uabooks.top » Химия » 33. Каучуки. Резина
Інформація про новину
  • Переглядів: 113
  • Дата: 21-10-2020, 02:54
21-10-2020, 02:54

33. Каучуки. Резина

Категорія: Химия





Попередня сторінка:  32. Пластмассы. Полимеры — основа пласт...
Наступна сторінка:   34. Природные и химические волокна

Материал параграфа поможет вам:

  • получить представление о каучуках и резине;
  • ознакомиться с технологией производства резины из каучуков;
  • выяснить свойства каучуков и резины;
  • узнать о способах утилизации отходов резины.

Каучуки — полимеры растительного или синтетического происхождения, из которых производят резину.

Характерное свойство каучуков — высокая эластичность, т. е. способность после деформации восстанавливать свою форму. Однако при нагревании или охлаждении ниже —50 °С они утрачивают это свойство. Каучуки водонепроницаемы, износоустойчивы, обладают хорошими электроизоляционными свойствами.

Различают природный и синтетические каучуки.

Природный (натуральный) каучук содержится в соке некоторых растений. Этот сок напоминает молоко (рис. 94) и является эмульсией каучука в воде.

Рис. 94.

Сбор

сока

гевеи

Основой натурального каучука является полиизопрен. В макромолекуле этого полимера группы CH2 расположены по одну сторону от двойной связи:

Натуральный каучук имеет белый цвет; он легче воды, растворяется в бензине, бензене, некоторых других органических растворителях. Полимер медленно окисляется кислородом воздуха. Чтобы предотвратить окисление каучука, только что полученного из сока растения, и размножение в нем бактерий, его обрабатывают разбавленными растворами

кислот (муравьиной, уксусной) или других веществ, промывают водой и высушивают. В результате каучук приобретает желтоватый цвет (рис. 95).

Рис. 95.

На производстве

натурального

каучука

Среди всех природных высокомолекулярных соединений только каучук обладает высокой эластичностью. Такое свойство каучука обусловлено возможностью свертывания его линейных макромолекул в клубки. Если пластинку из каучука растягивать, то макромолекулы выпрямляются, а если после этого ее «отпустить», то они возвратятся в прежнее состояние и пластинка приобретет первоначальную длину. Приложив большее усилие, каучуковую пластинку можно разорвать.

Синтетические каучуки. Натуральный каучук получают в значительном количестве, однако этого недостаточно для удовлетворения растущих потребностей. Поэтому ученые создали синтетические каучуки, которые оказались успешными заменителями природного каучука и получили широкое применение в различных сферах.

Большинство каучуков происходит от углеводородов с двумя двойными связями в молекуле (с. 56). В зависимости от мономера различают бутадиеновый каучук, изопреновый (аналог натурального), хлоропреновый и др. Их получают, осуществляя реакции полимеризации, преимущественно с участием катализаторов.

Общая схема образования каучуков:

где Y — H (мономером является бута-1,3-диен, полимером — бутадиеновый каучук, или полибутадиен); CH3 (мономер — изопрен, полимер — изопреновый каучук, или полиизопрен); Cl (мономер — хлоропрен, полимер — хлоропреновый каучук, или полихлоропрен).

Это интересно

Бутадиенстирольный каучук является продуктом полимеризации двух соединений-мономеров.

Напишите схему реакции полимеризации бута-1,3-диена.

Химические свойства. Имея двойные связи в макромолекулах, натуральный и синтетические каучуки могут присоединять водород, галогены, галогеноводороды. При нагревании без доступа воздуха эти полимеры разлагаются с образованием соответствующих мономеров.

Каучуки служат сырьем в производстве резины и резиновых изделий.

Резина. Самым эластичным материалом среди природных и синтетических материалов является резина. Ее в большом количестве используют для изготовления шин (рис. 96).

Рис. 96.

Продукция

шинного

завода

В основе технологии производства резины лежит процесс вулканизации, который заклю-

чается в нагревании каучука с серой. Сначала каучук смешивают с наполнителями (глиной, сажей, мелом, кремнеземом), красителями и веществами, увеличивающими срок службы резины. Затем к смеси добавляют определенное количество серы. В результате взаимодействия каучука с серой за счет разрыва одной из составляющих двойной связи происходит сшивание карбоновых цепей с помощью «мостиков» -S-S- (рис. 97). При этом часть двойных связей в макромолекулах остается.

Рис. 97.

«Сшитые» карбоновые цепи в резине

Если взять избыток серы, то все двойные связи будут «израсходованы» на сшивание карбоновых цепей, и образуется твердый термореактивный материал — эбонит (рис. 98). Его используют для изготовления электротехнических деталей, химической аппаратуры.

Рис. 98.

Эбонитовый

стержень

Существуют резины различного назначения — для эксплуатации при высоких или низких температурах (тепло-, морозоустойчивые), для длительного контакта с бензином и нефтью (шланги на автозаправочных стан-

циях), кислотами и щелочами, устойчивые к рентгеновскому излучению и др.

Сравнение свойств каучуков и резины. Каучук является эластичным веществом, а резина — эластичным материалом.

Каучуки и резина не растворяются в воде. Если же поместить измельченные кусочки каучука и резины в органический растворитель (бензен), то через сутки каучук растворится с образованием коллоидного раствора, а резина лишь увеличится в объеме (набухнет). Это свидетельствует о способности резины поглощать органический растворитель.

Каучук благодаря наличию в нем двойных связей может реагировать с галогенами. В частности, его коллоидный раствор в бензене обесцвечивает бромную воду. При нагревании каучуки разлагаются с образованием ненасыщенных соединений.

Наличие Сульфура в резине можно доказать, нагревая ее в пробирке с газоотводной трубкой, погруженной в голубой раствор купрум(Н) нитрата. Сероводород, являющийся одним из продуктов термического разложения резины, обусловит образование в растворе черного осадка CuS.

Работая в химической лаборатории, нужно учитывать, что резиновые изделия (пробки, трубки) разрушаются нитратной и концентрированной сульфатной кислотами. Разбавленные хлоридная кислота и растворы щелочей на резину практически не действуют.

Применение каучуков и резины. Синтетический изопреновый каучук по свойствам похож на натуральный. Полученная из него резина отличается высокой прочностью и эластичностью. Этот каучук используют в производстве шин, конвейерных лент, обуви, медицинских и спортивных изделий, изоляционных материалов.

Хлоропреновый каучук негорюч, термо- и светоустойчив, не разрушается смазочными маслами, не окисляется на воздухе. Из него производят резину для оборудования, контактирующего с нефтью и нефтепродуктами. Каучуки, содержащие Флуор, химически устойчивы, выдерживают нагревание до 300 °С.

Основное применение резины — производство шин. Резиновые изделия используют в промышленности, технике, медицине, быту.

Отходы резины и окружающая среда. Почти 90 % от массы резиновых отходов приходится на изношенные автомобильные шины, а остальная часть — ставшие непригодными предметы технического и бытового назначения, старая обувь.

Отходы резины, как и пластмасс, не разрушаются в природных условиях. К сожалению, большая часть их попадает в окружающую среду. Утилизацию резиновых отходов осуществляют сжиганием (после измельчения) либо термическим разложением в специальных агрегатах1. В первом случае получают тепловую энергию (теплота сгорания резины примерно такая же, как и угля), а во втором — мономеры для производства каучука.

Резиновые отходы также применяют в качестве поглотителей при очистке сточных вод, в производстве изоляционных материалов, строительстве дорог.

Это интересно

В Европе утилизируют менее половины автомобильных шин, отработавших свой ресурс.

ВЫВОДЫ

Каучуки — полимеры, из которых производят резину и резиновые изделия. Характерное свойство каучуков — эластичность, т. е.

1 При сжигании резины на воздухе образуется много токсичных веществ.

способность после деформации восстанавливать свою форму.

Большинство каучуков являются полимерами углеводородов с двумя двойными связями в молекулах. Различают натуральный и синтетические каучуки.

Резина — продукт вулканизации каучука. Этот эластичный материал широко используется во многих сферах. Утилизация резиновых отходов является одной из важных экологических задач.

240. Охарактеризуйте свойства каучука.

241. В чем заключается процесс вулканизации?

242. Чем различаются каучук и резина, резина и эбонит?

243. Назовите сферы использования каучуков.

244. По материалам из интернета подготовьте сообщения:

а) о происхождении названия «каучук»;

б) об истории открытия резины;

в) об изобретении линолеума.

245. Назовите несколько синтетических каучуков и запишите их химические формулы.

246. Составьте схему реакции полимеризации с образованием хлоропренового каучука.

247. Вычислите массовую долю Хлора в хлоропреновом каучуке.

 

Это материал учебника Химия 10 класс Попель, Крикля

 



Попередня сторінка:  32. Пластмассы. Полимеры — основа пласт...
Наступна сторінка:   34. Природные и химические волокна



^