4. Каучуки і гума, виробництво виробів з гуми

Каучук і отримана з нього гума — продукти хімічної промисловості, що знаходять різноманітне застосування.

Натуральний каучук-молочний сік гевеї бразильської— був відомий давно, але в промисловості став застосуються тільки після розробки в 1839 p. процесу вулканізації сирого каучуку сіркою з утворенням гуми. Різке зростання виробництва і застосування каучуку було викликано на початку XX ст. появою і розвитком автомобільного транспорту.

4.1. Класифікаиія та властивості каучуків

Каучуками прийнято називати полімерні матеріали, що відрізняються високою еластичністю, тобто здатністю до значних деформацій при порівняно невеликих навантаженнях. Еластичність каучуку пояснюється тим, що утворюючі його макромолекули мають лінійну структуру й у звичайних умовах вигнуті або згорнуті в спіралі. При розтяганні каучуку кінці молекули розсовуються, і молекули орієнтуються по напрямку сили, що розтягує. При знятті навантаження кінці молекул знову зближуються. Властивість каучуку розтягуватися обумовлюється також здатністю його молекул сковзати відносно одна одної. Каучук також пластичний, що виявляється при його нагріванні.

За призначенням каучуки поділяються на дві групи: універсальні загального призначення для виробництва виробів широкого вжитку і спеціального призначення, що використовуються для виробництва виробів з особливими властивостями: хімічно-, тепло-, морозо-, мастильно- і бензостійких і т. п.

До каучуків загального призначення належать натуральний і синтетичні — бутадієновий (УКВ), бутадієн-стирольний (СКС), ізобутадієн-нітрильний (СКИ). До каучуків спеціального призначення належать бутадієн-нітрильний (СКН), хлоропреновий, бутилкаучук, фторкаучук, силіконовий каучук і т.п.

Незважаючи на досягнення в галузі створення нових синтетичних каучуків, натуральний каучук усе ще зберігає своє значення як один з найбільш високоякісних каучуків загального призначення.

Натуральний каучук (НК) має у своїй основі полімер ізопрену (—С₅Н₈—)n, синтетичні каучуки загального призначення одержують в основному на основі мономерів бутадієну С₄Н₆, ізопрену С₅Н₈, стиролу С₆Н₅СН = СН₂ і їхніх композицій.

Процес виробництва синтетичних каучуків складається з двох стадій: одержання мономера й одержання полімеру. Сировиною для виробництва каучуків є етиловий спирт, на зміну якому приходить нафтохімічна сировина. Для одержання виробів каучуки перетворюють на гуму.

4.2. Класифікація та властивості гум

Перетворення каучуків на гуму здійснюється внаслідок процесу вулканізації. Вулканізація — процес утворення містків між молекулами каучуку і перетворення його в тривимірну просторову молекулярну структуру. Такий каучук характеризується підвищеною термічною стійкістю і міцністю, зниженою розчинністю і хімічною стійкістю.

Для перетворення лінійної структури молекул у просторову в каучуки вводять спеціальні речовини — вулканізатори (сірку). Молекули вулканізатора, приєднуючи до молекул каучуку в місцях подвійних зв'язків, зв'язують їх:

Зі збільшенням кількості поперечних зв'язків між молекулами міцність і твердість матеріалу підвищуються, а його пластичність і еластичність знижуються.

При вмісті сірки до 15 % каучук утворює досить міцні, термостійкі, еластичні матеріали, що називають гумами.

Класифікуються гуми за різними ознаками: призначенням, найважливішими властивостями, технологією виготовлення виробів.

За призначенням гуми поділяють на такі групи: загального призначення, призначені для експлуатації при температурах від —50 °С до +150 °С; теплостійкі, використовувані для виробів, що довгостроково працюють при температурах вище 150 °С; морозостійкі, стійкі при температурах нижче —50 °С; маслостійкі, що йдуть для виготовлення деталей, які працюють у тривалому контакті з бензином, мастилом, нафтою; стійкі в агресивних середовищах і такі, що використовують для виготовлення виробів, що контактують з кислотами, лугами; електроізоляційні, призначені для ізоляції струмопровідних жил проводів, кабелів; стійкі до дії радіації і такі, що застосовуються для виготовлення деталей рентгенівських апаратів, спеціального захисного одягу; пористі, що застосовують для виготовлення теплоізоляційних і прокладок, що амортизують, взуттєвих підошов, сидінь автомобілів і літаків.