Каучук — природный и синтетический полимер¶
Каучук — природный эластомер, полимер изопрена (2-метил-1,3-бутадиена), получаемый в основном из млечного сока (латекса) тропических деревьев семейства Мареновые. Относится к классу диеновых полимеров; характеризуется высокой эластичностью, способностью многократно растягиваться без разрушения и восстанавливать исходные размеры. В узком смысле термин обозначает натуральный каучук, в широком — любые эластомеры, включая синтетические.
¶Состав и строение
Природный каучук представляет собой смесь полимеров изопрена с молекулярной массой 100 000—1 000 000. Основной компонент — цис-1,4-полиизопрен (до 90—95 %), остальное приходится на белки, жирные кислоты, смолы и минеральные соли. Молекулярная цепь изопрена содержит двойные связи, которые при вулканизации образуют поперечные мостики между цепями, придавая материалу упругость и термостойкость.
¶История
Каучук известен с доисторических времён: народы Центральной и Южной Америки использовали латекс деревьев гевеи (Hevea brasiliensis) для изготовления мячей, сосудов и водонепроницаемой обуви. В XVI веке испанские конкистадоры привезли в Европу образцы «резиновых» изделий, однако промышленное значение материал получил лишь после работ Чарлза Гудьира. В 1839 году американский изобретатель обнаружил, что нагревание каучука с серой (вулканизация) устраняет липкость и делает материал пригодным для промышленного использования.
В России производство каучука началось в 1860-х годах; в 1872 году в Санкт-Петербурге была открыта первая резиновая фабрика. В 1932 году в СССР запущен первый завод синтетического каучука в Ярославле, что позволило снизить зависимость от импорта натурального сырья.
¶Виды
| Тип | Источник | Основные свойства |
|---|---|---|
| Натуральный | Латекс гевеи | Высокая эластичность, прочность на разрыв |
| Бутилкаучук | Сополимер изопрена и изобутилена | Газонепроницаемость |
| Стирольный (БСК, СКС) | Сополимер бутадиена и стирола | Износостойкость, применяется в шинах |
| Бутадиеновый (СКБ) | Полимеризация бутадиена | Морозостойкость |
| Нитрильный (СКН) | Сополимер бутадиена и акрилонитрила | Устойчивость к маслам и топливу |
| Силиконовый | Полиорганосилоксаны | Термостойкость, химическая инертность |
¶Получение
Натуральный каучук добывают путём подсечки стволов гевеи; сок собирают в ёмкости, коагулируют кислотой и получают плиты технической резины. Основные производители — Таиланд, Индонезия, Китай, Вьетнам и Индия.
Синтетический каучук получают полимеризацией мономеров (бутадиена, изопрена, стирола, акрилонитрила) в присутствии катализаторов — в России традиционно используются системы на основе бутадиен-натриевых и комплексных металлоорганических катализаторов. Крупнейшие российские предприятия — «Каучук» (Нижний Новгород), «Сибур» (Тобольск, Пермь), «Казаньоргсинтез».
¶Применение
Каучук — основа резинотехнических изделий: шин, рукавов, прокладок, конвейерных лент, медицинских перчаток, кабельной изоляции. Около 70 % мирового производства каучука идёт на автомобильные шины. В России синтетические каучуки применяются в нефтегазодобыче, строительстве и приборостроении.
¶Интересные факты
- Слово «каучук» происходит от языка кечуа: cau (дерево) + ochuk (слеза) — «плачущее дерево».
- Натуральный каучук при −60 °C становится хрупким, что ограничивает его использование в северных регионах.
- Синтетический каучук был впервые промышленно произведён в Германии во время Первой мировой войны из-за перебоев с поставками натурального сырья.
¶Источники
- Великанова Н. И., Кретенский В. П. «Каучуки и резины»
- Берлин А. А. «Химия и технология каучука»
- Справочник «Резинотехнические изделия»
- Материалы журнала «Каучук и резина»