Из какого дерева получают каучук

В Южной Америке, Малайзии и Индонезии растет дерево под названием гевея. При надрезе ее коры выступает белый млечный сок – латекс. Его собирают: на дереве делают надрезы, из них сок течет в небольшие емкости, прикрепленные в нижней части ствола. Сок гевеи называют каучуком.

Потребность в каучуке огромна, ведь из него производят резину, а значит, автомобильные шины, резиновые трубки, подошвы, пробки, пипетки, игрушки и многое из того, чем мы пользуемся каждый день. Процесс превращения каучука в резину называется вулканизацией. Вулканизация – это "сшивание" молекул каучука при помощи атомов серы.

В Европе каучук стал известен лишь в начале XIX в. Применение нашло свойство каучука придавать непромокаемость материалу, которым его пропитывали. В Англии начали изготовлять плащи и галоши, пропитанные масляным раствором каучука. Но они не пользовались популярностью, потому что на морозе трескались, а летом размягчались и липли к телу. Надо было сделать такой каучук, который сохранял бы эластичность и прочность при разных температурах. И такой материал был открыт совершенно случайно. В 1839 г. американский ученый Ч. Гудьир нечаянно уронил кусочек каучука, перемешанного с серой, не на стол, а на горячую плиту. Кусочек обуглился, но в середине его светлела полоска необычного материала, который обладал желаемыми свойствами: прочностью и эластичностью. Этот материал впоследствии и назвали резиной.

Конечно, гевея на сегодняшний день не явлется единственным источником каучука. Человек научился производить синтетические каучуки из нефти.

Натуральный каучук- это переработанный растительный продукт, который может быть выделен из нескольких сотен видов деревьев и растений во многих регионах мира, включая экваториальные районы Африки, Юго-Восточную Азию и Южную Америку. Млечный сок, или латекс, промышленного каучукового дерева гевея (Hevea brasiliensis) обеспечивает практически все (более 99%) мировые поставки натурального каучука. Натуральный каучук также добывается из фикуса (Ficus elastica) и других африканских растений в таких районах добычи, как Берег Слоновой Кости, Мадагаскар, Сенегал и Сьерра Леоне. Натуральный транс-1,4-полиизопрен, известный как гуттаперча, или балата (balata), добывается из деревьев в Южной Америке и Индонезии. Гуттаперча дает меньше чистого каучука, чем цис-изомер. Другим потенциальным источником добычи промышленного натурального каучука является кустарник гуайоль (guayule) (Parthenium argentatum), который растет в жарких, засушливых районах, таких как юго-западные Соединенные Штаты.

Добыча каучука из гевей поделена между плантациями свыше 100 акров и маленькими фермами, обычно, менее 10 акров. Производительность промышленных каучуконосов постоянно возрастала с 1970-х годов. Возросшая производительность является, прежде всего, результатом развития и повторного засаживания площадей более скороспелыми, более высокоурожайными деревьями. Использование химических удобрений и борьба с заболеваниями каучуковых деревьев также внесли свой вклад в повышение производительности. Строгие меры контроля экспозиции воздействию гербицидов и пестицидов во время хранения, смешивания и опрыскивания, использование соответствующей защитной одежды и барьерных кремов, предоставление помещений для переодевания и обеспечение соответствующего медицинского надзора могут эффективно регулировать уровень опасности, связанный с применением сельскохозяйственных химикатов.

Для получения латекса каучуковые деревья обычно надрезаются по спирали сквозь кору дерева через день, хотя частота и метод надрезания могут варьироваться. Латекс собирается в чашки, привешенные на дерево под надрезами. Содержимое чашек переливается в большие контейнеры и перемещается на перерабатывающие станции. В качестве консерванта обычно добавляется аммиак. Аммиак разрывает частицы каучука и создает двухфазный продукт, состоящий на 30-40% из твердых веществ. Этот продукт далее концентрируется до 60% твердых веществ, образуя насыщенный аммиаком концентрат латекса, по весу содержащий 1.6% аммиака. Возможно также получение низко-аммиачного концентрата латекса (0.15-0.25% аммиака). Низко-аммиачный концентрат латекса требует добавления к латексу вторичного консерванта во избежание коагуляции и загрязнения. Вторичные консерванты включают в себя пентахлорофенат натрия, тетраметилтиурам дисульфид, диметилдитиокарбамат натрия и оксид цинка.
Главной опасностью для полевых рабочих является экспозиция воздействию химикатов, укусы животных и насекомых, опасности, связанные с острыми инструментами, применяемыми для разрезания коры деревьев. Возникающие в результате этого увечья должны быть соответствующим образом обработаны для сокращения риска попадания в организм инфекции. Превентивные (профилактические) и терапевтические меры могут уменьшить опасность, связанную с климатическими условиями и паразитами. Случаи малярии и желудочно-кишечных заболеваний на современных плантациях сократились благодаря профилактике, борьбе с москитами и санитарным мероприятиям.
Гуайолевый кустарник, растение-эндемик южного Техаса и севера центральной Мексики, содержит натуральный каучук в стволах и корнях. Для извлечения каучука может собираться весь куст.
Гуайолевый каучук практически идентичен каучуку гевеи, за исключением того, что гуайолевый каучук обладает меньшей прочностью сырца. Гуайолевый каучук в настоящий момент не представляет собой жизнеспособной коммерческой альтернативы каучуку гевеи.

В наше время почти любая область жизнедеятельности предполагает применение каучука. Это производство шин, кабеля, труб, строительный и отделочный материал, его используют в обувной, медицинской и других областях промышленности. Но что же такое «каучук», каковы виды каучука и как его получают?

Еще в конце 15 века индейцы Северной Америки из сока дерева гевеи научились получать каучук, который использовали при изготовлении обуви и других вещей. При надрезе коры гевеи происходило выделение капель молочно-белого сока – латекса. Этот сок индейцы назвали «слезы дерева», что звучит как кау-учу. Отсюда и название – каучук.

Открытие Америки Христофором Колумбом способствовало распространению чудесного материала в Европу, где путем проб и ошибок впервые получили резину. С появлением автомобильной промышленности в 20 веке спрос на резину, а, значит, и на каучук стал расти. В то время стоимость изделий из каучука была очень высокой. Это связано с тем, что в год с одного дерева гевеи можно получит всего 1—2 кг каучука, а на производство, например, шин требовалось в 50 больше.

Вскоре возникла нехватка, дефицит получаемого из сока гевеи каучука (натуральный каучук). Ученые занялись поиском решений этой проблемы. И, наконец, в 20-е годы 20 века русский учёный С.В. Лебедев получил первый синтетический каучук путем полимеризации 1,3-бутадиена (дивинила) на натриевом катализаторе. Позже натриевый катализатор заменили катализатором Циглера-Натта (Al(C₂H₅)₃∙TiCl₄), что дало возможность получения полибутадиена и полиизопрена — синтетического каучука, обладающего нужными свойствами эластичности и прочности. Синтетический каучук стал настолько популярен, что к концу 20 века почти полностью вытеснил натуральный каучук.

В настоящее время получают различные виды каучука. Все синтетические каучуки принято классифицировать на:

• Каучуки общего назначения. Используются в массовом производстве таких изделий, как шины, транспортерные ленты, резиновая обувь и т.п., в которых реализуется такое свойство резины как эластичность:

1. Бутадиеновый (СКД; СКБ)
2. Изопреновый (СКИ)
3. Хлоропреновый (наирит)
4. Бутадиен-стирольный (CKC, CKMC)
5. Этиленпропиленовый (СКЭП, СКЭПТ)
6. Бутилкаучук (БК) и др.

• Каучуки специального назначения.Применяеются в производстве изделий, обладающих не только эластичностью, но и стойкостью к воздействию различных агрессивных сред, тепло- и морозостойкостью и другими уникальными свойствами. Синтетических:

1. Бутадиен-нитрильный (СКН)
2. Полисуль­фидный (тикол)
3. Кремнийорганический (CKT)
4. Уретановый (СКУ)
5. Фторосодержащий (СКФ)
6. Винилпиридиновый, метил­винилпиридиновый (МБП) и др.

Сравнительная характеристика и область применения каучуков представлены в таблице, а получение некоторых из них описано в разделе Свойства и получение алкадиенов:

Виды и область применения каучуков:

Вулканизация каучука

Важное практическое значение имеет вулканизированный продукт – резина. Вулканизация каучука представляет собой специально обработанную смесь каучука и серы при воздействии температуры. Линейные молекулы каучука в местах двойных связей сшиваются атомами серы, образуя дисульфидные мостики.. Такой продукт имеет трехмерную структуру и обладает повышенной прочностью, эластичностью, изностойкостью и другими полезными свойствами. При массовой доле серы 1-5 % — продукт эластичный, мягкий; 30% — жесткий, твердый (эбонит).

Состав резины

• Каучук натуральный или синтетический
• Вулканизирующий агент – сера, тиурам , селен, перекиси, ионизирующая радиация.
• Ускорители вулканизации — полисульфиды, оксиды свинца, магния
• Антиоксиданты (вещества замедляющие скорость старения резины) — альдоль, неозон Д, парафин, воск)
• Пластификаторы (вещества, улучшающие эластичность резины) — пара­фин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, рас­тительные масла. Их массовая доля составляет 8—30 % от массы каучука.
• Наполнители активные и неактивные. Активные наполнители — кремнекислота, оксид цинка; неактивные наполнители — мел, тальк, барит
• Регенерат (продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства).
• Красители — минеральные или органические красящие вещества.

Назначение будущего изделия, условий его эксплуатации, технических требований к нему и т.д. определяет выбор каучука и состава резиновой смеси.

Производство изделий из резины включает этапы смешения каучука с ингредиентами в смесителях, изготовления полуфабрикатов и их раскроя, сборки заготовок изделия при помощи сборочного оборудования и вулканизацию изделий в прессах, котлах, автоклавах и др.