если будет производиться больше автомобилей, то, например, для производства шин потребуется больше резины.

    Множество факторов, особенно волатильность натурального каучука, означают, что цена иногда нестабильна и ее всегда трудно предсказать. Некоторые источники говорят, что синтетический каучук надежнее и дешевле, но, по нашему опыту, цены недостаточно стабильны, чтобы заявить, что один тип в целом дешевле другого. Фактически, во многих продуктах или областях применения натуральный каучук и синтетический каучук объединены в формуле, и соотношение в смеси можно относительно легко изменить. Это помогает поддерживать цены на некоторые синтетические материалы на одном уровне с натуральным каучуком.

    Что лучше: натуральный каучук или синтетический каучук?

    Как и многое в резиновой промышленности, это зависит от обстоятельств. Хотя они могут показаться единственными двумя вариантами в круге типов резины, один взгляд на различные свойства каждого типа резины показывает, что сравнивать натуральный и синтетический каучук не всегда просто.

    Как натуральный, так и синтетический каучуки могут быть отличными изоляторами, не вступать в реакцию и хорошо работать в качестве клея или покрытий. Однако то, какой из них использовать, полностью зависит от вашего приложения и типа натурального или синтетического каучука, который подойдет лучше всего.

    Одна из наших любимых метафор – сравнение натурального и синтетического каучука со спортивной обувью. Не существует кроссовок, идеально подходящих для каждого вида спорта. Гусеницы лучше всего подходят для сцепления с трассой, баскетбольные кроссовки хороши для бега по корту, а футбольные бутсы отлично подходят для сцепления с неустойчивым газоном. Точно так же нет лучшего типа резины для каждого применения. У каждого вида есть свои достоинства и недостатки.

    При этом возможно, и вовсе не редкость, комбинировать натуральный каучук с некоторыми синтетическими каучуками в формулах, которые могут использовать преимущества нескольких характеристик. Поговорите с нами, чтобы определить, какая формула лучше всего подходит для вашего применения.

    Преимущества синтетического каучука

    Вообще говоря, синтетические каучуки обычно имеют несколько преимуществ по сравнению с натуральным каучуком, в том числе:
    • Термостойкость
    • Химическая стойкость
    • Устойчивость к погодным условиям, озону и солнечному свету
    • Лучшая гибкость при более низких температурах
    • Лучший изолятор
    • Цена и предложение не зависят от погоды, здоровья урожая или стабильности каучуковых плантаций

    Преимущества натурального каучука

    Трудно сравнивать натуральный каучук с огромным количеством вариантов синтетического каучука, но у него есть несколько общих преимуществ, в том числе:
    • Превосходная стойкость к истиранию и истиранию
    • Очень низкие значения остаточной компрессии
    • Хорошие характеристики гашения вибрации
    • Высокая прочность на разрыв
    • Хорошая адгезия к себе и другим материалам
    В следующей таблице показаны некоторые свойства натурального каучука по сравнению с некоторыми синтетическими материалами:
    МАТЕРИАЛ СОКРАЩЕНИЕ ВИБРАЦИЯ
    ИЗОЛЯЦИЯ
    ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ЦЕНА ДИАПАЗОН ТЕМПЕРАТУР ОЗОН, УСТОЙЧИВОСТЬ К УФ МАСЛОСТОЙКОСТЬ
    Натуральный NR Отлично Хорошо -60F до 220F Плохо Плохо
    Бутил IIR Отлично Ярмарка -75F до 250F Хорошо Плохо
    Этилен-пропилен EPDM Хорошо Отлично -70F до 250F Отлично Плохо
    Нитрил NBR Хорошо Хорошо от -30F до 250F Плохо Отлично
    Неопрен / хлоропрен CR Отлично Отлично -60F до 220F Хорошо Ярмарка
    Силикон VMQ Хорошо Ярмарка -175F до 450F Отлично Ярмарка
    При выборе любого типа резинового материала ключевым моментом является понимание области применения конечного продукта и желаемых характеристик, а также среды, в которой он будет находиться.Оттуда вы можете выбрать наиболее экономичный полимер, отвечающий вашим требованиям.

    Не уверены, какой тип резины лучше всего подходит для вашей области применения? Custom Rubber Corp. имеет многолетний опыт оказания помощи клиентам в выборе наилучшего и наиболее экономичного варианта для их бизнеса. Получите ответы на свои вопросы о резиновых материалах сегодня от команды экспертов.

    Натуральный или синтетический каучук? I Canada Rubber Group

    При поиске резиновых прокладок, деталей или изделий покупатели иногда могут выбирать между использованием натурального или синтетического каучука.В чем основные различия между этими двумя классами резины? В этом блоге мы выделяем различия и обсуждаем ситуации, в которых использование того или другого может быть предпочтительнее.

    Натуральный или синтетический каучук? – свойства и характеристики

    Натуральный каучук, иногда называемый «индийским каучуком», представляет собой эластомер, полученный путем выпуска латекса из каучуковых деревьев. Латекс с выпуском очищается и вулканизируется в промышленный каучук, который может использоваться для производства деталей и промышленных изделий.

    Натуральный каучук обладает уникальными свойствами, включая высокую прочность на разрыв и сопротивление разрыву, исключительную устойчивость к усталости, отличную адгезию (включая способность прилипать к себе) и водостойкость, а также высокую устойчивость к порезам и сколам.

    Синтетический каучук – это искусственный эластомер, состоящий из полимеров, синтезированных из побочных продуктов нефти. Производство синтетического каучука значительно ускорилось во время Второй мировой войны, когда для поддержки военных действий требовалось большое количество каучука.

    Сейчас доступно множество видов синтетического каучука. Некоторые из наиболее распространенных включают стирол-бутадиеновый каучук (SBR), EPDM, нитрил (NBR) и другие. Каждый из этих синтетических каучуков обладает различными химическими и механическими свойствами.

    Натуральный или синтетический каучук? – области применения и применения

    Хотя натуральный каучук демонстрирует множество отличных механических свойств, он может уступать синтетическому каучуку во многих областях применения, особенно в отношении термической стабильности и совместимости с нефтепродуктами и некоторыми химическими веществами.По этой причине натуральный каучук часто не рекомендуется для производства деталей или изделий, которые будут использоваться в приложениях, связанных с маслами, растворителями и озоном.

    Благодаря своей высокой стойкости к истиранию натуральный каучук часто является хорошим выбором для деталей и конструкций, которые будут подвергаться износу, а также ударам и ударам. Сюда входят детали и изделия, такие как амортизаторы, виброизоляторы, прокладки и уплотнения, а также гигиенические эластомерные изделия.

    Поскольку синтетические каучуки обладают большей устойчивостью к сильным химическим веществам и высоким температурам, детали и изделия, изготовленные из этих каучуков, лучше подходят для применений, связанных с сильными кислотами и щелочами, а также при высоких температурах эксплуатации.Многие виды синтетического каучука также являются огнестойкими. Части и конструкции, часто изготавливаемые из синтетического каучука, включают прокладки и уплотнения, изоляцию, шланги и трубки и многое другое.

    Какой каучук выбрать – натуральный или синтетический?

    На этот вопрос нет правильного ответа, так как выбор во многом зависит от вашего конкретного приложения. Для любого конкретного применения каждый тип каучука имеет собственное применение, основанное на его собственных специфических свойствах.

    В то время как натуральный каучук может превосходить синтетический каучук в некоторых областях применения, натуральный каучук не может быть адаптирован для конкретного применения так же, как синтетический каучук. найдены для поддержки любого данного приложения.

    В тех случаях, когда натуральный или синтетический каучук может одинаково хорошо обслуживать приложение, решение о том, какой каучук использовать, часто сводится к стоимости – натуральный каучук часто дороже, чем синтетический каучук стандартного качества, поэтому детали и изделия из натурального каучука могут стоят дороже своих синтетических аналогов. Опытные производители деталей и готовых изделий, такие как CRG, могут предложить рекомендации относительно того, какой резиновый материал лучше всего подходит для вашего конкретного применения, с учетом затрат и производительности.

    CRG поддерживает обширный ассортимент натуральных и синтетических каучуков. Мы используем эти материалы для производства деталей и изделий высочайшего качества и надежности. Обладая более чем 30-летним опытом обслуживания потребностей наших клиентов, мы можем помочь с выбором материалов и всеми аспектами производства. Все детали и конструкции, которые мы производим из натурального или синтетического каучука, производятся с использованием новейшего оборудования на нашем предприятии, зарегистрированном в соответствии с ISO 9001: 2015.

    Чтобы узнать больше о деталях и изделиях, которые мы можем поставить из натурального или синтетического каучука, свяжитесь с нами по адресу crg @ canadarubbergroup.com.

    Разница между натуральным и синтетическим каучуком

    Автор: Admin

    Ключевое различие – натуральный и синтетический каучук

    Каучук можно производить двумя способами; естественно или искусственно. Можно вулканизировать как натуральный, так и синтетический каучук, в основном серой; но в некоторых особых случаях также используются другие агенты в зависимости от требуемых свойств. Ключевое различие между натуральным каучуком и синтетическим каучуком заключается в их происхождении.Оба являются полимерами, но натуральный каучук производится из латекса, полученного из дерева, тогда как синтетический каучук – это искусственный полимер, производимый с использованием побочных продуктов нефти . Они обладают разными физическими и химическими свойствами, и их промышленное применение зависит от этих свойств. Большое количество каучука используется для производства автомобильных шин.

    Что такое натуральный каучук?

    Натуральное каучуковое дерево, Hevea brasilensis – дерево, произрастающее в Бразилии; он также растет в Юго-Восточной Азии, Африке и Южной Америке.Натуральный каучук – это полимер, который производится из сока, собранного с этого каучукового дерева. После сбора сока его подвергают воздействию воздуха при умеренном нагревании.

    Мономер натурального каучука – 2-метил-1,3-бутадиен (изопрен), CH 2 = C (CH 3 ) -CH = CH 2 . Реакция полимеризации:

    nCH 2 = C (CH 3 ) -CH = CH 2 – [CH 2 -C (CH 3 ) = CH-CH 2 ] n

    Натуральный каучук стал экономически ценным после разработки Чарльзом Гудиером вулканизированного каучука (нагрев в присутствии серы).Он дает очень хорошую резиновую, прочную и когерентную текстуру.

    Что такое синтетический каучук?

    Синтетический каучук – это искусственно полученный полимер, синтезируемый из побочных продуктов нефти. Синтетический каучук также имеет множество промышленных применений, подобных натуральному каучуку; в области автомобильной промышленности для шин, шлангов, ремней, полов, дверей и окон.

    По сравнению с натуральным каучуком заметным преимуществом синтетического каучука является хорошая маслостойкость и термостойкость, а также способность производить продукт с чрезвычайно постоянным качеством.Синтетический полимер, полученный из бутадиена, считается наиболее важным полимером синтетического каучука.

    В чем разница между натуральным и синтетическим каучуком?

    Состав и производство:

    Натуральный каучук: Натуральный каучук – это натуральный полимерный состав, получаемый из латекса Hevea brasiliensis. В основном он содержит полицис-изопрен и некоторые следовые примеси, такие как белки и грязь.

    Синтетический каучук: Синтетический каучук – это искусственный полимерный материал, который получают путем полимеризации различных предшественников на нефтяной основе, известных как мономеры.Наиболее широко доступным синтетическим каучуковым материалом является стирол-бутадиен, синтезируемый в результате сополимеризации стирола и 1,3-бутадиена. Некоторые из других полимеров синтетического каучука получают путем полимеризации мономеров, таких как изопрен (2-метил-1,3-бутадиен), хлоропрен (2-хлор-1,3-бутадиен) и изобутилен (метилпропен) путем добавления небольшого количества количество изопрена для сшивки. Эти полимеры смешиваются с некоторыми другими мономерами в различных пропорциях, чтобы изменить их физические, химические и механические свойства.

    Недвижимость:

    Натуральный каучук: Натуральный каучук – это высокомолекулярный полимерный материал и эластомер с вязкоупругими свойствами. Он нерастворим во многих растворителях, таких как вода, спирт, ацетон, разбавленные кислоты и щелочи. Но он растворим в эфире, сероуглероде, четыреххлористом углероде, бензине и скипидаре. Необработанный натуральный каучук обладает низкой прочностью на разрыв и устойчивостью к истиранию.

    Синтетический каучук: Существует огромное количество разновидностей синтетического каучука, и их свойства варьируются от одного типа к другому.Некоторые из наиболее важных синтетических каучуков вместе с их свойствами перечислены ниже.

    Категория Недвижимость
    Бутадиен-стирольный каучук (SBR) Устойчивость к истиранию, более низкая эластичность, лучшая стойкость к нагреванию и старению, отличные электроизоляционные свойства
    Полибутадиеновый каучук (BR) смешанный с SBR или N Устойчив к истиранию, хорошая эластичность, эластичность при низких температурах
    Изопреновый каучук (IR) более однородный очиститель, прозрачный
    Акрилонитрилбутадиеновый каучук (NBR) Масло- и топливостойкость, хорошие температурные характеристики деформации при нагревании, стойкость к истиранию
    Хлоропреновый каучук (CR) Огнестойкий, устойчивый к жирам, маслам, атмосферным воздействиям и старению, устойчивый к истиранию
    Бутилкаучук (IIR) Низкая газопроницаемость, устойчивость к старению, озону и химическим веществам, хорошие механические свойства, стойкость к истиранию, хорошие электроизоляционные свойства

    Изображение предоставлено:

    1.Латекс собирают с каучукового дерева Мохд Хафиз Нур Шамс – перенесено из ml.wikipedia в Commons с помощью Sreejithk2000 с использованием CommonsHelper., [CC BY 2.5], через Wikimedia Commons

    2. NBR balles Автор Cjp24 – собственная работа, [CC BY-SA 3.0], через Wikimedia Commons

    натуральных и синтетических каучуков – что это такое и как они используются?

    Натуральный каучук производится из латекса, отколотого от каучукового дерева. Незатвердевший каучук имеет ограниченное применение (например,грамм. клеи, цементы и т. д.), и это не соответствует нашим ожиданиям от «резины». Однако после пережевывания, смешивания, каландрирования, экструзии и, наконец, вулканизации, он становится известным нам продуктом.

    Натуральный каучук или латекс в основном используется в автомобильных шинах и медицинских изделиях.

    Вулканизированная резина в основном используется для производства автомобильных шин, однако существует множество дополнительных применений, включая уплотнения и медицинские изделия (например, хирургические перчатки).Хотя у некоторых людей есть аллергия на латекс, он также подвержен бактериальной атаке, что делает натуральный каучук непригодным для определенных применений.

    Самый распространенный синтетический каучук – силикон

    Синтетические каучуки производятся на нефтяной основе, и по сравнению с натуральным каучуком в настоящее время обеспечивают большинство каучуков во всем мире. Существует множество форм синтетического каучука, и одним из таких типов, который используется в ряде промышленных приложений, является силиконовый каучук. Другие включают неопрен, EPDM, витон и нитрил.

    По сравнению с натуральными каучуками синтетические каучуки обладают превосходной термической стабильностью, а также улучшенной совместимостью с нефтепродуктами. Как и натуральный каучук, синтетические каучуки используются в основном для изготовления шин, уплотнений и т. Д., Но имеют большее количество потребительских применений.

    Силиконовые каучуки используются во многих бытовых и промышленных применениях

    Силиконовый каучук более устойчив к нагреванию, ультрафиолетовому излучению, химическим веществам, а также грибкам и озону, чем натуральный каучук.Следовательно, он нашел множество применений, например, в посуде, включая бактерии, химикаты и нагревание.

    Пожалуйста, обратитесь ниже для физического сравнения натурального каучука и синтетического каучука:

    Есть 3 общих процесса

    Существует 3 общих процесса, которые можно использовать для обоих материалов:

    • Литье под давлением – с помощью этого процесса можно получить тонкостенные секции. Литье под давлением в основном используется для больших объемов работ на деталях с жесткими допусками, где использование инструментов может быть оправдано.
    • Компрессионное и трансферное формование – по сравнению с литьем под давлением инструмент менее сложен и имеет меньшую стоимость. Эти процессы больше всего подходят для производства небольшими или средними объемами. Цикл является трудоемким, что приводит к созданию многогнездной оснастки для больших объемов, что позволяет снизить экономичность.
    • Экструзия – включает «непрерывную вулканизацию», при которой резина экструдируется и вулканизируется одновременно. Острые кромки на деталях могут привести к получению шероховатых поверхностей, и потребуется применить радиусы.Совместная экструзия позволяет изготавливать детали из нескольких материалов.

    Вследствие объемов, с которыми обычно участвует Plunkett Associates, компрессионное формование наиболее применимо для:

    • прототипов, где требуются производственные материалы, и
    • мелкосерийное производство.

    Если для вашего проекта требуется резиновая деталь, свяжитесь с нами. Мы можем помочь.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.