Каучуки - натуральні або синтетичні матеріали, що характеризуються еластичністю, водонепроникністю і електроізоляційними властивостями, з яких шляхом спеціальної обробки одержують гуму. Природний каучук отримують з рідини молочно-білого кольору, званої латексом, - молочного соку каучуконосних рослин.
Натуральний каучук отримують коагуляцією молочного соку (латексу) каучуконосних рослин. Основний компонент каучуку - вуглеводень поліізопрен (91-96%). Природний каучук зустрічається в дуже багатьох рослинах, що не становлять одного певного ботанічного сімейства. Залежно від того, в яких тканинах накопичується каучук, каучуконосні рослини ділять на:
Паренхімні - каучук в коренях і стеблах;
Хлоренхімние - каучук в листі і зелених тканинах молодих пагонів.
Латексні - каучук в молочному соку.
Трав'янисті латексні каучуконосні рослини із сімейства складноцвітих (кок-сагиз, крим-сагиз і інші), які ростуть в помірній зоні, в тому числі в південних республіках, що містять каучук у невеликій кількості в коренях, промислового значення не мають.
Що таке синтетичний каучук? Це - синтетичні полімери, здатні перероблятися в гуму шляхом вулканізації, складають основну масу еластомерів. В якому з міст виробляють каучук в Росії? Наприклад, в Тольятті, Красноярську.
Синтетичний каучук - високополімерний, каучукоподібний матеріал. Його отримують полімеризацією або кополімеризації бутадієну, стиролу, ізопрену, неопрену, хлорпрен, изобутилена, нітрит акрилової кислоти. Подібно натуральним каучукам, синтетичні мають довгі макромолекулярні ланцюга, іноді розгалужені, із середнім молекулярною вагою, рівним сотням тисяч і навіть мільйонів. Полімерні ланцюги в синтетичному каучуку в більшості випадків мають подвійні зв'язки, завдяки яким при вулканізації утворюється просторова сітка, що отримується при цьому гума, набуває характерні фізико-механічні властивості.
Зазвичай прийнято класифікація та найменування каучуків по мономеру, використаним для їх отримання (ізопренові, бутадієновий і т. Д.) Або за характерною угрупованню (атомам) в основному ланцюзі або бічних групах (уретанові, полісульфідні і ін.) Синтетичні каучуки також поділяють за ознаками , наприклад, за змістом наповнювачів (наповнені і ненаповнені), за молекулярною масою (консистенції) і випускний формі (тверді, рідкі, порошкообр.). Частина синтетичних каучуків випускають у вигляді водних дисперсій - синтетичних латексів. Особливу групу каучуків складають - термоеластопласти.
Деякі види синтетичних каучуків (наприклад полізобутілен, силіконовий каучук) представляють собою повністю граничні з'єднання, тому для їх вулканізації застосовують органічні перекису, аміни і ін. Речовини. Окремі види синтетичних каучуків по ряду технічних властивостей перевершують натуральний каучук.
По області застосування синтетичні каучуки поділяють на каучуки загального і спеціального призначення. До каучуку загального призначення відносять каучуки з комплексом досить високих технічних властивостей (міцність, еластичність і ін.), Придатних для масового виготовлення широкого кола виробів. До каучуку спеціального призначення відносять каучуки з одним або декількома властивостями, що забезпечують виконання спеціальних вимог до виробу і ярмо працездатності в часто екстремальних умовах експлуатації.
Каучуки загального призначення: ізопрена, бутадієновий, бутадіенстірольние і ін.
Каучуки спеціального призначення: бутилкаучук, етиленпропіленового, хлорпренового, фторкаучук, уретанові та ін. Багато хто не знає, що в СРСР випускали неопрен і задаються питанням - в якому з міст виробляють каучук зараз? На жаль, неопрен випускали в Вірменії на заводі Наїріт, який вже кілька років, як зупинений.
У техніці з каучуків виготовляють шини для автотранспорту, літаків, велосипедів; каучуки застосовують для електроізоляції, а також виробництва промислових товарів і медичних приладів.
1. Натуральний каучук
Каучук існує стільки років, скільки і сама природа. Скам'янілі рештки каучуконосних дерев, які були знайдені, мають вік близько трьох мільйонів років. Перше знайомство європейців з натуральним каучуком відбулося п'ять століть тому, а в США речі з каучуку стали популярними в 1830-х роках, гумові пляшки і взуття, зроблені американськими індіанцями, продавалися в великих кількостях. У 1839 році американський винахідник Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) виявив, що нагрівання каучуку з сіркою усуває його несприятливі властивості. Він поклав на піч шматок покритої каучуком тканини, на яку був нанесений шар сірки. Через деякий час він виявив Кожеподобная матеріал - гуму. Цей процес був названий вулканізацією. Відкриття гуми призвело до широкого її застосування: у 1919 році було випущено на ринок вже понад 40 000 різних виробів з гуми.
природні каучуконоси
Слово «каучук» походить від двох слів мови тупі-гуарані: «кау» - дерево, «вчу» - текти, плакати. «Каучу» - сік гевеї, першого і найголовнішого каучуконоса. Європейці додали до цього слова всього одну букву. серед трав'янистих рослин Росії є всім знайомі кульбаба, полин і молочай, які теж містять молочний сік.
Промислове значення мають латексні дерева, які не тільки накопичують каучук у великій кількості, але і легко його віддають; з них найважливіша - гевея бразильська (Hevea brasiliensis), що дає за різними оцінками від 90 до 96% світового виробництва натурального каучуку.
Сирий каучук з інших рослинних джерел зазвичай засмічений домішками смол, які повинні бути видалені. Такі сирі каучуки містять гутаперчу - продукт деяких тропічних дерев сімейства Сапотові (Sapotaceae).
Каучуконоси найкраще ростуть не далі 10 ° від екватора на північ і південь. Тому ця смуга шириною 1300 кілометрів по обидва боки від екватора відома як «каучуковий пояс». Тут каучук видобувається і надходить для продажу в усі країни світу.
Фізичні та хімічні властивості натурального каучуку
Натуральний каучук - аморфне, здатне кристалізуватися тверде тіло.
Природний необроблений (сирої) каучук - білий або безбарвний вуглеводень.
Він не набухає і не розчиняється у воді, спирті, ацетоні і ряді інших рідин. Набухаючи і, потім, розчиняючись в жирних і ароматичних вуглеводнях (бензині, бензолі, ефірі та інших) і їх похідних, каучук утворює колоїдні розчини, широко використовувані в техніці.
Натуральний каучук однорідний за своєю молекулярною структурою, відрізняється високими фізичними властивостями, а також технологічними, тобто, здатністю оброблятися на обладнанні заводів гумової промисловості.
Особливо важливим і специфічним властивістю каучуку є його еластичність (пружність) - здатність каучуку відновлювати свою первинну форму після припинення дії сил, що викликали деформацію. Каучук - високоеластичний продукт, має при дії навіть малих зусиль оборотного деформацією розтягування до 1000%, а у звичайних твердих тіл ця величина не перевищує 1%. Еластичність каучуку зберігається в широких температурних межах, і це є характерним його властивістю. Але при довгому зберіганні каучук твердіє.
При температурі рідкого повітря -195 ° C він жорсткий і прозорий; від 0 ° до 10 ° C - крихкий і вже непрозорий, а при 20 ° C - м'який, пружний і напівпрозорий. При нагріванні вище 50 ° C він стає пластичним і липким; при температурі 80 ° C натуральний каучук втрачає еластичність; при 120 ° C - перетворюється в смолоподобную рідина, після застигання якої вже неможливо отримати первинний продукт. Якщо підняти температуру до 200-250 ° C, то каучук розкладається з утворенням ряду газоподібних і рідких продуктів.
Каучук - гарний діелектрик, він має низьку водо- і газопроникність. Каучук не розчиняється у воді, луги та слабких кислотах; в етиловому спирті його розчинність невелика, а в сірковуглеці, хлороформі і бензині він спочатку набухає, а вже потім розчиняється. Легко окислюється хімічними окислювачами, повільно - киснем повітря. Теплопровідність каучуку в 100 разів менше теплопровідності сталі.
Поряд з еластичністю, каучук ще і пластичний - він зберігає форму, придбану під дією зовнішніх сил. Пластичність каучуку, виявляється при нагріванні і механічній обробці, є одним з відмінних властивостей каучуку. Так як каучуку притаманні еластичні і пластичні властивості, то його часто називають пласт-еластичним матеріалом.
При охолодженні або розтягуванні натурального каучуку спостерігається перехід його з аморфного в кристалічний стан (кристалізація). Процес відбувається не миттєво, а в часі. При цьому в разі розтягування каучук нагрівається за рахунок теплоти, що виділяється кристалізації. Кристали каучуку дуже малі, вони позбавлені чітких граней і певної геометричної форми.
При температурі близько -70 ° C каучук повністю втрачає еластичність і перетворюється в стеклообразную масу.
Взагалі все каучуки, як і багато полімерні матеріали, можуть перебувати в трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластіческом і вязкотекучем. Високоеластіческое стан для каучуку найбільш типово.
Каучук легко вступає в хімічні реакції з цілою низкою речовин: киснем (O2), воднем (H2), галогенами (Cl2, Br2), сіркою (S) та іншими. Ця висока реакційна здатність каучуку пояснюється його ненасиченої хімічної природою. Особливо добре реакції проходять в розчинах каучуку, в яких каучук знаходиться у вигляді молекул порівняно великих колоїдних частинок.
Майже всі хімічні реакції приводять до зміни фізичних і хімічних властивостей каучуку: розчинності, міцності, еластичності і інших. Кисень і, особливо, озон, окислюють каучук вже при кімнатній температурі. Впроваджуючи в складні і великі молекули каучуку, молекули кисню розривають їх на більш дрібні, і каучук, деструктуріруясь, стає крихким і втрачає свої цінні технічні властивості. Процес окислення лежить також в основі одного з перетворень каучуку - переходу його з твердого в пластичний стан.
Склад і будова натурального каучуку
Натуральний (природний) каучук (НК) являє собою високомолекулярний неграничні вуглеводень, молекули якого містять велику кількість подвійних зв'язків; склад його може бути виражений формулою (C5H8) n (де величина n становить від 1000 до 3000); він є полімером ізопрену.
Природний каучук міститься в молочному соку каучуконосних рослин, головним чином, тропічних (наприклад, бразильського дерева гевея). Інший природний продукт - гутаперча - також є полімером ізопрену, але з іншої конфігурацією молекул.
Довгу молекулу каучуку можна було б спостерігати безпосередньо за допомогою сучасних мікроскопів, але це не вдається, оскільки ланцюжок занадто тонка: діаметр її, відповідає діаметру однієї молекули. Якщо макромолекулу каучуку розтягнути до межі, то вона буде мати вигляд зигзага, що пояснюється характером хімічних зв'язків між атомами вуглецю, складовими скелет молекули.
Ланки молекули каучуку можуть обертається не безперешкодно в будь-якому напрямку, а обмежено - тільки навколо одинарних зв'язків. Теплові коливання ланок змушують молекулу згинатися, при цьому кінці її в спокійному стані зближені.
При розтягуванні каучуку кінці молекул розсуваються і молекули орієнтуються по напрямку розтягуючого зусилля. Якщо усунути зусилля, що викликало розтягнення каучуку, то кінці його молекул знову зближуються і зразок приймає первісну форму і розміри.
Молекулу каучуку можна уявити собі як круглу, незамкнуту пружину, яку можна сильно розтягнути, розвівши її кінці. Звільнена пружина знову приймає попереднє положення. Деякі дослідники представляють молекулу каучуку у вигляді пружної спіралі. Якісний аналіз показує, що каучук складається з двох елементів - вуглецю і водню, тобто, відноситься до класу вуглеводнів.
Спочатку прийнята формула каучуку була З 5 Н 8, але вона занадто проста для такого складного речовини як каучук. Визначення молекулярної маси показує, що вона досягає декількох сот тисяч (150 000 - 500 000). Каучук, отже, природний полімер.
Експериментально доведено, що в основному макромолекули натурального каучуку складаються із залишків молекул ізопрену, а сам натуральний каучук - природний полімер цис-1,4-поліізопрен.
Молекула натурального каучуку складається з декількох тисяч вихідних хімічних груп (ланок), з'єднаних один з одним і знаходяться в безперервному коливально-обертальному русі. Така молекула схожа на сплутаний клубок, в якому складові його нитки місцями утворюють правильно орієнтовані ділянки.
Основний продукт розкладання каучуку - вуглеводень, молекулярна формула якого однозначна з найпростішої формулою каучуку. Можна вважати, що макромолекули каучуку утворені молекулами ізопрену. Існують подібні полімери, які не виявляють такої еластичності, яку має каучук. Чим же пояснюється це його особливу властивість?
Молекули каучуку, хоча і мають лінійну будову, що не витягнуті в лінію, а багаторазово вигнуті, як би згорнуті в клубки. При розтягуванні каучуку такі молекули розпрямляються, зразок каучуку від цього стає довшим. При знятті навантаження, внаслідок внутрішнього теплового руху, ланки молекули повертаються в колишнє згорнуте стан, розміри каучуку скорочуються. Якщо ж каучук розтягувати з досить великою силою, то відбудеться не тільки випрямлення молекул, але і зміщення їх відносно один одного - зразок каучуку може порватися.
2. Синтетичний каучук
У Росії не було відомо природних джерел для отримання натурального каучуку, а з інших країн каучук до нас не завозився, а що таке синтетичний каучук тоді ещ не знали. І ось, 30 грудня 1927 г. 2 кг дивініловий каучуку було отримано шляхом полімеризації 1,3-бутадієну під дією натрію. З 1932 р було розпочато промислове виробництво 1,3-бутадієну, а з 1,3-бутадієну - виробництво каучуку.
Сировиною для синтезу бутадієну служить етиловий спирт. Отримання бутадієну засноване на реакціях дегідрування і дегідратації спирту. Ці реакції йдуть одночасно при пропущенні парів спирту над сумішшю відповідних каталізаторов.Бутадіен очищають від не прореагував етилового спирту, численних побічних продуктів і піддають полімеризації.
Для того щоб змусити молекулу мономера з'єднатися один з одним, їх необхідно попередньо порушити, тобто привести їх у такий стан, коли вони стають здатними, в результаті розкриття подвійних зв'язків, до взаємного приєднанню. Це вимагає витрати певної кількості енергії або участі каталізатора.
При каталітичної полімеризації каталізатор не входить до складу утворюється полімеру і не витрачається, а виділяється по закінченню реакції в своєму первісному вигляді. В якості каталізатора синтезу бутадиенового каучуку С. В. Лебедєв вибрав металевий натрій, вперше застосований для полімеризації ненасичених вуглеводнів російським хіміком А. А. Кракау.
Відмінною особливістю процесу полімеризації є те, що при цьому молекули вихідної речовини або речовин з'єднуються між собою з утворенням полімеру, не виділяючи при цьому будь-яких інших речовин.
Найважливіші види синтетичного каучуку
Вищерозглянутий бутадієновий каучук (СКБ) буває двох видів: стереорегулярний і нестереорегулярний. Стереорегулярний бутадієновий каучук застосовують головним чином у виробництві шин (які перевершують шини з натурального каучуку по зносостійкості), нестереорегулярний бутадієновий каучук - для виробництва, наприклад, кислото- і щелочестойкой гуми, ебоніту.
В даний час хімічна промисловість виробляє багато різних видів синтетичних каучуків, що перевершують за деякими властивостями натуральний каучук. Крім полібутадієновими каучуку (СКБ), широко застосовуються сополімерні каучуки - продукти спільної полімеризації (кополімеризації) бутадієну з іншими ненасиченими сполуками, наприклад, зі стиролом (СКС) або з акрилонитрилом (СКН). У молекулах цих каучуків ланки бутадієну чергуються з ланками відповідно стиролу і акрилонітрилу.
Бутадієн-стірольний каучук відрізняється підвищеною зносостійкістю і застосовується у виробництві автомобільних шин, конвеєрних стрічок, гумового взуття.
Бутадієн-Нітрільниє каучуки - бензо- і маслостойкие, і тому використовуються, наприклад, у виробництві сальників.
Вінілпірідіновиє каучуки - продукти сополимеризации дієнових вуглеводнів з вінілпіридину, головним чином бутадієну з 2-метил-5-вінілпіридину.
Гуми з них масло, бензо- і морозостійкі, добре злипаються з різними матеріалами. Застосовуються, в основному, у вигляді латексу для просочення шинного корду.
У Росії розроблено і впроваджено у виробництво отримання синтетичного полиизопреновой каучуку (СКІ), близького за властивостями до натурального каучуку. Гуми з СКІ відрізняються високою механічною міцністю і еластичністю. СКІ служить замінником натурального каучуку у виробництві шин, конвеєрних стрічок, гум, взуття, медичних і спортивних виробів.
Кремнійорганічні каучуки, або силоксанових каучуки, застосовуються у виробництві оболонок проводів і кабелів, трубок для переливання крові, протезів (наприклад, штучних клапанів серця) і ін. Рідкі кремнійорганічні каучуки - герметики.
Поліуретановий каучук використовується як основа зносостійкості гуми.
Хлоропренові каучуки - полімери хлоропрену (2-хлор-1,3-бутадієну) - за властивостями схожі з натуральним каучуком, в резинах застосовуються для підвищення атмосферо-, бензо- і маслостійкості.
Знаходить своє застосування спінений каучук. Вспениванию піддаються різні види каучуків. Існує і неорганічний синтетичний каучук - полифосфонитрилхлорид.
3. Гума
вулканізація каучуку
Натуральні і синтетичні каучуки використовуються переважно у вигляді гуми, так як вона має значно більш високою міцністю, еластичністю і рядом інших цінних властивостей. Для отримання гуми каучук вулканізіруют. Багато вчених працювали над вулканізацією каучуку. Тільки отримавши якісну гуму, вони до кінця зрозуміли що таке синтетичні каучук.
Сучасна технологія гумового виробництва здійснюється за такими етапами:
1. Виготовлення напівфабрикатів:
Развеска каучуків та інгредієнтів;
Пластикація каучуку;
Прорезініваніе тканин, каландрування, шприцювання;
Розкрій прогумованих тканин і гумових листів, складання виробів із напівфабрикатів.
2. Вулканізація, після якої з сирих гумових сумішей отримують готові гумові вироби.
З суміші каучуку з сіркою, наповнювачами (особливо важливим наповнювачем служить сажа) та іншими речовинами формують потрібні вироби і піддають їх нагріванню. При цих умовах атоми сірки приєднуються до подвійних зв'язків макромолекул каучуку і «зшивають» їх, утворюючи дисульфідні «містки». В результаті утворюється гігантська молекула, що має три виміри в просторі - як би довжину, ширину і товщину. Такий каучук (гума) буде, звичайно, міцніше невулканізованого.
Змінюється і розчинність полімеру: каучук, хоч і повільно, розчиняється в бензині, гума лише набухає в ньому. Якщо до каучуку додати більше сірки, ніж потрібно для утворення гуми, то при вулканізації лінійні молекули виявляться «зшитими» в дуже багатьох місцях, і матеріал втратить еластичність, стане твердим - вийде ебоніт. До появи сучасних пластмас ебоніт вважався одним з кращих ізоляторів.
Вулканізований каучук має велику міцність і еластичність, а також велику стійкість до зміни температури, ніж невулканізовані каучук; гума непроникна для газів, стійка до подряпин, хімічної дії, спеці і електрики, а також показує високий коефіцієнт тертя ковзання з сухими поверхнями та низьке - з зволоженими.
Прискорювачі вулканізації покращують властивості вулканізаторів, скорочують час вулканізації і витрата основної сировини, перешкоджають перевулканизации. Як прискорювачів використовуються неорганічні сполуки (оксид магнію MgO, оксид свинцю PbO та інші) і органічні: дитіокарбамати (похідні дитиокарбаминовой кислоти), тіурами (похідні диметиламина), ксантогенати (солі ксантогеновой кислоти) та інші.
Активатори прискорювачів вулканізації полегшують реакції взаємодії всіх компонентів гумової суміші. В основному, в якості активаторів застосовують оксид цинку ZnO.
Антиокислювачі (стабілізатори, противостарители) вводять в гумову суміш для попередження «старіння» каучуку.
Наповнювачі - підвищують фізико-механічні властивості гум: міцність, зносостійкість, опір стирання. Вони також сприяють збільшенню обсягу вихідної сировини, а, отже, скорочують витрати каучуку і знижують вартість гуми. До наповнювачів відносяться різні типи саж (технічний вуглець), мінеральні речовини (крейда CaCO3, BaSO4, гіпс, тальк, кварцовий пісок SiO2).
Пластифікатори (пом'якшувачі) - речовини, які покращують технологічні властивості гуми, полегшують її обробку (знижують в'язкість системи), забезпечують можливість збільшення вмісту наповнювачів. Введення пластифікаторів підвищує динамічну витривалість гуми, опір «стирання». В як пластифікатори використовуються продукти переробки нафти (мазут, гудрон, парафіни), речовини рослинного походження (каніфоль), жирні кислоти (стеаринова, олеїнова) та інші.
Міцність і нерозчинність гуми в органічних розчинниках пов'язані з її будовою. Властивості гуми визначаються і типом вихідної сировини. Наприклад, гума з натурального каучуку характеризується хорошою еластичністю, маслостойкостью, зносостійкість, але в той же час мало стійка до агресивних середовищ; гума з каучуку СКД має навіть більш високу зносостійкість, ніж з НК. Бутадієн-стірольний каучук СКС сприяє підвищенню зносостійкості. Ізопреновий каучук СКІ визначає еластичність і міцність гуми на розтягнення, а хлоропреновий - стійкість її до дії кисню.
В якому з міст випускають каучук і коли почалося його виробництво? У Росії перше велике підприємство-виробник в гумової промисловості було засновано в Петербурзі в 1860 році, згодом назване «Трикутником» (з 1922 року - «Червоний трикутник»). За ним були засновані і інші російські заводи гумових виробів (ГТВ): «Каучук» і «Богатир» у Москві, «Провідник» в Ризі та інші.
Застосування гуми в промислових товарах
Каучук має величезне народногосподарське значення. Найчастіше його використовують не в чистому вигляді, а у вигляді гуми. Гумові вироби застосовують в техніці для ізоляції проводів, виготовлення різних шин, у військовій промисловості, у виробництві промислових товарів: взуття, штучної шкіри, прогумованої одягу, медичних виробів.
Гума - високоеластичний, міцне з'єднання, але менш пластичне, ніж каучук. Вона являє собою складну багатокомпонентну систему, що складається з полімерної основи (каучуку) і різних добавок.
Найбільш великими споживачами гумових технічних виробів є автомобільна промисловість і сільськогосподарське машинобудування. Ступінь насиченості гумовими виробами - одна з основних ознак досконалості, надійності і комфортабельності масових видів машинобудівної продукції. У складі механізмів і агрегатів, сучасних автомобіля і трактора є сотні найменувань і до тисячі штук гумових деталей, причому одночасно зі збільшенням виробництва машин зростає їх резіноёмкость.
Види гуми та їх застосування
Залежно від структури гуму ділять на непористу (монолітну) і пористу.
Непористу гуму виготовляють на основі бутадиенового каучуку. Вона відрізняється високим опором стиранню. Термін зносу підошовної гуми в 2-3 рази перевищує термін зносу підошовної шкіри. Межа міцності гуми при розтягуванні менше, ніж натуральної шкіри, але відносне подовження при розриві в багато разів перевищує подовження натуральної підошовної шкіри. Гума не пропускає воду і практично в ній не набухає.
Гума поступається шкірі по морозостійкості і теплопровідності, що знижує теплозахисні властивості взуття. І, нарешті, гума є абсолютно повітро-і паронепроникною. Непориста гума буває підошовна, кожеподобная, і транспарентная. Звичайну непористу гуму застосовують для виготовлення формованих підошов, накладок, каблуків, полукаблуков, набойок та інших деталей низу взуття.
Пористі гуми застосовують як підошов і платформ для весняно-осінньої та зимової взуття.
Кожеподобная гума - це гума для низу взуття, виготовлена \u200b\u200bна основі каучуку з високим вмістом стиролу (до 85%). Підвищений вміст стиролу надає гума твердість, внаслідок чого можливе зниження їх товщини до 2,5-4,0 мм при збереженні хороших захисних функцій. Експлуатаційні властивості кожеподобной гуми схожі з властивостями натуральної шкіри. Вона має високу твердість і пластичністю, що дозволяє створювати слід взуття будь-якої форми. Кожеподобная гума добре забарвлюється при обробці взуття. Вона має високу зносостійкість завдяки гарному опору стирання і стійкості до багаторазових вигинів.
Строк носіння взуття з підошвою з кожеподобной гуми становить 179-252 дні при відсутності викришування в носовій частині. Недоліком цієї гуми є невисокі гігієнічні властивості: висока теплопровідність і відсутність гігроскопічності і повітронепроникності.
Кожеподобную гуму випускають трьох різновидів: непористої структури з щільністю 1,28 г / см3, пористої структури, що має щільність 0,8-0,95 г / см3, і пористої структури з волокнистим наповнювачем, щільність яких не вище 1,15 г / см3 . Пористі гуми з волокнистими наповнювачами називаються «кожволон». Ці гуми по зовнішнім виглядом схожі з натуральною шкірою. Завдяки волокнистому наповнювача підвищуються їх теплозахисні властивості, вони відрізняються легкістю, еластичністю, хорошим зовнішнім виглядом. Кожеподобная гуми застосовують як підошви і каблука при виготовленні річної та весняно-осіннього взуття клейового методу кріплення.
Транспарентная гума - це напівпрозорий матеріал з високим вмістом натурального каучуку. Відрізняється високим опором стиранню і твердістю, по зносостійкості перевершує всі види гум. Транспарентні гуми випускають у вигляді формованих підошов (разом з каблуками), з глибоким рифленням на ходової стороні. Різновидом транспорентной гуми є стироніпу, який містить велика кількість каучуку. Опір багаторазовому вигину у стироніпу в три з гаком рази вище, ніж у звичайних непористих гум. Стироніпу застосовується при виготовленні взуття клейового методу кріплення.
Гума пористої структури має замкнуті пори, обсяг яких в залежності від виду гуми коливається від 20 до 80% її загального обсягу. Ці гуми мають ряд переваг в порівнянні з непористими резинами: підвищені м'якість, гнучкість, високі амортизаційні властивості, пружність. Недоліком пористих гум є здатність давати усадку, а також фарбували в ділянці носка при ударах. Для підвищення твердості пористих гум в їх склад вводять полістирольні смоли.
В даний час освоєно виробництво нових видів пористих гум: порокрепа і вулканіту. Порокреп відрізняється гарним кольором, еластичністю, підвищеною міцністю. Вулканит - пориста гума з волокнистими наповнювачами, що володіє високою зносостійкістю, хорошою теплозащитностью. Пористі гуми застосовують як підошов для весняно-осінньої та зимової взуття.
Оголошення про покупку і продаж устаткування можна подивитися на
Обговорити гідності марок полімерів і їх властивості можна на
Зареєструвати свою компанію в каталозі підприємств
Бурхливий розвиток світової автомобільної промисловості, авіації, військової техніки призвело до того, що каучуку видобувається в природі і призначеного для виробництва гуми, стало катастрофічно не вистачати. Плантації, розкидані по всьому світу стали не в змозі забезпечити потреби промисловості. І тоді, багато в чому завдяки російським вченим на ринок вийшов синтетичний каучук.
Вступ
Насправді, до промислового виробництва синтетичного сировини вчені і виробничники йшли близько ста років. Каучук був синтезований в другій половині XIX століття. Але технологія виробництва, необхідне обладнання розробили тільки в ХХ столітті. Все необхідне для виробництва синтетичного каучуку було представлено С.В. Лебедєвим, російським ученим.
З тих пір, вчені - хіміки, виробничники доклали чимало сил для вдосконалення цієї сировини, розробки нових марок цієї сировини тощо.
Види синтетичних каучуків
За час з моменту організації промислового виробництва синтетичного каучуку пройшло майже сто років. І фахівці в галузі органічної хімії за цей час розробили і впровадили у виробництво велика кількість видів цієї сировини. Нижче наведено невеликий список.
Каучук бутадієновий - основна область його застосування це виробництво шин і камер. Параметри цієї продукції виконаної з бутадиенового сировини істотно вище ніж виробів цього класу але виготовлених з природного (натурального) якості. Крім автомобільної промисловості бутадієновий каучук застосовують для виробництва хімічно стійкої гуми і ебоніту.
Бутилкаучук має унікальну здатність по утриманню повітря. Саме це забезпечило його переваги перед іншими матеріалами при виготовленні покришок, камер, діафрагм та ін. На підставі багаторазових випробувань, що проводяться на заводах з виробництва покришок і можна стверджувати, що камери, виготовлені з цього сорту синтетичного каучуку, утримують тиск повітря в 8 - 10 раз більше, ніж аналогічні вироби, виконані з природного каучуку. Бутилкаучук відрізняється від природного ще й тим, що стійко сприймає вплив озону, не реагує на дію до масел різного типу (тварині, рослинному), але разом з тим, цей матеріал необхідно захистити від контактів з мінеральними маслами.
Якщо порівнювати параметри міцності, то натуральний продукт виграє з істотним відривом. Тим часом, цей матеріал володіє низькою швидкістю вулканізації, погана адгезія до металевих поверхонь. Швидке нагрівання при знакозмінних деформаціях і на довершення, низька еластичність при нормальній температурі і вологості.
Поліхлоропреновий каучук або хлоропреновий, як іноді його називають, поставляється споживачеві у вигляді світло-жовтої маси. До основних властивостей цього матеріалу можна віднести:
- стійкість до дії вогню;
- адгезія до тканин, металу і багатьом іншим матеріалам;
- несприйнятливість до дії озону, атмосферних явищ, зокрема, до низьких температур.
Неопрен під впливом розтягування кристалізується. Це його властивість, дозволяє резинам, виробленим на його основі показувати високі характеристики.
підприємства хімічної промисловості випускають безліч типів синтетичних каучуків, причому деякі з них перевершують натуральні. Широке застосування отримали так звані сополімерні з'єднання, отримання при спільній реакції бутадієну і з ненасиченими сполуками, наприклад, такими як стірольний каучук СКС.
Ведучи мову про сировину штучного походження не можна забувати і такому речовині як латекс синтетичний. Це, по суті, розчин штучного каучуку та інших полімерних речовин, наприклад, полістиролу.
Латекси синтетичні застосовують для виготовлення клеїв, водоемульсійних фарб. Їх застосовують і в будівництві при створенні полімер.
Формула будови
Кожен вид синтетичного каучуку має свою хімічну формулу
Молекули ізопрену CH2 \u003d C (CH3) -CH \u003d CH2 2-метілбутадіен-1,3;
бутадієновий CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 бутадієн-1,3;
дивініловий CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 бутадієн-1,3
Хлоропреновий CH2 \u003d C (Cl) -CH \u003d CH2 2-хлорбутадіен-1,3
Бутадієн-стірольний складається з молекул CH2 \u003d CH-CH \u003d CH2 бутадієн-1,3 і C6H5- CH \u003d CH2 стирол
Властивості і застосування
Властивості синтетичного каучуку багато в чому перевищують основні параметри натурального продукту. Так, його щільність менше щільності води і тому він спокійно плаває.
Хімічні властивості синтетичного каучуку дозволяють йому не розчинятися у воді, саме це дозволяє його використовувати для виготовлення покриттів не проникних для води. Це властивість дозволяє їх використовувати для шиття одягу, спортивного інвентарю тощо. Такі речовини як бензин, бензол розчиняють каучуки. Це властивість дозволяє їх застосовувати для виробництва клейових складів. Каучук - це діелектрик, які широко застосовують для створення ізоляторів силового і слаботочного обладнання. Каучуки володіють гнучкістю, міцністю, і підвищеної стійкість до стирання. Крім цього каучуки зберігають свої властивості при циклічних деформаціях.
Синтетичні каучуки поділяють на загальні і спеціальні. До загальних відносять:
- ізопренові;
- бутадієн-стирольні та ін.
Їх основні властивості - морозостійкість, висока зносостійкість. Крім цього вони мають високу масло бензо і озоностійкістю.
Бутадієну каучуки (ПБ), іноді їх називають дивініловий, відносять до матеріалів загального призначення. Їх застосовують для виготовлення проекторних і обкладальних гум для шин (каркаса, боковини та ін.). Цей матеріал застосовують для виробництва матеріалів, що застосовуються в кабельній промисловості, інструменту для абразивної обробки металу та інших матеріалів, антифрикційних виробів.
Сировина на підставі етилен - пропілену використовують для створення ударопрочних полімерів, шин для велосипедів, тканин з водовідштовхувальними властивостями, конвеєрних стрічок для роботи в термічно складних умовах.
Фторокремнійорганіческіе каучуки (фторсілікони або фторкаучкі). Особливістю цих матеріалів - це поєднання стійкості до дії температури, як низької, так і високої і різних агресивних середовищ. Крім того, сировина цього класу відрізняється стійкістю до стирання, впливу відкритого полум'я. Він не пропускає гази. Його діелектричні властивості дозволяють його застосовувати для створення ізоляції, як для силових кабелів, так і слаботочной апаратури. Ця сировина застосовують для виробництва матеріалів, що застосовуються для Гумовання ємностей, призначених для транспортування агресивних речовин.
Ще одна важлива властивість цих матеріалів - стійкість до радіації.
Відмінності штучного матеріалу від природного полягають в тому, що при отриманні синтетичної сировини застосовують безліч сополімерів і хімічних елементів, які додають нові характеристики цього матеріалу.
Стійкий попит на синтетичний каучук привів до появи цілої галузі, яка задіяна на виробництві цієї сировини. На ринку цієї сировини відзначається постійне зростання попиту на цю продукцію. Лідером по споживанню синтетичної сировини можна вважати саму динамічно, що розвивається світу - китайську. Динаміка ринку показує, що після кризових явищ 2008 - 2009 роки, і падіння попиту на цю продукцію в межах 4%, на сьогодні приріст збуту становить до 7%, від торішнього рівня.
Серед країн, які лідирують по виробництву синтетичного сировини треба назвати КНР, РФ, США і ряд інших.
здійснюється з синтетичного спирту на базі продуктів нафто- і газопереробки, лісової промисловості, карбіду кальцію. З каучуку роблять шини і різноманітні гумові вироби.
Основні центри виробництва синтетичного каучуку:
Воронеж;
Єфремов;
Ярославль;
Красноярськ;
Стерлітамак;
Тольятті і ін.
Найбільші шинні заводи:
. Московський,
Нижньокамський,
Уральський,
Кіровський,
Барнаульський,
. Воронезький і ін.
Виробництво синтетичних смол і пластмас.Сировиною для виробництва пластмас - поліетилену, поліпропілену, полістиролу, термопластів є продукти нафто- і газопереробки, вугілля, попутний газ, частково деревина.
підприємства знаходяться:
В Москві;
Володимирі;
Санкт-Петербурзі;
Волгограді;
Нижньому Тагілі;
Тюмені та ін.
Виробництво хімічних волокон і ниток.Хімічні волокна і нитки поділяються на штучні, одержувані в результаті хімічної переробки природних полімерів (целюлози), і синтетичні, що виробляються з синтетичних полімерів (сировиною є продукти нафто- і газопереробки. Фактори розміщення - паливний і водний.
центри виробництва:
Балаково;
Барнаул;
Красноярськ і ін.
Виробництво хімічних волокон і ниток має дуже велике значення для Росії як країни з розвиненою текстильною промисловістю, але одночасно і з вкрай обмеженою природного сировинною базою для виробництва тканин.
Мікробіологічна промисловість виробляє:
Кормові дріжджі;
амінокислоти;
вітаміни;
Ферментні препарати;
антибіотики;
Препарати для захисту рослин від шкідників і хвороб тощо.
Виробництво базується на використанні вуглеводневої сировини і сировини рослинного походження, що переробляється за допомогою мікроорганізмів. Для даного виробництва характерна висока матеріаломісткість, сировинної фактор є провідним у розміщенні. Основні іентри мікробіологічної промисловості:
Нижній Новгород;
Красноярськ;
Архангельськ;
Волгоград.
4. Основні підприємства хіміко-фармацевтичної промисловості розташовані в Москві, Московській області, Санкт-Петербурзі. В даний час ряд вітчизняних ліків не витримує конкуренції із зарубіжними, які в масовому порядку імпортуються в Росію. Це економічно підриває вітчизняне виробництво ліків.
Прагнучи знайти спосіб виробництва штучного каучуку, С.В. Лебедєв інтуїтивно пішов шляхом наслідування природі. Він вивчаючи зразки природного каучуку і прийшов до висновку, що каучук - це полімер дієнового вуглецю. У зв'язку з цим для отримання штучного каучуку він вирішив скористатися вуглеводнем з дієновий групи.
І все ж штучний каучук поступався натуральному по одній з найважливіших характеристик - еластичності. При вивченні просторової структури натурального каучуку з'ясувалося, що він має стереорегулярность будова: групи СН2 в макромолекулах каучуку тримаються не хаотично, а по єдину сторону подвійного зв'язку в кожному ланцюзі. Таке розташування і надає молекулам структуру, що забезпечує еластичність матеріалу. Щоб поліпшити якість каучуку, С.В. Лебедєв застосував спосіб вулканізації, тобто додавши в каучук сірку, піддав суміш нагріванню. В результаті каучук став більш м'яким і придбав пористу структуру.
В даний час вдалося отримати каталізатори, яких не існувало при Лебедєва, і властивості каучуку значно покращилися. Вирішуючи проблему отримання більш дешевого і доступного каучуку, С. В. Лебедєв прийшов до висновку, що для виробництва синтетичного каучуку слід використовувати іншу сировину. Адже вихідною речовиною для виробництва бутадієну, з якого вироблявся каучук, служив звичайний етиловий спирт - етанол, що утворюється в процесі бродіння із зернових культур і картоплі. Такий спосіб виробництва каучуку обходився дорого. Тому С.В. Лебедєв розробляв спосіб отримання каучуку з продуктів переробки нафти. В результаті він отримав рідина молочно-білого кольору, настільки ж насиченого, як і колір деревного каучуку.
На відміну від натурального каучуку, який поступово стає густим, штучний каучук потребує загустителях. Тому С.В. Лебедєв замішував в один контейнер з білою рідиною кислоту і соляний розчин. Сьогодні в світовій економіці до 30% каучуку видобувається з плантацій. Гектар посадки бразильської гевеї дає в рік від 950 до 2000 кг каучуку (його збирають порційно, по 45-60 г). Це безумовно шкодить деревам-каучуконос. Тому спосіб отримання штучного каучуку, запропонований С.В. Лебедєвим, має не тільки економічне, але і природоохоронне значення.
Першою країною, яка налагодила масштабне виробництво синтетичного каучуку, став СРСР.
У 1931 році був побудований дослідний завод в Ленінграді. 7 липня 1932 року був запущений перший промисловий завод з виробництва синтетичного каучуку - ярославський СК-1; в цей день була отримана перша в світі промислова партія синтетичного (натрій-бутадієновий) каучуку.
У 1932 році в СРСР будувалися три великих заводи з виробництва синтетичного каучуку: СК-1 в Ярославлі, СК-2 в Воронежі (запущений восени 1932 року) і СК-3 в Єфремова (запущений в 1933 році).
У 1932 році почав виробляти синтетичний каучук завод «Червоний Трикутник».
У 1961 на Куйбишевському заводі СК (нині Тольяттікаучук) вперше в промисловому масштабі отримали дивинил-альфа-метілстірольний каучук. Тут його стали робити за новою технологією - не з харчової сировини, а з нафтохімічних продуктів.
У 1964 році на заводі вперше в світі в промисловому масштабі отримали ізопреновий каучук, аналогічний натуральному каучуку.
У 1982 році в Тольятті стали випускати нову для країни марку - бутилкаучук.
Дані продукти нафтопереробної промисловості також відносяться до полімерних матеріалів, хоча мають мало спільного з попередніми речовинами. Головне фізичне відміну синтетичних каучуків від решти групи полімерів полягає в тому, що вони не термопластичні. Їх відносять до групи еластомерів, тобто речовин, які в своєму нормальному стані здатні деформуватися під дією навантаження. Після того, як тиск припиняється, вони повертаються в первинну форму. У світі існує альтернатива даними речовин. Називається вона природними каучуками і проводиться з соку дерева гевея. Масштабів виробництва натурального матеріалу недостатньо для того, щоб задовольнити потреби ринку. Особливо яскраво це було продемонстровано під час Другої світової війни, коли більша частина плантацій гевеї перебувала під контролем Японії. Це стало поштовхом до розвитку даного напрямку нафтохімії в Західних країнах. На сьогоднішній день синтетичні матеріали займають практично 65% всього ринку каучуків.
Як мономерів каучукових ланцюжків виступають речовини, пов'язані дієни. Їх відмінність в тому, що вони мають дві подвійні зв'язку між атомами вуглецю. Найбільш затребуваним з них є дивинил (1,3-бутадієн):
Другим за важливістю мономером є ізопрен - речовина, яка дуже близько до дівініле, але має на один атом вуглецю більше:
Цікавою особливістю реакції полімеризації є те, що між 2 і 3 атомом молекули утворюється подвійний зв'язок, в той час як між 1 і 4 - одинарна:
Завдяки таким подвійним зв'язкам, матеріал має підвищену еластичність, яка характерна тільки для цього роду полімерів.
Варто також розуміти, що між вихідними каучуками і готової гумою є дуже велика різниця. Гуми виробляються на основі каучуку в процесі вулканізації. При термічній обробці з додаванням спеціального інгредієнта (вулканізатора) окремі молекулярні ланцюжки переорієнтуються в поперечному напрямку, що надає матеріалу більшої міцності. Найчастіше додатковим елементом виступає сірка.
Історія синтетичних каучуків
Своєю широкою популярністю каучуки зобов'язані відразу декільком відкриттів. Незважаючи на те, що матеріал був відомий тисячі років, його практично не використовували, оскільки він не мав достатньої міцності. У 1840 році Джон Гудійер зміг суттєво поліпшити властивості каучуку, відкривши процес вулканізації. Вже через шість років його технологія змогла знайти практичне застосування. Роберт Томпсон запатентував першу в світі пневматичну шину. Її суттєвою перевагою були зносостійкість і комфортабельність. У порівнянні з дерев'яними колесами тодішніх екіпажів, шина була справжньою знахідкою. На жаль, технологію не вдалося поставити на промислові рейки, оскільки не було можливості проводити тонке гуму.
Тільки через сорок років шотландський винахідник Джон Данлоп зміг удосконалити процес виробництва гуми. На заснованому ним підприємстві вироблялися шини для велосипедів, екіпажів, а потім автомобілів. І ось тоді каучук став дійсно затребуваним в Європі. У Бразилії стали з'їжджатися мільйони людей, які хотіли видобувати сировину і продавати його в Старому Світі.
Однак промисел проіснував зовсім недовго. Вивезення насіння гевеї був заборонений владою Бразилії. Але при цьому вони так і не змогли вберегти себе від крадіжки. Уже в 1886 Генрі Уікгем зміг викрасти близько ста тисяч насінин цього дерева. Після того, як гевея була привезена в Азію, потрібно якийсь час на організацію плантацій. Менше ніж через десятиліття Азія стала основним постачальником натурального каучуку на світовому ринку. Цейлон і Малайзія запропонували більш низькі ціни, тим самим витіснивши Бразилію з ринку. Попит на гумову гуму ріс з кожним днем. Пов'язано це було з новими винаходами у виробництві шин і популяризацією автомобільного транспорту. Вже в 1891 році була винайдена перша змінна шина братами Мішлен. А всього через дев'ять років компанія «Гудієр» представила свої перші безкамерні шини. Швидкий розвиток автомобільної промисловості призвів до серйозного збільшення зростання попиту на каучукові гуми. Але натуральний матеріал не міг задовольнити всіх споживачів - виникла серйозна потреба в альтернативі натуральному каучуку.
Швидко знайти синтетичну заміну не змогли. Було проведено безліч експериментів, які давали лише частковий результат. Найбільшого успіху вдалося домогтися російському вченому Івану Кандакову. Йому вдалося синтезувати еластичний полімер. Однак відкритий матеріал не знайшов широкого застосування. Тільки в 1909 році в Німеччині вдалося отримати перший синтетичний каучук. В основу були покладені напрацювання російського хіміка. Патент на виробництво синтетичного каучуку був зареєстрований на ім'я німецького хіміка Фрінца Гофмана.
В цьому ж році в Росії була представлена \u200b\u200bдоповідь видатного хіміка Сергія Лебедєва. Він продемонстрував усім своє відкриття. Воно полягало в отриманні еластичного полімерного матеріалу шляхом термополімеризації. Цікавою особливістю цього відкриття стало те, що саме цей принцип був покладений в основу промислового виробництва синтетичного каучуку. Це було перше підприємство свого роду не тільки на території Росії, але і у всьому світі.
перша світова війна і переворот, влаштований більшовиками, стали поштовхом для розвитку нової галузі промисловості. Перед Радянським Союзом постала серйозна проблема. Отримувати натуральний каучук було неможливо, оскільки країна знаходилася в блокаді. Єдиним варіантом залишалося створити власне виробництво синтетичного каучуку. Тому в 1926 році було проведено конкурс на розробку промислового проекту з виробництва синтетичного каучуку. Було запропоновано два варіанти. У першому випадку хімік Бизов пропонував отримувати еластичний полімер з видобутого нафтової сировини. Однак тодішні потужності не дозволяли налагодити серійне виробництво. У зв'язку з цим на конкурсі переміг проект Лебедєва. Згідно з його ідеї синтезувати каучук коштувало на основі бутадієну, який виготовлявся шляхом переробки етилового спирту. За свій проект Лебедєв отримав звання академіка наук і орден Леніна. Виробництво виявилося настільки інноваційним, що в його існування довго не могли повірити в Західних країнах, називаючи його не більше ніж вигадкою і обманом.
Перше підприємство за даним проектом було відкрито в Ярославлі в 1932 році. Слідом за ним були засновані підприємства в Воронежі, Казані і Єфремова. Кожне підприємство мало однакові виробничі потужності. У загальному випадку країна могла отримувати 40 тис. Тонн синтетичного каучуку в рік. Підприємства відкривалися в близькому місці від сировинної бази. Оскільки в якості основи використовувався етиловий спирт, то і розміщувалися заводи поблизу від плантацій картоплі. В якості каталізатора процесу виробництва використовувався натрій. Такий спосіб виробництва не міг похвалитися високою ефективністю. Його головною перевагою була невисока ціна, що було дуже важливо для країни в той момент.
Другим виробником синтетичного каучуку в світі стала Німеччина. Цікаво, що причини у країни були ті ж, що у СРСР. Після початку Другої світової війни країна опинилася в еконміческой блокаді. Саме це стало поштовхом до відкриття власних виробничих потужностей для виготовлення синтетичного каучуку. Першим підприємством став завод в місті Шкопау. Процес виробництва полімеру серйозно відрізнявся і був більш досконалим. Синтетичний каучук проводився шляхом реакції кополімеризації. При цьому використовувався стирол і бутадієн. Все це відбувалося у водному середовищі, що дозволяло отримати якісний полімер. Виробництво мало високу ефективність, і вже до кінця війни група підприємств могла виробляти практично 180 тис. Тонн в рік.
США також були змушені відкрити власне виробництво, оскільки всі плантації гевеї в Азії опинилися під контролем Японії, а поставки припинилися відразу ж після атаки на Перл-Харбор. В результаті уряд прийняв кардинальне рішення почати власне виробництво синтетичного каучуку. Всього за кілька років в країні було відкрито понад півсотні заводів з виробництва даного полімеру. Цікавим фактом є те, що після закінчення війни всі виробничі потужності перейшли у власність уряду.
Оскільки перемогу у війні здобув антигітлерівський блок, то виробничі потужності Німеччини були розділені між союзниками. радянському Союзу вдалося отримати завод з міста Шкопау. Він був повністю демонтований і вивезений до Воронежа. Після освоєння нового способу виробництва СРСР став лідером у виробництві синтетичного каучуку.
В кінцевому підсумку, на основі бутадіеностіролового каучуку були розроблені власні види полімеру. При цьому ніхто не забув про більш традиційний спосіб виробництва полімеру. Було прийнято рішення виготовляти каучук на основі штучного спирту, а не натурального, що ще більше здешевило його собівартість. Відкрилося кілька підприємств. Після цього розроблялися технології з виробництва полімеру за допомогою різних продуктів нафтохімії. Виробництва стали випускати полиизопреновой синтетичний каучук. Цей матеріал дуже близький за своїми якостями до натуральному сировини.
Виробництво синтетичних каучуків
Спрощена блок-схема виробництва різних типів синтетичного полімеру представлена \u200b\u200bнижче:
Виробництво синтетичного каучуку має свої особливості і складності. Головною з них є необхідність синтезувати велику кількість різноманітних мономерів. Саме тому процес газофракціювання так важливий в нафтопереробній промисловості - він дозволяє отримати на виході індивідуальні фракції необхідних легких вуглеводів. Найбільш цікавими для даної галузі є бутан і ізобутан, які також отримують на нафтопереробних заводах. Після процедури піролізу і поділу сировину передається на подальшу переробку.
Першим етапом подальшого виробництва є дегидрирование речовин. Таким чином вдається отримати подвійні зв'язку вуглеців після того, як будуть видалені зайві атоми водню. Після такої процедури вдається добути изопрен і бутадієн. Це найважливіші матеріали для процесу полімеризації синтетичного каучуку. Речовини виробляються іншими способами. Наприклад, при піролізі рідких газів вдається отримати изопрен. Крім того, дана речовина можливо отримати на основі изобутилена і формальдегіду.
Оскільки синтетичний каучук являє собою сополімер, то в якості додаткових речовин часто використовується стирол і його похідні. Наприклад, поширеною «добавкою» є метілстірола, який виходить в результаті додавання поліпропілену замість етилену. Важливим речовиною може також стати акрилонитрил. Його виготовляють на основі аміаку і пропилену. Залежно від способу виробництва вдається отримати кілька полімерних матеріалів каучукової групи. В Російської Федерації прийнята класифікація, згідно з якою полібутадієновими каучук має маркування СКД, сополімер бутадієну і стиролу може мати маркування БСК і ДССК. Відмінність всіх цих матеріалів полягає в способі виробництва полімер і застосовуваних для цього основ. В результаті вдається виготовити величезну різноманітність еластичних полімерів. Найбільш поширеним є ізопреновий каучук (СКІ), який за своїми якостями дуже близький до натурального. Однією з його різновидів є бутилкаучук (БК), хімічна назва якого изопрен-изобутиленовой.
В окремі групи також виділяють сополімери етилену і пропилену, в які додається невелика частина диенов. Віднести їх до чистих каучукам не можна, але вони знайшли широке застосування в певних сферах. Для отримання певних якостей в полімери часто додають хром і бром. Вони включаються в ланцюжки полімерів, надаючи їм необхідні параметри.
Однією з найбільш затребуваних сучасних груп каучуків є ТЕП. Розшифровується абревіатура як термоеластопласти. Тобто дані речовини мають властивості всіх полімерів. Вони досить пластичні в нормальному стані і можуть бути оброблені традиційними для термопластів методами.
Синтетичні каучуки в СИБУРі
Виробництвом каучуку займаються кілька підприємств холдингу, які розташовані в Воронежі, Тольятті і Красноярську. Холдинг є одним з найбільших виробників еластичних полімерів в світі, займаючи шосту позицію в списку. Всі підприємства холдингу випускають більшість відомих типів синтетичного каучуку. Як сировинної бази використовується бутадієн, ізопрен власного виробництва, а в якості сополімерів - стирол, акрилонитрил і ізобутилен.
Підприємства використовують переважно власну сировину. Поставляється воно в цистернах з «СИБУР-нафтохіму», заводу в Томську і деяких підприємств компанії «Лукойл». Здебільшого сировина надходить у вигляді речовин з різним складом, після чого проходить процес фракціонування на місці. Дуже багато сополімерів поставляються від сторонніх виробників, що дозволяє забезпечити виробничі потужності холдингу постійним завантаженням. Одним з партнерів компанії є білоруський виробник «Полімір».
Після того, як мономери пройдуть необхідне очищення, вони піддаються полімеризації. Для отримання різних типів матеріалів використовуються різні речовини і середовища виробництва. Дуже часто застосовується водяна суспензія, в яку можуть додаватися невеликі шматочки готового каучуку. Саме навколо таких частинок збираються інші, що і дозволяє отримати готові матеріали. Істотна відмінність має виробництво ізопрену. Для цього використовується середу з вуглеводневих розчинників.
Після проведення реакції полімеризації отримані матеріали очищають від непотрібних домішок (води, розчинників і т.д.). Цікавою особливістю виробництва є те, що велика частина продукції поставляється в інші країни. Головним споживачем є Китай. Крім того, на основі деяких типів каучуків виробляються екологічні шини компанії «Континентал». Також на Воронезькому підприємстві виготовляються багато різновидів ТЕП, які знайшли своє застосування в багатьох спеціалізованих сферах. Компанія СИБУР займається випуском синтетичного каучуку і впровадженням великої кількості сучасних технологій.
Застосування синтетичних каучуків
Велика частина продукції гумового типу виробляється на основі синтетичних каучуків. Речовина використовується для виробництва матеріалів для будь-якої сфери промисловості, в тому числі і харчової. На основі гум випускають автомобільні шини, ізоляційні матеріали, медичні костюми, непромокальний одяг, взуття і т.д. Найбільшим споживачем матеріалів на основі синтетичного каучуку є автомобільні компанії. Саме шини є найбільш затребуваним товаром з синтетичного каучуку. В даний час в світі діє близько п'ятисот заводів з виробництва автомобільних покришок, які випускають понад один мільярд одиниць товару в рік.
Дуже важливими матеріалами також є ТЕП полімери. Вони використовуються при виробництві великої кількості будівельних матеріалів. Найважливішою сферою застосування цих полімерів є дорожнє будівництво. Позитивні якості матеріалу дозволяють продовжити термін служби дорожнього покриття практично в три рази. На сьогоднішній день застосування ТЕП при будівництві доріг є обов'язковою умовою. У Китаї вже практично сто відсотків дорожнього покриття виготовляється із застосуванням ТЕП полімерів в якості в'яжучих речовин. Така технологія дозволила б вирішити постійну проблему нашої країни.
Важливим застосуванням синтетичних каучуків є виробництво латексу. Його присадки додаються в будівельні лакофарбові матеріали, просочувальні рідини, оздоблювальні матеріали і багато іншого. Крім того, на основі цієї групи виробляються товари народного споживання, іграшки, медичні інструменти, елементи одягу, взуття і т.д. У будь-якій сфері діяльності людини, де виникає потреба в еластичних матеріалах, застосовуються синтетичні каучуки. При цьому штучні полімери мають набагато більшим набором позитивних якостей, Ніж їх натуральні аналоги.
