Промышленное применение
Самое массовое использование природного каучука на практике — это изготовление резины. В основе этого процесса лежит реакция вулканизации, разработанная еще в XIX веке.
Для получения резины, в сырье добавляют различные компоненты, способствующие образования длинномерных молекул, соединенных между собой поперечными связями. Такое строение и обеспечивает резине возможность сжатия и растяжения практически при любой температуре.
Промышленное применение натурального каучука
Продукт вулканизации – резина предназначается для применения различных отраслях. Е применяют для производства покрышек и камер для любой техники, работающей на колесном ходу.
Кроме того, каучук служит основой для производства различных уплотнений применяемых для работ по тепло-,гидро- и звукоизоляции. Без него не может обойтись и медицина, в частности при производстве перчаток, презервативов. Кроме того, множество изделий из него применяют в медицинских приборах и оборудовании.
Покрышки из натурального каучука Натуральный каучук в роли уплотнителя
Каучук применяют и в такой отрасли как ракетная. Его используют как основу для производства твердого топлива для ракет. В частности он используется как топливо, а наполнителем выступает порошок селитры, а окислителем выступает перхлорат аммония.
Добыча каучука
Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.
Внимание 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
Чтобы сохранить их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом смерти вывоз семян и молодых деревьев гевеи
Но было поздно
Чтобы сохранить их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом смерти вывоз семян и молодых деревьев гевеи. Но было поздно
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 Генри Викгем (Henry Wickham) поехал в 1876 году на берега Амазонки, где собрал 70 000 семян гевеи и контрабандно вывез их из Бразилии. Тайком доставил их в Королевский ботанический сад в Лондоне. Семена были высеяны, но взошло только 4%.
Однако через несколько дней сеянцы достигли полуметровой высоты и были использованы для высадки на плантациях сперва в Шри-Ланке, а затем в других тропических районах Восточного полушария. Затем такие же плантации были устроены в полосе 1100—1300 км по обе стороны от экватора. Около 99% плантационного каучука приходит из Юго-Восточной Азии.
Попытки высадить каучуконосные деревья в тропических областях Западного полушария закончились неудачей из-за болезней растений в тех местностях.
Компании, организовывавшие добычу, сбор и перевозку каучука, безжалостно калечили людей, занятых его сбором, стремясь как можно больше и дешевле получить его
Сборщику каучука много приходилось 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 обрабатывал в каучук.
Тут же в лесу раскладывал костёр, вырезал лопаточку в виде весла и обмазывал её глиной. Он садился на корточки, обмакивал лопаточку в сосуд с соком гевеи и держал в белом дыму костра, поворачивая над огнём. А когда вода испарялась, и вокруг лопаточки образовывалась тонкая плёнка каучука, серингеро снова макал её в сок гевеи и снова коптил в дыму костра. Это продолжалось до тех пор, пока вокруг лопатки не образовывался большой ком килограммов в 5 весом. Затем серингеро разрезал его и снимал с лопатки в виде листа толщиной в 10 см. Это был лучший и, благодаря копчению, не загнивавший каучук. Но серингеро гибли 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 XX веке.
Гевея — дерево мирового значения.
Взрослые деревья растут в высоту до 20—30 метров. Прямой ствол гевеи толщиной до 30—50 см покрыт беловатой корой. Дерево отличается наличием млечного сока (латекса) во всех частях. Тройчатые, кожистые листья длиной до 15 см имеют овальную форму с заострённой верхушкой и собраны на концах ветвей в виде пучков. Смена листьев у гевеи бразильской происходит ежегодно.
Растение однодомное с однополыми мелкими, бело-жёлтыми цветками, собранными в рыхлые кисти. Плоды гевеи имеют форму трёхстворчатой коробочки с 3 яйцевидными семенами с плотной оболочкой длиной 2,5 — 3 мм.
Родиной гевеи являются влажные тропические леса долины реки Амазонки. В 1876 году англичане перевезли большое количество ее семян на Цейлон, в Индию и Индонезию. В настоящее время порода широко культивируется в странах тропической Азии (Шри-Ланка, Малайский архипелаг, полуостров Малакка), Бразилии и в африканских странах (Нигерия). Дерево является основным источником натурального каучука, а Малайзия получает стабильно большие объемы древесины с каучуковых плантаций и является крупнейшим поставщиком латекса. Для сбора сока пригодны только молодые деревья, поэтому взрослые деревья подлежат вырубке
Древесина гевеи и изделия из нее наряду с каучуком являются важной частью малайского экспорта, поэтому малайцы называют гевею «золотым деревом». Содержание каучука в соке гевеи из бассейна Амазонки достигает 40—50 %, а его доля в мировом производстве натурального каучука составляет 90—92 %
Текстура древесины гевеи слабо выражена, так как не имеет образующихся от смены сезонов годовых колец
Древесина имеет благородный нежно-кремовый оттенок, прикорневая часть пронизана мелкими коричневыми прожилками. Средняя часть имеет однотонный кремовый цвет, переходящий ближе к кроне в светлорозовый. Разница оттенков позволяет создавать эксклюзивную мебель за счет использования деталей различных оттенков и фактур
Текстура древесины гевеи слабо выражена, так как не имеет образующихся от смены сезонов годовых колец. Древесина имеет благородный нежно-кремовый оттенок, прикорневая часть пронизана мелкими коричневыми прожилками. Средняя часть имеет однотонный кремовый цвет, переходящий ближе к кроне в светлорозовый. Разница оттенков позволяет создавать эксклюзивную мебель за счет использования деталей различных оттенков и фактур.
Наличие в структуре древесины натурального каучука, скрепляющего волокна, делает изделия из гевеи особо прочными. По прочности гевея не уступает европейскому дубу. Древесина гевеи относится к семейству пород красного дерева, включающего пьянкадо, керуянг, тик, напаук, тхинвин и др. Для этих пород характерна стойкость к гниению, высокая твердость и прочность древесины, долговечность и отличная обрабатываемость.
В древние времена древесине гевеи приписывались магические свойства, из нее изготовляли особые ритуальные вещи. Из гевеи вырезали также декоративные фигурки, ажурные рамы для картин, а также искусной резьбой украшали мебель, благодаря изящным узорам обладающей неповторимым шармом. В наши дни из гевеи производят также красивый и особо прочный паркет, декоративные отделочные панели, кухонную утварь.
все породы деревьев
Гевея, хевея (Hevea), род вечнозелёных однодомных деревьев семейства молочайных. Около 12 видов, высота дерева 30—40 м, листья тройчатосложные, цветки мелкие, однополые, собранные в метельчатые соцветия.
Синтетический каучук и его основные виды
Бутадиеновый каучук применяется для изготовления автомобильных камер и шин. Эксплуатационные, а также физико-химические свойства изделий гораздо лучше по сравнению с натуральным материалом.
Одной из его особенностей является способность надёжно удерживать воздух. Она превосходит аналогичное качество природного материала примерно в 10 раз. Химия позволила создать материалы, которые по своим характеристикам существенно превосходят природный каучук.
Ещё одна область применения – изготовление эбонита или химически стойкой резины.
Хлоропреновый каучук поставляется клиентам в виде светло-жёлтой массы. Отличительные качества продукта:
высокая стойкость к огню и температурному воздействию;
он отличается невосприимчивостью к озону, низким температурам и другим видам погодного воздействия;
у него имеется высокий уровень адгезии к тканям, металлам и другим материалам.
Материал под действием растяжения способен кристаллизоваться. Это качество повышает его прочностные характеристики.
Материал, изготовленный на основе этилен-пропилена используется там, где нужна ударопрочная резина.
Кремнийорганические каучуки обладают повышенной стойкостью к температурному и химическому воздействию, к истиранию. Этот материал не пропускает газы.
Дивиниловый каучук используется для создания прокладок в установках высокого давления.
Изопреновый каучук: применение
По составу изопреновый каучук весьма схож с натуральным. Следовательно, спектр свойств этих веществ во многом совпадает.
К его недостаткам можно отнести плохую устойчивость к высоким температурам, озону и воздействию прямых солнечных лучей. Низкая когезионная прочность резины на их основе – это свойство, которое делает менее востребованным изопреновый каучук. Применение его затрудняется из-за повышенной липкости, недостаточной каркасности и текучести. Но в монолитных изделиях, которые не требуют соединения большого количества частей, изопреновые каучуки используются достаточно широко.
Свойства и применение
Свойства синтетического каучука во многом превышают основные параметры натурального продукта. Так, его плотность меньше плотности воды и поэтому он спокойно плавает.
Химические свойства синтетического каучука позволяют ему не растворяться в воде, именно это позволяет его использовать для изготовления покрытий не проницаемых для воды. Это свойство позволяет их использовать для шитья одежды, спортивного инвентаря и пр. Такие вещества как бензин, бензол растворяют каучуки. Это свойство позволяет их применять для производства клеевых составов. Каучук – это диэлектрик, которые широко применяют для создания изоляторов силового и слаботочного оборудования. Каучуки обладают гибкостью, прочностью, и повышенной стойкость к истиранию. Кроме этого каучуки сохраняют свои свойства при циклических деформациях.
Применение синтетического каучука
Синтетические каучуки подразделяют на общие и специальные. К общим относят:
- изопреновые;
- бутадиен-стирольные и пр.
Их основные свойства – морозостойкость, высокая износостойкость. Кроме этого они обладают высокой масло бензо- и озоностойкостью.
Бутадиеновые каучуки(ПБ), иногда их называют дивиниловыми, относят к материалам общего назначения. Их применяют для изготовления проекторных и обкладочных резин для шин (каркаса, боковины и пр.). Этот материал применяют для производства материалов, применяемых в кабельной промышленности, инструмента для абразивной обработки металла и других материалов, антифрикционных изделий.
https://youtube.com/watch?v=yb5hmr2X67g
Сырье на основании этилен — пропилена используют для создания ударопрочных полимеров, шин для велосипедов, тканей с водоотталкивающими свойствами, конвейерных лент для работы в термически сложных условиях.
Фторокремнийорганические каучуки (фторсиликоны или фторкаучки). Особенностью этих материалов – это сочетание стойкости к действию температуры, как низкой, так и высокой и различным агрессивным средам. Кроме того, сырье этого класса отличается стойкостью к истиранию, воздействию открытого пламени. Он не пропускает газы. Его диэлектрические свойства позволяют его применять для создания изоляции, как для силовых кабелей, так и слаботочной аппаратуры. Это сырье применяют для производства материалов, применяемых для гумирования емкостей, предназначенных для транспортировки агрессивных веществ.
Еще одно важное свойство этих материалов – стойкость к радиации. Отличия искусственного материала от природного заключаются в том, что при получении синтетического сырья применяют множество сополимеров и химических элементов, которые добавляют новые характеристики этому материалу. Отличия искусственного материала от природного заключаются в том, что при получении синтетического сырья применяют множество сополимеров и химических элементов, которые добавляют новые характеристики этому материалу
Отличия искусственного материала от природного заключаются в том, что при получении синтетического сырья применяют множество сополимеров и химических элементов, которые добавляют новые характеристики этому материалу.
Устойчивый спрос на синтетический каучук привел к появлению целой отрасли, которая задействована на производстве этого сырья. На рынке этого сырья отмечается постоянный рост спроса на эту продукцию. Лидером по потреблению синтетического сырья можно считать самую динамично, развивающуюся экономику мира – китайскую. Динамика рынка показывает, что после кризисных явлений 2008 – 2009 года, и падения спроса на эту продукцию в пределах 4%, на сегодня прирост сбыта составляет до 7%, от прошлогоднего уровня.
Среди стран, которые лидируют по производству синтетического сырья надо назвать КНР, РФ, США и ряд других.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
- Ю. М. Лахтин “Материаловедение”, 1990, Москва, «Машиностроение”
- Н. В. Белозеров “Технология резины”, 1979, Москва, “Химия”
- Ф. А. Гарифуллин, Ф. Ф. Ибляминов “Конструкционные резины и методы определения их механических свойств”, Казань, 2000
- Руздитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия-11: Органич. химия. Основы общей химии: (Обобщение и углубление знаний): Учеб. для 11 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1992. — 160 с.: ил. — ISBN 5-09-004171-7.
- Глинка Н. Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. — 23-е изд., стереотипное. / Под ред. В. А. Рабиновича. — Л.: Химия, 1984. — 704 с.ил.
- Большой Энциклопедический словарь. — М.: Большая российская энциклопедия,1998.
Натуральный каучук
Знакомство европейцев с натуральным каучуком состоялось в 1540 году, когда испанские завоеватели высадились на берегах Южной Америки в поисках страны золота — Эльдорадо. Именно тогда они узнали о белом древесном соке — «као учу» — «слезах дерева». Им аборигены пропитывали свои одеяла, чтобы защититься от дождя. Этот сок, когда его держали над огнем, становился густым, как смола. Но «первооткрывателям» не суждено было вернуться и о каучуке забыли. Лишь спустя 200 лет начались его крупные поставки в Европу и первые серьезные исследования.
Основным источником получения натурального каучука (НК) является млечный сок каучуконосных растений – латекс. Он представляет собой водную дисперсию каучука, содержание которого доходит до 40%. Каучук в латексе находится в виде мельчайших частиц шарообразной или грушевидной формы — глобул. Размеры глобул неодинаковы. Внутреннюю часть глобулы составляет углеводород каучука. Наружный (адсорбционный) защитный слой содержит природные белки (протеины), липиды и мыла жирных кислот.
Промышленное применение натурального каучука в Европе началось в первой половине XIX в. Вначале изготовляли прорезиненные ткани с применением растворов каучука в органическом растворителе (Ч. Макинтош, 1823 г.). Однако по прочности и долговечности такие изделия были малопригодны для практических целей, поскольку натуральный каучук сохранял свою эластичность лишь при комнатной температуре.
После открытия Гудьером в 1839 г. процесса вулканизации, обеспечивающего перевод термопластичного липкого малопрочного каучука в высокоэластичную прочную резину, его применение для производства различных изделий во всех развитых странах резко возросло.
В России резиновая промышленность возникла еще до открытия процесса вулканизации.
В начале XX в. вследствие быстрого развития техники резко возросла потребность в каучуке, области применения которого все больше расширялись. Это побудило исследователей заняться изысканием методов получения синтетического каучука. Огромное значение для решения этого вопроса имели работы М. Фарадея, Г. Вильямса, Г. Бушарда, посвященные установлению химической структуры натурального каучука. В настоящее время производство натурального каучука превышает 6 млн. т. в год. Практически весь латекс получают с плантаций бразильской гевеи, расположенных главным образом в тропической Юго-Восточной Азии.
Строение и свойства натурального каучука
В состав каучука входят: углеводород каучука (основная часть), влага, вещества ацетонового экстракта, азотсодержащие вещества (главным образом протеины), зола (неорганические вещества). Содержание этих веществ в каучуках колеблется в широких пределах в зависимости от многих причин, наибольшее значение из которых имеет способ приготовления каучука. Основные свойства технического каучука определяются наличием в нем высокомолекулярного углеводорода состава (С5Н8)n.
Каучук из гевеи полностью является 1,4-цис-изомером:
В свежем каучуке имеются альдегидные группы, количество которых значительно колеблется в зависимости от происхождения каучука. Они вызывают сильное структурирование и увеличение вязкости каучука при хранении.
В результате многократно повторяющихся замораживаний изменений физических и химических свойств каучука не наблюдается. При длительном хранении при температуре ниже 10°С каучук кристаллизуется. Максимальная скорость его кристаллизации наблюдается при -25 °С.
Области применения
Натуральный каучук — единственный несинтетический эластомер, нашедший широкое применение, хотя продолжаются исследования возможностей применения некоторых его разновидностей.
Высокая когезионная прочность и клейкость являются двумя важнейшими свойствами натурального каучука. Когезионная прочность позволяет невулканизованным изделиям, таким как шина, сохранять свою форму во время сборки и хранения перед вулканизацией, тогда как клейкость полезна тогда, когда идет сборка различных деталей шины.
Натуральный каучук применяют как самостоятельно, так и в комбинации с другими каучуками для производства автомобильных шин и разнообразных резиновых технических изделий (амортизаторов, прокладок, уплотнителей и других деталей). На основе НК изготовляют клеи, эбониты, губчатые изделия. Важные области применения НК — резиновые изделия санитарии, медицинского, пищевого, бытового и спортивного назначения.
Рубрики: Каучуки
Натуральный каучук
99% такого материала получают из дерева гевеи. Для этого на коре делают надрезы в виде буквы V. В нижней части перпендикулярно поверхности устанавливается желобок, по которому постепенно стекает сок в миску, установленную ниже. Вытекание латекса (млечного сока гевеи) длится в течение полутора часов.
Содержание каучука в нём может быть различным. Это зависит от:
того, какой возраст у дерева, с которого собирают сок;
важное значение имеет состав почвы, в которой растёт гевея;
времени года, когда происходит сбор;
того, какая была в это время погода;
времени и качества сделанных надрезов;
других особенностей сбора латекса.
Для того, чтобы натуральный каучук можно было использовать, он должен пройти следующую обработку:
Сначала производится отжим. Он необходим для того, чтобы удалить из латекса излишнюю влагу.
После этого полученные полосы обматывают вокруг палки и просушивают над костром.
Полосы раскладывают в один слой и оставляют под лучами солнца.
Теперь осталось подержать над дымом.
Подготовленный таким образом каучук может служить сырьем для производства резины.
Сок добывают из тех деревьев, которым уже исполнилось 12 лет. В год может быть получено от 3 до 5,5 кг латекса.
Состав латексного раствора:
до 70% воды;
содержание каучука в различных случаях колеблется от 25% до 70%;
содержание других химических веществ, включая протеин, не превышает 1-2%.
Использование каучука
Каучук имеет чрезвычайно большое значение в разнообразных отраслях промышленности, техники и медицины. Это значение обусловлено его своеобразными механическими свойствами, из которых наиболее важны эластичность, растяжимость и упругость, равномерные во всех направлениях. Растяжимость составляет 4—7 раз от первоначальной длины. Эта особенность используется при изготовлении множества вещей, начиная от качественных матрасов и заканчивая медицинскими изделиями.
Каучук применяют в виде вулканизированной резины, которая представляет физико-химические соединения каучука с серой, а не в чистом виде. Основное медицинское значение резины в том, что из неё делают различные медицинские инструменты, предметы ухода за больными, различные лабораторные предметы. Большое значение резина имеет в производстве протезов. Получило развитие производство синтетического каучука, к которому в ряде случаев необходимо добавление натурального каучука для придания ему надлежащих технологических свойств.
Основная масса натурального каучука, потребляемого мировой промышленностью, добывается из некоторых тропических деревьев, главным образом, из гевеи (Hevea brasiliensis). Раньше считали, что каучук может накапливаться в достаточных для промышленной эксплуатации количествах только в условиях тропического климата и исключительно деревьями. Были проведены большие работы по изысканию каучуконосных растений в составе дикорастущей флоры. В результате специально проведённых ботанических экспедиций были открыты травянистые каучуконосные растения, в млечном соке каких содержится достаточное количество каучука. Из этих растений в промышленную культуру вошли кок-сагыз, крым-сагыз, тау-сагыз. Кроме того, промышленное значение получило введённое в культуру (в Азербайджане) мексиканское растение гваюла.
Кок-сагыз (Taraxacum kok-saghyz), многолетнее растение семейства сложноцветных, в диком состоянии растёт в Казахстане, в горах Тянь- Шаня. Он введён в широкую культуру и определил создание советской сырьевой базы натурального каучука. Техника возделывания кок-сагыза разработана н.-и. учреждениями, обеспечившими получение высоких устойчивых урожаев корней (из которых получают каучук) и семян. Огромными успехами каучуководство обязано акад. Т. Д. Лысенко, разработавшему, обосновавшему и внедрившему в производство гнездовые посевы кок-сагыза, а также разведение его черенками.
Крым-сагыз (Taraxacum megalorhizon var. gymnanthum), многолетнее растение семейства сложноцветных, растущее в диком виде в Крыму. Содержит меньше каучука, чем кок-сагыз, и малозимостоек. Он внедрён в культуру в гораздо меньших масштабах, чем кок-сагыз, но имеет перспективы дальнейшего расширения.
Тау-сагыз (Scorzonera tau-saghyz), многолетнее растение семейства сложноцветных, растущее в диком состоянии в ограниченном ареале в горах Кара-Тау (Казахстан). Введён в культуру на поливных землях в Казахстане, Узбекистане. Отличается высоким содержанием каучука в млечном соке. Созданы высокопродуктивные сорта этого растения.
Гваюла (Parthenium argentatum), полукустарник семейства сложноцветных, родом из Мексики. Семена впервые были завезены к нам в 1926 г. Созданы новые сорта. Возделывается в многолетней культуре в Азербайджане, Туркмении. Растение не имеет млечного сока. Каучук накапливается в паренхимных клетках вторичной коры и сердцевины. Каучук извлекают из дроблёного сырья механическим способом (на центрифугах) или экстракцией бензином или хлороформом. Готовый технический каучук из гваюлы по качеству хуже, чем продукт из кок-сагыза, качество которого соответствует лучшим мировым образцам. Каучук из гваюлы содержит до 65% смол и имеет более ограниченное применение, чем продукт корневых каучуконосных растений (главным образом, идёт в примесь к синтетическому каучуку для его смягчения и придания ему клейкости).
Возникли вопросы или что-то непонятно? Спросите у редактора статьи — .
Из других растений как каучуконосные растения изучались ваточник, подсолнечник, земляная груша.
