Понятие о резине и каучуке

Понятие о резине и каучуке

Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Важнейшими физическими свойствами каучуков являются эластичность (способность восстанавливать форму) и непроницаемость для воды и газов.

Каучуки – это эластичные высокомолекулярные материалы (эластомеры), из которых методом вулканизации (нагреванием с серой) получают резину.

Особенно важное значение имеют получаемые из непредельных углеводородов полимеры, в том числе искусственные каучуки. Все каучуки делятся на натуральные и синтетические, последние в свою очередь в зависимости от вещества, используемого для синтеза, делятся на бутадиеновый, изопреновый и хлорпреновый каучуки.

Натуральный каучук или гуттаперча

Натуральный каучук получают из латекса – млечного сока гевеи. Чтобы заставить его вытекать, на коре дерева делают V-образные надрезы. Со здорового дерева латекс можно собирать в течение 30 лет. Индейцы назвали его «кау чу», т.е. «слезы дерева».

Сбор ка­у­чу­ка с рас­те­ния гевея

Натуральный (природный) каучук по химическому составу представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород состава (С5Н8)n, где n составляет 1000—3000 единиц. При нагревании без доступа воздуха каучук распадается с образованием диенового углеводорода – 2-метилбутадиена-1,3 или изопрена.

Каучук, в котором все элементарные звенья находятся или в цис- , или в транс-конфигурации, называется стереорегулярным.

Видеофильм «Натуральный каучук»

Натуральный каучук – это стереорегулярный полимер, в котором молекулы изопрена соединены друг с другом по схеме 1,4- присоединения с цис-конфигурацией полимерной цепи:

цис-полиизопрен (каучук)

В природных условиях натуральный каучук образуется не путем полимеризации изопрена, а другим, более сложным способом.

Молекулярная масса натурального каучука колеблется в пределах от 7·10 4 до 2,5·10 6 .

Транс-полимер изопрена также встречается в природе в виде гуттаперчи:

Цис-форма более эластична, т.к. легко скручивается в клубок.

Транс-форма менее эластична, т.к. макромолекулы более вытянуты.

Важнейшее физическое свойство каучука – эластичность, т.е способность обратимо растягиваться под действием даже небольшой силы. Другое важное свойство – непроницаемость для воды и газов. Основной недостаток каучука – чувствительность к высоким и низким температурам. При нагревании каучук размягчается и теряет эластичнсть, а при охлаждении становится хрупким и также теряет эластичность.

Эти недостатки можно преодолеть, если нагреть каучук вместе с серой. Этот процесс называется вулканизацией каучука.

Синтетические каучуки

Первый синтетический каучук, полученный по методу С.В. Лебедева при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

Читайте также:  1 класс натяну резину на писину

В пятидесятые годы отечественные ученые осуществили каталитическую стереополимеризацию диеновых углеводородов и получили стереорегулярный каучук (структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определенном порядке), близкий по свойствам к натуральному каучуку.

В настоящее время в промышленности выпускают каучук, в котором содержание звеньев изопрена, соединенных в положении 1,4, достигает 99%, тогда как в натуральном каучуке они составляют 98%.

Кроме того, в промышленности получают синтетические каучуки на основе других мономеров – например, изобутилена, хлоропрена, и натуральный каучук утратил свое монопольное положение.

Учебный фильм «Каучук»

Учебный фильм «Каучук»

Вулканизация каучуков

Для улучшения качества натуральных и синтетических каучуков их превращают в резину.

Резина – это вулканизированный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации состоит в том, что атомы серы присоединяются к линейным (нитевидным) молекулам каучука по месту двойных связей и как бы сшивают эти молекулы друг с другом дисульфидными мостиками, образуя трехмерный сетчатый полимер:

В результате вулканизации липкий и непрочный каучук превращается в упругую и эластичную резину. Резина прочнее каучука и более устойчива к изменению температуры.

Наполненные активной сажей каучуки в виде резин используют для изготовления автомобильных шин и других резиновых изделий.

В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки.

Для вулканизации каучука берётся немного серы 2 – 3 % от общей массы. Если добавить к каучуку более 30 % серы, то она присоединится по линии разрыва почти всех π–связей и образуется предельно сшитый натуральный каучук – эбонит, который не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин.

Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике.

Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции.

В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя.

Источник

Чем отличается каучук от резины

Каучук и резина – широко используемые в нашей жизни материалы. Чаще всего мы не задумываемся, что это за вещества, отличаются ли они друг от друга или имеют схожие свойства, мы просто приравниваем их. На самом деле, оба соединения являются полимерами со схожим составом, но с химической, механической точек зрения, имеющие существенные отличия. Для того, чтобы во всем разобраться, ознакомимся с основными определениям.

Каучук и резина, основные определения

Каучук – высокомолекулярное соединение, в его основе лежат диеновые углеводороды. Существует природный и синтетический каучук.

Читайте также:  Клей для надувных лодок из резины

Уже в конце 15 века в северной Америке был известен каучук. Индейцы, которых многие принимают за дикарей, использовали его для изготовления обуви и посуды, а добывали его из сока растений гевей. Выделяемую из дерева жидкость они называли «слезы дерева».

Европейцы же узнали о каучуке только после открытия Америки. И лишь спустя столетия, в1823 году его начали использовать для изготовления водонепроницаемой одежды, ткань пропитывали жидким каучуком, и она приобретала водоотталкивающие свойства.

Через несколько лет после первого опыта использования каучука, были более полно изучены его свойства и возникла идея применять, как сырье для получения резины.

Процесс перевода каучука в резину называют вулканизацией. В результате протекания данного технологического процесса происходит взаимодействие каучуков с вулканизирующим реагентом. В результате чего происходит «сшивание» молекул каучука в единую структуру, напоминающую сетку.

Резина – высокоэластичный полимер, получаемый вулканизацией натурального или синтетического каучука.

Сравнение каучука и резины

Каучук – высокомолекулярное соединение с формулой(C5H8)n.

Чтобы получить из каучукового сырья резину, к нему вводится целый ряд «добавок»:

  • Агенты, чаще всего сера, селен.
  • Ускорители — оксиды магния, свинца.
  • Противостарители и умягчители.
  • Наполнители активные и неактивные.
  • Пластификаторы.
  • Все эти добавки направлены на придания тех или иных свойств новому соединению.

То есть по составу, резина, является более сложным соединением, чем каучук.

Состав определяет и свойства обоих соединений

Каучук по своим химическим свойствам в воде, ацетоне не растворяется. При комнатной температуре взаимодействует с кислородом и начинает «стареть» — терять прочность и эластичность. При температуре свыше 2000С разлагается.

Так как резина, это «модифицированный» каучук, то она лишена его слабых мест. При выпуске, при помощи «добавок» ее наделяют нужными свойствами:

  • Стойкостью к действию кислот.
  • Устойчивостью к агрессивным внешним условия.
  • Стойкость к действию сильных окислителей, в том числе и озона.
  • Устойчивость против высоких температур и т.п.

Резина – это «сшитое» высокомолекулярное соединение, оно способно распрямляться под действием внешних сил и возвращаться в исходное состояние. Макромолекулы резины не способны к кристаллизации, не плавятся при повышении температуры. Таким образом, резина – это более универсальный материал, чем каучук. Но это и логично. Каучук – сырье для получения резины, он является основой, позволяющий получить материал с запланированными свойствами.

Основные отличия резины и каучука

Каучук – полимер, который можно получать двумя способами – добывать из «недр природы», синтезировать из более простых соединений.

Резина – только синтетический полимер. Резина применятся в достаточно широком диапазоне температур в то время, как каучук разрушается при нагревании и охлаждении. Резина – гибкий материал. Она легко деформируется и быстро возвращается в исходную форму.

Читайте также:  Tytan contact fix 888 резина

Каучук окисляется кислородом воздуха, поэтому быстро «стареет». Резина же выпускается с заданными свойствами, она не боиться кислорода воздуха, более того есть соединения, стойкие к действию сильных окислителей.

Таким образом, резина и каучук, это своего рода «резиновая пищевая цепочка». Каучук дает природа, его добывают люди и делают резину, а из резины производят для жителей планеты обувь, шины, коврики и еще много-много полезных вещей. Попробуйте убрать из нашей жизни одни только автомобильные шины, и мир встанет в транспортном коллапсе.

Подводя итоге, нельзя сказать, что резина лучше, чем каучук, что она прочнее и эластичнее. Да, она обладает лучшими свойствами, но ими она обязана каучуку. Если бы каучук, как химическое соединение не вступило в реакцию с улучшающими его добавками не возникло бы новое соединение. То есть в заключении можно выделить два основных плюса:

Каучук – реакционоспособное соединение, получаемое из недр природы, являющееся сырьем для получения резины. Резина – высокоэластичный, устойчивый к агрессивному воздействию широко распространённый полимер.

Источник

Каучук и резина, их виды и краткая характеристика

В современном машиностроении используют большое коли­чество резиновых изделий. Резина как конструкционный мате­риал обладает рядом важных технических свойств — высокой эластичностью, износостойкостью, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, ценными электрическими свойствами. Наиболее важными изделиями являются шины автомобилей, амортизаторы, контактные уплотнения, ремни гибких передач, а также шланги для перекачки топлив, различных технических жидкостей и газов.

Основой любой резины является каучук. По происхождению каучуки подразделяются на натуральные и синтетические. На­туральный каучук является природным высокомолекулярным соединением растительного происхождения. Натуральный кау­чук получают из млечного сока (латекса) каучуконосных расте­ний, преимущественно гевеи бразильской. В латексе содержится 20. 25 % полиизопрена — полимера изопрена С5Н8, структур­ная формула которого

Однако бурный рост производства автомобилей поставил перед учеными всего мира задачу получения синтетического каучука.

Основные эксплуатационные свойства — эластичность и упру­гость в сочетании с хорошей прочностью, теплостойкостью и хладо-стойкостью каучуки приобретают лишь после вулканизации — превращения в резину.

По назначению готовые резины (вулканизаты) делятся на две основные группы — общего и специального назначения. Резины общего назначения получают главным образом на основе бута­диеновых, изопреновых, хлоропреновых каучуков и их комби­наций. Эти резины работоспособны в интервале температур от 50 до 150 °С. Их используют для изготовления шин, транспорт­ных лент, приводных ремней, обуви и т.п.Резины специального назначения используют для производ­ства изделий с особыми свойствами — химически стойких, масло- и бензостойких, морозо- и теплостойких, радиационно-стойких. Кроме того, на основе некоторых видов каучуков и соответст­вующих наполнителей получают электропроводящие и магнит­ные резины, а также резины для изоляции электрических про­водов и кабелей (так называемые диэлектрические резины).

Источник

Поделиться с друзьями
Шинбург