Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

Бурное развитие мировой автомобильной промышленности, авиации, военной техники привело к тому, что каучука добываемого в природе и предназначенного для производства резины, стало катастрофически не хватать. Плантации, разбросанные по всему миру стали не в состоянии обеспечить потребности промышленности. И тогда, во многом благодаря российским ученым на рынок вышел синтетический каучук.

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

История синтетического каучука

Введение

На самом деле, к промышленному производству синтетического сырья ученые и производственники шли порядка ста лет. Каучук был синтезирован во второй половине XIX века. Но технология производства, необходимое оборудование разработали только в ХХ веке. Все необходимое для производства синтетического каучука было представлено С.В. Лебедевым, российским ученым.

С тех пор, ученые – химики, производственники приложили немало сил для совершенствования этого сырья, разработки новых марок этого сырья и пр.

Виды синтетических каучуков

За время с момента организации промышленного производства синтетического каучука прошло почти сто лет. И специалисты в области органической химии за это время разработали и внедрили в производство большое количество видов этого сырья. Ниже приведен небольшой список.

Виды синтетического каучука

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

Виды синтетического каучука

Каучук бутадиеновый – основная область его применения это производство шин и камер. Параметры этой продукции выполненной из бутадиенового сырья существенно выше чем изделий этого класса но изготовленных из природного (натурального) качества. Кроме автомобильной промышленности бутадиеновый каучук применяют для производства химически стойкой резины и эбонита.

Бутилкаучук обладает уникальной способностью по удержанию воздуха. Именно это обеспечило его преимущества перед другими материалами при изготовлении покрышек, камер, диафрагм и пр.

На основании многократных испытаний, проводимых на заводах по производству покрышек и можно утверждать, что камеры, изготовленные из этого сорта синтетического каучука, удерживают давление воздуха в 8 – 10 раз больше, чем аналогичные изделия, выполненные из природного каучука.

Бутилкаучук отличается от природного еще и тем, что стойко воспринимает воздействие озона, не реагирует на действие к маслам разного типа (животному, растительному), но вместе с тем, этот материал необходимо оградить от контактов с минеральными маслами.

Если сравнивать параметры прочности, то натуральный продукт выигрывает с существенным отрывом.  Между тем, этот материал обладает низкой скоростью вулканизации, плохая адгезия к металлическим поверхностям. Быстрое нагревание при знакопеременных деформациях и в довершение, низкая эластичность при нормальной температуре и влажности.

Полихлоропреновый каучук или хлоропреновый, как иногда его называют, поставляется потребителю в виде светло-желтой массы. К основным свойствам этого материала можно отнести:

  • стойкость к воздействию огня;
  • адгезия к тканям, металлу и многим другим материалам;
  • невосприимчивость к действию озона, атмосферных явлений, в частности, к низким температурам.

Хлоропреновый каучук под воздействием растяжения кристаллизуется. Это его свойство, позволяет резинам, произведенным на его основе показывать высокие прочностные характеристики.

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

Предприятие химического производства каучука

Предприятия химической промышленности выпускают множество типов синтетических каучуков, причем некоторые из них превосходят натуральные. Широкое применение получили так называемые сополимерные соединения, получение при совместной реакции бутадиена и с ненасыщенными соединениями, например, такими как стирольный каучук СКС.

Ведя речь о сырье искусственного происхождения нельзя забывать и таком веществе как латекс синтетический. Это, по сути, раствор искусственного каучука и других полимерных веществ, например, полистирола.

Латексы синтетические применяют для изготовления клеев, водоэмульсионных красок. Их применяют и в строительстве при создании полимербетона.

Формула строения

  • Каждый вид синтетического каучука имеет свою химическую формулу
  • Молекулы изопрена  CH2=C(CH3)-CH=CH2  2-метилбутадиен-1,3;
  • бутадиеновый CH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3;
  • дивиниловый CH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3
  • Хлоропреновый CH2=C(Cl)-CH=CH2 2-хлорбутадиен-1,3
  • Бутадиен-стирольный состоит из молекул CH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3 и C6H5- CH=CH2 стирол

Свойства и применение

Свойства синтетического каучука во многом превышают основные параметры натурального продукта. Так, его плотность меньше плотности воды и поэтому он спокойно плавает.

Химические свойства синтетического каучука позволяют ему не растворяться в воде, именно это позволяет его использовать для изготовления покрытий не проницаемых для воды. Это свойство позволяет их использовать для шитья одежды, спортивного инвентаря и пр. Такие вещества как бензин, бензол растворяют каучуки.

Это свойство позволяет их применять для производства клеевых составов. Каучук – это диэлектрик, которые широко применяют для создания изоляторов силового и слаботочного оборудования. Каучуки обладают гибкостью, прочностью, и повышенной стойкость к истиранию.

Кроме этого каучуки сохраняют свои свойства при циклических деформациях.

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

Применение синтетического каучука

Синтетические каучуки подразделяют на общие и специальные. К общим относят:

  • изопреновые;
  • бутадиен-стирольные и пр.

Их основные свойства – морозостойкость, высокая износостойкость. Кроме этого они обладают высокой масло бензо- и озоностойкостью.

Бутадиеновые каучуки(ПБ), иногда их называют дивиниловыми, относят к материалам общего назначения. Их применяют для изготовления проекторных и обкладочных резин для шин (каркаса, боковины и пр.).  Этот материал применяют для производства материалов, применяемых в кабельной промышленности, инструмента для абразивной обработки металла и других материалов, антифрикционных изделий.

Сырье на основании этилен — пропилена используют для создания ударопрочных полимеров, шин для велосипедов, тканей с водоотталкивающими свойствами, конвейерных лент для работы в термически сложных условиях.

Фторокремнийорганические каучуки (фторсиликоны или фторкаучки). Особенностью этих материалов – это сочетание стойкости к действию температуры, как низкой, так и высокой и различным агрессивным средам. Кроме того, сырье этого класса отличается стойкостью к истиранию, воздействию открытого пламени.

Он не пропускает газы. Его диэлектрические свойства позволяют его применять для создания изоляции, как для силовых кабелей, так и слаботочной аппаратуры. Это сырье применяют для производства материалов, применяемых для гумирования емкостей, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.

Еще одно важное свойство этих материалов – стойкость к радиации.

Отличия искусственного материала от природного заключаются в том, что при получении синтетического сырья применяют множество сополимеров и химических элементов, которые добавляют новые характеристики этому материалу.

Устойчивый спрос на синтетический каучук привел к появлению целой отрасли, которая задействована на производстве этого сырья. На рынке этого сырья отмечается постоянный рост спроса на эту продукцию.

Лидером по потреблению синтетического сырья можно считать самую динамично, развивающуюся экономику мира – китайскую.

Динамика рынка показывает, что после кризисных явлений 2008 – 2009 года, и падения спроса на эту продукцию в пределах 4%, на сегодня прирост сбыта составляет до 7%, от прошлогоднего уровня.

Среди стран, которые лидируют по производству синтетического сырья надо назвать КНР, РФ, США и ряд других.

Источник: https://stankiexpert.ru/spravochnik/materialovedenie/sinteticheskijj-kauchuk.html

Каучук — виды, получение и применение

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, видыВ наше время почти любая область жизнедеятельности предполагает применение каучука. Это производство шин, кабеля, труб, строительный и отделочный материал, его используют в обувной, медицинской и других областях промышленности. Но что же такое «каучук», каковы виды каучука и как его получают?

Еще в конце 15 века индейцы Северной Америки из сока дерева гевеи научились получать каучук, который использовали при изготовлении обуви и других вещей. При надрезе коры гевеи происходило выделение капель молочно-белого сока – латекса. Этот сок индейцы назвали «слезы дерева», что звучит как кау-учу. Отсюда и название – каучук.

Открытие Америки Христофором Колумбом способствовало распространению чудесного материала в Европу, где путем проб и ошибок впервые получили резину.

С появлением автомобильной промышленности в 20 веке спрос на резину, а, значит, и на каучук стал расти. В то время стоимость изделий из каучука была очень высокой.

Это связано с тем, что в год с одного дерева гевеи можно получит всего 1—2 кг каучука, а на производство, например, шин требовалось в 50 больше.

Вскоре возникла нехватка, дефицит получаемого из сока гевеи каучука (натуральный каучук). Ученые занялись поиском решений этой проблемы. И, наконец, в 20-е годы 20 века русский учёный С.В. Лебедев получил первый синтетический каучук путем полимеризации 1,3-бутадиена (дивинила) на натриевом катализаторе.

Позже натриевый катализатор заменили катализатором Циглера-Натта (Al(C2H5)3∙TiCl4), что дало возможность получения полибутадиена и полиизопрена — синтетического каучука, обладающего нужными свойствами эластичности и прочности.

Синтетический каучук стал настолько популярен, что к концу 20 века почти полностью вытеснил натуральный каучук.

В настоящее время получают различные виды каучука. Все синтетические каучуки принято классифицировать на:

  • Каучуки общего назначения. Используются в массовом производстве таких изделий, как шины, транспортерные ленты, резиновая обувь и т.п., в которых реализуется такое свойство резины как эластичность:
  1. Бутадиеновый (СКД; СКБ)
  2. Изопреновый (СКИ)
  3. Хлоропреновый (наирит)
  4. Бутадиен-стирольный (CKC, CKMC)
  5. Этиленпропиленовый (СКЭП, СКЭПТ)
  6. Бутилкаучук (БК) и др.
  • Каучуки специального назначения.Применяеются в производстве изделий, обладающих не только эластичностью, но и стойкостью к воздействию различных агрессивных сред, тепло- и морозостойкостью и другими уникальными свойствами. Синтетических:
  1. Бутадиен-нитрильный (СКН)
  2. Полисуль­фидный (тикол)
  3. Кремнийорганический (CKT)
  4. Уретановый (СКУ)
  5. Фторосодержащий (СКФ)
  6. Винилпиридиновый, метил­винилпиридиновый (МБП) и др.
  • Сравнительная характеристика и область применения каучуков представлены в таблице, а получение некоторых из них описано в разделе Свойства и получение алкадиенов:
  • Виды и область применения каучуков:
  • Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

Вулканизация каучука

Важное практическое значение имеет вулканизированный продукт – резина. Вулканизация каучука представляет собой специально обработанную смесь каучука и серы при воздействии температуры.

Линейные молекулы каучука в местах двойных связей сшиваются атомами серы, образуя дисульфидные мостики.. Такой продукт имеет трехмерную структуру и обладает повышенной прочностью, эластичностью, изностойкостью и другими полезными свойствами.

Читайте также:  Конвейер: история появления, характеристики, устройство

При массовой доле серы 1-5 % — продукт эластичный, мягкий; 30% — жесткий, твердый (эбонит).

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

Состав резины

  • Каучук натуральный или синтетический
  • Вулканизирующий агент – сера, тиурам , селен, перекиси, ионизирующая радиация.
  • Ускорители вулканизации — полисульфиды, оксиды свинца, магния
  • Антиоксиданты (вещества замедляющие скорость старения резины) — альдоль, неозон Д, парафин, воск)
  • Пластификаторы (вещества, улучшающие эластичность резины) — пара­фин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, рас­тительные масла. Их массовая доля составляет 8—30 % от массы каучука.
  • Наполнители активные и неактивные. Активные наполнители — кремнекислота, оксид цинка; неактивные наполнители — мел, тальк, барит
  • Регенерат (продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства).
  • Красители — минеральные или органические красящие вещества.

Назначение будущего изделия, условий его эксплуатации, технических требований к нему и т.д. определяет выбор каучука и состава резиновой смеси.

Производство изделий из резины включает этапы смешения каучука с ингредиентами в смесителях, изготовления полуфабрикатов и их раскроя, сборки заготовок изделия при помощи сборочного оборудования и вулканизацию изделий в прессах, котлах, автоклавах и др.

Источник: http://zadachi-po-khimii.ru/organic-chemistry/kauchuk-vidy-poluchenie-i-primenenie.html

Сферы и области применения синтетического каучука. Где применяется синтетический каучук

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

После изобретения процесса вулканизации начался настоящий «каучуковый бум». Люди стали производить всевозможные товары из натурального каучука, а спрос на них рос с огромной скоростью. Несмотря на то, что существовали огромные плантации дерева Гевеи, натурального каучука уже не хватало. Поэтому появилась необходимость создать каучук химическим способом.

История создания синтетического каучука

Над созданием синтетического каучука работали многие ученые мира. Такое внимание к созданию этого вида каучука росло не только из-за нехватки Гевеи, но и потому что многие страны были зависимы от импорта натурального каучука. Вещества каучукоподобной природы впервые удалось получить в 1879 году, но они не нашли своего применения в больших масштабах, как того требовалось.

Лишь в 1910 году русский ученый Сергей Лебедев смог создать бутадиеновый каучук, применяемый в промышленных целях. На данный момент существует немалое количество разных видов синтетического каучука. Все они различаются по технологии производства и свойствам, то есть сферы и области применения синтетических каучуков тоже разные.

Применение синтетических каучуков общего назначения

Как было сказано ранее, существует не один вид синтетического каучука, а несколько. Все они делятся на две большие группы – общего и специального назначения. Разберем сперва те, что относятся к первой группе.

Каучуки общего назначения обычно не должны иметь какие-то особенные свойства, например, повышенную износостойкость, морозостойкость, особую прочность, так как используются для производства товаров общего характера, для которых вышеперечисленные свойства, по сути, не нужны.

Также может быть такое, что каучук уже имеет какие-то свойства, достаточные для изготовления определенного товара за счет своей технологии производства. Рассмотрим все это на примерах.

К каучукам общего назначения относят бутадиен – стирольный каучук, этиленпропиленовый каучук, бутилкаучук, полибутадиеновый каучук и другие.

Бутадиен – стирольный каучук превосходит натуральный каучук по показателям износостойкости, водонепроницаемости, прочности, но уступает по показателям морозостойкости. Он применяется в шинной промышленности, резиново – технической, обувной и кабельной.

Помимо этого, этот вид каучука активно применяется в строительной сфере для производства красок и строительного латекса.

Весьма интересным синтетическим каучуком является бутилкаучук.

Он используется в шинной промышленности для производства автомобильных камер и диафрагм, так как хорошо удерживает воздух и долго сохраняет его исходное давление, тем самым повышает срок эксплуатации шин.

Помимо этого бутилкаучук применяется в кабельной промышленности для изготовления изоляции кабелей и электропроводов, для производства химически стойких перчаток, спортивных мячей, конвейерных лент, доильных аппаратов и даже твердого ракетного топлива.

Применение синтетических каучуков специального назначения

Сферы и области применения синтетических каучуков специального назначения не такие обширные, так как предназначены для придания конкретного свойства изделию резиново – технической промышленности. Например, шинам особой морозостойкости, обувной резиновой подошве высокой износостойкости. К таким каучукам относят хлоропреновый каучук, бутадиен – нитрильный, полисульфидные каучуки и другие.

Хлоропреновый каучук характеризируется высокой устойчивостью к действию высоких температур, а также масел и бензина. Это обуславливает его применение в кабельной и нефтяной промышленности.

Так как бутадиен – нитрильный каучук стойкий к агрессивным средам и действию внешний неблагоприятных факторов, его активно используют для производства защитных покрытий, резиновых изделий (стойких к бензину и маслам), токопроводящих резин.

Также его используют в обувной, нефтяной и полиграфической промышленности.

Стоит отметить, что синтетический каучук не уступает по свойствам натуральному каучуку, а даже превосходит его в этом. Подробнее об истории создания, свойствах и сферах применения натурального каучука Вы можете узнать из нашей статьи «Сферы и области применения натурального каучука».

Источник: https://naruservice.com/articles/primeneniya-sinteticheskogo-kauchuka

Каучук

Синтетический каучук: производство, свойства, применение, виды

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 (разновидности одуванчика) и других 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). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме.

Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.
В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

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 массовым 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.

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.

Основные типы синтетических каучуков:

  • Изопреновый
  • Бутадиеновый каучук
  • Бутадиен-метилстирольный каучук
  • Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)
  • Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер)
  • Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер)
  • Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен)
  • Силоксановый каучук
  • Фторкаучуки
  • Тиоколы

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- 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.

Источник: http://tdhim.ru/ruber/

Синтетический каучук

Синтетические каучуки – высокомолекулярные соединения, получаемые методом полимеризации или сополимеризации мономеров с непредельными связями (изопрена, изобутилена, бутадиена, стирола и т.п.).

Читайте также:  Маркировка резины: принцип нанесения, расшифровка

Молекулы синтетического каучука, как и природного, характеризуются высокой степенью полимеризации, имеют длинные углеродные цепи (линейные или разветвленные), часто их молекулярный вес достигает нескольких миллионов.

В синтетическом каучуке часто присутствуют двойные связи, которые при вулканизации образуют сложную пространственную структуру, именно поэтому получаемая резина приобретает определенные физико-химические характеристики.

Производство синтетического каучука

Производство синтетического каучука – сложный технологический процесс, в основе которого лежит реакция полимеризации; в качестве катализаторов процесса традиционно используются соединения алюминия или цинка.

Сегодня блочная полимеризация постепенно утрачивает свое значение, уступая место процессу полимеризации в растворе: таким способом в промышленном объеме получают основные типы СК (синтетических каучуков) и некоторые каучуки специального назначения.

Основные стадии процесса:

  • подготовка каталитических композиций;
  • полимеризация;
  • дезактивация катализатора с последующей отмывкой полимерной смеси от продуктов дезактивации;
  • выделение каучука с помощью отгонки растворителя и мономеров;
  • переработка возвратных продуктов (регенерация) и очистка технологической воды.

Классификация синтетических каучуков:

  • по мономерам, образующим структуру (изопреновые, стирольные, бутидиеновые);
  • по функциональным атомным группам (полисульфидные, кремнийорганические);
  • по наличию в составе наполнителей (наполненные или ненаполненные);
  • по консистенции (порошковые, жидкие, твердые);
  • по области применения (общего и специального назначения).

Некоторые синтетические каучуки производятся в виде водных дисперсий (латексов); также в отдельную группу выделены термоэластопласты.

Основные классы СК – изопреновый, бутадиеновый, бутадиен-метилстирольный, бутадиен-нитрильный, силоксановый, фторкаучук и тиокол.

Применение синтетического каучука

Шинопроизводство – самая крупная отрасль промышленности, использующая в качестве сырья синтетический каучук. Из каучуков специального назначения производятся уплотняющие детали для шумо-, звуко- и вибро- и электроизоляции; для модификации битумных смесей; в ракетной технике – как полимерная основа для твердого ракетного топлива.

Широкий ассортимент каучуков, обладающих присущими только им свойствами, позволяет подобрать продукт с необходимыми характеристиками. При правильном выборе и соблюдении всех технологических рекомендаций отличный результат гарантирован!

Источник: https://5806014.ru/stati/sinteticheskiy-kauchuk

Каучук: свойства, виды, применение

В составе млечного сока некоторых растений содержится латекс. Именно на основе этой белой жидкости и создается каучук.

Данный материал обладает эластичностью, он не проницаем для воды и не проводит электрический ток. Сегодня производится не только натуральный каучук, но и его разнообразные синтетические аналоги.

Все они сырье для изготовления изоляционных материалов, обуви и одежды, шин.

pixabay.com

Каучук: история открытия

Если бы мы могли спросить, что такое каучук, у индейцев, то они бы ответили, что это слезы деревьев. Именно так дословно переводится данный термин с древнего языка тупи-гуарани. До открытия Америки европейцы о таком чудесном материале ничего не слышали. В Новом Свете они впервые увидели мячи, обувь и прочие изделия из эластичного и прочного материала.

Всё дело в том, что уникальное каучуковое дерево — источник каучука — произрастает только на экваторе, в небольшом поясе в 1500 км шириной. В так называемой гевее бразильской содержится много латекса, и она легко отдает его человеку.

pixabay.com

В наших широтах похожим млечным соком обладают одуванчики, молочай и полынь. Однако ни его количество, ни качество не позволяют производить из него каучуки. Вот почему только древним народам американского континента этот материал оказался отлично знаком, а история открытия каучука связана с эпохой географических открытий.

Вскоре предприимчивые европейцы научились выращивать гевею в промышленных масштабах и распространили уникальное сырье по всему миру. Более того, в 1839 году на основе каучука была синтезирована резина. Ученый Чарльз Гудьир попробовал нагревать его с серой и получил еще более прочный и удобный материал. Процесс назвали вулканизацией, а резиновые изделия быстро покорили планету.

Каучук: свойства

Какими качествами наделен природный каучук? Этот полимер абсолютно уникален и меняет свои свойства в зависимости от температуры окружающей среды. Он может быть и высокоэластичным, и текучим, и даже стеклообразным.

pixabay.com

В диапазоне от 20 до 30 °С для материала характерны:

  • белая окраска или отсутствие цвета;
  • аморфная рыхлая структура;
  • способность растворяться только в бензине, бензоле, эфире;
  • нерастворимость в воде и спиртах.

Среди важных свойств каучука следует отметить:

  • упругость и эластичность. Каучуковое изделие можно растянуть на 1000%, и даже после этого оно быстро возвращается в исходное состояние. Данное качество теряется только при очень длительном хранении;
  • мягкость при комнатной температуре и проявление пластичности при нагревании. Если подобрать правильные условия работы с материалом, то форму, полученную при его тепловой обработке, удастся сохранить;
  • непроницаемость для электричества, тепла, газов и воды. Это свойство делает применение каучука очень удобным во всех сферах. Изготовленные из него изделия обладают длительным сроком хранения и мало подвержены воздействиям окружающей среды.

pixabay.com

Вот почему ни один из известных ранее материалов не смог сравниться с каучуком и тем более конкурировать с ним.

Зимняя резина: сложности выбора

Каучук: виды и применение

Два основных вида данного материала — это природный и синтетический каучук. Последний в свою очередь сегодня представлен широким разнообразием подвидов.

Всё дело в том, что не так-то просто выращивать специальные деревья и добывать их млечный сок. На это также требуется много времени.

Поэтому с момента знакомства с каучуком ученые начали искать способы производства его искусственных заменителей.

Первой молекулой, на основе которой ученым удалось создать синтетический аналог каучука, стал 1,3-бутадиен. Полученный дивиниловый каучук по свойствам оказался очень похож на натуральный. Резина, полученная после его вулканизации, также была прочной, пластичной и эластичной. Из нее начали изготавливать обувь, шины, ленты для конвейеров и медицинские изделия.

pixabay.com

По аналогичному принципу ученые разработали также бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный, винилпиридиновый и изопреновый каучук. Свойства каждого нового полимера несколько отличались и позволяли расширить области их применения.

Далее ассортимент каучуков расширился за счет введения в структуру молекул новых фрагментов, а именно появился:

  • кремнийорганический каучук. Из него изготавливают трубки для переливания крови, искусственные сердечные клапаны, а также кабель и провода;
  • полиуретановый каучук. Необходим для получения износостойкой резины;
  • фторсодержащий каучук. В отличие от природного аналога не разрушается даже при температуре выше 200 °C;
  • хлоропреновый каучук. Устойчив к действию окислителей и большинства растворителей.

Также сегодня известны неорганический, вспененный каучук и многие другие виды.

pixabay.com

Что касается применения, то синтетические каучуки, наряду с натуральными, широко используются в производстве резины. Последняя важна в изготовлении обуви и одежды, искусственной кожи, медицинских изделий, военных деталей, шин для автомобилей, изоляционных материалов и многого другого. К примеру, сегодня модным украшением стал каучуковый браслет.

Природа приготовила для человека много загадок. Их понимание всегда выводило цивилизацию на новый уровень. Так произошло и с каучуком. Ученым удалось не только исследовать уникальный материал, но и создать его искусственные аналоги, а вместе с тем — индустрию резиновых изделий.

Шины: признаки, что вам пора купить новые

Источник: https://www.nur.kz/1828951-kaucuk-svojstva-vidy-primenenie.html

Виды синтетического каучука

Бутадиеновый каучук (СКБ) бывает двух видов: стереорегулярный и нестереорегулярный.

  • Стереорегулярный бутадиеновый каучук применяют главным образом в производстве шин (которые превосходят шины из натурального каучука по износостойкости;
  • Нестереорегулярный бутадиеновый каучук — для производства, например, кислото- и щелочестойкой резины, эбонита.

В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Кроме полибутадиенового каучука (СКБ), широко применяются сополимерные каучуки — продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями.

В молекулах этих каучуков звенья бутадиена чередуются со звеньями соответственно стирола и акрилонитрила.

Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в производстве автомобильных шин, конвейерных лент, резиновой обуви.

Бутадиен-нитрильные каучуки — бензо- и маслостойкие, и поэтому используются, например, в производстве сальников.

Винилпиридиновые каучуки — продукты сополимеризации диеновых углеводородов с винилпиридином, главным образом бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином.

Резины из них масло-, бензо- и морозостойки, хорошо слипаются с различными материалами. Применяются, в основном, в виде латекса для пропитки шинного корда.

В СССР разработано и внедрено в производство получение синтетического полиизопренового каучука (СКИ), близкого по свойствам к натуральному каучуку. Резины из СКИ отличаются высокой механической прочностью и эластичностью. СКИ служит заменителем натурального каучука в производстве шин, конвейерных лент, резин, обуви, медицинских и спортивных изделий.

Кремнийорганические каучуки применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца) и др.
Жидкие кремнийорганические каучуки — герметики. Полиуретановый каучук используется как основа износостойкости резины.

  • Фторсодержащие каучуки имеют как особенность повышенную термостойкость и поэтому используются главным образом в производстве различных уплотнителей, эксплуатируемых при температурах выше 200 °C.
  • Хлоропреновые каучуки — полимеры хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена) — по свойствам сходны с натуральным каучуком, в резинах применяются для повышения атмосферо-, бензо- и маслостойкости.
  • Существует и неорганический синтетический каучук — полифосфонитрилхлорид.

Синтез полисульфидных олигомеров

О синтезе полисульфидных олигомеров впервые сообщалось в 1943 г. Привлекшие вначале внимание как потенциальные пластификаторы высокомолекулярных аналогов, они очень скоро легли в основу отверждающихся композиционных резиноподобных герметизирующих материалов.

Уже в 1955 г. в США фирмой Thiokol Chemical Corp. были выпущены первые промышленные полисульфидные олигомеры с концевыми HS-группами.
В эти же годы в нашей стране под руководством Апухтиной проведен комплекс исследований, главным итогом которых явилось создание отечественной технологии синтеза полисульфидных олигомеров с заданной функциональностью.

Читайте также:  Газовая горелка для горна своими руками: чертежи, схемы, фото, видео

Полисульфидные олигомеры производятся в промышленности ряда капиталистических стран, наиболее крупные мощности расположены в США, Англии и Японии [1], имеются сведения о производстве этих олигомеров по лицензиям США в других странах. В социалистических странах полисульфидные олигомеры выпускаются в СССР, ГДР, Польше, Румынии.

Большинство промышленных полисульфидных олигомеров имеют слабо разветвленную структуру и концевые SH-группы. Наличие таких концевых групп, легко окисляющихся в мягких условиях, позволяет использовать эти олигомеры в качестве основы для получения композиционных материалов (тиоколовые герметики, мастики, компаунды).

В настоящее время нет ни одной области техники, где бы не использовались герметизирующие материалы. Кроме своего прямого назначения — придавать непроницаемость, они часто выполняют функции клеев или покрытий, защищающих конструкции от атмосферного, коррозионного, механического и других воздействий.

Тиоколовые герметики

Среди герметизирующих материалов различного назначения особое место занимают тиоколовые герметики, создающие непроницаемость в соединениях, подверженных статическим или динамическим деформациям растяжения и сжатия в условиях перепада температур, наличия растворителей и агрессивных сред.

Первыми полисульфидными полимерами являлись так называемые твердые тиоколы, описанные в 1926—1927 гг. Баером и Патриком. Их промышленное производство было впервые осуществлено в 1930 г. в США (тиокол А).

В начале 30-х годов аналогичные каучуки производились в СССР (резинит), а позднее их синтез был освоен и в других странах мира.

В основе синтеза полисульфидных каучуков лежит реакция полисульфидирования, осуществляемая путем взаимодействия дигалогенпроизводных алифатических и ароматических соединений и полисульфидов щелочных металлов.

Молекулярная масса каучуков обычно составляет 200 — 500 тыс.

Восстановительным расщеплением высокомолекулярных полисульфидов получают жидкие тиоколы, нашедшие широкое применение в производстве композиционных материалов различного назначения.

В настоящее время полисульфидные олигомеры по объему потребления примерно в 10 раз превосходят твердые тиоколы. Это объясняется неудовлетворительными физико-механическими показателями вулканизатов полисульфидных каучуков, присущей им хладотекучестью и неприятным запахом.

Особенностью полисульфидных полимеров является наличие в макромолекулах значительного количества химически связанной серы, в зависимости от строения органического радикала содержание серы составляет 40 — 85% (масс.).

Вклад участников

Сотников Виталий Александрович

Источник: https://www.wikipro.ru/wiki/vidy-sinteticheskogo-kauchuka/

1. Классификация каучуков

Введение

На
современном этапе развития общества
синтетические материалы нашли широчайшее
применение. Многочисленные отрасли
промышленности применяют искусственные
материалы. Из области легкой промышленности
к таким отраслям относятся швейная,
обувная, галантерейная и т. д.

Невозможно
представить современного человека, не
имеющего в своем гардеробе изделий из
искусственного меха, кожи, тканей.
Синтетические материалы обладают рядом
специфических свойств и относительно
дешевы. Из них шьют шубы, куртки, плащи,
платья, изготавливают обувь, сумки,
бижутерию.

  • В
    данной работе рассматриваются эластомерные
    материалы, которые являются сырьем,
    широко используемым при изготовлении
    изделий сферы быта и услуг.
  • Основываясь
    на свойствах, проявляемых полимерными
    материалами, их можно разделить на
    пластики, эластомеры и волокнообразующие
    полимеры.
  • В
    данном пособии рассмотрены вопросы
    синтеза, свойств и применения эластомерных
    материалов.

Эластомеры
— полимеры и материалы на их основе,
обладающие высокоэластическими
свойствами во всем диапазоне температур
их эксплуатации.

Они характеризуются
способностью к большим обратимым
деформациям (до тысячи и более процентов)
при низком значении модуля упругости
(1-100 кгс/см2).

У большинства применяемых в технике
эластомеров высокая эластичность
проявляется в температурном интервале
от -600
до +2000С.

  1. Характерным
    свойством эластомеров также является
    их способность к вулканизации.
  2. Типичные
    эластомеры — это каучуки и резины.
  3. Общим
    признаком эластомеров является их
    молекулярное строение в виде длинных
    цепей со значительной способностью к
    внутримолекулярному вращению вокруг
    валентных связей главной цепи,

Эластомеры
относятся к классу линейных полимеров.
Средняя молекулярная масса их от
нескольких десятков тысяч до нескольких
миллионов. Эластические свойства
эластомеров в полной мере проявляются
в вулканизованном состоянии.

В процессе
вулканизации линейные молекулы эластомера
соединяются между собой редкими
химическими связями с образованием
пространственной структуры.

Наличие
поперечных связей уменьшает необратимые
деформации и увеличивает теплостойкость
эластомера, расширяя температурные
пределы эксплуатации. Реакцию вулканизации
следует относить только к типу реакций
присоединения.

В таком случае полимеры,
обладающие высокоэластическими
свойствами, но не способные к реакциям
присоединения, не могут быть отнесены
к каучукам. Подобные высокомолекулярные
соединения называют каучукоподобными
материалами.

Эластомеры
находят широкое применение в производстве
резинотехнических изделий. Производство
резиновых изделий — крупная отрасль
промышленности, продукция которой
используется во всех областях народного
хозяйства. Номенклатура резиновых
изделий, изготовляемых на основе
каучуков, насчитывает около 50000
наименований.

Особое
значение имеют эластомеры в легкой
промышленности для производства
искусственной кожи, обуви, одежды,
предметов санитарии и гигиены. Свыше
60% всей обуви, в том числе детской и
модельной, выпускается с применением
синтетических материалов на их основе.

Эти
материалы с успехом заменяют натуральную
кожу, превосходя ее по некоторым
свойствам. В обувной промышленности
для подошв широко применятся микропористая
резина, монолитная резина и кожеподобная
резина из дивинил-стирольного и
дивинилового каучука. Синтетические
подошвы непроницаемы и в 2-3 раза прочнее
подошв из натуральной кожи.

  • Для
    верха обуви используются искусственные
    кожи из полиуретана, пластифицированного
    поливинилхлорида, искусственная замша,
    изготовленная с применением изобутилена,
    а также «кирза-СК» на основе хлопчатобумажной
    ткани, покрытая каучуком.
  • синтез
    свойство применение каучук
  • Все
    каучуки по происхождению делятся на
    натуральные и синтетические.
  • Натуральные
    каучуки

    — продукты растительного происхождения,
    содержащиеся в млечном соке (латексе)
    каучуконосных растений.
  • Важнейшими
    типами натурального каучука являются
    смокед-шитс и светлый креп.

Синтетические
каучуки получаются химическим синтезом.
К настоящему моменту в мире реализовано
производство более 1000 марок синтетических
каучуков. По областям применения они
классифицируются на каучуки общего и
специального назначения.

Каучуки
общего назначения применяются в массовом
производстве таких изделий, в которых
реализуется основное свойство резины
— эластичность. На их основе производят,
например, шины, транспортерные ленты,
резиновую обувь.

Каучуки
специального назначения применяются
в производстве изделий, которые наряду
с эластичностью должны обладать особыми
техническими свойствами: маслостойкостью,
теплостойкостью, высокой газонепроницаемостью,
стойкостью к воздействию химических
реагентов (кислот, щелочей, растворителей
и др.).

Классификация
каучуков представлена в табл. 1.

Таблица
1.
Классификации
каучуков

Природные Синтетические
Светлый креп Смокед-шитс Специального назначения
Общего назначения
Бутадиеновые (СКБ, СКД) Бутадиен-нитрильные (СКН)
Бутадиен-стирольные (СКС) Кремнийорганические (СКТ)
Изопреновые (СКИ — 3) Фторсодержащие(СКФ-26;32)
Бутилкаучук (БК) Уретановые (СКУ)
Хлоропреновый (наирит) Хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ)
Этиленпропиленовые (СКЭП и СКЭПТ) Акрилатные
Карбоксилатные

2. 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.

Для
получения каучука латекс коагулируют
муравьиной (НСООН), уксусной (СН3СООН)
кислотой или другими химическими
реагентами, а затем промывают водой.

Например, смокед-шитс получают коагуляцией
уксусной кислотой с последующей
обработкой дымом, в состав которого
входят антисептики. Светлый креп выделяют
при добавлении к латексу бисульфита,
который служит отбеливающим и
консервирующим веществом.

Всего по
международной классификации выделяют
8 типов и 35 сортов натурального каучука.

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/см3.

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 табл.2.

Таблица
2

Каучук Модуль упругости, МН/м2 Удлинение, % Модуль при растяжении на 500%, МН/м2
Нат. каучук 20-25 700-800 2,8-3,3
Вулканизат нат. каучука 25-34 550-650 12-13

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.

Источник: https://studfile.net/preview/8176093/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector