Каучук искусственный – Искусственный каучук – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

alexxlab | 07.06.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Искусственный каучук - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Искусственный каучук

Cтраница 1

Искусственный каучук впервые был создан в Советском Союзе С. В. Лебедевым из этилового спирта.  [1]

Искусственный каучук должен быть изготовлен в СССР из продуктов, добываемых в СССР, и представлять собою материал, после соответствующих манипуляций, вполне сходный по своим свойствам с обычным, вулканизированным каучуком. Конечный продукт не должен содержать примесей природного каучука ни в какой мере.  [2]

Искусственный каучук получают путем смеши - вания в больших котлах двух содержащих газы жидкостей, состоящих из соединений угля или нефти. После нескольких часов смесь образует латекс, то есть молочную жидкость, подобную той, которая накапливается в каучуконосном растении в течение нескольких месяцев. Затем полученную жидкость обрабатывают, чтобы она свернулась, как скисшее молоко, и, наконец, свернувшуюся массу просушивают, в результате чего получаются комочки каучука.  [3]

Искусственный каучук, полученный по способу А. Е. Фаворского, является продуктом полимеризации хлоропрена СН2СС1 - СН СНг, получаемого из ацетилена.  [4]

Производство искусственного каучука, лаков.  [5]

Качество искусственного каучука должно быть не ниже обычных средних качеств вулканизованного каучука.  [6]

Цена искусственного каучука не должна превышать средней мировой цены за последние 5 лет.  [7]

Диафрагмы из искусственного каучука, не изменню-щиеся от горячего раствора едого натра.  [8]

И природный и любые искусственные каучуки обязательно состоят из цепей, большинство валентных связей в которых - единичные связи. А вокруг этих связей возможны внутренние повороты ( стр.  [10]

В СССР производство искусственного каучука достигло такого уровня, что позволяет получать все изделия из отечественных синтетических продуктов. В шестой пятилетке предусмотрено дальнейшее быстрое увеличение синтетического каучука. По Директивам XX съезда КПСС планируется увеличение производства синтетического каучука в 1960 г. по сравнению с 1955 г. примерно в 2 2 раза.  [11]

Для автомобильных шин применяют искусственный каучук. Так, фирма Гудрич ( США) опубликовала данные об испытании нового вида искусственного каучука марки Америпол-SN, структура молекул которого идентична структуре молекул естественного каучука. Новые шины, поставленные на междугородние автобусы, выдержали пробег почти миллион километров.  [12]

Производство органических красителей, искусственного каучука и лаков.  [13]

Еще недавно многие смотрели на искусственный каучук как на заменитель натурального.  [14]

При производстве одной мар ки искусственного каучука применяется проволока из вещества, обладающего высокой электрической проводимостью и горящего в кислороде желтым пламенем с образованием белого дыма.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Синтетические каучуки - База знаний

Синтетические каучуки

Данные продукты нефтеперерабатывающей промышленности также относятся к полимерным материалам, хотя имеют мало общего с предыдущими веществами. Главное физическое отличие синтетических каучуков от остальной группы полимеров заключается в том, что они не термопластичны. Их относят к группе эластомеров, то есть веществ, которые в своем нормальном состоянии способны деформироваться под действием нагрузки. После того, как давление прекращается, они возвращаются в первичную форму. В мире существует альтернатива данным веществам. Называется она природными каучуками и производится из сока дерева гевея. Масштабов производства натурального материала недостаточно для того, чтобы удовлетворить потребности рынка. Особенно ярко это было продемонстрировано во время Второй мировой войны, когда большая часть плантаций гевеи находилась под контролем Японии. Это стало толчком к развитию данного направления нефтехимии в Западных странах. На сегодняшний день синтетические материалы занимают практически 65% всего рынка каучуков.

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

Рис. 22

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

Рис. 23

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

Рис. 24

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

Стоит также понимать, что между исходными каучуками и готовой резиной есть очень большая разница. Резины производятся на основе каучука в процессе вулканизации. При термической обработке с добавлением специального ингредиента (вулканизатора) отдельные молекулярные цепочки переориентируются в поперечном направлении, что придает материалу большей прочности. Чаще всего дополнительным элементом выступает сера.

История синтетических каучуков

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

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

Однако промысел просуществовал совсем недолго. Вывоз семян гевеи был запрещен властями Бразилии. Но при этом они так и не смогли уберечь себя от воровства. Уже в 1886 Генри Уикгем смог похитить около ста тысяч семян этого дерева. После того, как гевея была привезена в Азию, потребовалось некоторое время на организацию плантаций. Меньше чем через десятилетие Азия стала основным поставщиком натурального каучука на мировом рынке. Цейлон и Малайзия предложили более низкие цены, тем самым вытеснив Бразилию с рынка. Спрос на каучуковую резину рос с каждым днем. Связано это было с новыми изобретениями в производстве шин и популяризацией автомобильного транспорта. Уже в 1891 году была изобретена первая сменная шина братьями Мишлен. А всего через девять лет компания «Гудиер» представила свои первые бескамерные шины. Быстрое развитие автомобильной промышленности привел к серьезному увеличению роста спроса на каучуковые резины. Но натуральный материал не мог удовлетворить всех потребителей – возникла серьезная потребность в альтернативе натуральному каучуку.

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

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

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

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

Вторым производителем синтетического каучука в мире стала Германия. Интересно, что причины у страны были те же, что у СССР. После начала Второй мировой войны страна оказалась в эконмической блокаде. Именно это стало толчком к открытию собственных производственных мощностей для изготовления синтетического каучука. Первым предприятием стал завод в городе Шкопау. Процесс производства полимера серьезно отличался и был более совершенным. Синтетический каучук производился путем реакции сополимеризации. При этом использовался стирол и бутадиен. Все это происходило в водной среде, что позволяло получить качественный полимер. Производство имело высокую эффективность, и уже до конца войны группа предприятий могла производить практически 180 тыс. тонн в год.

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

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

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

Производство синтетических каучуков

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

Рис. 25

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

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

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

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

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

Синтетические каучуки в СИБУРе

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

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

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

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

Применение синтетических каучуков

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

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

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

pro-ptr.ru

Искусственный каучук Википедия

Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис-полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других каучуконосных растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Каучук открыт де ла Кондамином в Кито (Эквадор) в 1751 году. Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме, Таиланде, Бразилии и КНР.

Синтетические каучуки

Разработка синтетических каучуков впервые началась в России в 1900 году учениками Бутлерова – Контаковым, Фаворским, Лебедевым, Бызовым[1]. В 1900 году И. Л. Кондаков впервые получил синтетическим путём изопрен, изучением полимеризации которого занялся А. Е. Фаворский. В 1903-1910 годах параллельно группами учёных под руководством Сергея Васильевича Лебедева и Бориса Васильевича Бызова велись работы по получению синтетического каучука на основе 1,3-бутадиена методом гидролиза нефтяного сырья[2]. Одновременно и независимо подобные работы велись в Англии. Впервые технология производства бутадиенового синтетического каучука разработана в лаборатории завода "Треугольник" Б. В. Бызовым, получившим за это изобретение в 1911 году премию имени Бутлерова[3]. Однако патент на это изобретение был оформлен только в 1913 году. Во время Первой мировой войны на заводе "Треугольник" был освоен выпуск противогазов из синтетического каучука Бызова[4].

Первый патент на процесс получения бутадиенового синтетического каучука с использованием натрия в качестве катализатора полимеризации был выдан в Англии в 1910 году. Первое маломасштабное производство синтетического каучука по технологии, сходной с описанной, в английском патенте имело место в Германии во время Первой мировой войны. Производство бутадиена в России началось в 1915 году по технологии, разработанной И. И. Остромысленским, позднее эмигрировавшим в США. В СССР работы по получению синтетического каучука были продолжены Б. В. Бызовым и С. В. Лебедевым, в 1928 году разработавшим советскую промышленную технологию получения бутадиена. Коммерческое производство синтетического каучука началось в 1919 году в США (Thiokol), и к 1940 году в мире производилось более 10 его марок. Основными производителями были США, Германия и СССР[5]. В СССР производство синтетического каучука было начато на заводе СК-1 в 1932 году по методу С. В. Лебедева (получение из этилового спирта бутадиена с последующей анионной полимеризацией жидкого бутадиена в присутствии натрия)[6]. Прочность на разрыв советского синтетического каучука составляла около 2000 psi (для натурального каучука этот показатель составляет 4500 psi, для Неопрена, производство которого было начато компанией Du Pont (США) в 1931 году - 4000 psi). В 1941 году в рамках поставок по программе ленд-лиза СССР получил более совершенную технологию получения синтетического каучука[5].

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна»[de].

Синтез каучуков стал значительно дешевле с изобретением катализаторов Циглера — Натта.

Изопреновые каучуки — синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов — металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовыми в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) — полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы — полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Основные типы синтетических каучуков:

Промышленное применение

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- и гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Прессованием массы, состоящей из каучука, асбеста и порошковых наполнителей, получают паронит — листовой материал для изготовления прокладочных изделий с высокой термостойкостью, работающих в различных средах — вода и водяной пар с давлением до 5 мН/м2 (50 ат) и температурой до 450 °С; нефть и нефтепродукты при температурах 200—400 °С и давлениях 7—4 мН/м2 соответственно; жидкий и газообразный кислород, этиловый спирт и т. д.[7]. Высокие уплотняющие свойства паронита обусловлены тем, что его предел текучести, составляющий около 320 МПа, достигается при стягивании соединения болтами или шпильками, при этом паронит заполняет все неровности, раковины, трещины и другие дефекты уплотняемых поверхностей и герметизирует соединение. Паронит не является коррозионно-активным материалом и хорошо поддается механической обработке, что позволяет легко изготавливать прокладки любой конфигурации, не теряющие своих эксплуатационных качеств в любых климатических условиях — ни в районах с умеренным климатом, ни в тропических и пустынных климатических условиях, ни в условиях Крайнего Севера. Высокая термостойкость паронита позволяет применять его в двигателях внутреннего сгорания. Армируя паронит металлической сеткой для повышения механических свойств, получают ферронит[7].

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 окислителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония.

См. также

Примечания

Литература

wikiredia.ru

Резина. Синтетический каучук. 100 знаменитых изобретений

Резина. Синтетический каучук

Во время своего третьего плавания к берегам Америки Колумб увидел индейцев, игравших в мяч. Он был скатан из какой-то черной массы и прыгал гораздо лучше, чем кожаные мячи, распространенные в то время в Европе. Когда мореплаватель спросил у аборигенов, из чего сделан их мяч, те повели его в рощу. Там росли высокие деревья с пятнистой корой. Один индеец надрезал кору, и по стволу медленно потекла белая жидкость, похожая на молоко. На воздухе она затвердела и потемнела – стала похожа на обыкновенную смолу. Индейцы назвали ее кау-чу. Позже Колумб узнал, что в переводе это означает «слезы дерева». С тех пор это слово прижилось во многих языках мира, в русском превратившись в «каучук».

Колумб привез в Европу и комочек каучука. Но он затерялся среди диковинных вещей, и скоро о каучуке забыли. Его второе открытие состоялось спустя двести лет. По Южной Америке путешествовал французский ученый Ш. Кондамин. Он увидел, что индейцы используют сок гевеи не только для мячей. Они делали из него бутылки, промазывали густой массой щели в пирогах, чтобы туда не проникала вода. Некоторые индейцы покрывали ноги слоем каучука и потом, чтобы он засох, держали ноги над костром. Несмотря на боль, индеец получал на всю жизнь пару непромокаемых чулок. Кроме того, индейцы использовали свежий каучук для приклеивания к телу птичьих перьев.

Вернувшись на родину, француз показал соотечественникам комочки каучука и непромокаемые чехлы для ружей, сделанные индейцами. По его словам, из каучука можно было сделать множество вещей – непромокаемую обувь, перчатки и даже костюмы для водолазов. Но он сам так и не смог сделать ни одной из вышеуказанных вещей. За время путешествия комочки каучука высохли, затвердели и потеряли все свои замечательные качества. Вещи можно делать лишь из свежего каучука.

Привезенный французом каучук можно было использовать лишь для одной цели – стирания карандашных записей. Ластик используется до сих пор.

В 1811 г. в Вене была открыта первая фабрика резины. В 1820 г. во Франции стали изготавливать подтяжки и подвязки из резиновых нитей, сплетенных с хлопком.

Английский химик Ч. Макинтош долгое время искал способ вернуть высохшему каучуку природные свойства. Работая в лаборатории, он проводил многочисленные опыты, пока не добился успеха. Макинтош клал тонкий слой каучука между двумя слоями ткани. Затем из этого материала он шил непромокаемые плащи, названные в честь изобретателя «макинтошами». Их недостатком было то, что зимой они твердели, а летом их нужно было хранить в подвале, во избежание расплавления. Из каучука стали делать и другие вещи: галоши, сумки для почтальонов.

В 1830 г. В Соединенных Штатах начался настоящий каучуковый бум. Житель Бостона E. М. Чаффи во время опытов смешал сырую резину с сырым каучуком и добавил в эту смесь сажу. Специально сконструированная машина наносила эту смесь на материю. В 1833 г. Чаффи с коллегами основал компанию. Через два года ее капитал увеличился с 30 тысяч долларов до 500 тысяч. Изготавливались крыши для фургонов и хижин, головные уборы, обувь, одежда. Фабрики для производства прорезиненных изделий открылись во многих американских городах. На следующее лето все выпущенные изделия превратились в жидкое месиво и издавали такой запах, что их приходилось зарывать в землю. Потери акционеров составили 2 млн долларов.

Незадолго до того Чарлз Гудийр приобрел резиновый спасательный круг. Он хотел усовершенствовать клапан для наполнения круга воздухом. Но после улучшения конструкции клапана Гудийр решил сделать каучук нечувствительным к перепадам температуры или, как он говорил, «вылечить» его.

Гудийр начал опыты, смешивая смолу с различными веществами: солью, перцем, сахаром, песком, касторкой. Он надеялся, что рано или поздно найдет удачное сочетание.

Некоторого успеха он добился, смешивая каучуковую смолу с магнезией и доводя до кипения смесь в растворе негашеной извести. Затем он стал обрабатывать каучук парами кислот. Это позволило получить резиновую пленку, которая могла принести финансовый успех. Но разразившийся экономический кризис разорил покровителей Гудийра, и изобретатель оказался в нищете. Голодая, он носил в целях рекламы костюм из резиновой материи. В сентябре 1837 г. Гудийр приехал на фабрику Чаффи, и тот разрешил ему проводить опыты по «кислотному лечению резины». Гудийру удалось сделать одежду и обувь хорошего качества, ее стали покупать даже те, кто раньше не верил в возможности нового материала. Изобретатель даже заработал 5 тысяч долларов.

В это время правительство Соединенных Штатов заказало ему 150 почтовых сумок из резины. Изготовленные сумки были помещены в витрине лавки Гудийра для всеобщего обозрения. Но, приехав после двухнедельного отсутствия, предприниматель увидел, что сумки растаяли на жаре, хотя поверхность уцелела. Контракт был аннулирован, стали возвращать и другие товары. Гудийр с семьей снова очутился в нищете.

Помощник Гудийра Натаниел Хейворд предложил свой способ «излечения» резины, заключавшийся в смешивании каучуковой смолы с истолченной серой и последующим высушивании смеси на солнце. Он назвал этот процесс «соляризацией».

Сам Гудийр, живя у шурина, однажды обратил внимание на то, что образец каучука, покрытого серой, случайно положенный на горячую плиту, обуглился, словно кожа. В середине кусочка образовалась тонкая полоска «излеченной резины». Оказалось, что новый материал не теряет эластичности на сильном морозе. Гудийр провел серию опытов, стремясь найти оптимальный режим нагрева. Он был настолько увлечен новым методом, что отказался от большой суммы, которую предложила ему одна французская компания за исключительное право на использование во Франции его способа обработки каучука парами азотной кислоты.

Изобретенный процесс Гудийр назвал вулканизацией в честь древнеримского бога Вулкана, а материал, получаемый при помощи вулканизации, резиной. Вулканизация каучука дала толчок развитию электропромышленности, так как резина является прекрасным материалом для изоляторов.

Получение резины и ее широкое использование породили настоящий каучуковый бум. Долгое время монополистом в производстве каучука была Бразилия, поскольку источник каучука – гевея – росла только в этой стране. Ее правительство запретило вывоз семян гевеи из страны. Но один англичанин под видом сбора коллекции тропических растений собрал семьдесят тысяч семян гевеи и вывез их в Великобританию. Эти семена посадили в английских колониях с тропическим климатом. Теперь в мире появились два монополиста в производстве каучука.

Это подтолкнуло изобретателей и ученых к поискам путей получения резины без каучука. В 1862 г. английский химик Уильямс обнаружил в продуктах сухой перегонки каучука углеводород, который он назвал изопреном. Позже было установлено, что натуральный каучук более чем на 90 % состоит из изопрена. В 1879 г. Г. Бушарда, используя изопрен, полученный из скипидара, добился образования продукта, по своим свойствам близкого к каучуку. Спустя восемь лет русский химик И. Л. Кондаков осуществил первый синтез изопрена. Ав 1910 г. С. В. Лебедев получил первый искусственный каучукоподобный полимер из углерода дивинила (бутадиена). Но это открытие не имело практического значения, поскольку было получено всего 19 граммов вещества в лабораторных условиях. Требовалось найти способ промышленного производства каучука в больших объемах.

В 1926 году правительство Советского Союза объявило всемирный конкурс на лучший способ изготовления синтетического каучука. Условия конкурса были жесткими: за два года необходимо было разработать технологию производства каучука из доступного и дешевого сырья, такую, чтобы полученный материал не уступал по комплексу качеств природному каучуку и мог бы производиться в промышленных масштабах.

Как оказалось позже, всемирный конкурс можно было не объявлять, поскольку победил в нем советский ученый Сергей Васильевич Лебедев. Через год после объявления конкурса ему удалось получить каучук, но резина из него получалась плохая – при вулканизации синтетический каучук намертво прилипал к раскатывающему валику. Лишь за несколько дней до окончания конкурса Лебедев нашел выход, прибавив к смеси каучука с серой немного сажи. Искусственный каучук Лебедева отвечал всем условиям конкурса. Он изготавливался из картофельного спирта. Затем из спирта получали дивинил. Лебедеву удалось получать из килограмма спирта не пять граммов дивинила, как прежде, а пятьдесят. В 1932 г. Ярославский шинный завод выпустил первый товарный синтетический каучук. В Германии подобное производство появилось в 1938 г., в США – в 1942 году.

В связи с возросшим потреблением резины в мире получение каучука из картофельного спирта не могло удовлетворить всех потребностей производства. Добыть дивинил в больших количествах не удалось. Но в СССР химики нашли способ производить дивинил из природного газа.

Более половины мирового производства каучука идет на изготовление автомобильных шин. Так, на изготовление комплекта шин для малолитражного автомобиля нужно около 20 кг каучука, а для 40-тонного самосвала – почти 1900 кг. Оставшаяся часть используется для производства различных изделий для техники, быта, спорта.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

public.wikireading.ru

Изобретения России // Синтетический каучук

Природный каучук — это сок некоторых пород тропических деревьев. Индейцы, издревле обитающие на берегах Амазонки в Бразилии, дали ему весьма меткое название (в переводе с их наречия «као-чу» означает «слезы дерева»).

 

Стремясь найти способ производства искусственного каучука, С.В. Лебедев интуитивно пошел по пути подражания природе. Он изучая образцы природного каучука и пришел к выводу, что каучук — это полимер диенового углерода. В связи с этим для получения искусственного каучука он решил воспользоваться углеводородом из диеновой группы. Наиболее подходящим для этой цели оказался бутадиен. Осуществляя полимеризацию бутадиена, в качестве катализатора (ускорителя реакции), С.В. Лебедев использовал металлический натрий. И все же искусственный каучук уступал натуральному по одной из важнейших характеристик — эластичности. При изучении пространственной структуры натурального каучука выяснилось, что он имеет стереорегулярное строение: группы СН2 в макромолекулах каучука держатся не хаотично, а по единую сторону двойной связи в каждой цепи. Такое расположение и придает молекулам структуру, обеспечивающую эластичность материала. Чтобы улучшить качество каучука, С.В. Лебедев применил способ вулканизации, т.е. добавив в каучук серу, подверг смесь нагреванию. В результате каучук стал более мягким и приобрел пористую структуру.

 

В настоящее время удалось получить катализаторы, которых не существовало при Лебедеве, и свойства каучука значительно улучшились. Решая проблему получения более дешевого и доступного каучука, С. В. Лебедев пришел к выводу, что для производства синтетического каучука следует использовать другое сырье. Ведь исходным веществом для производства бутадиена, из которого вырабатывался каучук, служил обычный этиловый спирт — этанол, образующийся в процессе брожения из зерновых культур и картофеля. Такой способ производства каучука обходился дорого. Поэтому С.В. Лебедев разрабатывал способ получения каучука из продуктов переработки нефти. В результате он получил жидкость молочно-белого цвета, столь же насыщенного, как и цвет древесного каучука.

 

В отличие от естественного каучука, который постепенно становится густым, искусственный каучук нуждается в загустителях. Поэтому С.В. Лебедев замешивал в один контейнер с белой жидкостью кислоту и соляной раствор. Сегодня в мировой экономике до 30 % каучука добывается с плантаций. Гектар посадки бразильской гевеи дает в год от 950 до 2000 кг каучука (его собирают порционно, по 45—60 г). Это безусловно вредит деревьям-каучуконосам. Поэтому способ получения искусственного каучука, предложенный С.В. Лебедевым, имеет не только экономическое, но и природоохранное значение.

   

      Первой страной, наладившей масштабное производство синтетического каучука, стал СССР.

      В 1931 году был построен опытный завод в Ленинграде. 7 июля 1932 года был запущен первый промышленный завод по производству синтетического каучука — ярославский СК-1; в этот день была получена первая в мире промышленная партия синтетического (натрий-бутадиенового) каучука.

      В 1932 году в СССР строились три крупных завода по производству синтетического каучука: СК-1 в Ярославле, СК-2 в Воронеже (запущен осенью 1932 года) и СК-3 в Ефремове (запущен в 1933 году).

      В 1932 году начал производить синтетический каучук завод «Красный Треугольник».

      В 1961 на Куйбышевском заводе СК (ныне Тольяттикаучук) впервые в промышленном масштабе получили дивинил-альфа-метилстирольный каучук. Здесь его стали делать по новой технологии – не из пищевого сырья, а из нефтехимических продуктов.

      В 1964 году на заводе впервые в мире в промышленном масштабе получили изопреновый каучук, аналогичный натуральному каучуку.

      В 1982 году в Тольятти стали выпускать новую для страны марку - бутилкаучук.

 

100 великих русских изобретений, Вече 2008

rus-eng.org

Натуральный и синтетический каучук

Количество просмотров публикации Натуральный и синтетический каучук - 9759

 

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

Натуральный каучук. Натуральный каучук содержится в млечном соке некоторых тропических деревьев—каучуконосов. Сегодня 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 выделœения каучука латекс обрабатывают уксусной или муравьиной кислотой, благодаря чему 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 аро- матических), в простых и сложных эфирах и т. д. В спиртах и минœеральных маслах набухает. При 120°С он размягчается, а при дальнейшем нагревании переходит в коричневую смолоподобную жидкость. При 250 °С разла- гается с выделœением 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 нитрозосоединœениями и т. д. Особенно активно воздействуют на каучук кислород и другие окислители.

При взаимодействии каучука с хлором наряду с реакцией присоединœения протекает реакция замещения. Образующийся хлоркаучук химически устойчив и растворим в бензинœе, но при нагревании до 70°С размягчается, а при 180—200°С разлагается с выделœением 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, желœеза, 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 всœех видов каучуков натуральный каучук наиболее пожароопасен, он имеет сравнительно низкую температуру воспламенения (129°С). Разложение каучука при температуре выше 250 СС, сопровождающееся выделœением различных газообразных продуктов, способствует образованию взрывоопасных концентраций продуктов разложения и при определœенных 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 половинœе XIX столетия потребовало больше каучука. Это заставило исследователœей 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.
Размещено на реф.рф
Οʜᴎ 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 должна 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 каучу- когенов (низкомолекулярных непредельных соединœений) 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 линœейную структуру на сетчатую, в связи с этим он превращается в нерастворимый полимер.
Размещено на реф.рф
По отношению к растворителям ведет себя аналогично тому, как и натуральный каучук, но не набухает в метаноле, этаноле, ацетоне и анилинœе. 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 определœенных 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 кабелœей и т. д. Резины из СКВ при содержании сажи до 60% имеют предел прочности 13—16 МПа, относительное удлинœение 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/м3, 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 базе 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 кабелœей, специальные озоно- и маслостойкие изделия. В кабельной промыш- ленности в производстве защитных оболочек для морских кабелœей 1 т наирита заменяет 6 т свинца.

13 СВОЙСТВА И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ВЕЩЕСТВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

referatwork.ru

Искусственный каучук Википедия

Каучу́ки — натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

Природный каучук[ | ]

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис-полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода Одуванчик) и других каучуконосных растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Каучук открыт де ла Кондамином в Кито (Эквадор) в 1751 году. Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме, Таиланде, Бразилии и КНР.

Синтетические каучуки[ | ]

Разработка синтетических каучуков впервые началась в России в 1900 году учениками Бутлерова – Контаковым, Фаворским, Лебедевым, Бызовым[1]. В 1900 году И. Л. Кондаков впервые получил синтетическим путём изопрен, изучением полимеризации которого занялся А. Е. Фаворский. В 1903-1910 годах параллельно группами учёных под руководством Сергея Васильевича Лебедева и Бориса Васильевича Бызова велись работы по получению синтетического каучука на основе 1,3-бутадиена методом гидролиза нефтяного сырья[2]. Одновременно и независимо подобные работы велись в Англии. Впервые технология производства бутадиенового синтетического каучука разработана в лаборатории завода "Треугольник" Б. В. Бызовым, получившим за это изобретение в 1911 году премию имени Бутлерова[3]. Однако патент на это изобретение был оформлен только в 1913 году. Во время Первой мировой войны на заводе "Треугольник" был освоен выпуск противогазов из синтетического каучука Бызова[4].

Первый патент на процесс получения бутадиенового синтетического каучука с использованием натрия в качестве катализатора

ru-wiki.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о