Натуральный каучук.
Натуральный каучук — природный продукт, содержащийся в млечном соке (латексе) каучуконосных растений или в виде отдельных включений в клетках их коры и листьев. Из всех каучуконосных растений лучшим является бразильская гевея. Из млечного сока гевеи добывается почти все количество обращающегося на мировом рынке натурального каучука. Латекс гевеи содержит около 30% каучука, 65% воды, 5% составляют белки, пептиды, минеральные соли, примеси.
Натуральный каучук — продукт биосинтеза, который по строению является полимером изопрена:
Макромолекулы натурального каучука имеют строго регулярное строение в пространстве. Звенья изопрена присоединены в положение 1,4, и метиленовые группы расположены по одну сторону двойной связи. Подобная структура называется 1,4 — цис — формой. 1,4 — транс — изомер полиизопрена называется гуттаперчей. Она добывается из сока гутоносных растений, эластическими свойствами не обладает, но является лучшим диэлектриком.
Натуральный каучук представляет собой твердую массу беловато — желтого (светлый кpeп) или темно — коричневого (смокед-шитс) цвета с плотностью 0,93-0,95 г/см 3 . Характеризуется высокой эластичностью, незначительной гигроскопичностью, достаточной прочностью и является хорошим диэлектриком. Хорошо растворим в бензине, дихлорэтане, бензоле и других растворителях. Обладает большой склеивающей способностью.
Натуральный каучук взаимодействует с кислородом, подвергаясь при этом деструкции с образованием растворимых в спирте продуктов окисления каучука.
При повышенных температурах натуральный каучук взаимодействует с серой, превращаясь в резину. Этот процесс носит название вулканизации. При вулканизации за счет раскрытия двойных связей полимера и образования сульфидных мостиков образуются поперечные связи между линейными макромолекулами и структура из линейной превращается в сшитую. При этом повышается модуль упругости, прочность вулканизатов на раздир, но утрачивается способность к растворению и плавлению. Химизм процесса вулканизации можно представить схемой:
Основные характеристики натурального каучука и его вулканизата представлены в таблице
Модуль упругости, МН/м 2
Модуль при растяжении на 500%, МН/м 2
Сочетание хороших технологических свойств натурального каучука с комплексом ценных свойств вулканизатов обусловило их широкое применение в производстве различных резиновых изделий общего и специального назначения, шин, изделий народного потребления, санитарии и гигиены. Однако натуральный каучук дефицитен, ресурсы его ограничены, а стоимость высока.
Синтетические каучуки
Для синтетических каучуков не обязательно полное совпадение свойств со свойствами натурального каучука. Однако, поскольку синтетические каучуки предназначаются в основном для изготовления различных резиновых изделий, наиболее приемлемым является определение этого термина, предложенное Б.А. Догадкиным: «Синтетическими каучуками будем называть получаемые в промышленном масштабе синтетические продукты, способные к вулканизации и обладающие в сыром или вулканизированном виде сходными с натуральным каучуком эластическими свойствами. Все они принадлежат к классу высокомолекулярных линейных полимеров, содержащих в своих цепях двойные связи. Последний признак и определяет их способность к вулканизации, что в свою очередь, обеспечивает их применение в резиновой промышленности, поскольку технология последней основана на использовании пластических свойств сырых резиновых смесей при изготовлении (формовании) изделий и на возможности сообщения этим смесям необходимых эластических свойств в результате последующей вулканизации».
Таким образом, характерными свойствами синтетических каучуков как полимерных материалов следует считать высокие эластические деформации и способность к вулканизации.
В настоящее время для получения синтетических каучуков используют различные мономеры. Среди них основное место занимают соединения с сопряженной системой двойных связей.
Каучуки, выпускаемые промышленностью, различаются по природе взятых мономеров, соотношению мономеров при сополимеризации, способам полимеризации и т. д. Однако, несмотря на большое разнообразие выпускаемых в промышленности каучуков, их можно подразделить на группы, объединяющие каучуки с более или менее близкими свойствами: полибутадиеновые (дивиниловые), сополимеры бутадиена со стиролом (бутадиен-стирольные), сополимеры бутадиена с акрилонитрилом (бутадиен-нитрильные), сополимеры изобутилена с диеновыми углеводородами (бутилкаучуки), хлоропреновые и др. В каждой группе имеются каучуки, полученные из одних и тех же мономеров. Охарактеризовав наиболее распространенный каучук каждой группы, можно достаточно точно перенести эту характеристику на другие марки каучуков, входящих в данную группу.
Источник
4. Состав, свойства и применение каучуков
Они отличаются высокой эластичностью и упругостью — при действии силы растягиваются или сжимаются, а затем восстанавливают исходные размеры и форму. Причина эластичности заключается в том, что линейные макромолекулы каучука скручены в клубки. При растягивании они выпрямляются и образец каучука удлиняется. Если его отпустить, то молекулы опять скручиваются. При большой нагрузке каучук может разорваться, так как его макромолекулы могут не только распрямиться, но и сместиться по отношению друг к другу.
В воде каучуки не растворяются, а в неполярных растворителях (например, в бензине) сначала набухают, а затем растворяются.
Каучукам характерны реакции ненасыщенных соединений (присоединение и окисление), так как в их макромолекулах имеются двойные связи. Из-за окисления каучук через некоторое время теряет свою эластичность, «стареет».
К недостаткам каучука можно отнести плохую устойчивость к низким и высоким температурам, недостаточную прочность, химическую активность.
Вулканизация — это взаимодействие каучука с серой, в результате которого происходит сшивание макромолекул дисульфидными мостиками \(-S-S-\) в трёхмерную структуру.
Резина более прочная, более устойчивая к колебаниям температуры и действию растворителей. Из неё изготавливают шины для колёс, шланги, обувь.
 |
Все структурные звенья в макромолекуле природного каучука имеют цис-строение, это стереорегулярный полимер.
Бутадиеновый, или дивиниловый, каучук был получен в \(1932\) г. по методу С. В. Лебедева. Исходным сырьём служил этиловый спирт, из которого в присутствии катализатора получали мономер — бутадиен-\(1\), \(3\):
 |
В настоящее время в качестве сырья для производства бутадиенового и изопренового каучуков используют углеводороды нефти.
Хлоропреновый каучук получают полимеризацией \(2\)-хлорбутадиена-\(1\),\(2\) (хлоропрена). Он отличается повышенной устойчивостью к действию органических растворителей:
 |
.
Источник