Каучук та гума, Детальна інформація

\x00B8

1/4

A

AE

E

\x00D0

J\x00D0

O

TH

a

i

\x00F0

Zулканизуются пором із внутрішньої сторони й у такий спосіб відіграють роль власних вулканізаторів. Каучуковий шланг втягується усередину плетеного бавовняного шланга, до них прикріплюються сполучні фланці та в середину заготівлі на заданий час під тиском нагнітається пара.

Вулканізація без підведення тепла може проводитися за допомогою хлористої сірки S2Cl2 шляхом або занурення в розчин, або впливу пар. Тільки тонкі аркуші чи такі вироби, як фартухи, купальні шапочки, напальчники чи хірургічні рукавички, вулканизуются таким способом, оскільки реакція протікає швидко, а розчин при цьому не проникає глибоко в заготівлю. Додаткова обробка аміаком необхідна для видалення кислоти, що утвориться в процесі вулканізації.

ТВЕРДА ГУМА

Вироби з твердої гуми відрізняються від виробів з м'якої гуми головним чином кількістю сірки, використовуваної при вулканізації. Коли кількість сірки в гумовій суміші перевищує 5%, у результаті вулканізації виходить тверда гума. Гумова суміш може містити до 47 частин сірки на 100 частин каучуку; при цьому виходить твердий і твердий продукт, називаний ебонітом, оскільки схожий на ебенове (чорне) дерево. Виробу з твердої гуми володіють гарними діелектричними властивостями і використовуються в електротехнічній промисловості як ізолятори, наприклад у розподільних щитах, качанах, розетках, телефонах і акумуляторах. Виготовлені з застосуванням твердої гуми труби, клапани й арматура застосовуються в тих областях хімічної промисловості, де потрібна корозійна стійкість. Виготовлення дитячих іграшок - ще одна стаття споживання твердої гуми.

СИНТЕТИЧНИЙ КАУЧУК

Синтез каучуку, який відбувається в дереві, ніколи не виконувався в лабораторії. Синтетичні каучуки є еластичними матеріалами; вони подібні з натуральним продуктом по хімічних і фізичних властивостях, але відрізняються від нього структурою.

Синтез аналога натурального каучуку (1,4-цис-полиизопрена і 1,4-цис-полібутадиєна). Натуральний каучук, одержаний з гевеї бразильської, має структуру, що складається на 97,8% з 1,4-цис-поліізопрену:

Синтез 1,4-цис-полізопрену проводився декількома різними шляхами з використанням регулюючих стереоструктуру каталізаторів, і це дозволило налагодити виробництво різних синтетичних еластомерів. Каталізатор Циглера складається з триетилалюмінію і чотирьоххлористого титана; він змушує молекули ізопрену поєднуватися (полімеризуватися) з утворенням гігантських молекул 1,4-цис-поліізопрену (полімеру). Аналогічно, металевий літій чи алкіл- і алкилетилові сполуки, наприклад бутиллітій, служать каталізаторами полімеризації ізопрену в 1,4-цис-поліізопрен. Реакції полімеризації з цими каталізаторами проводяться в розчині з використанням вуглеводнів нафти як розчинники. Синтетичний 1,4-цис-поліізопрен має властивості натурального каучуку і може використовуватися як його заступник у виробництві гумових виробів.

Полібутадієн, на 90-95% складається з 1,4-цис-изомера, також був синтезований за допомогою регулюючих стереоструктуру каталізаторів Циглера, наприклад триетилалюмінію і чотирьохйодитого титана. Інші регулюючі стереоструктуру каталізатори, наприклад хлорид кобальту й алкілалюминій, також дають полібутадієн з високим (95%) вмістом 1,4-цис-ізомера. Бутиллитий теж здатний полимеризовать бутадієн, однак дає полібутадієн з меншим (35-40%) змістом 1,4-цис-ізомера. 1,4-цис-полибутадіен має надзвичайно високу еластичність і може використовуватися як наповнювач натурального каучуку.

Тіокол (полісульфідний каучук). У 1920, намагаючись одержати новий антифриз з етиленхлориду і полісульфіду натрію, Дж.Патрик замість цього відкрив нову каучукоподібну речовину, названу ним тіоколом. Тіокол високостійкий до бензину й ароматичних розчинників. Він має гарні характеристики старіння, високий опір раздиру і низьку проникність для газів. Не будучи дійсним синтетичним каучуком, він знаходить застосування для виготовлення гум спеціального призначення.

Неопрен (поліхлоропрен). У 1931 компанія "Дюпон" оголосила про створення каучукоподібного полімеру, чи эластомера, названого неопреном. Неопрен виготовляють з ацетилену, що, у свою чергу, одержують з вугілля, вапняку і води. Ацетилен спочатку полімеризують до вінілацетилену, з якого шляхом додавання соляної кислоти роблять хлоропрен. Далі хлоропрен полімеризують до неопрена. Крім маслостійкості неопрен має високу тепло- і хімічну стійкість і використовується у виробництві шлангів, труб, рукавичок, а також деталей машин, наприклад шестерень, прокладок і приводних ременів.

Буна S (SBR, бутадиенстирольный каучук). Синтетичний каучук типу буна S, що позначається як SBR, виробляється у великих реакторах із сорочкою, чи автоклавах, у яких завантажують бутадієн, стирол, мило, воду, каталізатор (персульфат калію) і регулятор росту ланцюга (меркаптан). Мило і вода служать для емульгування бутадієну і стиролу і приведення їхній у близький контакт із каталізатором і регулятором росту ланцюга. Вміст реактора нагрівається до приблизно 50° С и перемішується протягом 12-14 ч; за цей час у результаті процесу полімеризації в реакторі утвориться каучук. Латекс, що виходить, містить каучук у формі малих часток і має вид молока, що дуже нагадує натуральний латекс, добутий з дерева.

Латекс із реакторів обробляється преривачем полімеризації для зупинки реакції з антиоксидантом для збереження каучуку. Потім він очищається від надлишку бутадієну і стиролу. Щоб відокремити (шляхом коагуляції) каучук від латексу, він обробляється розчином хлориду натрію (харчової солі) у кислоті або розчином сульфату алюмінію, що відокремлюють каучук у формі дрібної крихти. Далі крихта промивається, сушиться в печі і пресується в стоси.

З усіх еластомерів SBR використовується найбільше широко. Більше всього його йде на виробництво автомобільних шин. Цей еластомер подібний по властивостях з натуральним каучуком. Він не маслостоек і в більшості випадків виявляє низьку хімічну стійкість, але має високий опір удару і стиранню.

Латекси для емульсійних фарб. Бутадієн-стирольні латекси широко використовуються в емульсійних фарбах, у яких латекс утворить суміш з пігментами звичайних фарб. У такому застосуванні вміст стиролу в латексі повинен перевищувати 60%.

Низькотемпературний маслонаповнений каучук. Низькотемпературний каучук - особливий тип каучуку SBR. Він виробляється при 5° С и забезпечує кращу зносостійкість шин, чим стандартний SBR, отриманий при 50° С. Зносостійкість шин ще більш підвищується, якщо низькотемпературному каучуку додати високу ударну в'язкість. Для цього в базовий латекс додають деякі нафтові олії, називані нафтовими мягчителями. Кількість олії, що додається, залежить від необхідного значення ударної в'язкості: чим воно вище, тим більше вводиться олії. Додана олія діє як мягчитель твердого каучуку. Інші властивості маслонаповненого низькотемпературного каучуку такі ж, як у звичайного низькотемпературних.

Буна N (NBR, бутадиенакрилонитрильный каучук). Разом з буна S у Німеччині був також розроблений маслостойкий тип синтетичного каучуку за назвою пербунан, чи буна N. Основний компонент цього нитрильного каучуку - також бутадієн, що сополимеризуется з акрилонітрилом власне кажучи по тім же механізмі, що і SBR. Сорту NBR розрізняються змістом акрилонитрила, кількість якого в полімері варіює від 15 до 40% у залежності від призначення каучуку. Нитрильные каучуки маслостойки в ступені, що відповідає змісту в них акрилонитрила. NBR використовувався в тих видах військового устаткування, де була потрібна маслостійкість, наприклад у шлангах, що самоущільнюються паливних елементах і конструкціях транспортних засобів.

Бутилкаучук. Бутилкаучук - ще один синтетичний каучук - був відкритий у 1940. Він чудовий своєю низькою газопроникністю; камера шини з цього матеріалу утримує повітря в 10 разів довше, ніж камера з натурального каучуку. Бутилкаучук виготовляють полімеризацією ізобутілену, одержуваного з нафти, з малою добавкою ізопрену при температурі 100° С.