Каучук – это вещество, которое обладает электроизоляцией, водонепроницаемостью и эластичностью. Выделяют следующие виды – это природный и синтетический каучук. Рассмотрим более подробно каждый из них.
Природный каучук. Он представляет высокомолекулярный углеводород. Содержание велико в латексе гевеи, одуванчике и других растениях. Он имеет свойство растворения в углеводородах, бензоле, бензине, хлороформе и других его производных. Природный каучук не растворяется и не увеличивается в воде и спирте. При средней температуры в комнате происходит окислительная деструкция, в ходе которой происходит соединение с кислородом и старение каучука. В результате снижается упругость материала. При высоких температурных режимах природный каучук разваливается. Начинают образовываться низкомолекулярные углеводороды. Эластичным становится благодаря взаимодействию с органическими пероксидами. В сыром виде очень редко используют природный (натуральный) каучук, в основном его переделывают в резину. Расширенное промышленное производство налажено в Индонезии и Вьетнаме.
Второй вид каучука – синтетический. Его промышленное название – полибутадиеновый. Получают путем полимеризации. Главное свойство синтетического каучука –высокая клейкость. Самые стойкие каучуки к растворителям, маслам, действию топлива и солнечному свету называют – гетеро атомами. Но вот механические свойства низкие. Первые каучуки начали выпускать в СССР. Синтетический каучук делят на следующие типы: бутадиеновый, изопреновый, бутилкаучук, хлопреновый, фторкаучуки, тиоколы и другие. Применяют каучук в авиации для изготовления шин. Так же из синтетического каучука производят специальные резиновые покрытия, у которых разные уплотнения. Их применяют в промышленности для вентиляционной, вакуумной, гидравлической и санитарной техники. Так же для используют в медицинской технике. Но стоит помнить что каучук является легко воспламеняемым и горючим материалом. Поэтому в ракетной технике производят твердое горючее топливо.
В настоящее время каучук получил широкое применение. Хотя ранее иго применение было достаточно скромным. Первоначальное его использование заключалось в стирании карандаша и очищение обоев.
Но позже, как только стал востребованным, даже произошла каучуковая лихорадка. Использование стало очень популярным.
Сообщение 2
В современной промышленности используется множество уникальных материалов, которые невозможно воспроизвести в любых условиях кроме как в природных самой природой. Такие материалы, как правило, очень ценятся и охраняются законом, так как если никто не будет контролировать добычу данного материала, то очень скоро он может попросту закончиться без возможности его воспроизводства, что делает вопрос об охране окружающей среды достаточно актуальным. Одним из таких материалов является каучук и каучуконосные деревья.
Каучук – это материал, из которого создаётся практически всё новое и инновационное в нашем мире, он применяется во всех отраслях, где есть электричество, так как служит изоляцией для проводов, в медицинских учреждениях, так как из него делают медицинские перчатки и прочую атрибутику, и ещё во множестве различных отраслях науки, промышленности, и техники.
Каучук был открыт человечеством очень и очень давно. Ещё древние окаменелые остатки говорят о том, что давним давно существовали деревья, которые имели сходство со своим современным родственником, и которые являлись его возможным прародителем, однако в то время люди даже не могли подумать о пользе каучука, так как добыть его, а тем более создать, было практически невозможно.
На данный момент каучук применяется во всех отраслях нашей жизнедеятельности и промышленности. Куда ни посмотри, везде используется каучук, и ведь правильно, резина сейчас используется везде, а резина создаётся из каучука, всё просто. Каучук используется везде, где только необходимы его свойства, и его свойствами являются:
- Износостойкость
- Водонепроницаемость
- Простота в создании
- Низкая электропроводимость
Однако даже у такого чудесного материала есть значительный ряд минусов, главный из которых – высочайшая неэкономичность. Хоть каучук и создаётся из природных материалов, но он всё равно после многочисленных обработок в процессе своего создания становится очень вредящим экологии продуктом. Период полураспада продуктов созданных на основе каучука, обычно превышает сотни лет, а некоторые доходят даже до тысячи.
Каучук
Интересные ответы
Африка – жаркая страна, но это совершенно не значит, что там обитает слишком мало животных. Наоборот, Африка заполнена различными экзотическими и опасными видами животных
Чтобы уметь находить дорогу в нужный момент, чувствовать себя уверенно даже в дебрях лесной чащи или попытаться пополнить свой багаж знаний интересным материалом, нужно безошибочно применять имеющиеся знания
В любой организации или учреждении есть бухгалтер. Это сердце рабочей жизни. Экономика – отношения людей. И бухгалтер будет существовать пока эти отношения есть в нашем мире.
Алмаз – самый твердый минерал, название которого с древнегреческого переводится как «несокрушимый». Из-за высокой твердости минерал очень износоустойчив при трении.
Виктор Некрасов – советский писатель, являющийся лауреатом многих премий, входил в состав Академии искусств в Баварии. Биография Виктора Платоновича Некрасова началась 17 июня 1911
Разделы: Химия
Класс: 10
- Закрепить знания о химических свойствах диенов на примере реакции полимеризации. Познакомить учащихся с синтетическими и натуральными каучуками, их применением.
- Обучать учеников приемам сравнения и обобщения, умению высказывать свои суждения о свойствах веществ и о строении веществ по их свойствам.
- Использовать краеведческий материал при изучении предмета химии.
«Синтез каучука – источник бесконечного многообразия. Теория не кладет границ этому многообразию».
Академик С.В.Лебедев
1. История открытия каучука
Каучуки … Откуда появилось это странное название?
История открытия, изучения и искусственного получения этого чудо-материала ярка и увлекательна.
Где-то в зарослях тропического леса Центральной и Южной Америки у ствола гигантского дерева гевеи сидит один из местных жителей. Из разреза в коре дерева он собирает млечный сок гевеи, быстро густеющий на воздухе. «Каучу» называют этот сок индейцы, что в переводе означает «слезы дерева».
Моряки второй экспедиции Колумба к берегам Америки, высадившиеся на острове Гаити в 1496 году, с удивлением наблюдали, как островитяне играли в мяч, который высоко подпрыгивал при ударе о землю. Жители Гаити делали свои мячи из каучука! Так назвали новый материал европейцы, прибавив одну букву к местному названию удивительного природного полимера. Мяч из каучука, подаренный Колумбом испанской королеве Изабелле Кастильской, долго служил развлечением ее двора.
Португальские мореплаватели привезли своему королю одежду, пропитанную каучуком. Короля, облаченного в нее, облили водой, но он (в буквальном смысле) вышел сухим из воды.
Участник астрономической экспедиции в Южную Америку Кондомин представил во Французскую Академию наук в 1739 году первое научное описание каучука, его свойств, способов добычи и обработки.
Известный английский химик Д.Пристли нашел каучуку первое применение, весьма важное для всех рисующих и пишущих: шарики и кубики из каучука прекрасно стирали надписи, сделанные карандашом.
В Англии, когда в городах начали вводить газовое освещение, на газовых заводах скопилось довольно много жидких побочных продуктов сухой перегонки каменного угля. Шотландский химик Макинтош закупил их, чтобы использовать для изготовления непромокаемой одежды. Он растворял в этих продуктах каучук, а затем покрывал таким раствором ткани (1823 год). С того времени плащ из непромокаемой прорезиненной ткани по имени изобретателя носит название «макинтош». Однако вскоре пришлось убедиться, что при всей своей полезности изготовленная таким образом одежда имеет существенные недостатки: при низкой температуре ткань становится жесткой и ломкой, а при нагревании, наоборот, делается липкой. Кроме того, масла, жиры, скипидар и другие жидкости легко ее портили. Именно в 1823 году некий Томас Уэльс из Бостона привез как курьез несколько пар бразильских галош. Они понравились американцам не сразу. При нагревании они растягивались, чуть ли не до колен и вообще служили поводом для насмешек и карикатур.
2. Состав природного каучука
Состав каучука стал известен уже во второй половине XIX века. Французский химик Гюстав Бушарда в 1875 году выделил изопрен из продуктов термического разложения природного каучука, а также осуществил обратную полимеризацию: получил каучукоподобное вещество нагреванием изопрена и действием на него соляной кислоты (1879 год):
3. Вулканизация каучука
Промышленность изделий из каучука оказалась на краю гибели.
Однако вскоре стало все меняться. А началось с того, что американский изобретатель Чарльз Гудьир (1800–1860) неожиданно обнаружил интересное явление. Нагретый в присутствии серы каучук не размягчался, а приобретал высокую эластичность. Такой каучук легко деформировался под действием небольших нагрузок и легко восстанавливал свою форму после их снятия. Это произошло в 1839году, а в 1844 году изобретатель запатентовал полученный им вулканизированный каучук, который уже, собственно, не был обычным каучуком. Это был новый продукт – резина (от лат.resina – смола).
Превращение каучука в резину назвали вулканизацией, так как жар и сера – главные факторы отверждения каучука – согласно мифологии были атрибутами бога Вулкана…
Какова же химическая сущность процесса вулканизации?
При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи сшиваются между собой за счет образования дисульфидных мостиков.
Резина содержит около 5% серы. Такой полимер имеет разветвленную пространственную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает большей прочностью. Если содержание серы увеличить до 40% и выше, то такой каучук становится твердым, приобретая высокую прочность. Эта твердая резина называется эбонитом.
Лабораторная работа – изучение свойств каучука и резины (учащиеся заполняют таблицу).
| Сравниваемые свойства | Каучук | Резина |
| Эластичность, способность к деформации | низкая | высокая |
| Растворимость в бензоле | растворяется | «набухает» |
| Взаимодействие с бромной водой | обесцвечивается | обесцвечивается |
| Реакция разложения (для каучука) | жидкий продукт разложения обесцвечивает бромную воду | – |
Вывод: Каучук и резина – непредельные полимеры, резина эластичнее и прочнее каучука благодаря пространственной структуре.
4. Синтетический каучук
Благодаря своим свойствам резина завоевала всемирную популярность. Началась настоящая каучуковая лихорадка. Но необходимый для изготовления резины натуральный каучук был достаточно дорогим и дефицитным материалом. Единственными поставщиками этого ценного природного полимера были тропические страны – Бразилия, английские и французские колонии в Юго-Восточной Азии. Для получения 1000 тонн растительного полимера необходимо было обработать 3 млн. каучуконосных деревьев и затратить на это в течение года труд 5,5 тыс. человек. Да и сам натуральный каучук не всегда удовлетворял промышленность: он растворялся в масле, в нефтепродуктах, имел плохую термостойкость и быстро терял свои качества.
Так возникла необходимость в получении каучука синтетическим путем.
Известно, что впервые синтетический изопрен был получен в 1897 году русским химиком В.Н.Ипатьевым. Спустя несколько лет изопрен синтезировали и другие химики. Однако все это было сложно и дорого.
Ближайшим «родственником» изопрена оказался дивинил (бутадиен – 1,3).
В 1926 году Высший совет народного хозяйства СССР объявил международный конкурс на лучший промышленный способ получения синтетического каучука (СК). Одержала победу советская наука: в 1931 г. На опытном заводе был получен первый синтетический каучук. Получен он был полимеризацией дивинила, который синтезировали из этилового спирта. Эту реакцию успешно осуществил академик С.В.Лебедев:
Первый в мире завод по производству дивинилового каучука был пущен в 1932 г. в Ярославле. Вскоре такие же заводы начали работать в Воронеже, Казани и Ефремове. Только через несколько лет подобные заводы начали строить в Германии, в США.
В Александро-Невской лавре в Санкт-Петербурге академику С.В.Лебедеву установлен гранитный памятник с барельефным портретом ученого и надписью: «Сергей Васильевич Лебедев – изобретатель синтетического каучука».
Тем не менее синтетическому каучуку никак не удавалось достичь качества натурального полимера. Причину этого удалось только в 40-х годах XX в. Дело оказалось в том, что в синтетическом каучуке элементарные звенья с цис-, трансконфигурацией расположены хаотически. Кроме того, полимеризация протекает не только как 1,4-, но и как 1,2-присоединение, в результате чего образуется полимер с разветвленной структурой.
Оказалось, что природный полимер имеет цисрасположение заместителей при двойной связи в более чем 97% элементарных звеньев. Это стереорегулярный полимер.
Впервые получить бутадиеновый каучук стереорегулярного строения удалось в 1957г. группе советских ученых под руководством академика Б.А.Долгоплоска (СКБ) и А.А.Короткова – синтез цис-изопренового каучука.
Эти каучуки по качеству не уступают натуральному, а в некоторых отношениях превосходят его. Это лучшие и наиболее перспективные каучуки общего назначения.
В технологическом процессе получения стереорегулярных каучуков участвуют три основных вещества – мономер, катализатор и растворитель. Растворитель (н-пентан, циклогексан, бензол) обеспечивает текучесть реакционной смеси. Катализатор (смесь триизобутил алюминия Al(CH2CH(CH3)CH3)3)– ТИБА с TiCl4 – в отношении 1:1) берут в количестве около 2% к весу мономера. Процесс проводится при 30–50° в течение 4–6 часов.
5. Значение каучука
В наше время трудно представить, что в конце 20-х гг. XX в. Потребление каучука на одного человека в год в нашей стране составляло около 50г, а один автомобиль приходился на три тысячи жителей. Жизнь современного человека трудно представить без резиновых изделий. Мир резины не только удивительный, но подчас и неожиданный.
Интересна история автомобильной шины. Впервые пневматические шины на автомобиль установил в 1894г. француз А.Мишлен. Это произвело настоящий переворот в автомобилестроении. Вскоре появились цельнолитые толстые шины. Однако настоящим «виновником» широкого использования резиновых шин стал велосипед. Это двухколесное «чудо» впервые изобрел К.Макмиллан из Шотландии в 1839–1844гг. Только в 1865г. француз Тефонон установил на велосипед массивные резиновые шины. Позже, другой его соотечественник – Трюффо – сконструировал для велосипедного колеса трубчатую шину, которая впоследствии стала накачиваться насосом и «оделась» в специальные покрышки – толстые, ребристые, легко преодолевающие все неровности на дороге.
В настоящее время химикам известно более 25 тыс. видов искусственных каучуков. Но промышленность освоила около сотни из них.
Самые главные каучуки представлены в таблице:
Каучуки общего назначения
| Название каучука, | Область применения |
| Бутадиеновый (дивиниловый) СКД |
(-СН2-СН=СН-СН2-)n
(-СН2-СН=СН-СН2-)n–
(-СН2-СН(С6Н5)-)n
(-СН2-СН=СН-СН2 -)n–
(-СН2-СН(СN)СН-)n
(-СН2-С(СН3)=СН-СН2-)n
Одним из крупнейших российских производителей сополимерных и полиизопреновых каучуков общего и специального назначения, используемых для изготовления шин, разнообразного ассортимента резинотехнических изделий, а также изделий пищевого, медицинского, бытового применения является Стерлитамакское ОАО «Синтез-Каучук».
Предприятие имеет прочные партнерские связи более чем со ста потребителями России: синтетические каучуки поставляются на шинные предприятия и заводы резинотехнических изделий.
Известна продукция ОАО «Синтез-Каучук» и за рубежом, потребителями стерлитамакского каучука являются мировые производители шин – «Бриджстоун», «Нокиа», «Матадор», «Мишлен». На предприятии вырабатываются и внедряются уникальные технологии, призванные улучшить качество продукции, снизить ее воздействие на окружающую среду. В их числе производство неодимового цис 1,4-полиизопрена, выпускаемого в виде двух марок: СКИ-5 и СКИ-5ПМ. В настоящее время они не имеют аналогов в мире. Это экологически чистые каучуки, изготовленные на редкоземельном катализаторе, не имеют запаха, не токсичны, биологически инертны к тканям живого организма, предназначены для использования в шинной, пищевой и медицинской промышленности.
от проекта «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
Составитель: Пиялкина И.Н., учитель химии МБОУ СОШ №37 города Белово
История каучука началась со времен Великих географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привез из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью. История открытия
Индейцы делали такие мячи из белого сока гевеи, растущего на берегах Амазонки. Этот сок темнел и затвердевал на воздухе.
Сбор латекса из гевеи
Добытчик каучука, коагулирующий собранный латекс, сначала собирая его на палку, а затем удерживая ее над чаном с дымом
В 1770 году британский химик Джозеф Пристли (Joseph Priestley) впервые нашёл применение натуральному каучуку: он обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиэластиком («смолой эластичной»).
Макинтош В Англии британский химик и изобретатель Чарльз Макинтош (Charles Macintosh) предложил класть тонкий слой каучука между двумя слоями ткани и из этого материала шить водонепроницаемые плащи.
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
Состав природного каучука стал известен уже во второй половине ХIХ века. В натуральном каучуке содержится 91-96% углеводорода полиизопрена (C5H8)n, а также белки и аминокислоты, жирные кислоты, каротин, небольшие количества солей меди, марганца, железа и др. примеси. Полиизопрен натурального каучука является стереорегулярным полимером. Практически все звенья изопрена 98-100% в макромолекуле присоединены в цис-1,4-положении Интересно, что существует природный геометрический изомер каучука – гуттаперча, представляющая собой транс-1,4-полиизопрен:
Схема строения природного каучука
Свойства 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.
Чарльз Гудьир в 1834 г. открыл процесс вулканизации резины.
История вулканизации в один из зимних дней 1839 г. «резиновый человек» бросил в печь смесь каучука с серой. Продукт оказался необычайно упругим и прочным, а главное – не терял своих свойств под воздействием жары.
Вулканизация В 1939 г.американец Чарльз Нельсон Гудьир обнаружил, что каучук-сырец, смешанный при нагревании с небольшим количеством серы, превращается в эластичную резину. В зависимости от содержания серы и состава наполнителей получают различные сорта резины, отвечающие любым требованиям: устойчивости к истиранию, к действию органических растворителей и других веществ. Уже при введении 0,15% серы каучук меняет свойства. Вообще же количество вводимой при вулканизации серы колеблется от 2 до 5%. Сущность вулканизации (нагревание с серой) заключается в образовании новых поперечных связей между полимерными цепями. При вулканизации серой мостики образуют дисульфидные группы, а при радикальной вулканизации появляются поперечные связи между полимерными цепями. Свойства синтетического каучука в значительной степени зависят от длины составляющих его молекулярных цепей.
“>