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

alexxlab | 23.01.2023 | 0 | Разное

Состав, строение и свойства натурального каучука

Похожие презентации:

Сложные эфиры. Жиры

Физические, химические свойства предельных и непредельных карбоновых кислот, получение

Первая Мировая война (1914-1918)

Россия в системе международных отношений в XVII веке

Гражданская война́ в России (1917- 1922)

Февральская революция 1917 года

Первая русская революция 1905-1907 гг

Русская культура во второй половине XIX века

Европейская индустриализация и предпосылки реформ в России

Смута (Смутное время) 1598 – 1613 гг

Цель урока: опираясь на понятия о диеновых углеводородах, ознакомиться
с историей, составом, строением и свойствами натурального
каучука.
Рассмотреть причинно-следственную зависимость между его
строением и свойствами.
Дать понятие каучука со стереорегулярным строением.
Показать сущность процесса вулканизации каучука, рассмотреть области применения каучука
Ответы для самоконтроля:
Вариант

1
2
3
4
5
1
в
б
в
а
г
2
б
г
а
г
б

3.

Натуральный каучукКаучук существует столько лет,
сколько сама природа.
Окаменелые остатки каучуконосных
деревьев, которые были найдены,
имеют возраст около трех миллионов
лет. Каучук на языке индейцев
означает «слезы дерева».
Каучуковые шары из сырой резины
найдены среди руин цивилизаций
инков и майя в Центральной и
Южной Америке, возраст этих
шаров не менее 900 лет.

4. Натуральный каучук

Природный каучук стал известен
в Европе еще в конце 15 в.
Первыми из европейцев его
увидели участники второго
путешествия Христофора Колумба
в Америке.
Тогда они узнали, что индейцы
получают «слезы дерева» из
млечного сока тропического
растения гевея и используют его
для изготовления обуви, мячей,
небьющейся посуды.

5. Натуральный каучук

Много лет испанцы пытались повторить
водонепроницаемые вещи (обувь,
одежду, головные уборы) индейцев,
но все попытки были неудачными.
В Англии британский химик и изобретатель
Чарльз Макинтош предложил класть
тонкий слой каучука между двумя
слоями ткани и из этого материала
шить водонепроницаемые плащи.
Непромокаемый плащ из прорезиненной
ткани до сих пор носит его имя. Но
эти плащи зимой становились твердыми
от холода, а летом расползались от жары.

6. Схема полимеризации изопрена

7. Групповая работа

Ваша задача, ознакомиться с 3 и 4-ым
абзацами параграфа «Натуральный и
искусственный каучук» и определить:
какая конфигурация характерна для
натурального каучука и как она
влияет на свойства каучука?
какое строение называется
«стереорегулярным»?
Каковы важнейшие физические
свойства каучука?
эластичность
Водонепроницаемость
Устойчив к
износу
свойства
Газонепроницаемость
Электроизолятор

9. История создания резины

Американский изобретатель Чарльз
Гудьир с 1834 г. упорно пытался «спасти»
Каучук. Но только с 1839 г. ему
повезло. В этом году он обнаружил,
что нагревание каучука с серой
устраняет его неблагоприятные свойства.
Он положил на печь кусок покрытой
каучуком ткани, на которую был
нанесён слой серы. Через некоторое время Гудьир
обнаружил кожеподобный материал – резину.
Этот процесс был назван
вулканизацией. Открытие резины
привело к широкому её применению: к 1919 году
Было предложено уже более
40 000 различных изделий
из резины.

10. Процесс вулканизации

Вулканизация – это смесь каучука с небольшим
количеством серы. Макромолекулы натурального
каучука, построенные линейно, под действием
серы подвергаются «сшивке». В результате
образуется резина, имеющая трёхмерную
пространственную структуру , более прочная и
твёрдая, чем невулканизованный каучук.
Вулканизация –
одна из самых важных стадий получения любого
изделия из резины.

11. Синтетический каучук

В течение долгого
времени использовали
только натуральный
каучук, которым
располагают немногие
страны.
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.
Синтетический каучук
В результате многолетней
напряженной работы
профессору Военномедицинской
академии в Ленинграде
Сергею Васильевичу
Лебедеву удалось
разработать синтетический способ получения
каучука, и с 1932 г.
Советский Союз был
первой в мире
страной организовавшей
крупное производство
каучука.

13. Групповая работа

Ознакомьтесь со 2 абзацем в разделе
«Синтетический каучук» и ответьте:
В чем суть работы С.В. Лебедева?
Из какого в-ва был изготовлен
первый синтетический каучук?
Почему он уступал по свойствам
натуральному каучуку?
Запишите схему цис- полибутадиена

14. Свойства каучука зависят от вида мономера

Виды каучуков
Бутодиеновый
Изопреновый
Эластичный,износостойкий
Водо-, газонепроницаемость
износостойкость
Хлорпреновый
бензо-,масло-,теплостойкий

15.

Закрепление материала Каким стоением должен обладать
изопреновый каучук, чтобы свойства его
были близки к натуральному?
Почему натуральный и синтетические
каучуки неустойчивы к действию брома?
Какая особенность строения обуславливает
эластичность каучука?
Почему каучук и резина имеют разные
свойства?
Приведите формулы мономеров, из которых
могут быть получены синтетическ. каучуки?

English     Русский Правила

“Натуральный и синтетический каучук. Резина”

---

©stom.tilimen.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

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 презентации. Оборудование: компьютер. Демонстрационные образцы: натуральный или синтетический каучук, эбонит, клей резиновый или «Момент». План урока (слайд 2) 1. История открытия каучука. 2.   Вулканизация. 3. Натуральные каучуки: состав строение свойства 4.   Синтетические каучуки: получение классификация применение 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? 2. Изучение нового материала Человек знает семь чудес света: (показ слайдов 3-9)         Египетские пирамиды; висячие сады Семирамиды в Вавилоне; храм Артемиды в Эфесе; статуя Зевса в Олимпии; Мавзолей в Галикарнасе; Родосский Колосс; Александрийский маяк. Еще одним чудом можно назвать открытие и использование каучука и резины. Рассказ ученика. (слайд 10-13) У островов Гаити во время путешествия (1493) испанский адмирал Христофор Колумб увидел туземцев, игравших плотным мячом. Мяч был изготовлен из сплошной твердой массы, но при встрече с препятствиями, отскакивал от них, как живой. Такие мячи индейцы делали из смолы, которую называли «каучу» (от слов каа – дерево и о-чу – плакать). Если сделать надрезы на стволе гевеи, то начинают выделяться капли жидкости – латекс. Если собрать латекс и нагреть, то эта жидкость превращается в темную тяжелую и упругую массу – каучук. Латексом индейцы Южной Америки шпаклевали каноэ, жгли в факелах. Каучук натуральный – эластичный материал, получаемый коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. (слайд 14) Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают. Гевея бразильская дает 95% мирового производства натурального каучука. Ребята, как вы думаете, где применяют каучук? Шины автомобилей, обувь, ткань, строительные материалы. Как ,вы, думаете сколько нужно каучука сейчас? Учитель сообщает некоторые сведения. А знаете ли, вы, чтобы современный автомобиль вышел из ворот завода, нужно 250 кг каучука; на каждый самолет в среднем уходит 600 кг, а на оборудование крупного военного корабля – почти 70 т каучука. Возникает вопрос, почему мы говорим резиновые сапоги  или резиновые шины, а не каучуковые? 2. (Слайд 15) Американский изобретатель Чарлз Гудьир обнаружил, что нагретый в присутствии серы каучук не размягчался, а приобретал высокую эластичность. Такой каучук легко деформировался под действием небольших нагрузок и легко восстанавливал свою форму после их снятия. Это произошло в 1839 г., а в 1844 г. изобретатель запатентовал полученный им вулканизированный каучук, который уже не был обычным каучуком. Это был новый продукт – кожеподобный материал – резина. Резина содержит около 5% серы. Если содержание серы увеличить до 30 – 40% и выше, то такой каучук становится твердым, приобретая высокую прочность. Эта твердая резина называется эбонитом. 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 Запишем в тетрадь: продукт частичной вулканизации каучука называют резиной (не более 5% серы). Слайд 36 С появлением резины начала развиваться электропромышленность – резина прекрасный изолятор. Появилось производство пневматических покрышек для велосипедов и автомобилей. Резина эластична; в природе не существует веществ, которые, подобно вулканизированным каучукам. В 1860 г. в России открылось первое предприятие резиновой промышленности. Требовалось все больше каучука. Основным поставщиком каучука оставалась Бразилия. Каучук стал вскоре дороже серебра. Каучука не хватало. Как вы думаете какая наука пришла на помощь человеку? Конечно, химия! Предлагаю посмотреть на каучук глазами химика, т.е. состав и строение каучука? А сейчас более подробно рассмотрим с вами строение и свойства натурального и синтетического каучуков. 3. Натуральные каучуки (Слайд 16) 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 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 (слайд 17) Транс-полиизопрен также встречается в природе, и называют его гуттаперчей (Слайд18) 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: Эластичность Непроницаемость для воды и газов Хорошая  растворимость во многих органических растворителях Набухаемость в маслах 4. Синтетические каучуки Первым синтетическим каучуком, прошедшим испытание «практикой», стал бутадиеновый каучук (СКБ), полученный в СССР по методу С. В. Лебедева . (слайд 19) 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: (слайд 21-22) 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 (слайд 23-24) 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. (слайд25) Применение: изготовление мягких водопроводных шлангов, изготовление автомобильных камер и шин, транспортёрных лент, дорожных покрытий, специальной одежды и др. 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. Проверка знаний Проверочная работа. В заключении урока для учащихся с хорошими знаниями предложена тестовая работа. (Приложение 1). А с учащимися, которые имеют слабые знания, проводится беседа по вопросам: Что означает слово каучук? Как называется дерево, из которого получают натуральный каучук? Какими свойствами обладает каучук? Кто впервые занялся изучением свойств натурального каучука? Каков состав натурального каучука? Каково строение натурального каучука? К какому классу углеводородов относится изопрен? Кто впервые получил синтетический каучук? И т.д. В заключение учащиеся делают обобщение и вывод: Каучук – природный полимер, который состоит из изопрена, обладает эластичностью, прочностью, газо – и водонепроницаемостью. Можно получить искусственным путем и применять в различных отраслях промышленности. Рефлексия. Подведение итогов урока. Оценки. (Приложение 1). Контрольные вопросы.Слайд 37 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). Слайд 38 Домашнее задание: § 14 стр. 114 – 116, упр. 5 Приложение 2. Каталог: uploads -> doc doc -> Олар: аңға байланысты doc -> Баяндама Тақырыбы: «Қазақтың ұлттық ойындары» doc -> Сабақтың тақырыбы: Бөлу Сабақтың мақсаты: Білімділік: Рационал сандарды бөлу ережесін есептер шығаруда тиімді doc -> Сыныптан тыс сағат Тақырыбы : «Наурыз тойы» Ұлттық ойындар №3 9-10-11-сынып doc -> Сабақтың тақырыбы Ішкі, сыртқы және аралас бездер Жалпы мақсаттары doc -> Сабақ жоспары Мұғалім: Сабыргалиева Гулсім Сәлімқызы Сынып: 8 ” а “ doc -> 1. Хлоропластары көп ұлпа a фотосинтездеуші ұлпа doc -> ДСҰ- ның Саудадағы техникалық кедергілер жөніндегі комитеті 2015 жылдың 1-30 қараша аралығында жарияланған хабарламалар тізімі жүктеу/скачать 347.49 Kb. Достарыңызбен бөлісу:

Натуральный каучук: структура и функции – Halcyon

Помимо структуры цис-1,4 – некоторые причины, по которым синтетический каучук никогда не заменит натуральный каучук.

Д.Дж. Миллер
Консультант по натуральному каучуку

В 1963 году Карл Циглер и Джулио Натта разделили Нобелевскую премию по химии за разработку в 1950-х годах одноименных катализаторов для производства стереорегулярных полимеров из пропилена. Их катализатор, алюминийорганическое соединение в сочетании с переходным металлом, привел к разработке синтетических каучуков со структурой, близкой к натуральному каучуку. ^1,2  Примерно в то же время исследователи в других местах разработали алкиллитиевые катализаторы, в результате которых были получены аналогичные структуры «синтетического натурального» каучука. ³  Благодаря этим разработкам человек смог скопировать структуру натурального каучука, которая, как считалось, является результатом природного ферментативного контроля. Но это не привело к вытеснению натурального каучука в промышленности. Спустя более 50 лет после разработки синтетического полиизопрена с высоким содержанием цис и полибутадиена с высоким содержанием цис натуральный каучук по-прежнему занимает незаменимую позицию в резиновой промышленности. Почему синтетический каучук не заменил натуральный каучук? Это связано с уникальной структурой натурального каучука и свойствами, которые эта структура придает промышленным продуктам. Эта связь структура/свойство будет исследована в этой статье.

Структура натурального каучука
Характеристика полимерных материалов более сложна, чем характеристика простых органических молекул. При обсуждении полимерных структур стало нормой отделять макроструктуру от микроструктуры. Макроструктура включает среднюю молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение отдельных молекул полимера. Микроструктура относится к тому, как отдельные мономерные звенья распределяются по цепи и к геометрии, в которой они распределены.

Макросоображения
Натуральный каучук представляет собой полимер, длинную цепочечную молекулу, содержащую повторяющиеся субъединицы. Термин «полимер» происходит от греческого «поли» — «много» и «мер» — «части». Химическое название натурального каучука — полиизопрен. Мономер (что означает «однокомпонентный»), из которого он состоит, — это изопрен. Здесь стоит упомянуть, что, хотя натуральный каучук состоит из повторяющихся звеньев изопрена, изопрен не является исходным мономером для натурального продукта. Натуральный каучук является результатом ряда биохимических реакций, которые начинаются с изопентенилпирофосфата внутри дерева. ⁴

Биохимическое производство натурального каучука

Можно провести аналогию с тарелкой перепутанных спагетти, представляющих полимерную массу. Отдельные стойки для спагетти представляют собой единую полимерную цепь. Длинная цепочка позволяет запутаться. Запутанность помогает удерживать массу вместе. Когда к спагетти прикладывается усилие, например, при поднятии его вилкой, нити будут иметь тенденцию распутываться и выпрямляться точно так же, как раскручивается полимерная нить и происходит вращение вокруг одинарных связей в основной цепи полимера. Отдельные нити спагетти также будут скользить друг по другу, и когда усилие будет снято, масса может не вернуться к своей первоначальной ориентации, так же как полимерные цепи могут не полностью восстановиться и могут затвердеть. Это движение полимерных цепей относительно друг друга ограничивало использование натурального каучука, как упоминалось ранее. С открытием вулканизации можно было сформировать структуру со связями серы, связывающими отдельные полимерные цепи в трехмерную сеть. Цепи, которые раньше могли протекать друг мимо друга под действием напряжения, теперь имели ограниченную растяжимость, что позволяло поддерживать напряжение и стягиваться после снятия напряжения. Наша аналогия со спагетти только что превратилась из несвязанных подставок для спагетти в структуру рыболовной сети, как в вулканизированной резине.

При рассмотрении макроструктуры натурального каучука необходимо учитывать очень высокую молекулярную массу натурального каучука. Имея диапазон молекулярной массы от 3 x 104 до 1 x 107, это в несколько раз больше, чем у большинства синтетических каучуков. ⁵ Такая высокая молекулярная масса приводит к меньшему количеству концов цепи и большему запутыванию, чем у синтетического каучука равного веса. Поскольку концы цепи являются слабым местом на молекулярном уровне, поскольку они не передают прочность ковалентных связей в молекулярной цепи, прочность на разрыв выше для полимеров с более высокой молекулярной массой, таких как натуральный каучук. ⁶ Еще одним свойством макроструктуры является степень разветвленности полимера. То есть, сколько объемных полимерных боковых групп может быть присоединено к основной цепи полимера. Ветвление влияет на температуру стеклования (Tg) каучука, которая представляет собой увеличение жесткости, возникающее при понижении температуры. Это температура, при которой происходит переход из стеклообразного состояния (твердого, хрупкого) в каучукоподобное состояние при повышении температуры стеклообразного полимера. Этот переход обычно происходит в диапазоне температур, но часто указывается как средняя температура этого диапазона. Это явление отличается от кристаллизации (обсуждается ниже) и может быть результатом объемных боковых групп в полимерной цепи, которые отсутствуют в натуральном каучуке. Tg натурального каучука составляет -72°C.

Микроструктура
Полиизопрены могут иметь четыре различных изомера в своей полимерной цепи. Это цис-1,4; транс- 1,4; 1,2; и 3,4. Изомеры (что означает равные части) содержат одинаковое количество атомов каждого элемента, но имеют различное расположение этих атомов. Числа в названии изомера относятся к конкретному атому углерода в каждом звене, который присоединен к соседним звеньям. Итак, в структуре 1,4 атомы углерода 1 и 4 соединены, образуя цепь. Цис означает, что 1 и 4 атомы углерода присоединены к одной и той же стороне двойной углерод-углеродной связи. Транс-структура относится к 1 и 4 атомам углерода, присоединенным к противоположной стороне двойной связи. Следует отметить, что эти изомеры отличаются тем, что нет вращения вокруг двойной углерод-углеродной связи, как это происходит с одинарными связями. Натуральный каучук почти полностью состоит из цис-1,4-структуры и, следовательно, химически представляет собой цис-1,4-полиизопрен. Когда звенья цепи в полимере состоят из одного и того же изомера, говорят, что он стереорегулярен.

Изомеры полиизопрена

Именно эта стереорегулярность, почти 100% цис-1,4-полиизопреновая структура натурального каучука придает многие желаемые свойства механическим изделиям, для производства которых используется натуральный каучук. ⁷ Кристалличность натурального каучука является характеристикой, обеспечиваемой этой микроструктурой. Если звенья полимерной цепи находятся в достаточно регулярном пространственном расположении, тогда взаимодействия между этими звеньями за счет полярного притяжения, водородных связей или функциональных групп будут формировать кристаллические структуры, которые делают полимер жестким. Натуральный каучук из-за его стереорегулярности будет образовывать кристаллиты при хранении и растяжении. Хотя кристаллизация при хранении может вызвать некоторые трудности при обработке (ее можно обратить вспять при нагревании), обратимая кристаллизация при растяжении, так называемая кристаллизация, вызванная деформацией, вызванная межмолекулярными силами в полимере, обеспечивает многие уникальные свойства натурального каучука. В частности, это его превосходная прочность в сыром состоянии (прочность невулканизированной резины) и липкость, которые имеют первостепенное значение при производстве шин. В конечном продукте кристаллизация, вызванная деформацией, приводит к отличному сопротивлению порезу, сопротивлению разрыву, прочности на растяжение и сопротивлению росту порезов и трещин. ⁸ Упругость, результат полимерной сетки натурального каучука при отверждении, которая обеспечивает эластичность и гибкость, в сочетании с вязкостью, вызванной кристаллизацией, при растяжении означает меньшую потерю кинетической энергии в виде тепла во время многократной деформации под напряжением. В шинах для грузовиков и автобусов, а также в пассажирских боковинах широко используется натуральный каучук, чтобы обеспечить низкое тепловыделение. Накопление тепла является нежелательным, но неизбежным последствием деформации шины при движении по дороге. Потери энергии преобразуются в тепло, которое нелегко отвести в материале с низкой теплопроводностью, таком как резина. В тяжелых грузовых шинах температура плечевой зоны (область, где встречаются протектор и боковина) может быть на 100°C выше, чем температура других поверхностей шины. Выделение тепла такой величины сопряжено с риском выдувания или других процессов расслоения, связанных с ростом трещины. ⁹ В другом сценарии представьте себе грузовик, медленно въезжающий задним ходом в погрузочную площадку и случайно наезжающий на бордюр под небольшим углом. Огромные нагрузки возникают на протектор и боковину грузовой шины, когда она наезжает на бордюр, вызывая деформацию боковины. Возникающая в результате кристаллизация, вызванная деформацией, придает жесткость и прочность каучуку за счет образования кристаллитов, которые фактически действуют как армирующий наполнитель. В таких условиях возможны разрывы и порезы на чем-то меньшем, чем натуральный каучук. В легковых шинах в области каркаса и боковин используется натуральный каучук. Там кристаллизация, индуцированная деформацией, обеспечивает необходимую строительную липкость и адгезионные свойства слоев.

Как упоминалось ранее, в середине 1950-х годов были разработаны два каталитических метода, которые затем использовались для производства «синтетического натурального» каучука, то есть стереоспецифического полиизопрена и полибутадиена. Оба этих процесса были разработаны в США. Поиски этих процессов могли быть мотивированы опасениями, что дальнейший мировой конфликт после Второй мировой войны снова прекратит поставки натурального каучука с Дальнего Востока и что США не должны снова оказаться в кризисной ситуации. положение зависимости от зарубежных источников натурального каучука. В процессе полимеризации алкиллития был получен полиизопрен с содержанием цис-1,4 примерно 94%. Процесс Циглера-Натта дает полиизопрен с содержанием цис-1,4 примерно 96%. ¹⁰ Хотя эти два полимера, а также некоторые полибутадиеновые полимеры с высоким содержанием цис-цис-состава и содержанием цис-цис-группы до 99% демонстрируют кристаллизацию, индуцированную напряжением, они все же не обладают необходимой скоростью и степенью кристаллизации, чтобы обеспечить все свойства натурального каучука в приложения для шин.

Прочие структурные особенности
Очевидно, что не только высокое содержание цис обеспечивает сочетание скорости и степени кристаллизации, свойственное натуральному каучуку. Помимо углеводородной части, натуральный каучук содержит примерно 6% некаучуковых компонентов; ~ 2,2% белков, ~ 3,4% липидов (жирных кислот), гликолипидов и фосфолипидов и ~ 0,4% углеводов. ¹¹ Было обнаружено, что депротеинизированный натуральный каучук по-прежнему проявляет эффект кристаллизации и связанные с ним свойства, поэтому белки не являются способствующими факторами. Недавно на модели цис-полиизопрена, привитого стеариновой кислотой, было показано, что насыщенные жирные кислоты, связанные с цепью каучука, вызывают кристаллизацию, тогда как смешанные ненасыщенные жирные кислоты, присутствующие в натуральном каучуке, действуют как пластификатор и ускоряют кристаллизацию. скорость кристаллизации. Затем с помощью исследований ядерного магнитного резонанса (ЯМР) было обнаружено, что концы цепи натурального каучука содержат две транс-изопреновые единицы и олигопептид на одном конце и концевую группу фосфолипида на другом, что соответствует эффектам кристалличности полиизопрена, привитого стеариновой кислотой. модель выше. ^12,13 Эти полимерные обрывы также могут позволить натуральному каучуку действовать как функционализированный полимер, что приводит к разветвлению на концах цепи.

Схематическое изображение полимерной цепи натурального каучука

Эти результаты позволяют исследователям сделать вывод о том, что в дополнение к почти 100% микроструктуре цис-1,4 полиизопрена, некаучуковые компоненты в натуральном каучуке вносят значительный вклад в непревзойденную свойства натурального каучука в промышленных продуктах, таких как шины.

Заключительные мысли
В годы, последовавшие за разработкой стереорегулярного «синтетического натурального» каучука, многие считали, что промышленность по производству натурального каучука будет медленно умирать. Этого не произошло. Хотя синтетический каучук широко используется в смесях с натуральным каучуком, полной замены не произошло. Причины связаны с тем, что свойства, придаваемые промышленным продуктам, не дублируются простым копированием микроструктуры натурального каучука. Пути биосинтеза, используемые Hevea brasiliensis, включают терминальные группы в полимерную цепь, которые не были воспроизведены синтетическими средствами и из-за их сложности никогда не могут быть скопированы. Кроме того, несколько других факторов играют роль в уравнении. 1) Непрерывный рост цен на нефть и продукты, получаемые из нее, накладывает ограничения на экономию синтетического каучука, заменяющего натуральный каучук. 2) Тот факт, что натуральный каучук производится из возобновляемого источника – каучукового дерева, и, 3) этот источник по большей части является экологически чистым. ¹⁴ Принимая во внимание все эти факторы, можно обоснованно заключить, что натуральный каучук никуда не денется.

О нашем гостевом блоггере: D.J. Миллер — консультант по натуральному каучуку из США с более чем 40-летним опытом работы в производстве шин, натурального каучука и натурального латекса. В течение 14 лет он был старшим инженером службы технической поддержки Firestone и 26 лет занимался исследованиями и разработками в основном в одной компании, которая претерпела различные изменения названия (Edmont, Ansell Edmont, а затем Ansell). Мы благодарим его за этот отчет.

Список литературы
1. «Нобелевская премия по химии 1963 г.», https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1963/.
2. Блэкли, Д.С., Синтетические каучуки: их химия и технология, глава 2, издательство Applied Science Publishers, Лондон, 1983.
3. Там же.
4. Корниш К., Блейксли Дж., Биосинтез каучука в растениях, http://lipidelibrary.aocs.org/Biochemistry/content.cfm?ItemNumber=40312.
5. Робертс, А.Д., редактор журнала «Наука и технология натурального каучука», Малазийская исследовательская ассоциация производителей каучука, 19 лет.88.
6. Сперлинг, Л. Х., Введение в науку о физических полимерах, глава 1, John Wiley & Sons, 1986.
7. Мортон, Морис, Rubber Technology, Van Nostrand Reinhold Company, Second Edition, 1973.
8. Kent, Джеймс А., редактор, Справочник Кента и Ригеля по промышленной химии и биотехнологии, одиннадцатое издание, глава 16, Springer, 2007.
9. Робертс, А.Д., редактор, Наука и технология натурального каучука, Исследовательская ассоциация производителей каучука Малайзии, 1988.
10. Блэкли, округ Колумбия, Синтетические каучуки: их химия и технология, глава 2, издательство Applied Science Publishers, Лондон, 19.83.
11. Сакдапипанич Дж., Ройрутаи П. Молекулярная структура натурального каучука и его характеристики на основе последних данных.
12. Танака, Ясуюки, Структурная характеристика природных полиизопренов: разгадка тайны натурального каучука на основе структурных исследований, Химия и технология каучука, том 74, номер 3.
13. Сакдапипанич, Дж., Ройрутхай, П., Молекулярная структура натурального каучука и его характеристик на основе последних данных, http://cdn.interopen.com/pdfs/29737/InTech-Молекулярная_структура_из_натуральной_резины_и_ее_характеристики_на основе_последних_доказательств.pdf.
14. Блэкли, О.К., Синтетические каучуки: их химия и технология, глава 2, издательство Applied Science Publishers, Лондон, 1983.

Структура каучука | Химия и технология каучука

Skip Nav Destination

Исследовательская статья| 01 июня 1939 г.

C. J. B. Clews

Химия и технология каучука (1939 г.) 12 (2): 119–123.

https://doi.org/10.5254/1.3546418

• Просмотры
  • Содержание артикула
  • Рисунки и таблицы
  • Видео
  • Аудио
  • Дополнительные данные
  • Экспертная оценка
• Делиться
  • Facebook
  • Твиттер
  • LinkedIn
  • MailTo
• Инструменты

  • Получить разрешения

  • Иконка Цитировать Цитировать

• Поиск по сайту

Цитата

C. J. B. Clews; Структура резины. Химия и технология каучука 1 июня 1939 г.; 12 (2): 119–123. doi: https://doi.org/10.5254/1.3546418

Скачать файл цитаты:

• Рис (Зотеро)
• Менеджер ссылок
• EasyBib
• Подставки для книг
• Менделей
• Бумаги
• Конечная примечание
• РефВоркс
• Бибтекс

панель инструментов поиска

Результаты рентгеновского исследования структуры каучука можно резюмировать следующим образом: (1) Элементарная ячейка моноклинная, пространственная группа C _2h ⁵ ⁠, a=8,53±0,05⁠, b=8,16±0,05⁠, c=12,66±0,05 A˚, β=83°20 ^′ ⁠, с четырьмя изопреновыми цепями в модификации 0 8 цис прохождение через клетку, содержащую 8 остатков C ₅ H ₈ . (2) В нерастянутом состоянии наблюдается случайное распределение упорядоченных кристаллических областей и неупорядоченных областей.