Каучук.
Натуральный каучук получают из латекса – млечного сока некоторых тропических растений – гивеи, родиной которой является Бразилия. Латекс – водяная дисперсия каучука, при добавлении уксусной кислоты, каучук свёртывается и отделяется от жидкости, каучук просушивают.
Каучук растворяется в бензоле, бензине, сероуглероде. При низких температурах он становится хрупким, а при нагревании липким. каучук подвергают вулканизации для того, чтобы он был механически и химически стойким. Вулканизация – это нагревание каучука с серой. Каучук с большим содержанием серы превращается в твёрдое вещество – эбонит. Из эбонита делают детали электротехнического назначения.
Натуральный каучук является полимером изопрена, где n = 2500 молекул, масса равна 150000 – 500000 а.е.м.
При образовании молекул каучука изопрен полимеризуется:
n CH2 = CH – C = CH2 → ( – CH2 – CH = C – CH2 – )n
| |
CH3 CH3
При вулканизации каучука с серой образуются новые поперечные связи между полимерными цепями. Эти поперечные связи состоят из одного или двух атомов серы. В макромолекуле натурального каучука группы – СН2 находятся по одну сторону связей – цис-форма.
Вулканизация каучука.
СН3 Н СН3 Н СН3 Н СН3 Н
\ / \ / \ / \ /
С = С С = С С = С С = С + n S →
/ \ / \ / \ / \
– СН2 СН2 – СН2 СН2 – СН2 СН2 – СН2 СН2 –
S S
СН3 Н СН3 Н СН3 Н СН3 Н
\ / \ / \ / \ /
С – С С = С С = С С – С
/ \ / \ / \ / \
– СН2 СН2 – СН2 СН2 – СН2 СН2 – СН2 СН2 – ...
S S
| |
S
S
СН3 Н СН3 Н СН3 Н СН3 Н
\ / \ / \ / \ /
С = С С = С С = С С = С
/ \ / \ / \ / \
– СН2 СН2 – СН2 СН2 – СН2 СН2 – СН2 СН2 – ...
S S
Синтетические каучуки.
Сейчас получены каучуки специального назначения – морозо-, масло-, бензостойкие и др.
Натрий-бутадиеновый каучук (СКБ).
Получают его в результате полимеризации бутадиена при температуре 600С и давлении 6 – 7 атмосфер в присутствии металлического натрия:
Na
nCH2 = CH – CH = CH2 → ( – CH2 – CH = CH – CH2 – )n
СКБ получают для изготовления шин, технических изделий, резиновой обуви, изоляции проводов и др. Русский химик С.В. Лебедев разработал синтез бутадиенового каучука из спирта. Пары спирта пропускают над смесью оксидов алюминия и цинка:
4250C, Al2O3, ZnO
2СН3 – СН2OH → CH2 = CH – CH = CH2 + 2H2O + H2
Бутадиен в промышленности получают путём дегидрирования газов, которые выделяются при переработке нефти:
СН3 – СН2 – СН2 – СН3 → СН2 = СН – СН2 – СН3 + СН3 – СН = СН – СН3 + H2
500-6000С, ZnO
С4Н8 → СН2 = СН – СН = СН2 + Н2
СКБ сейчас применяется редко, чаще применяются натуральный и другие каучуки.
Изопреновый каучук получают полимеризацией изопрена.
n СН2 = С – СН = СН2 → ( – CH2 – C = CH – CH2 – )n
| |
СН3 CH3
При применении катализатора Цинглера – Al(C2H5) и TiCl4 (немного). Изопреновый каучук применяют для производства шин. В промышленности изопрен получают:
дегидрирование изопентана:
t, Cr2O3, Al2O3
CH3 – CH – CH2 – CH3 → CH2 = C – CH = CH2 + 2H2
| |
CH3 CH3
из ацетилена и ацетона – по методу А.Е. Фаворского:
CH3 CH3
КОН | H2, (Ni) | Al2O3,
СН3 – С – СН3 + СН ≡ СН → СН3 – С – С ≡ СН → CH3 – C – CH = CH2 →
|| | | – H2O
O OH OH
3000CC
→ CH2 = C – CH = CH2
|
CH3
Хлоропреновый каучук получают полимеризацией хлоропрена.
n СН2 = С – СН = СН2 → ( – CH2 – C = CH – CH2 – )n
| |
Cl Cl
Хлоропрен – жидкость, образуется присоединением хлороводорода к винилацетилену:
CuCl2
СН2 = СН – С ≡ СН + HCl → CH2 = CH – C = CH2
|
Cl
Хлоропреновый каучук устойчив к действию света, масел и растворителей. Его применяют для производства деталей машин и аппаратов.
Б
утадиеновый
каучук.
CH = CH2 – CH – CH2 – CH2 – CH = CH – CH2 –
| |
n + n CH2 = CH – CH = CH2 →
n
Этот каучук применяется для изготовления автомобильных покрышек, камер, различных технических изделий и др. Сейчас производят бутилкаучук, бутадиеннитрильный каучук, фторсодержащие каучуки, полисилоксановые и др. имеющие как общие так и специальные названия.