Каучук искусственный это: Синтетический каучук — Что такое Синтетический каучук?

Каучук (химия, 10 класс) – молекулярная формула

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 594.

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 594.

Каучук – природный или синтетический эластичный материал, из которого путём нагревания с серой (вулканизации) получают резину. Каучуки широко используются в повседневной жизни.

Строение и получение

Каучук – диеновый полимер. Структурная и молекулярная формула каучука зависят от вида материала. Природный каучук получают из густого млечного сока – латекса – гевеи, кастиллоа, маниота, сапиума и других растений. Такой каучук является полимером изопрена (2-метилбутадиен-1,3) и имеет формулу (C5H8)n, где n=1000-3000.

Рис. 1. Гевея.

Искусственный каучук был получен в 1932 году методом Лебедева. Сначала получают дивинил (бутадиен-1,3) с формулой (C4H6)n из этилового спирта:

2C2H5OH (MnO, ZnO; 400-500°C) → CH2=CH-CH=CH

2 + 2H2O + H2.

С помощью полимеризации дивинила получают бутадиеновый каучук:

CH2=CH-CH=CH2 → (-СН2-СН=СН-СН2-)n.

Рис. 2. Молекулы каучука.

Современная промышленность получает синтетические каучуки из разных алкадиенов. В зависимости от используемого сырья выделяют изопреновый, бутадиеновый, этилен-пропиленовый, хлоропреновый и другие виды каучука.

Свойства

Каучук обладает полезными для применения свойствами: эластичностью (упругостью) и водонепроницаемостью. Каучуки хорошо гнутся, растягиваются и задерживают влагу на поверхности.

Каучуки сохраняются в аморфном состоянии долгое время. Однако агрегатное состояние может меняться в зависимости от температуры:

  • 0-10°C – хрупкий, непрозрачный;
  • 20°C – мягкий, упругий, полупрозрачный;
  • 50°C – пластичный, липкий;
  • 80°C – непластичный;
  • 120°C – смолистый, жидкий;
  • 200-250°C – газообразный (выделяется смесь газов).

При долгом хранении на холоде материал необратимо теряет свойства: твердеет, становится неэластичным и ломким.

Каучуки обладают диэлектрическими свойствами и низкую проницаемость воды и газов. Материал не растворяется в воде, слабых кислотах, щелочах. Растворяется после разбухания в бензине, бензоле, сероуглероде и хлороформе.

Молекулы каучука имеют линейное строение, но при этом не вытянуты в прямую линию, а изогнуты, образуя свёрнутые клубки. При растяжении материала молекулы распрямляются, чем объясняется эластичность каучука.

Применение

Основное применение каучуков – производство резины для шин. Также материал используется для изготовления:

  • тепло-, электро-, звуко-, гидроизоляционных материалов;
  • твёрдого ракетного топлива;
  • уплотнителей;
  • клея;
  • лаков;
  • эластичных лент;
  • напольных покрытий;
  • шлангов;
  • перчаток;
  • обуви;
  • игрушек;
  • мебели;
  • ластиков.
Рис. 3. Резиновые изделия.

Что мы узнали?

Из урока химии 10 класса узнали о строении, свойствах и применении каучуков. Каучук – природный или синтетический материал, обладающий эластичностью. Натуральные каучуки получают из латекса – вязкого сока некоторых тропических деревьев. Промышленным путём производится из алкадиенов, в частности из изопрена. Впервые синтетический каучук был получен в 1932 году. В зависимости от температуры меняются физические свойства. Чем ниже температура, тем хрупче материал. Из каучуков изготавливают резину.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

  • Ирина Волкова

    5/5

  • Тарек Эль-Гохари

    5/5

  • Михаил Илюшин

    5/5

  • Яна Акбаш

    4/5

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 594.


А какая ваша оценка?

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

Резина | Тропические растения, нефть и природный газ

Грузовые шины извлекаются из форм

Просмотреть все СМИ

Ключевые люди:
Тан Ченг Лок Пол В.
Личфилд Генри Николас Ридли Джованни Баттиста Пирелли Карл Дитрих Харрис
Похожие темы:
полиизопрен латекс вулканизация гуттаперча поролон

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

каучук эластичное вещество, полученное из экссудации некоторых тропических растений (натуральный каучук) или полученное из нефти и природного газа (синтетический каучук). Из-за своей эластичности, устойчивости и прочности резина является основным компонентом шин, используемых в автомобильных транспортных средствах, самолетах и ​​велосипедах. Более половины всего производимого каучука идет на автомобильные шины; остальное идет на механические детали, такие как крепления, прокладки, ремни и шланги, а также на потребительские товары, такие как обувь, одежда, мебель и игрушки.

Основными химическими компонентами каучука являются эластомеры, или «эластичные полимеры», большие молекулы, похожие на цепи, которые могут растягиваться на большие длины и при этом восстанавливать свою первоначальную форму. Первым распространенным эластомером был полиизопрен, из которого изготавливают натуральный каучук. Натуральный каучук, образующийся в живом организме, состоит из твердых частиц, взвешенных в жидкости молочного цвета, называемой латексом, которая циркулирует во внутренних частях коры многих тропических и субтропических деревьев и кустарников, но преимущественно 9.0029 Hevea brasiliensis , высокое дерево хвойных пород, происходящее из Бразилии. Натуральный каучук был впервые научно описан Шарлем-Мари де Ла Кондамин и Франсуа Френо из Франции после экспедиции в Южную Америку в 1735 году. Английский химик Джозеф Пристли дал ему название «каучук» в 1770 году, когда обнаружил, что им можно стирать карандаши. Метки. Большой коммерческий успех пришел к нему только после того, как в 1839 году Чарльз Гудиер изобрел процесс вулканизации.

Натуральный каучук и сегодня продолжает занимать важное место на рынке; его устойчивость к накоплению тепла делает его ценным для шин, используемых на гоночных автомобилях, грузовиках, автобусах и самолетах. Тем не менее, он составляет менее половины промышленно производимого каучука; остальное — каучук, полученный синтетическим путем с помощью химических процессов, которые были частично известны в 19 веке.го века, но не применялись в коммерческих целях до второй половины 20 века, после Второй мировой войны. К наиболее важным синтетическим каучукам относятся бутадиеновый каучук, бутадиен-стирольный каучук, неопрен, полисульфидные каучуки (тиоколи), бутилкаучук и силиконы. Синтетические каучуки, как и натуральные каучуки, могут быть усилены вулканизацией, улучшены и модифицированы для специальных целей путем армирования другими материалами.

Основные свойства полимеров, используемых для производства основных товарных каучуков, приведены в таблице.

Викторина «Британника»

Строительные блоки предметов повседневного обихода

Из чего сделаны сигары? К какому материалу относится стекло? Посмотрите, на что вы действительно способны, ответив на вопросы этого теста.

Свойства и применение коммерчески важных эластомеров
тип полимера температура стеклования (°C) температура плавления (°С) термостойкость* маслостойкость* сопротивление изгибу* типичные продукты и области применения
*E = отлично, G = хорошо, F = удовлетворительно, P = плохо.
полиизопрен (натуральный каучук, изопреновый каучук) −70 25 п п Е шины, пружины, обувь, клеи
стирол-бутадиеновый сополимер (стирол-бутадиеновый каучук) −60 п п грамм протекторы шин, клеи, ремни
полибутадиен (бутадиеновый каучук) −100 5 п п Ф протекторы шин, обувь, конвейерные ленты
акрилонитрил-бутадиеновый сополимер (нитриловый каучук) от −50 до −25 грамм грамм Ф прокладки топливных шлангов, ролики
изобутилен-изопреновый сополимер (бутилкаучук) −70 −5 Ф п Ф покрышки, оконные рейки
этилен-пропиленовый мономер (EPM), этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM) −55 Ф п Ф гибкие уплотнения, электрическая изоляция
полихлоропрен (неопрен) −50 25 грамм грамм грамм шланги, ремни, пружины, прокладки
полисульфид (тиокол) −50 Ф Е Ф уплотнения, прокладки, ракетное топливо
полидиметилсилоксан (силикон) −125 −50 грамм Ф Ф уплотнения, прокладки, хирургические имплантаты
фторэластомер −10 Е Е Ф Уплотнительные кольца, уплотнения, прокладки
полиакрилатный эластомер от -15 до -40 грамм грамм Ф шланги, ремни, уплотнения, ткани с покрытием
полиэтилен (хлорированный, хлорсульфированный) −70 грамм грамм Ф Уплотнительные кольца, уплотнения, прокладки
стирол-изопрен-стирол (SIS), стирол-бутадиен-стирол (SBS) блок-сополимер −60 п п Ф автомобильные детали, обувь, клеи
Смесь EPDM-полипропилен −50 Ф п Ф обувь, гибкие чехлы

Каучуковое дерево

В промышленных масштабах натуральный каучук получают почти исключительно из Hevea brasiliensis, дерево, произрастающее в Южной Америке, где в диком виде оно достигает высоты 34 метра (120 футов). Однако выращиваемое на плантациях дерево вырастает только до 24 метров (80 футов), потому что углерод, необходимый для роста, также является важным компонентом каучука. Поскольку только атмосферный углекислый газ может поставлять растению углерод, этот элемент необходимо распределять между двумя потребностями, когда дерево находится в активном производстве. Кроме того, с листвой, ограниченной верхушкой дерева (для облегчения постукивания), потребление углекислого газа меньше, чем у дикого дерева. Другие деревья, кустарники и травянистые растения производят каучук, но поскольку ни одно из них не сравнится по эффективности с Hevea brasiliensis, Промышленные ботаники сосредоточили свои усилия исключительно на этом виде.

При выращивании гевеи , соблюдаются естественные контуры земли, деревья защищены от ветра. Покровные культуры, посаженные рядом с каучуковыми деревьями, удерживают дождевую воду на склоне и помогают удобрять почву, фиксируя атмосферный азот. Также используются стандартные методы садоводства, такие как выращивание в питомниках выносливых подвоев и прививка к ним, ручное опыление и вегетативное размножение (клонирование) для получения генетически однородного продукта.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Гевея растет только в пределах четко определенной области тропиков и субтропиков, где никогда не бывает морозов. Сильное годовое количество осадков около 2500 мм (100 дюймов) имеет важное значение, с упором на влажную весну. Вследствие этих требований площади выращивания ограничены. Юго-Восточная Азия особенно хорошо расположена для выращивания каучука; то же самое относится и к частям Южной Азии и Западной Африки. Выращивание Гевея в Бразилии, ее естественная среда обитания, была практически уничтожена фитофторозом в начале 20 века.

Натуральный и синтетический каучук | В чем разница?

Как натуральный каучук, так и синтетический каучук занимают важное место в резиновой промышленности и пользуются большим спросом у производителей. Разница между натуральным и синтетическим каучуком (с точки зрения способа их изготовления и их свойств) делает оба типа каучука полезными для разных целей. В этом посте мы рассмотрим натуральный каучук и синтетический каучук, объяснив различия, плюсы и минусы обоих.

Что такое натуральный каучук?

Натуральный каучук обычно получают из бразильской гевеи или каучукового дерева Пара. Это родное бразильское растение в настоящее время выращивается в странах Южной и Юго-Восточной Азии, таких как Таиланд, Индонезия, Малайзия, Индия и Вьетнам. В качестве источника натурального каучука можно использовать и другие растения, в том числе панамское каучуковое дерево, каучуконосный инжир и одуванчик обыкновенный. Тем не менее, Hevea brasiliensis является предпочтительным источником для коммерческого использования многими. Латекс получают из растений, и именно из него делают каучук. Натуральный каучук — это эластомер, то есть эластичное вещество, способное восстанавливать свою первоначальную форму при растяжении. Наиболее распространено коммерческое использование натурального каучука в шинах, охватывающих различные отрасли, включая автомобильную и аэрокосмическую.

Что такое синтетический каучук?

Синтетический каучук можно производить искусственным путем путем полимеризации мономеров в полимеры. Это можно сделать двумя способами: полимеризацией в растворе или полимеризацией в эмульсии. Существует множество различных типов синтетических каучуков, состоящих из разных мономеров до процесса полимеризации. Из-за искусственного производства полимеров синтетический каучук может иметь различные свойства и иметь множество применений. Применение синтетического каучука можно увидеть повсюду вокруг нас; некоторые примеры включают гидрокостюмы, воздушные шары, средства индивидуальной защиты, подошвы обуви и резиновые ленты.

 

Разницу между натуральным и синтетическим каучуком можно увидеть в способе его производства, а это означает, что свойства каждого из них различны. Но разве одно лучше другого? Ну, каждый из них больше подходит для определенных типов приложений, чем другой. Как правило, синтетический каучук лучше натурального каучука с точки зрения термостойкости, стойкости к старению и устойчивости к истиранию. Синтетический каучук также имеет тенденцию быть более дешевым в производстве.

С другой стороны, натуральный каучук известен своими свойствами как прочный, гибкий и термостойкий материал, используемый для создания изделий из латекса. В конечном счете, какой тип резины «лучше», зависит от области ее применения. Например, хотя к натуральному каучуку могут быть добавлены добавки для повышения устойчивости к соленой воде, неопрен демонстрирует лучшую устойчивость и, как правило, предпочтительнее для морских применений.

В следующей таблице показано, что, хотя синтетические каучуки могут быть получены с благоприятными свойствами в большинстве аспектов, натуральный каучук является хорошим «универсалом» и может быть дополнительно улучшен с помощью добавок.

Сравнение свойств – натуральный каучук и синтетический каучук
  Натуральный каучук Синтетическая линейка
Доступная твердость (°Шор A) 25-95 10-95
Термостойкость (°C) от -40 до 80 от -70 до 180
Кратковременная пиковая температура (°C) 100 от 100 до 350
Прочность на растяжение (Н/мм 2 ) 25 от 8 до 30
Удлинение при растяжении (%) 800 от 150 до 800
Истирание Хорошо От умеренного до превосходного
Гибкость Отлично От плохого до отличного
Светостойкость Плохой От плохого до отличного
Стойкость к окислению Умеренный От умеренного до превосходного
Стойкость к озону Умеренный От умеренного до превосходного
Износостойкость Очень хорошо От плохого до отличного
Эффект состаривания Хорошо От умеренного до превосходного
Стойкость к бензину Не подходит Не соответствует отличному
Устойчивость к пищевым продуктам Подходит Не соответствует отличному
Стойкость к маслам и смазкам Не подходит Не соответствует отличному
Водонепроницаемость Хорошо Не соответствует отличному

Разница между натуральным каучуком и синтетическим каучуком Цена

Можно заменить натуральный и синтетический каучук. Однако разница в каждом из них ограничивает степень, в которой они могут быть прямыми заменителями, а это означает, что рынок для каждого из них не так тесно связан, отсюда и разница в цене. Чаще натуральный и синтетический каучуки используются в качестве взаимодополняющих материалов при производстве шин. В целом спрос и цена на оба вида каучука растут вместе с автомобильным сектором.

Разница в цене между натуральным и синтетическим каучуком обусловлена ​​обоими факторами спроса; Факторы использования, производства и предложения, включая цены на сырье и сельскохозяйственные ограничения. Однако на цену каучука в первую очередь влияют факторы со стороны предложения, вызывающие большую волатильность, особенно в отношении натурального каучука.

В таблице ниже указаны факторы спроса и предложения, которые вызывают различия в ценах на натуральный и синтетический каучук.

  Факторы спроса (влияющие на цену) Факторы со стороны предложения (влияющие на цену)
Натуральный каучук · Производство, требующее прочности, гибкости, термостойкости, сопротивления разрыву · 5-7-летний перерыв между посадкой и производством

· Погода

· Цена и наличие саженцев

· Стоимость рабочей силы

· Наличие и стоимость земли

· Рентабельность производства каучука по сравнению с другими культурами

Синтетический каучук · Производство, требующее стойкости к истиранию, термостойкости и стойкости к старению, эластичности, стойкости к жирам и маслам · Цена на ресурсы, такие как сырая нефть, сырая нефть и природный газ

В целом, несложно заметить, что выбор резины, которая лучше всего подходит для работы, полностью зависит от области применения, когда речь идет о натуральной или синтетической резине.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *