Химия каучука

Синтетический каучук по методу Лебедева

Актуальные вопросы преподавания химии в школе в контексте реализации ФГОС

К этой скидке мы можем добавить скидку для вашего учебного заведения (она зависит от того, сколько ваших коллег прошли курсы ‘Инфоурок’).

В настоящее время 56 410 школ имеют право на дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%). Чтобы узнать, какая скидка распространяется на всех сотрудников вашего учебного заведения, войдите в свой личный кабинет Инфорурок.

Биология и химия: теория и методика преподавания в профессиональном образовании

К этой скидке мы можем добавить скидку для вашего учебного заведения (она зависит от того, сколько ваших коллег прошли курсы ‘Инфоурок’).

В настоящее время 56 410 учебных заведений получают дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%). Чтобы узнать, какая скидка распространяется на всех сотрудников вашего учебного заведения, войдите в свой личный кабинет в Инфоруроке.

Виды каучука

В настоящее время производятся различные виды каучука. Все синтетические каучуки в целом делятся на:

• Каучуки общего назначения. Используются в массовом производстве таких изделий, как шины, конвейерные ленты, резиновые сапоги и т.д., где реализуется такое свойство каучука, как эластичность:

1. Бутадиен (SKD; SKB)
2. Изопрен (SKI)
3. Хлоропрен (Наирит)
4. Стирол-бутадиен (CKC, CKMC)
5. Этилен-пропилен (SKEP, SKEPPT)
6. Бутилкаучук (БК) и другие

• Специальные каучукиИспользуются для производства изделий, обладающих не только эластичностью, но и стойкостью к различным агрессивным средам, тепло- и морозостойкостью и другими уникальными свойствами. Синтетические:

1. Нитрил бутадиен (NBR)
2. Полисульфид (Тикол)
3. Органический кремний (CKT)
4. Уретановые (SKU)
5. Фторированные (SCF)
6. Винилпиридин, метилвинилпиридин (MBP) и др.

Сравнительные характеристики и области применения каучуков приведены в таблице ниже. Некоторые из каучуков описаны в главе ‘Свойства и синтез алкадиена’:

Вулканизация каучуков

Важным практическим применением является вулканизированный продукт -. каучук. Вулканизированная резина представляет собой специально обработанную смесь каучука и серы под воздействием температуры. Линейные молекулы каучука сшиваются атомами серы по двойным связям с образованием дисульфидных мостиков. Такой продукт имеет трехмерную структуру и обладает повышенной прочностью, гибкостью, стойкостью к истиранию и другими полезными свойствами. При содержании 1-5% серы по весу продукт получается гибким, мягким; 30% — твердым, жестким (эбонит).

Состав каучука

• Натуральный или синтетический каучук
• Вулканизирующий агент — сера, тирам, селен, перекиси, ионизирующее излучение.
• Ускорители вулканизации — полисульфиды, оксиды свинца, оксиды магния
• Антиоксиданты (вещества, замедляющие скорость старения резины — альдол, неозон Д, парафин, воск)
• Пластификаторы (вещества, улучшающие эластичность резины) — парафин, вазелин, стеариновая кислота, битум, дибутилфталат, растительные масла. Их массовая доля составляет 8-30% от массы резины.
• Наполнители бывают активные и неактивные. Активные наполнители — кремнезем, оксид цинка; неактивные — мел, тальк, барит.
• Регенерат (продукт переработки старых резиновых изделий и отходов производства резины).
• Красители — минеральные или органические красители.

Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением будущего изделия, условиями его эксплуатации, техническими требованиями и т.д.

Производство резиновых изделий включает этапы смешивания каучука с ингредиентами в смесителях, получение полуфабрикатов и их резку, сборку заготовок с помощью сборочного оборудования и вулканизацию изделий в прессах, котлах, автоклавах и т.д.

Виды резиновых материалов

• натуральный каучук
• хлоропрен
• полисилоксан;
• нитрил-бутадиеновый каучук;
• каучук из этилен-пропилен-диенового мономера;
• стирол-бутадиеновый каучук;
• изобутилен-изопреновый каучук;
• фторсиликоновый каучук.

Каждый из перечисленных типов каучука имеет свое обоснованное применение. Натуральный каучук, характеризующийся высокой прочностью на растяжение и разрыв, эластичностью и устойчивостью к истиранию, экстремальным температурам и набуханию в воде, используется для производства клея, напольных покрытий, кровельных материалов, перчаток и изоляционных материалов.

Хлоропрен обладает чрезвычайно низкой восприимчивостью к горению, коррозии и деградации и поэтому используется в производстве прокладок высокого давления, ремней, оконных и дверных уплотнителей.

Полисилоксан известен своей пластичностью, биосовместимостью и устойчивостью к экстремальным температурам, огню, озону и ультрафиолетовому излучению.

Нитрильный каучук характеризуется высокой устойчивостью к постоянной деформации при сжатии и стойкостью к высоким температурам.

Отличительной особенностью каучука, содержащего этилен-пропилен-диеновый мономер, является его биосовместимость. Благодаря отсутствию в нем аллергенных белков, он используется в производстве хирургических перчаток.

Стирол-бутадиеновый каучук характеризуется превосходной твердостью и долговечностью. Он обладает высокой стойкостью к истиранию, воздействию спиртов, имеет низкую остаточную деформацию при сжатии и не набухает в воде.

Изобутилен-изопрен обеспечивает один из самых высоких уровней газонепроницаемости. Эта характеристика в сочетании с отличной эластичностью материала делает его пригодным для производства герметичных компонентов, таких как камеры, спортивные мячи и герметики. В жидком виде он используется в присадках для дизельного топлива.

Механические свойства

Основные свойства резины определяются различиями в ее химическом составе. Однако можно выделить несколько свойств, общих для натурального и синтетического каучука:

1. Эластичность: молекулярная структура резиновых материалов позволяет им возвращаться к своей нормальной форме при сжатии или растяжении. В этом процессе отдельные молекулы временно вытягиваются или выталкиваются из своего положения. Однако при последующем соединении они возвращаются в исходное положение.
2. Термическая усадка: в то время как большинство материалов расширяются при нагревании, резина сжимается. Под воздействием тепла частицы резины становятся более запутанными и скрученными. При отводе тепла молекулы возвращаются в состояние покоя.
3. Долговечность: большинство каучуков очень прочны, устойчивы к повреждениям и разрушениям, вызванным силами трения и растяжения, ударами, низкими температурами и водой.

Однако некоторые разновидности резиновых материалов демонстрируют необратимую тепловую деформацию при воздействии быстрых изменений температуры. Это, казалось бы, нежелательное свойство используется в одноразовых устройствах защиты от огня или дыма.

Все типы резины демонстрируют относительно низкую скорость нагрева.

Применение

Благодаря своей эластичности, упругости и прочности резина является основным компонентом шин, используемых в автомобилях, самолетах и велосипедах.

Более половины всей производимой резины используется в производстве автомобильных шин, а остальная часть — в механических деталях, таких как подвижный крепеж, уплотнения, ремни и шланги, а также во многих потребительских товарах, таких как обувь, одежда, мебель и игрушки.

Области применения резины

Резина редко используется исключительно как материал. Чаще всего она используется в качестве основы для производства каучука.

После того как каучук был завезен в Европу, вплоть до 18 века он считался одной из заморских диковинок. Его эластичность и гидрофобность позволили использовать материал для изготовления водонепроницаемой обуви и одежды, но низкие эксплуатационные характеристики препятствовали его распространению.

После открытия вулканизации каучука, которая позволила производить его, использование нового материала стало очень распространенным. Постепенно качество резины улучшилось, и ее стали использовать для изготовления многих изделий.

• шины;
• детские резиновые игрушки;
• обувь;
• одежда;
• электрическая изоляция для кабелей;
• конвейерные ленты;
• медицинские принадлежности;
• резиновые защитные перчатки.

Сегодня трудно назвать область человеческой жизни, в которой бы не использовался каучук.

Натуральный каучук используется и сегодня. Из него производят шины, амортизаторы и некоторые изделия санитарно-гигиенического назначения.

Интересные факты о каучуке

После открытия процесса вулканизации этот материал стал широко использоваться в промышленности. Однако сока гевеи, который добывали в бразильских джунглях, стало не хватать.

Чтобы увеличить производство каучука, на островах Ява и Суматра были созданы крупные плантации гевеи.

Хотя основным источником натурального каучука является растение гевея, существуют и другие естественные процессы извлечения каучука из растений.