Каучук и резина

1.

Каучук
Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки
каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст почти 3 миллиона лет!
Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в
Центральной и Южной Америке, которым не менее 900 лет.
Во время второго путешествия на американский континент Колумб увидел, что жители
Гаити играли в мяч, сделанный из «сока дерева». У племен майя и ацтеков существовала
командная игра с использованием мячей, напоминающая баскетбол. Впоследствии
испанцы полюбили играть вывезенными из Южной Америки мячами.
Модифицированная ими индейская игра послужила прообразом современного
футбола.
Сок гевеи индейцы называли «каучу» – слезы млечного дерева («кау» – дерево, «учу» –
течь, плакать). От этого слова образовалось современное название материала – каучук.
Кроме эластичных мячей индейцы делали из каучука непромокаемые ткани, обувь,
сосуды для воды, ярко раскрашенные шарики – детские игрушки.
Но еще до этого туземцы Юго-Восточной Азии знали о резине (каучуке), сделанной из
«сока» деревьев, которой они обмазывали свои корзины и кувшины, чтобы сделать их
водонепроницаемыми!

2.

3.

Однако в Европе забыли про южноамериканскую
диковинку до 18 в. В 1738 во Франции изобрели удобные
подтяжки и подвязки из сплетенных с хлопком
резиновых ниток. А потом шотландец Ч.Макинтош
придумал прокладывать тонкий слой резины между
двумя кусками ткани, начался настоящий «резиновый
бум». Непромокаемые плащи из этой ткани, которые
стали называть в честь их создателя «макинтошами»,
получили широкое распространение.

4.

Примерно в то же время в Америке стало модно в дождливую погоду поверх башмаков
носить неуклюжую индейскую резиновую обувь – галоши из прорезиновой ткани.
Англичанин Чаффи изобрел прорезиненную ткань. Он растворял сырую резину в
скипидаре, добавлял сажу и, с помощью специально сконструированной машины,
наносил тонкий слой смеси на ткань –материала делали не только одежду, обувь и
головные уборы, но и крыши домов и фургонов.
Однако у изделий из прорезиненной ткани был большой недостаток. – эластичность
каучука проявляется лишь в небольшом интервале температур, поэтому в холодную
погоду резиновые изделия твердели и могли растрескаться, а летом размягчались,
превращаясь в липкую, издающую зловоние массу. Одежду и обувь на лето приходилось
прятать в прохладный погреб, с прорезиненными крышами было хуже – приходилось
терпеть неприятные запахи. Энтузиазм по поводу нового материала быстро иссяк.
А когда однажды в Северо-Американских Соединенных Штатах выдалось жаркое лето,
наступил кризис резиновой промышленности – вся ее продукция превратилась в
мерзко пахнущий кисель. Фирмы по производству резины разорились.

5.

И все бы забыли про макинтоши и галоши, если бы не американец Чарльз Нельсон
Гудьир, который верил, что из каучука можно создать хороший материал. Он посвятил
этой идее несколько лет и потратил все свои сбережения. Современники смеялись над
ним: «Если вы увидите человека в резиновом пальто, резиновых ботинках, резиновом
цилиндре и с резиновым кошельком, а в кошельке ни единого цента, то можете не
сомневаться – это Гудьир». Однако Гудьир упорно смешивал каучук со всем подряд: с
солью, перцем, песком, маслом и даже с супом и, в конце концов, добился успеха. В 1839 он
обнаружил, что добавляя в каучук немного серы и нагревая, можно улучшить его
прочность, твердость, эластичность и тепло- и морозоустойчивость. Сейчас именно
новый материал, изобретенный Гудьиром, принято называть резиной, а открытый им
процесс – вулканизацией каучука.
История упорного изобретателя имеет счастливый конец: предложение о покупке
патента на новый материал, обладающий отличными качествами, Гудьир получил,
находясь в отчаянном финансовом положении – у него к этому времени был долг в 35 000
долларов, который вскоре он смог оплатить. С этого времени начинается бурный рост
производства каучука.

6.

Бразильская гевея
Неудивительно, что Бразилия берегла источник своего богатства. Вывоз
семян гевеи был запрещен под страхом смертной казни. Однако в 1876
британский шпион Генри Уикхем в трюмах английского судна «Амазонас»
тайно вывез 70 000 семян гевеи. В британских колониях Юго-Восточной
Азии были заложены первые плантации каучуконосов. На мировом рынке
появился натуральный английский каучук, более дешевый, чем
бразильский.
Вторая половина 19 в. – время процветания Бразилии, которая долгое время
была монополистом по выращиванию деревьев-каучуконосов. Центр
каучуконосных районов, Манаус, был богатейшим городом западного
полушария. Достаточно упомянуть, что великолепный оперный театр в
затерянном в джунглях Манаусе не только строили лучшие французские
архитекторы, но даже стройматериалы для него привозились из Европы.

7.

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.
Не набухает и не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах, спирте, ацетоне и ряде
других жидкостей.
Растворяется в бензине, бензоле, эфире, хлороформе.
Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха.
Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.
Главным свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность
каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия
сил, вызвавших деформацию.
Каучук пластичен – он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил.
Каучук – отличный диэлектрик
При температуре
–195°C он жёсткий и прозрачный;
от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный,
при 20 °C — мягкий, упругий и полупрозрачный,
свыше 50 °C он становится пластичным и липким;
при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность
При температуре около –70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в
стеклообразную массу.

8.

Применение каучуков
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- и 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.

9.

Синтетические каучуки
Изопреновый
Бутадиеновый
Бутадиен-метилстирольный
Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)
Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер)
Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер)
Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен)
Фторкаучуки

10.

Получение первого каучука в России
В 1926 году советское правительство объявило
конкурс на лучшую работу по синтезу каучука и
назначило первую премию в сто тысяч рублей.
По условиям конкурса, нужно было представить
не только описание способа получения каучука,
но и не менее двух килограммов этого продукта,
а также разработать полную технологию его
получения в промышленных условиях.
Условия конкурса были до такой
степени
трудновыполнимыми,
что ни один из представленных
образцов не отвечал полностью
всем требованиям. Тем не менее,
за свой каучук и способ его
получения
Сергей
Лебедев,
единственный среди участников
конкурса, получил премию.

11.

Вулканизация
В 1939 г.американец Чарльз Нельсон Гудьир обнаружил,
что каучук-сырец, смешанный при нагревании с небольшим
количеством серы, превращается в эластичную резину.
В зависимости от содержания серы и состава наполнителей
получают различные сорта резины, отвечающие любым
требованиям.
Уже при введении 0,15% серы каучук меняет свойства.
Вообще же количество вводимой при вулканизации серы
колеблется от 2 до 5%.
Сущность вулканизации заключается в образовании новых
поперечных связей между полимерными цепями. При
вулканизации серой мостики образуют дисульфидные
группы, а при радикальной вулканизации появляются
поперечные связи между полимерными цепями
Свойства синтетического каучука в значительной степени
зависят от длины составляющих его молекулярных цепей

12.

13.

Вулканизированный каучук с большим содержанием серы (30—50 % в
расчёте на массу каучука), обычно тёмно-бурого или чёрного цвета
Эбонит становится высокоэластичным при температуре больше плюс 55
градусов
В отличие от мягкой резины, эбонит не проявляет высокой эластичности
при обычных температурах и напоминает твёрдую пластмассу.
плотность 1,15—1,68 г/см³;
хорошо поддаётся механической обработке;
негигроскопичный;
газонепроницаемый;
кислотостойкий;
стоек к действию оснований, солей, растительных и животных жиров;

14.

Поделочный эбонит
(пластины, стержни и
трубки) используется для
изготовления различных
телефонных, телеграфных
и радиодеталей
Эбонитовые смеси, применяемые для
изготовления аккумуляторных баков,
деталей к ним
Электростатический заряд аккумулируется как на коже, так и
на поверхности эбонитового массажера. Быстрая разрядка
электричества вблизи кожи заставляет ионизироваться
окружающий воздух. Ионизированные частицы обладают
высокой энергией, которая передаётся телу человека после
соударения их о кожу. В результате тепловая энергия
передаётся в подкожные слои и даже в мышечные ткани.