Каучуки

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение.....................................................

Глава 1. Каучуки............................................

1.1. Природный каучук...................................

1.2. Синтетический каучук...............................

Глава 2. Резины и их промышленное получение.................

2.1. Ингредиенты резиновых смесей.......................

2.2. Изготовление резиновых изделий.....................

Глава 3. Кремнийорганические высокомолекулярные соединения и их области получения...............................

3.1. Стеклопласты.......................................

3.2. Стеклотекстолиты...................................

3.3. Стекловолокниты....................................

3.4. СВАМ...............................................

Заключение...................................................

Список литературы............................................

ВВЕДЕНИЕ

Ученые добились успеха и сегодня более одной трети резины, производимой в мире, изготовляется из синтетического каучука. Кау-чук и резина внести огромный вклад в технический прогресс послед-него столетия. Вспомним хотя бы о минах и разнообразных изоляцион-ных материалах, и нам станет ясна роль каучука в важнейших отрас-лях хозяйства. Каучук делает нашу жизнь удобнее.

Но вряд ли найдется другое природное сырье, добыча которого так была связана с кровью, произволом и безграничной колониальной эксплуатацией. Сотни тысяч негров и индейцев погибли от болезней и непосильного труда на плантациях белых колонизаторов. Их насмерть забивали бесчеловечные надсмотрщики – Европа и Америка все настоя-тельнее требовали каучука, и бесправные рабы-туземцы вынуждены бы-ли добывать его.

Когда испанские конквистадоры в XVI веке высадились в Южной Америке, их внимание привлекли мячи, которыми индейцы пользовались в спортивных играх. Эти мячи были сделаны из неизвестного в Испа-нии упругого и пластичного вещества, получаемого индейцами из сока каких-то деревьев. Индейцы находили ему и другое применение. Изго-тавливали из него водонепроницаемую обувь или обрабатывали им ткань, чтобы сделать ее непромокаемой. Слухи о странном веществе достигли Испании. Вначале это показалось интересным, но вскоре о диковинных игрушках просто забыли. И суда отправились в опасные путешествия на за ними, а за золотом. Когда гораздо позже француз-ский ученый Шарль де ля Кондамин напомнил об этом веществе, его сообщение восприняли как занятный курьез. Однако этим деревом, ко-торое росло в огромных девственных лесах Амазонки, в последующие годы продолжали интересоваться и наблюдали, как местные жители до-бывали его сок – каучук. Каучуки – это эластичные материалы, из которых методом вулканизации (нагреванием с серой) получают рези-ну. Из каучуков изготавливают покрышки и камеры для колес самоле-тов, автомобилей и велосипедов. Они применяются для электроизоля-ции, производства промышленных товаров и медицинских приборов.

ГЛАВА 1. КАУЧУКИ

1.1. Природный каучук

Натуральный (природный) каучук – это высоко-молекулярный не-предельный углеводород элементарного состава (С5Н8)n, его относи-тельная молекулярная масса колеблется в пределах 150000-500000. Рурирование каучука приводит к предельному углеводороду состава (С5Н10)n, озонирование – к озониду (С5Н8О3)n. Из продуктов сухой пе-регонки каучука (М.Фарадей) был выделен изопрен:

Р.Штаудингером (1931 г.) была предложена гипотеза об изопре-наизном строении каучука, содержащего цепочки последовательно со-единенных остатков изопрена. Тщательно выполненное озонирование подтвердило предположение Р.Штаудингера – продукты озонирования на 95% состоят из левулинового альдегида:

Методом рентгеноструктурного анализа установлено цис-1,4-строение изопреноидной цепи, при котором метиленовые СН2-группы расположены по одну сторону от двойной связи:

Макромолекула каучука имеет спиральное строение с периодом идентичности 0,913 нм и содержит более 1000 изопреновых остатков. Строение макромолекулы каучука обеспечивает его высокую эластич-ность – наиболее важное техническое свойство. Каучук обладает по-разительной способностью обратимо растягиваться до 900% первона-чальной длины.

Разновидностью каучука является менее эластичная гуттаперча, или балата, - сок некоторых каучуконосных растений, произрастающих в Индии и на Малайском полуострове. В отличие от каучука молекула гуттаперчи короче и имеет транс-1,4-строение с периодом идентично-сти 0,504 нм.

Выдающееся техническое значение натурального каучука, отсут-ствие в ряде стран, в том числе в Советском Союзе, экономически рентабельных источников, стремление располагать материалами, пре-восходящими по ряду свойств (масло-, морозостойкость, прочность к стиранию) натуральный каучук, стимулировали исследования по полу-чению синтетического каучука. [6]

1.2. Синтетический каучук

Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу С.В.Лебедева. На полузаводской уста-новке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США – в 1942 году.

Сырьем для получения синтетического каучука по способу Лебе-дева служит этиловый спирт. Теперь разработано получение бутадиена из бутана через каталитическое дегидрирование последнего.

Мономерами для синтетического каучука служат преимущественно сопряженные диеновые углеводороды: дивинил, изопрен, хлоропрен, полимеризующиеся по радикальному или ионному механизму. Для улуч-шения технических свойств каучука диены часто полимеризуют совме-стно с мономерами, содержащими активный винильный остаток (напри-мер, с акрилонитратом, со стиролом):

Подобный процесс, получивший название сополимеризации, имеет широкое промышленное применение.

Дивинил (1,3-бутадиен) – важнейший мономер для синтетического каучука – может быть полимеризован по радикальному или ионному ме-ханизму. В первом промышленном синтезе каучука инициатором полиме-ризации был металлический натрий, на поверхности которого происхо-дила адсорбция и поляризация 1,3-бутадиена; механизм этой реакции анионный:

Изопрен в присутствии металлоорганических комплексов легко превращается в синтетический каучук, физико-механические свойства которого подобны свойствам натурального.

Сополимерные каучуки имеют наибольшее техническое применение. К ним относятся бутадиен-стирольный каучук, получаемый сополимери-зацией 1,3-бутадиена и стирола, он является лучшей маркой синтети-ческого каучука для автомобильных покрышек.

Строение бутадиен-стирольного сополимера не выяснено, предпо-лагаемую структуру отдельных звеньев можно изобразить следующей схемой:

Бутадиен-нитрильный каучук – сополимер 1,3-бутадиена и акри-лонитрила – обладает вязкостью натурального каучука, однако превы-шает его по устойчивости к стиранию, масло- и бензиностойкости.

Бутилкаучук – сополимер изобутилена и 1,3-бутадиена, вводимо-го для придания каучуку способности к вулканизации, получается низкотемпературной ионной полимеризацией в присутствии фторида бо-ра (III). Он обладает высокой химической стойкостью и газонепрони-цаемостью, является хорошим изолятором для проводов и кабелей. Предполагаемая структура сополимера:

Сопряженные диеновые углеводороды при ионной полимеризации в зависимости от характера катализатора образуют различно построен-ные полимерные цепи. Различают два типа цепеобразования: цис-1,4, транс-1,4 и цис-1,2. Полимеризация изопрена в присутствии триалки-лалюминия и хлорида титана (IV) приводит у цис-1,4-полимеру, в ко-тором цис-построеные остатки диена связаны друг с другом в положе-нии 1,4:

При полимеризации смешанным гидридом алюминия и щелочного ме-талла в присутствии хлорида титана (IV) преобладает полимер транс-1,4-строения, в котором остатки транс-диена связаны в положении 1,4:

Диены с неконцевыми двойными связями полимеризуются с трудом, так как пространственные предприятия затрудняют их адсорбцию на активных центрах катализатора.

Один из видов синтетического каучука получают из ацетилена. При полимеризации ацетилена образуется винилацетилен СН≡С-СН=СН2. Винилацетилен присоединяет молекулу хлористого водорода, при этом получается 2-хлорбутадиен-1,3 (хлоропрен):

Хлоропрен – бесцветная жидкость, кипящая при 590С. Он само-произвольно весьма легко полимеризуется, образуя сначала пластиче-скую массу, сходную с невулканизированным каучуком, а в дальнейшем – твердый продукт (вулканизация без серы):

Такое строение доказывается тем, что при окислении этого вида синтетического каучука образуется янтарная кислота, формула кото-рой СООН-СН2-СН2-СООН. Места разрыва углеродной цепи показаны на схеме пунктиром.

Хлоропреновый каучук благодаря своей негорючести,