Синтетический каучук

Так как производство природного каучука, там, где не растут каучуконосы, невозможно, то велись работы по получению искусственного каучука. В результате многолетней работы академика С.В.Лебедева был разработан способ получения искусственного каучука. Синтез каучука в крупном заводском масштабе впервые в мире был осуществлен в 1932 году в СССР по способу, разработанному С. В. Лебедевым. В 1938 году было организовано промышленное производство бутадиен-стирольных каучуков в Германии, в 1942 – крупное производство синтетических каучуков в США. К 1972 году синтетические каучуки выпускали более чем в 20 странах.

Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева

В разработке синтеза каучука С.В.Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук - полимер диенового углеводорода, то С.В.Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным - бутадиеном. Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт С₂Н₅ОН. Однако, полученные синтетические каучуки, превосходя натуральный по отдельным показателям, уступали ему в одном свойстве – эластичности. Между тем, это свойство является основополагающим при изготовлении таких изделий, как автомобильные и авиационные шины, испытывающие во время движения многократные деформации.

Дальнейшие исследования показали, что натуральный каучук имеет стереорегулярное строение, группы -СН2- в макромолекулах каучука расположены не беспорядочно, а по одну и ту же сторону двойной связи в каждом звене, т.е. находятся в цис-положении. Такое расположение групп -СН2-, через которые осуществляется связь звеньев в макромолекуле, способствует естественному скручиванию ее в клубок, что и обуславливает высокую эластичность каучука. В случае же транс-строения звеньев макромолекулы оказываются более вытянутыми и такой эластичностью не обладают. В условиях синтеза стереорегулярное строение не получалось, что отражалось на свойствах полимера. Но проблему все же удалось решить, благодаря катализатору (металлический натрий), который обеспечивает стереорегулярную укладку в растущую полимерную цепь. В результате создается каучук по свойств аналогичный натуральному; он обладает хорошей водо- и газонепроницаемостью. Для повышения прочности и эластичности он, как и натуральный каучук, подвергается вулканизации.

Широкое использование бутадиенового каучука для производства разнообразных резиновых изделий повлекло за собой серьезные изменения в сырьевой базе производства каучука. Во времена синтеза синтетического каучука С.В.Лебедевым сырьем для бутадиена служил этанол, а на его производство шли зерно и картофель. Интересы экономики требовали более доступных источников сырья, поэтому в настоящее время для синтеза каучука используются углеводороды, содержащиеся в нефтяных газах и в продуктах переработки нефти.

Получение синтетического каучука

Подобно тому, как натуральный каучук получают из латекса, искусственный каучук получают из синтетического латекса. Он вырабатывается из двух основных веществ: бутадиена-1,3 и стерина. Бутадиен-1,3 – это газ, получаемый из нефти, а стерин – жидкость, производимая из нефти и угля. Бутадиен-1,3 и стерин закачиваются в большие контейнеры, содержащие мыльный раствор, который облегчает процесс формирования частичек каучука. Добавляются катализаторы. Когда смесь в контейнере перемешивается, она постепенно превращается в жидкость молочного цвета – синтетический латекс, который внешне очень сходен с натуральным. Когда синтетический латекс приобретает нужную кондицию, добавляются ингибиторы, останавливающую реакцию. Затем латекс перекачивают в другой контейнер с кислотой и соляным раствором, где он свертывается. Свернувшиеся кусочки каучука выглядят серыми крупинками, который впоследствии омываются, чтобы удалить ненужные химические вещества. Синтетический каучук просушивается и спрессовывается в гранулы.