Каучуки.
Каучуки – эластичные материалы, из которых путём специальной обработки получают резину. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.
Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (С5Н8)n (где значение n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:
СН3 СН3
1 2 3 4 1 2 3 4
nCН2 = C CН=СН2 (СН2С=СHСН2)n
изопрен натуральный каучук
(полиизопрен)
Как видно из этой схемы, при полимеризации изопрена раскрываются обе его двойные связи, а в элементарном звене полимера двойная связь возникает на новом месте-между атомами углерода 2 и 3.
Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея).
Другой природный продукт - гуттаперча - также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.
Сырой каучук липок, непрочен, а при небольшом понижении температуры становится хрупким. Чтобы придать изготовлением из каучука изделиям необходимую прочность и эластичность, каучук подвергают вулканизации-вводят в него серу и затем нагревают. Вулканизованный каучук называется резиной.
При вулканизации сера присоединяется к двойным связям макромолекул каучука и «сшивает» их, образуя дисульфидные «мостики».
S… S…
S S
1 2 3 4 1 2 3 4
…CH2CCHCH2CH2CCHCH2…
CH3 S CH3 S
CH3 S CH3 S
1 2 3 4 1 2 3 4
…CH2CCHCH2CH2CCHCH2…
S S
S… S…
В результате вулканизации каучук теряет пластичность, становится упругим.
Отсутствие в нашей стране природного каучука вызвало необходимость в разработке метода искусственного получения этого важнейшего для народного хозяйства материала. Советскими химиками был найден и впервые в мире осуществлён (1928-1930) в промышленном масштабе способ получения синтетического каучука.
По способу, предложенному С.В.Лебедевым (1874-1934), исходным материалом для производства синтетического каучука (СК) служит непредельный углеводород бутадиен, или дивинил, который полимеризуется подобно изопрену:
1 2 3 4 1 2 3 4
nСН2СНСHCH2CH2CHCHCH2n
бутадиен синтетический каучук
(дивинил) (полибутадиен)
По Лебедеву, исходный бутадиен получают из этилового спирта. Теперь разработано получение его из бутана попутного нефтяного газа.
В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Кроме полибутадиенового каучука (СКБ), широко применяется сополимерные каучуки-продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями, например со стиролом (СКС) или с акрилонитрилом (СКН):
1 2 3 4
CH2CHCHCH2CH2CHn
C6H5
бутадиен-стирольный каучук
1 2 3 4
СH2CHCHCH2CH2CHn
CN
бутадиен-нитрильный каучук
В молекулах этих каучуков звенья бутадиена чередуются со звеньями соответственно стирола и акрилонитрила.
В СССР разработало и внедрено в производство получение синтетического полиизопренового каучука (СКИ), близкого по свойствам к натуральному каучуку.