2. Синтетичні каучуки

Розповідь учителя

Каучуки —• полімерні матеріали рослинного або синтетичного походження, з яких виготовляють гуму та гумові вироби.

Вони дуже важливі для людства хоча б тому, що без шин не можуть функціонувати ані автомобільний, ані повітряний транс­порт.

Найхарактерніша властивість каучуків — еластичність, тобто здатність після деформації відновлювати свою форму. Але в разі нагрівання або охолодження така властивість зникає. Ці матеріали мають ще й високу міцність та зносостійкість.

Більшість каучуків — це полімери дієнових вуглеводнів та їх похідних.

Природний (натуральний) каучук міститься в соку деяких рос­лин (гевеї, фікуса, кульбаби), який нагадує молоко і є емульсією каучуку у воді.

Сполука розчиняється в бензині, бензені, деяких інших орга­нічних розчинниках. Завдяки подвійним зв'язкам полімер здат­ний вступати в реакції приєднання.

Природний каучук і досі не втратив практичного значення, тож його добувають у великій кількості.

Синтетичні каучуки не лише виявилися замінниками нату­рального, а й набули широкого застосування.

(Лабораторний дослід 5. Ознайомлення зі зразками каучуків)

Залежно від мономера (мономерів) розрізняють каучуки:

• бутадієновий;

• бутадієнстирольний;

• ізопреновий (аналог природного);

• хлоропреновий та ін.

Уперше синтетичні каучуки почали виробляти в Радянському Союзі в 1932 р. за технологією, академіка С. В. Лєбєдєва. їх синте­зують за реакціями полімеризації, більшість із яких відбувається за участі каталізаторів.

68

Усі уроки хімії. 11 клас. Рівень стандарту

Урок 18

69

Найбільше випускають бутадієнстирольного каучуку, здій­снюючи сумісну полімеризацію бутадієну і стирену. Приєднан­ня молекули стирену відбувається, в основному, за положення­ми 1 і 4 молекули бутадієну.

За фізичними властивостями бутадієнстирольний каучук схо­жий на натуральний.

Каучуки є сировиною для виробництва гуми. Основу цієї тех­нології становить процес вулканізації — нагрівання каучуку із сіркою. Каучук змішують з наповнювачами (глиною, сажею, крей­дою, кремнеземом), барвниками, речовинами, які подовжують тер­мін еластичності гуми. Потім до суміші додають сірку. У результа­ті взаємодії каучуку із сіркою відбувається зшивання карбонових ланцюгів з допомогою сульфідних «містків» 8-8 з утворенням просторової структури. Але частина подвійних зв'язків зберіга­ється. Якщо взяти надлишок сірки, то всі подвійні зв'язки будуть «витрачені» на зшивання й утвориться твердий термореактивний матеріал —- ебоніт. Його використовують для виготовлення елек­тротехнічних деталей, хімічної апаратури.

Серед інших сфер застосування каучуків — виробництво на їх­ній основі клеїв, деяких пластмас, штучної шкіри, взуття, плитки для підлоги, електроізоляційних оболонок.

3. Гума

Розповідь учителя

Гума — це вулканізований каучук. Суть вулканізації полягає в тому, що атоми Сульфуру приєднуються до лінійних (ниткоподіб­них) молекул каучуку за місцем подвійних зв'язків і неначе зши­вають ці молекули одна з одною. У результаті вулканізації липкий і неміцний каучук перетворюється на пружну й еластичну гуму. Гума міцніша за каучук і стійкіша до змін температури.

Згідно із загальноприйнятою класифікацією, гумотехнічна га­лузь промисловості випускає такі види гуми:

• загального призначення (температура експлуатації дорівнює -50... 4-150°С — шини автомобільні, взуття, ремені, аморти­ затори);

• термостійкі (температура експлуатації понад 150 °С — шини літаків, деталі ракет, електродвигунів);

• маслостійкі (для деталей, які працюють з дотиком до бензину, гасу, нафти й нафтопродуктів);

• хімічностійкі (для деталей, які працюють з дотиком до лугів, кислот, солей);

• газонаповнені (для теплоізоляційних деталей);

• радіостійкі (рентгенгума);

• діелектричні (ізоляція кабелю, захисні килимки, рукавиці, чоботи).

Той чи інший вид гуми отримують, в основному, за рахунок відповідних інгредієнтів, а також технологічних особливостей. Технологія виготовлення гуми відбувається в чотири стадії:

1. різання каучуку на шматки й приготування інгредієнтів (подрібнення, просіювання, сортування, зважування);

2. приготування гумової суміші в герметичних гумозмішува- чах і на каландрах (валках);

3. формування (на валках для листової гуми або в пресформах для штучних виробів);

4. вулканізація (завершальна й дуже відповідальна операція, яка може відбуватися в пресах, котлах і автоклавах за тем­ ператури 130-160 °С і тиску 18—20 МПа (можливий тиск і 3—6 МПа). Існує також вулканізація з використанням ви­ сокочастотних коливань і радіації. Якість гуми при цьому покращується, але цей спосіб занадто дорогий.

Під час вулканізації сірка з'єднується з молекулами каучуку, зшиваючи їх у тривимірну структуру, яка називається гумою. Саме під час вулканізації гума набуває основної якості — можливості по­довжуватися.