Каучуки

Натуральный каучук получают из соков гевеи, гваюлла. Натуральный каучук – высокоэластичный материал растительного происхождения, применяемый главным образом для производства резин и резиновых изделий. Натуральный каучук содержится главным образом в млечном соке каучуконосных растений в виде отдельных включений в клетках коры и листьев.

Млечный сок – латекс, в котором каучук находится в виде взвешенных в воде шарообразных или грушевидных частиц – глобул. При желатинировании, для чего добавляют НСООН или СН₃СООН, образуется рыхлый сгусток (гель), который отделяют, промывают Н₂О и прокатывают на вальцах в листы, которые сушат.

Натуральный каучук – высокомолекулярный непредельный углеводород (С₅Н₈)_n– полимер изопрена в цисформе.

М(натуральный каучук) (150…500)10³г/моль,L_= 1000…4000 нм.

Взаимодействие натурального каучука с серой, однохлористой серой (S₂Cl₂) – носит название процесса вулканизации – образования сетчатых структур (сшивка). Натуральный каучук эластичен, растягивается до 1000 %.

Синтетический каучук получают на базе мономеров: дивинила, хлорпрена, изопрена. Шинный или бутадиенстирольный каучук (БСК) получают сополимеризацией бутадиена со стиролом.

Для придания прочности, износоустойчивости, эластичности, стойкости к температурным перепадам и набуханию в растворителях, химическим реагентам каучук вулканизируют нагревом с серой или ее соединениями в смеси с сажей, как наполнителем. При этом сшиваются линейные молекулы полимера в еще более крупные сетчатые (трехмерные) образования за счет присоединения атомов серу по месту разрыва двойной связи.

При горячей вулканизации каучук нагревается с S, при холоднойнепродолжительное время обрабатывают раствором серы в сероуглероде (СS₂) или однохлористой серы (S₂Cl₂).

Применяют каучук в машиностроении, на транспорте, электротехнике, обувной промышленности.

Для варьирования свойств каучуков бутадиен часто полимеризуют совместно с другими непредельными соединениями – стиролом (С₆Н₅СН=СН₂), акрилонитрилом (СН₂=СНСN) и др. Получаются макромолекулы полибутадиена с вкрапленными остатками молекул сомономера. Бутадиен-стирольные синтетические каучуки прочны к истиранию и используются для производства шин, бутадиен-акрилонитрильные (бутадиен-нитрильные) каучуки обладают повышенной стойкостью по отношению к углеводородам (бензостойкость) и применяются для изготовления бензопроводов, шлангов и т. п. Схематически их строение можно изобразить так:

…СН₂СНСН₂СН=СНСН₂СН₂СНСН₂СНСН₂СНСН₂СН…

CH

CH

CH

R

R

CH₂

CH₂

CH₂

где RС₆Н₅или СN.

Сополимеризацией изобутилена с небольшим количеством бутадиена получают «бутилкаучук», химически более стойкий (содержащий меньше двойных связей), но способный вулканизоваться благодаря непредельным бутадиеновым звеньям.

Экологическая характеристика

Антропогенный источник поступления в атмосферу диеновых углеводородов – производящие и потребляющие их предприятия.

1,3-бутадиен в малых концентрациях в воздухе вызывает раздражение слизистой оболочки, функциональные нарушения центральной нервной системы, при высоких – появляется головная боль, чувство опьянения, слабость, учащение пульса. Его ПДК_м.р.и ПДК_с.с.равны соответственно (максимально разовая и среднесуточная) 3 мг/м³и 1 мг/м³.

Запах изопрена человек ощущает. Начиная с концентрации 0,01 мг/л, при хроническом воздействии он вызывает головные боли, нарушение сна.