Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (КА)"

Каучук натуральный

Каучу'к натура'льный, полимер растительного происхождения, вулканизацией которого получают резину . К. н. относится к группе эластомеров — высокомолекулярных соединений, обладающих способностью к большим обратимым деформациям при комнатной и более низких температурах (см. также Высокоэластическое состояние ). К. н. содержится в млечном соке (латексе) каучуконосных растений ; отдельные включения каучука имеются также в клетках коры и листьев этих растений. Добывают К. н. главным образом из латекса бразильской гевеи , которая произрастает на плантациях в тропических странах. Крупнейший производитель К. н. – Малайзия (свыше 40% мирового производства).

  Термин «каучук» происходит от названия «каучу», которым жители Бразилии обозначали продукт, добываемый из гевеи, растущей на берегах р. Амазонки («кау» – дерево, «учу» – течь, плакать). Историю К. н. ведут обычно с 1738, когда французский исследователь Ш. Кондамин представил в АН в Париже образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки. Промышленное применение К. н. оказалось возможным после открытия процесса вулканизации (Ч. Гудьир – США, 1839; Т. Гэнкок – Великобритания, 1843). Основные данные о строении К. н. были получены в 70-х гг. 19 в. и позднее Г. Бушарда , Г. Штаудингером , немецким учёным К. Гарриесом. Обширные исследования вулканизации К. н. принадлежат Б. В. Бызову , Б. А. Догадкину, И. И. Остромысленскому , американскому учёному Э. Х. Фармеру и др. Исследованию физических свойств и разработке теории эластичности К. н. посвящены работы советских учёных А. П. Александрова , В. А. Каргина , П. П. Кобеко, американских исследователей Е. Гута, Л. Р. Г. Трелоара, Ф. Т. Уолла и др.

  При получении К. н. латекс извлекают подсочкой коры деревьев; из латекса каучук выделяют коагуляцией с помощью муравьиной, щавелевой или уксусной кислоты. Образующийся рыхлый сгусток (коагулюм) промывают водой и прокатывают на вальцах для получения листов, которые сушат и обычно коптят в камерах, наполненных дымом. Копчение придаёт К. н. устойчивость против окисления и действия микроорганизмов.

  В соответствии с «Международным стандартом по качеству и упаковке натурального каучука» (1969) К. н. подразделяют на 8 международных типов, включающих 35 международных сортов. Основные типы К. н. – рифлёный смокед-шит (продукт светло-янтарного цвета – «копчёный лист») и светлый креп (продукт светло-кремового цвета, перед выделением которого в латекс вводят специальные отбеливающие вещества, например бисульфит натрия; К. н. этого типа копчению не подвергают). Качество К. н. международных типов и сортов оценивают на основании внешнего осмотра и сравнения с эталоном. Существует также классификация К. н. по техническим стандартам, в которых регламентируется содержание примесей в каучуке. Наряду с К. н. общего назначения выпускают каучуки специальных типов, например с улучшенными технологическими или механическими свойствами, изготовляемые в порошкообразной выпускной форме, и др. Ведутся обширные опытные и исследовательские работы как в направлении улучшения качества К. н., так и повышения продуктивности каучуконосов.

  Основная составная часть К. н. – углеводород каучука (91—96%), который рассматривают как полиизопрен (C₅ H₈ ) _n . К. н. содержит также 2,2—3,8% белков и аминокислот, 1,5—4,0% веществ, извлекаемых ацетоном (так называемый ацетоновый экстракт – олеиновая, стеариновая, линолевая кислоты, каротин и др.), соединения металлов переменной валентности – меди (до 0,0008%), марганца (до 0,001%), железа (до 0,01%), песок и некоторые др. примеси. К. н. относятся к стереорегулярным полимерам ; 98—100% звеньев изопрена в его макромолекуле присоединены в положении 1,4 цис:

  Молекулярная масса К. н. 1 400 000 – 2 600 000, содержание двойных связей в макромолекуле 95—98,5% от теоретического значения. Плотность К. н. 0,91—0,92 г /см³ , показатель преломления 1,5191, температура стеклования от —70 до —72 °С, удельная теплоёмкость 1,880 кдж /(кг^. К)[0,449 кал/(г^.°С) ], теплопроводность 0,14 вт/ (м^. К ) [0,12 ккал /(м^. ч^. °С)], диэлектрическая проницаемость при частоте 1 кгц 2,37—2,45, удельная электропроводность 25,7^. 10^–18ом^–1. см^–1 .

  Каучук стоек к действию воды; хорошо растворим в бензоле, толуоле, ксилоле, бензине, четырёххлористом углероде, хлороформе, сероуглероде, циклогексане. При температурах выше 10 °С К. н. аморфен. Длительное хранение при более низких температурах или растяжение при комнатной температуре вызывают частичную кристаллизацию К. н. К числу ценных свойств К. н. относится его высокая когезионная прочность (см. Когезия ). Этим свойством обусловлена в значительной степени незаменимость К. н. в производстве некоторых деталей шин. Технологический недостаток К. н., связанный с его высокой молекулярной массой, – необходимость пластикации (см. Пластикация каучуков ) перед введением ингредиентов резиновой смеси .

  Наиболее распространённый вулканизующий агент для К. н. – сера; в качестве ускорителей вулканизации применяют 2-меркаптобензтиазол (каптакс), его сульфенамидные производные (например, сантокюр), дибензтиазолилдисульфид (альтакс), тетраметилтиурамдисульфид (тиурам) и др. Возможны также радиационная вулканизация К. н. и вулканизация с помощью органических перекисей или алкилфеноло-формальдегидных смол.

  Кристаллизация К. н. обусловливает высокую прочность при растяжении резин на его основе. При введении активных наполнителей прочность резин изменяется незначительно, но существенно повышаются некоторые др. механические свойства (см. табл.). Резины из К. н. характеризуются хорошей эластичностью, износо– и морозостойкостью и высокими динамическими свойствами, но низкой стойкостью к действию растворителей, масел, а также меньшей, чем у некоторых синтетических каучуков, тепло– и атмосферостойкостью.

  Свойства резин из натурального каучука

  Основная область применения К. н. – производство шин. Его используют также в производстве резинотехнических изделий (транспортёрные ленты, приводные ремни, амортизаторы, уплотнители), электроизоляционных материалов, резиновых изделий народного потребления, при изготовлении резиновых клеев . Некоторое количество К. н. используют в виде латекса (см. Латексы ,Латексные изделия ). Объём производства К. н. в 1971 составил около 3 млн. т . Благодаря созданию стереорегулярных синтетических каучуков, а также широкого ассортимента синтетических каучуков специального назначения, потребление К. н. в некоторых отраслях промышленности сокращается (см. Каучуки синтетические ).

  Лит.: Вызов Б. В., Природный каучук, Л., 1932; Догадкин Б. А., Химия эластомеров, М., 1972; Справочник резинщика. Материалы резинового производства, М., 1971, с. 21.

Каучуки

Каучу'ки', группа промышленных полимеров , переработкой которых получают резину . Отличительная особенность К. – способность к большим обратимым (так называемым высокоэластическим) деформациям при обычных и пониженных температурах. См. также Каучук натуральный ,Каучуки синтетические .

Каучуки синтетические

Каучу'ки' синтети'ческие, синтетические полимеры, которые, подобно каучуку натуральному , могут быть переработаны в резину (см. также Высокоэластическое состояние ,Эластомеры ).

  Все К. с. делят обычно на каучуки общего и специального назначения (см. табл.). Первые применяют в производстве изделий, в которых реализуется основное свойство резин – высокая эластичность при обычных температурах (шины, транспортёрные ленты, обувь и др.), вторые – в производстве таких изделий, которые должны обладать стойкостью к действию растворителей, масел, кислорода, озона, тепло-и морозостойкостью (т. е. способностью сохранять высокоэластические свойства в широком диапазоне температур) и др. специфическими свойствами. Классификация К. с. по областям их применения в известной мере условна, т. к. многие каучуки обладают комплексом свойств, позволяющим применять их как каучуки общего и специального назначения. С др. стороны, к некоторым изделиям общего назначения иногда предъявляют специального требования. Так, выпускают морозостойкие шины, масло– и бензостойкую резиновую обувь и др. Разработаны полимеры, называют термоэластопластами , в которых сочетаются свойства эластомеров и термопластичных полимеров; благодаря этому они могут быть переработаны в резиновые изделия, минуя стадию вулканизации . Особые группы К. с.: водные дисперсии каучуков (латексы ); жидкие каучуки (олигомеры , отверждающиеся с образованием резиноподобных материалов); наполненные каучуки (смеси К. с. с наполнителями или пластификаторами, изготовляемые при получении К. с.).

  Важнейшие промышленные синтетические каучуки

Название каучуков и их отечественные марки	Химический состав	Специальные свойства
Каучуки общего назначения
Бутадиеновые СКД	1,4-цис-Полибутадиен	–
Бутадиен-стирольные (a-метилстирольные) CKC (CKMC)	Сополимеры бутадиена со стиролом (a-метилстиролом)	–
Изопреновые СКИ	1,4-цис-Полиизопрен	–
Этилен-пропиленовые
СКЭП	Сополимеры этилена с пропиленом	Стойкость к окислению, действию химических агентов, атмосферостойкость
СКЭПТ	Сополимеры этилена с пропиленом и с третьим сомономером
Бутилкаучук БК	Сополимеры изобутилена с небольшим количеством изопрена	Газонепроницаемость, атмосферостойкость
Хлоропреновые (наирит)	Полихлоропрен	Удовлетворительная масло– и бензостойкость
Каучуки специального назначения
Бутадиен-нитрильные CKH	Сополимеры бутадиена с акрилонитрилом	Масло– и бензостойкость
Полисульфидные (тиокол)	Полисульфиды	То же
Кремнийорганические CKT	Полиорганосилоксаны	Тепло– и морозостойкость, высокие электроизоляционные свойства, физиологическая инертность
Фторкаучуки СКФ	Сополимеры фторолефинов	Тепло-, масло-, атмосферо– и огнестойкость, стойкость к действию агрессивных сред
Уретановые СКУ	Полиуретаны	Высокая прочность при растяжении и износостойкость
Хлорсульфированный полиэтилен ХСПЭ	Полиэтилен, содержащий хлорсульфоновые группы	Атмосферо-, тепло– и износостойкость

  Наиболее распространённые способы получения К. с. – эмульсионная и стереоспецифическая полимеризация . При полимеризации возможно регулирование молекулярной массы каучуков. Это позволяет исключить при переработке К. с. энергоёмкую стадию пластикации (см. Пластикация каучуков ). Технологические процессы получения К. с. (в большинстве случаев непрерывные) включают также стадии выделения каучука из дисперсий или растворов (например, коагуляцией или осаждением), очистку каучука от остатков катализаторов, эмульгаторов и др. примесей, сушку, брикетирование и упаковку каучука. Важнейшие мономеры для синтеза каучуков – бутадиен ,изопрен ,стирол и др. – получают главным образом из попутных нефтяных газов и газов крекинга ; например, бутадиен может быть получен каталитическим дегидрированием н -бутана. Кроме этих мономеров, применяют также акрилонитрил , фторолефины, некоторые кремнийорганические соединения и др.

  Успешное решение проблемы промышленного синтеза каучука относится к числу наиболее значительных достижений науки и техники 20 в. Синтез каучука в крупном заводском масштабе впервые в мире был осуществлен в 1932 в СССР по способу, разработанному С. В. Лебедевым : полимеризацией на металлическом натрии 1,3-бутадиена, полученного из этилового спирта, был синтезирован натрий-бутадиеновый каучук СКВ. В 1938 было организовано промышленное производство бутадиен-стирольных каучуков в Германии, в 1942 – крупное производство К. с. в США. К 1972 К. с. выпускали более чем в 20 странах. СССР по объёму производства К. с. занимает одно из ведущих мест.

  Мировое производство К. с. возрастает быстрыми темпами. Так, если в 1950 доля К. с. в общем объёме производства натурального и синтетического каучуков в капиталистических странах составляла около 22%, в 1960 около 48%, то к 1971 она возросла до ~60% (~5 млн. т К. с. и ~ 3 млн. т натурального каучука). Интенсивный рост выпуска К. с. объясняется значительно более низкой себестоимостью производства наиболее массовых каучуков общего назначения (в частности, бутадиен-стирольных) по сравнению с себестоимостью производства натурального каучука, а также невозможностью использования натурального каучука в некоторых изделиях специального назначения – тепло-, масло-, бензостойких и др. К относительному сокращению потребления натурального каучука привело также создание бутадиеновых и изопреновых стереорегулярных К. с., оказавшихся конкурентоспособными с натуральным каучуком в производстве некоторых шин, например для легковых автомобилей, и др. изделий.

  Номенклатура резиновых изделий, изготовляемых на основе К. с., насчитывает около 50 тыс. наименований. Наиболее крупный потребитель К. с. – шинная промышленность (более 50% общего объёма потребления К. с.). Технический прогресс в различных отраслях промышленности выдвигает перед промышленностью К. с. задачу создания каучуков, в которых должны сочетаться высокая термостойкость, стойкость к действию ионизирующих излучений, масло– и бензостойкость и др. Эта задача может быть, в частности, решена путём синтеза каучуков из мономеров, содержащих неорганические элементы – бор, фосфор, азот, фтор, кремний. О свойствах и применении К. с. см. также Акрилатные каучуки ,Бутадиен-нитрильные каучуки ,Бутадиеновые каучуки ,Бутадиен-стирольные каучуки ,Бутилкаучук ,Винилпиридиновые каучуки ,Изопреновые каучуки ,Карбоксилатные каучуки ,Кремнийорганические каучуки ,Полисульфидные каучуки ,Уретановые каучуки ,Фторкаучуки ,Хлоропреновые каучуки ,Хлорсульфированный полиэтилен ,Этилен-пропиленовые каучуки .

  Лит.: Уитби Г. С. [ред.], Синтетический каучук, пер. с англ., М. – Л., 1957; Литвин О. Б., Основы технологии синтеза каучуков, М., 1972; «Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева», 1968, т. 13, № 1 (номер посвящен резиновой промышленности); Кирпичников П. А., Аверко-Антонович Л. А., Аверко-Антонович Ю. А., Химия и технология синтетического каучука, Л., 1970; Справочник резинщика. Материалы резинового производства, М., 1971.

Каучуковое дерево

Каучу'ковое де'рево, название различных каучуконосных деревьев, чаще всего гевеи бразильской, фикуса каучуконосного и некоторых видов рода ландольфия .

Каучуконосные растения

Каучуконо'сные расте'ния, растения, образующие и содержащие в некоторых своих частях каучук натуральный . В зависимости от того, в каких тканях он накапливается, К. р. делят на латексные (каучук содержится в млечном соке – латексе), паренхимные (в паренхиме осевых органов – стеблей, корней), хлоренхимные (в зелёных тканях молодых побегов и листьях). Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в сравнительно большом количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее – гевея бразильская, дающая 95% мирового производства натурального каучука; остальные 5% получают от др. тропических латексных деревьев из родов сапиум и маниок семейства молочайных, а также родов фикус и кастилла семейства тутовых, рода ландольфия семейства кутровых и др. Травянистые латексные К. р. из семейства сложноцветных (тау-сагыз ,кок-сагыз , крым-сагыз и др.), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в СССР, содержат каучук в небольшом количестве в корнях; не культивируются, т.к. не имеют промышленного значения. К паренхимным К. р. относится мексиканское растение гваюла семейства сложноцветных. Хлоренхимные К. р. (например, ряд видов из родов крестовник, василёк) промышленностью не используются.

  Лит.: Ильин М. М. и Якимов П. А., Каучуконосы и гуттаперченосы СССР, в кн.: Растительное сырье СССР, т. 1, М. – Л., 1950, с. 61—142; Жуковский П. М., Культурные растения и их сородичи, 2 изд., Л., 1964; Синягин И. И., Тропическое земледелие, М., 1968; Franke G., Nutzpflanzen der Tropen und Subtropen, Bd 1, Lpz., 1967.

  В. Н. Вехов.

Гевея бразильская.

Сбор латекса при подсочке гевеи.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (КА)"