Натуральный каучук

ФБ ГОУ ВПО КНИТУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по предмету ОТПСК

 на тему:

 

«Натуральный каучук»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Чернова К.А.

                                                                                      студентка гр. 3201-81

 

                                                                          

 

 

 

 

 

 

 

Казань, 2012 год.

Содержание:

• Введение………………………………………………………………………………………..……..…..3
• История открытия натурального каучука……………………………………………………….…….3
• Каучук в природе………………………………………………………………………..……………...…4
• Натуральный каучук………………………………………………………………………………………5
• Физические и химические свойства натурального каучука…………………………………..……5
• Состав и строение натурального каучука……………………………………………………….……7
• Синтетические каучуки…………………………………………………………………………….….…8
• Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева…………………………..……9
• Важнейшие виды синтетического каучука………………………………………………………..…10
• Список литературы……………………………………………………………………………………...11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

КАУЧУК натуральный (НК) – природный полимер 1,4-цис-полиизопрен, получаемый из натурального латекса коагуляцией (осаждением) кислотами. Синтетические каучуки (СК) – большая группа полимерных материалов разнообразного строения и назначения. Каучуки относятся к эластомерам – высокомолекулярным соединениям, обладающим в определенном температурном интервале способностью к большим обратимым деформациям.

 

История открытия натурального каучука.

 

Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло  почти пять веков назад. Собственно, история каучука началась, как  ни странно, с детского мячика и школьной резинки.

В 1493 году корабль Христофора Колумба во время второго путешествия  в Америку пристал к острову, названному именем Эспаньола (Гаити).

Высадившись на берег, испанцы  были удивлены весёлой игрой индейцев, похожей на наш баскетбол. Они  в такт песне подбрасывали чёрные шары, которые, упав на землю, делали, словно живые, высокие и забавные прыжки. Взяв эти шары в руки, испанцы  нашли, что они довольно тяжелы, липки  и пахнут дымом. Индейцы называли сок, из которого делали мячи "каочу", что означало: "Слёзы дерева".

Каучук получил первое в Европе применение в 1770 году в школе  под названием гуммиэластика (смолы эластичной) для стирания карандашных рисунков.

Первые попытки сделать  каучуковую обувь вызывали только смех. Галоши или сапоги хорошо служили  в дождь, но стоило выглянуть и  припечь солнцу, как они растягивались, начинали прилипать. В мороз же такая  обувь становилась хрупкой, как  стекло.

Открытие резины, полученной от нагревания каучука и серы, привело  к широкому её применению. В 1919 году было предложено уже 40 000 различных  изделий из резины.

Внимание капиталистов всех стран обратилось на добычу каучука. Бразилия оказалась владетельницей громадных богатств. Чтобы сохранить  их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом  смерти вывоз семян и молодых  деревьев гевеи. Но было поздно.

По совету ботаника Дж. Гукера, англичанин Викгем поехал в 1876 году на берега Амазонки, где собрал 70000 семян Гевеи и тайком доставил их в ботанический сад в Кью. Семена были высеяны, но взошло только 4%. Однако через несколько дней сеянцы достигли полуметровой высоты. Затем они были отправлены на остров Цейлон, а от туда разосланы на Яву, в Бирму, Австралию и др.

Компании, организующие добычу, сбор и перевозку каучука, безжалостно  калечили и людей, занятых сбором каучука, стремясь как можно больше и дешевле получить его. Сборщику каучука много приходится бродить  по лесу в поисках гевей, так как  они растут друг от друга на расстоянии 20-100 м.

Серингеро, добывая сок гевеи, сам же его и обрабатывает в каучук.

Тут же в лесу раскладывает костёр, вырезает лопаточку в виде весла и обмазывает её глиной. Он садится на корточки, обмакивает лопаточку  в сосуд с соком гевеи и  держит в белом дыму костра, поворачивая над огнём. А когда вода испарится и вокруг лопаточки образуется тонкая плёнка каучука, серингеро снова макает её в сок гевеи и снова коптит в дыму костра. Это продолжается до тех пор, пока вокруг лопатки не образуется большой ком килограммов в 5 весом. Затем серингеро его разрезает и снимает с лопатки в виде листа толщиною в 10 см. Это лучший, благодаря копчению, не загнивающий каучук.

Серингеро гибнут от тяжёлого труда, укусов змей, малярии и других болезней.

Вот что писал один инженер, прибывший в 1907 году в район Путумайо: "Индейцы имеют ужасный вид, они еле двигаются от слабости и истощения. С каждого индейца в месяц требуется до 25 кг каучука. Каждые 10 дней индейцы сдают собранный каучук. Если стрелка весов показывает норму, они смеются и пляшут. При нехватке каучука индеец бросается на землю и ждёт наказания. Не выдерживая такой работы, истязаний, индейцы бегут. Если беглеца находят в какой-либо хижине, то её обливают керосином и сжигают вместе со всеми жителями. В выбегающих стреляют." Всё это происходит в 20 веке.

В нашу страну не привозят каучук из других стран. Ещё в 1931 году И.В. Сталин сказал: "У нас имеется в  стране всё, кроме каучука. Но через  год-два и у нас будет свой каучук. "

Не прошло и года, как  колхозник Спиваченко указал ботанику Л.Е. Родину в горах Тянь-Шаня в Казахстане на каучуконосный одуванчик, содержащий в корнях от 16 до 28 % каучука. Но теперь не требуется трудоёмкой добычи каучука из одуванчика, так как каучук получают из спирта, выгоняемого из картофеля и другого сырья.

 

 

Каучук  в природе.

 

Слово "каучук" происходит от двух слов языка индейцев, населявших берега Амазонки: "кау" - дерево, "учу" - плакать, течь. "Каучу" - сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы к этому слову прибавили всего одну букву.

Природный каучук встречается  в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического  семейства. Каучуконосы распространены, главным образом, в тропическом  поясе около экватора, то есть в  Южной Америке, Африке и на Малайском  архипелаге. Из 20 видов каучуконосных  деревьев, произрастающих в Бразилии, лучшим деревом, дающим каучук, является бразильская гевея. Это высокое  стройное дерево может достигать 45 метров в высоту при 2,5-2,8 м в обхвате. Родиной гевеи является бассейн  Амазонки - великой водной магистрали. Отсюда вывозился первый каучук в  Европу.

Каучук в гевеи содержится в млечном соке, распределённом в  млечных каналах, которые образуют в стволе концентрические кольца.

Чтобы получить каучук, на деревьях гевеи делают надрезы. Млечный сок (латекс), выделяющийся из надрезов и  представляющий собой коллоидный раствор  каучука, собирают. Затем его подвергают коагуляции действием электролита (раствор кислоты) или нагреванием. В результате коагуляции выделяется каучук.

Европейцы познакомились  с каучуком лишь в XVI веке, после возвращения  из плавания Колумба и его спутников.

Натуральный каучук.

 

Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука - углеводород полиизопрен (91-96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:

паренхимные - каучук в корнях и стеблях;

хлоренхимные - каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов;

латексные - каучук в млечном соке;

травянистые латексные каучуконосные  растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют.

 

 

Физические  и химические свойства натурального каучука.

 

Натуральный каучук - аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое  тело.

Природный необработанный (сырой) каучук - белый или бесцветный углеводород.

Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических  углеводородах (бензине, бензоле, эфире  и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.

Натуральный каучук однороден  по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а  также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов  резиновой промышленности.

Особенно важным и специфическим  свойством каучука является его  эластичность (упругость) - способность  каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук - высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.

При температуре жидкого  воздуха ?195°C он жёсткий и прозрачный; от 0° до 10°C - хрупкий и уже непрозрачный, а при 20°C - мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50°C он становится пластичным и липким; при температуре 80°C натуральный каучук теряет эластичность; при 120°C - превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200-250°C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук - хороший диэлектрик, он имеет низкую водо - и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно - кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.

Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен - он сохраняет  форму, приобретённую под действием  внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и  механической обработке, является одним  из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его  часто называют пласто-эластическим материалом.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается  переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

При температуре около ?70°C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.

Вообще все каучуки, как  и многие полимерные материалы, могут  находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и  вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично. Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2, Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц. Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука - перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Состав  и строение натурального каучука.

 

Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных  связей; состав его может быть выражен  формулой (C5H8) n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена.

Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных  растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея). Другой природный продукт - гуттаперча - также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Длинную молекулу каучука  можно было бы наблюдать непосредственно  при помощи современных микроскопов, но это не удаётся, так как цепочка  слишком тонка: диаметр её, соответствует  диаметру одной молекулы. Если макромолекулу  каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими  скелет молекулы.