Каучук: свойства, виды, применение

Важнейшие виды синтетического каучука

Вышерассмотренный 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, например, со стиролом (СКС) или с акрилонитрилом (СКН). 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 России 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, или силоксановые 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.

Находит свое применение вспененный каучук. Вспениванию подвергаются различные виды каучуков. Существует и неорганический синтетический каучук — полифосфонитрилхлорид.

Особенности фикуса каучуконосного

В природных условиях фикус каучуконосный в высоту может достигать около 30 м. Так же он может сильно разрастаться и в ширину, дело в том, что он имеет воздушные корни, они опускаются от веток и ствола дерева к поверхности грунта и врастают в землю. Таким образом, они снабжают фикус дополнительными питательными веществами, а также придают ему форму, которая именуется «баньян». Так как у него имеется очень много извивающихся воздушных корней, местные жители его прозвали «деревом змеи». Очереднорасположенные большие кожистые листовые пластины темно-зеленого окраса обладают эллиптической формой, которая имеет заострение на верхушке. Молоденькие листовые пластины обвернуты буровато-красными прилистниками, которые очень быстро засыхают и облетают, сразу же после раскрытия листьев. Цветки данного растения невзрачны и не представляют никакой декоративной ценности, однако они формируются лишь тогда, когда куст опыляют определенные насекомые, а при выращивании в комнатных условиях это довольно проблематично. В связи с этим зацвести может лишь взрослый куст, который растет в достаточно просторном зимнем саду. Плоды представляют собой сиконии шарообразной формы, в поперечнике достигающие до 10 мм, внешне они схожи с небольшими несъедобными фигами.

Совсем недавно такой фикус массово выращивали для получения каучука из его млечного сока. Если сок фикуса попадет на кожу, то это может вызвать аллергическую реакцию, раздражение либо дерматит, так как в нем помимо латекса содержатся алкалоиды и энзимы. Если на фикусе появятся порезы либо раны из-за животных или человека, тогда этот меченый сок поможет их очень быстро залечить. Высота комнатного фикуса редко превышает 200 сантиметров. Однако он не является медленнорастущим растением, так, за 1 год при благоприятных условиях в высоту куст может добавлять от 0,4 до 0,45 м. Если же он дорастает до потолка, то его можно обрезать. В большинстве случаев при  выращивании фикуса в комнатных условиях его ствол не дает боковых побегов.

Неприхотливые комнатные растения: Фикус каучуконосный

Watch this video on YouTube

Натуральный каучук

Знакомство европейцев с натуральным каучуком состоялось в 1540 году, когда испанские завоеватели высадились на берегах Южной Америки в поисках страны золота — Эльдорадо. Именно тогда они узнали о белом древесном соке — «као учу» — «слезах дерева». Им аборигены пропитывали свои одеяла, чтобы защититься от дождя. Этот сок, когда его держали над огнем, становился густым, как смола. Но «первооткрывателям» не суждено было вернуться и о каучуке забыли. Лишь спустя 200 лет начались его крупные поставки в Европу и первые серьезные исследования.

Основным источником получения натурального каучука (НК) является млечный сок каучуконосных растений – латекс. Он представляет собой водную дисперсию каучука, содержание которого доходит до 40%. Каучук в латексе находится в виде мельчайших частиц шарообразной или грушевидной формы — глобул. Размеры глобул неодинаковы. Внутреннюю часть глобулы составляет углеводород каучука. Наружный (адсорбционный) защитный слой содержит природные белки (протеины), липиды и мыла жирных кислот.

Промышленное применение натурального каучука в Европе началось в первой половине XIX в. Вначале изготовляли прорезиненные ткани с применением растворов каучука в органическом растворителе (Ч. Макинтош, 1823 г.). Однако по прочности и долговечности такие изделия были малопригодны для практических целей, поскольку натуральный каучук сохранял свою эластичность лишь при комнатной температуре.

После открытия Гудьером в 1839 г. процесса вулканизации, обеспечивающего перевод термопластичного липкого малопрочного каучука в высокоэластичную прочную резину, его применение для производства различных изделий во всех развитых странах резко возросло.

В России резиновая промышленность возникла еще до открытия процесса вулканизации.

В начале XX в. вследствие быстрого развития техники резко возросла потребность в каучуке, области применения которого все больше расширялись. Это побудило исследователей заняться изысканием методов получения синтетического каучука. Огромное значение для решения этого вопроса имели работы М. Фарадея, Г. Вильямса, Г. Бушарда, посвященные установлению химической структуры натурального каучука. В настоящее время производство натурального каучука превышает 6 млн. т. в год. Практически весь латекс получают с плантаций бразильской гевеи, расположенных главным образом в тропической Юго-Восточной Азии.

Строение и свойства натурального каучука

В состав каучука входят: углеводород каучука (основная часть), влага, вещества ацетонового экстракта, азотсодержащие вещества (главным образом протеины), зола (неорганические вещества). Содержание этих веществ в каучуках колеблется в широких пределах в зависимости от многих причин, наибольшее значение из которых имеет способ приготовления каучука. Основные свойства технического каучука определяются наличием в нем высокомолекулярного углеводорода состава (С₅Н₈)_n.

Каучук из гевеи полностью является 1,4-цис-изомером:

В свежем каучуке имеются альдегидные группы, количество которых значительно колеблется в зависимости от происхождения каучука. Они вызывают сильное структурирование и увеличение вязкости каучука при хранении.

В результате многократно повторяющихся замораживаний изменений физических и химических свойств каучука не наблюдается. При длительном хранении при температуре ниже 10°С каучук кристаллизуется. Максимальная скорость его кристаллизации наблюдается при -25 °С.

Области применения

Натуральный каучук — единственный несинтетический эластомер, нашедший широкое применение, хотя продолжаются исследования возможностей применения некоторых его разновидностей.

Высокая когезионная прочность и клейкость являются двумя важнейшими свойствами натурального каучука. Когезионная прочность позволяет невулканизованным изделиям, таким как шина, сохранять свою форму во время сборки и хранения перед вулканизацией, тогда как клейкость полезна тогда, когда идет сборка различных деталей шины.

Натуральный каучук применяют как самостоятельно, так и в комбинации с другими каучуками для производства автомобильных шин и разнообразных резиновых технических изделий (амортизаторов, прокладок, уплотнителей и других деталей). На основе НК изготовляют клеи, эбониты, губчатые изделия. Важные области применения НК — резиновые изделия санитарии, медицинского, пищевого, бытового и спортивного назначения.

Рубрики: Каучуки

Каучук: виды и применение

a http-equiv=»Content-Type» content=»text/html;charset=UTF-8″>ss=»align-left»>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.

Каучук: 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.

Каучук: 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.

2020-09-05

2020-09-05

2020-09-05

2020-09-05

2020-09-05

02:03

2020-09-05

2020-09-05

2020-09-05

2020-09-05

Промышленное применение

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и .

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло-, звуко-, воздухо- и гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Прессованием массы, состоящей из каучука, асбеста и порошковых наполнителей, получают паронит — листовой материал для изготовления прокладочных изделий с высокой термостойкостью, работающих в различных средах — вода и водяной пар с давлением до 5 мН/м2 (50 ат) и температурой до 450 °С; нефть и нефтепродукты при температурах 200—400 °С и давлениях 7—4 мН/м2 соответственно; жидкий и газообразный кислород, этиловый спирт и т. д.. Высокие уплотняющие свойства паронита обусловлены тем, что его предел текучести, составляющий около 320 МПа, достигается при стягивании соединения болтами или шпильками, при этом паронит заполняет все неровности, раковины, трещины и другие дефекты уплотняемых поверхностей и герметизирует соединение. Паронит не является коррозионно-активным материалом и хорошо поддается механической обработке, что позволяет легко изготавливать прокладки любой конфигурации, не теряющие своих эксплуатационных качеств в любых климатических условиях — ни в районах с умеренным климатом, ни в тропических и пустынных климатических условиях, ни в условиях Крайнего Севера. Высокая термостойкость паронита позволяет применять его в двигателях внутреннего сгорания. Армируя паронит металлической сеткой для повышения механических свойств, получают ферронит.

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.

Использование каучука

Каучук имеет чрезвычайно большое зна­чение в разнообразных отраслях промыш­ленности, техники и медицины. Это значе­ние обусловлено его своеобразными меха­ническими свойствами, из которых наиболее важны эластичность, растяжимость и уп­ругость, равномерные во всех направле­ниях. Растяжимость составляет 4—7 раз от перво­начальной длины. Эта особенность используется при изготовлении множества вещей, начиная от качественных матрасов и заканчивая медицинскими изделиями.

Каучук применяют в виде вулканизированной резины, которая представляет физико-химические соединения каучука с серой, а не в чистом виде. Основ­ное медицинское значение резины в том, что из неё делают различные медицинские инструменты, предметы ухода за больными, различные лабораторные предметы. Большое значение резина имеет в производстве протезов. Получило развитие производство синтетического каучука, к которому в ряде случаев необходимо добавление натураль­ного каучука для придания ему надлежа­щих технологических свойств.

Основная масса натурального каучука, потребляе­мого мировой промышленностью, добы­вается из некоторых тропических деревьев, главным образом, из гевеи (Hevea brasiliensis). Рань­ше считали, что каучук может накапли­ваться в достаточных для промышленной эксплуа­тации количествах только в условиях тропического климата и исключительно де­ревьями. Были проведены большие работы по изысканию каучуконосных растений в составе дико­растущей флоры. В резуль­тате специально проведённых ботанических экспедиций были открыты травянистые каучуконосные растения, в млечном соке каких содер­жится достаточное количество каучука. Из этих растений в промышленную культуру вошли кок-сагыз, крым-сагыз, тау-сагыз. Кроме того, промышленное значение по­лучило введённое в культуру (в Азербай­джане) мексиканское растение гваюла.

Кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz), многолетнее растение семейства сложноцветных, в диком состоянии растёт в Казахстане, в горах Тянь- Шаня. Он введён в широкую культуру и определил создание советской сырьевой базы натурального каучука. Техника возде­лывания кок-сагыза разработана н.-и. учре­ждениями, обес­печившими получение высоких устойчивых урожаев корней (из которых получают кау­чук) и семян. Огромными успехами каучуководство обязано акад. Т. Д. Лысенко, разработавшему, обосновавшему и внедрившему в производство гнездовые посевы кок-сагыза, а также разведение его черенками.

Крым-сагыз (Taraxacum megalorhizon var. gymnanthum), многолетнее растение семейства сложноцветных, растущее в ди­ком виде в Крыму. Содержит меньше каучу­ка, чем кок-сагыз, и малозимостоек. Он внедрён в культуру в гораздо меньших мас­штабах, чем кок-сагыз, но имеет перспек­тивы дальнейшего расширения.

Тау-сагыз (Scorzonera tau-saghyz), многолетнее растение семейства сложноцветных, растущее в диком состоянии в огра­ниченном ареале в горах Кара-Тау (Казах­стан). Введён в культуру на поливных землях в Казахстане, Узбеки­стане. Отличается высоким содержанием каучука в млечном соке. Созданы высоко­продуктивные сорта этого растения.

Гваюла (Parthenium argentatum), по­лукустарник семейства сложноцветных, родом из Мексики. Семена впервые были завезены к нам в 1926 г. Созданы новые сорта. Возделывается в многолет­ней культуре в Азербайджане, Туркмении. Растение не имеет млечного сока. Каучук накапливается в паренхимных клетках вто­ричной коры и сердцевины. Каучук извле­кают из дроблёного сырья механическим способом (на центрифугах) или экстрак­цией бензином или хлороформом. Готовый технический каучук из гваюлы по каче­ству хуже, чем продукт из кок-сагыза, ка­чество которого соответствует лучшим миро­вым образцам. Каучук из гваюлы содержит до 65% смол и имеет более ограниченное применение, чем продукт корневых каучуконосных растений (главным образом, идёт в примесь к синтетическому каучуку для его смягчения и придания ему клейкости).

Возникли вопросы или что-то непонятно? Спросите у редактора статьи — .

Из других растений как каучуконосные растения изучались ваточник, подсолнечник, земляная груша.

Кастилла каучуконосная — полезные свойства, описание

Каучуконосные растения, растения, образующие и содержащие в некоторых своих частях каучук натуральный. В зависимости от того, в каких тканях он накапливается, Каучуконосные растения делят на латексные (каучук содержится в млечном соке — латексе), паренхимные (в паренхиме осевых органов — стеблей, корней), хлоренхимные (в зелёных тканях молодых побегов и листьях). Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в сравнительно большом количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее — гевея бразильская, дающая 95% мирового производства натурального каучука; остальные 5% получают от др. тропических латексных деревьев из родов сапиум и маниок семейства молочайных, а также родов фикус и кастилла семейства тутовых, рода ландольфия семейства кутровых и др. Травянистые латексные Каучуконосные растения из семейства сложноцветных (тау-сагыз,кок-сагыз, крым-сагыз и др.), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в СССР, содержат каучук в небольшом количестве в корнях; не культивируются, т.к. не имеют промышленного значения. К паренхимным Каучуконосные растения относится мексиканское растение гваюла семейства сложноцветных. Хлоренхимные Каучуконосные растения (например, ряд видов из родов крестовник, василёк) промышленностью не используются.

Сбор латекса при подсочке гевеи.

Лит.: Ильин М. М. и Якимов П. А., Каучуконосы и гуттаперченосы СССР, в кн.: Растительное сырье СССР, т. 1, М. — Л., 1950, с. 61—142; Жуковский П. М., Культурные растения и их сородичи, 2 изд., Л., 1964; Синягин И. И., Тропическое земледелие, М., 1968; Franke G., Nutzpflanzen der Tropen und Subtropen, Bd 1, Lpz., 1967.

Так же Вы можете узнать о.

«Общественность» животных, связанное со специфическими реакциями поведения свойство некоторых животных образовывать скопления — стаи, стада, косяки, колонии; одна из форм приспособления животных к условиям среды.Оптическая теорема, устанавливает связь между уменьшением интенсивности волны, распространяющейся в среде, и полным сечением рассеяния этой волны.Очистка населённых мест, комплекс организационных и технических мероприятий по сбору, транспортировке и обезвреживанию отбросов, образующихся на территории населённых мест.Паста Джудитта Паста (Pasta) (урожденная — Негри, Negri) Джудитта [28.Петражицкий Лев Иосифович (13.4.1867, Коллонтаево Витебской губернии,— 15.Плотнорогие, семейство млекопитающих; более принятое название — олени.«Полюс недоступности», советская антарктическая научная станция, расположенная на ледниковом плато Восточной Антарктиды, в районе, наиболее удалённом от побережья (82°06′ южной широты 54°58′ восточной долготы), на высоте 3719 м.Префект претория (лат. praefectus praetorio), в Древнем Риме, 1) командир преторианцев.Псалмы, Псалтирь, Псалтырь (греч. psalmoi; древнеевр.Разновес, набор гирь различной массы, предназначенный для определения масс тел взвешиванием.Рентгеновские спектры

Типы и виды натурального каучука:

Натуральный каучук делят на 8 типов, образующих 35 сортов.

Самым распространенным и ценным типом нату­рального каучука считается «смокед-шит», что означает копченый лист. Он изготавливается в виде достаточно прозрачных листов цвета янтаря с рифленой поверхностью.

Меньше распространен тип называемый «светлый креп». Для его получения к латексу перед желатинировани­ем добавляют для отбеливания бисульфит натрия. Листы этого типа каучука имеют кремовый оттенок, они непрозрачны.

Меньше всего ценится тип, который называют «пара-каучук». Его добывают из дикорастущей гевеи кустарным способом.

Физические и химические свойства натурального каучука

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.

Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород.

Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.

Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.

Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.

При температуре жидкого воздуха –195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C —  мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается  в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.

Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен — он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

При температуре около –70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.

Вообще все каучуки, как и многие полимерные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2,  Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.

Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы  кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.