11.3.3. Натуральний і синтетичний каучук

Натуральний (природний) каучук одержують методом коагуля­ції латексу (молочного соку) тропічної рослини гевеї, що росте Переважно в Бразилії. Молочний сік, який виділяється при підсо­чуванні дерев, містить 20—60 % каучуку. Його осаджують дода­ванням мурашиної або оцтової кислоти.

5

За хімічною будовою натуральний каучук є лінійним стереоре-гулярним полімером ізопрену (поліізопрен), який має цис-конфі-гурацію ізопренових ланок:

Органі*

130

н

.—сн,

сн₇

Ненасичені вуглеводні. Глава і{

н

-сн₂ с

СН,

/^с=с\

Н₂ СН₂

Н₃С Н

131

длкадієни

еластичністю. Еластичність — це здатність матеріалу до значних пружних зворотних деформацій без руйнування структури. Зго­дом полімеризацією 1,3-бутадієну над металоорганічними каталі­заторами було одержано лінійний стереорегулярний бутадієновий каучук із цис-конфігурацією мономерних ланок, який за власти­востями не поступається натуральному:

н₃с

сн₂-к

/ \

-сн,

Молекулярна маса натурального каучуку становить у серед­ньому 100 000—150 000.

СН

У природі зустрічається також поліізопрен з /яранс-конфігура-цією ізопренових ланок, який дістав назву гутаперча:

СН,

І ³

сн₂ с

"" С

н

І

н

< ■•

'

Гутаперча, на відміну від натурального каучуку, не еластична.

Синтетичний каучук. Велика потреба промисловості в каучуку і відсутність у багатьох країнах, зокрема і в нашій, природної сировини зумовили розробку синтетичних способів його вироб­ництва.

Уперше в промисловому масштабі синтетичний каучук було одержано 1932 року в СРСР полімеризацією 1,3-бутадієну в при­сутності металічного натрію (метод С. В. Лебедєва). Одержаний цим методом полімер містить приблизно 70 % ланок 1,2-приєд-нання і ЗО % ланок 1,4-приєднання. Через невеликий вміст фраг­ментів 1,4-приєднання такий каучук поступається натуральному

-<^н₂

сн_г—он₂ Р^н2—•■

-\^н

с-</

2 /^СН2

н

н н

н,+..

н н

бутадієновий каучук, цис-полібутадієн

Через таке розташування груп —СН₂— макромолекула скру­чується в «клубок», що зумовлює високу еластичність каучуку. У ви­падку ифанс-будови макромолекула еластичності не має.

Бутадієновий каучук стереорегулярної будови відрізняється фізичними властивостями від бутадієнового каучуку, який її не має. Такий каучук отримав назву дивініловий. Його використову­ють для виготовлення протекторів шин.

Тепер промисловість виробляє багато видів синтетичних кау­чуків з різними властивостями. Наприклад, полімеризацією ізо­прену в присутності комплексних каталізаторів Циглера—Натта одержують ізопреновий каучук стереорегулярної будови. Полімери­зацією 2-хлор-1,3-бутадієну (хлоропрену) СН₂=СС1—СН=СН₂ отримують хлоропреновий каучук:

п Н,С=С—СН=СН₂

₁

СІ

хлоропрен

сн₂—с=сн—сн₂— сі „ \.„

хлоропреновий каучук

5*

..—СН, Н

132

Ненасичені вуглеводні. Глава 1

длкадієни

133

Ц ей каучук має високу стійкість до агресивних середовищ, маслостійкий. Використовується для виготовлення спеціального і одягу, бензиностійких гумових виробів.

Одержано також кополімери 1,3-бутадієну з акрилонітрилом СН₂=СН—СК (бутадієн-нітрильний каучук) та стиреном С₆Н₅—СН=СН₂ (бутадієн-стиреновий каучук):

лНС=СН2 + иН2С=	=сн—нс=сн2 —-
с6н5	■
стирен	1,3-бутадієн
	*. —	-сн—сн2—с с6н5

полібутадієнстирен

Цей полімер має цінні електроізоляційні властивості, тому слу­жить для ізоляції кабельних оболонок дротів. Його також застосо­вують для виготовлення автомобільних покришок. Але він не є стійким до органічних розчинників та масел.

Вулканізація каучуку. Для надання каучукові підвищеної міц­ності, еластичності, стійкості до зміни температури та дії хімічних реагентів його піддають вулканізації. Процес вулканізації полягає в обробці каучуку сіркою при нагріванні. У процесі вулканізації відбувається поперечне зшивання лінійних молекул полімеру за рахунок утворення сульфідних містків. При цьому каучук пере­творюється на еластичну масу, так звану ґуму.

Макромолекулу вулканізованого каучуку можна зобразити та­кою схемою:

-СН₂—СН—СН—СН₂—СН₂—СН=СН—СН₂-

8

І

8

І

-сн₂—сн—сн—сн₂—сн₂—сн=сн—сн₂-

1

Зверніть увагу на те, що частина подвійних зв'язків у макро­молекулі вулканізованого каучуку залишилася. Якщо під час вул­канізації додати сірки більше ЗО %, то сульфідні містки утворяться по всіх подвійних зв'язках, а каучук утратить еластичність, стане твердим. Такий матеріал називається ебоніт.