Синтетические каучуки
Особую, очень важную, группу органических веществ составляют высокомолекулярные соединения (полимеры). Масса их молекул достигает нескольких десятков тысяч и даже миллионов. Полимерные вещества являются основой Жизни на Земле.
Органические природные полимеры - биополимеры - обеспечивают процессы жизнедеятельности всех животных и растительных организмов. Интересно, что из множества возможных вариантов Природа "выбрала" всего 4 типа полимеров:
Благодаря особым, только для них характерным свойствам, полимеры (синтетические, искусственные и некоторые природные) широко используются при изготовлении самых разнообразных материалов:
Полимеры применяются для получения композиционных материалов, ионообменных смол (полиэлектролитов).
Полимеризация.
Пoлимеризация - реакция образования высокомолекулярных соединений путем последовательного присоединения молекул мономера к растущей цепи.
Пoлимеризация является цепным процессом и протекает в несколько стадий (аналогичных стадиям цепной реакции свободно-радикального галогенирования алканов,):
· инициирование
· рост цепи
· обрыв цепи
Характерные признаки полимеризации
1. В основе полимеризации лежит реакция присоединения
2. Полимеризация является цепным процессом, т.к. включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи.
3. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.
Сополимеризация
Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.
Пример. Схема сополимеризации этилена с пропиленом:
Химическое строение сополимеров зависит от свойств мономеров и условий реакции.
синтетический каучук полимер полимеризация
В сополимерах сочетаются свойства полимеров, полученных из каждого в отдельности взятого мономера. Поэтому сополимеризация - эффективный способ синтеза полимеров с заданными свойствами.
Некоторые важнейшие синтетические полимеры
Занимательные факты о каучуке
Впервые с каучуком познакомился Христофор Колумб, во время второго путешествия на американский континент. Он и его команда увидели индейцев, игравших чёрными мячами. Их скатывали из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре гевеи бразильской.
Индейцы делали из них непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а растянувшись, больше уже не сжимались.
Но ещё до этого туземцы Юго-Восточной Азии о резине (каучуке), сделанной из "сока" гевеи, которой они обмазывали свои корзины и кувшины, чтобы сделать их водонепроницаемыми!"Каучук", о котором Колумб рассказал европейцам, долго оставался просто заморской диковинкой. Его первое научное описание было сделано во Франции в академии наук Шарлем Кондамином в 1739 году. В конце Хох века каучук исследовали такие учёные, как Г. Бушард, Г. Вильямсон, К. Гарриес, И.И. Остросмысленский, М.Г. Кучеров, Б.В. Бызов. Но лишь первооткрыватель фотосинтеза Джозефер Пристли впервые нашёл ему применение. Он стал стирать кусочком каучука карандашные линии, то есть изобрёл чертёжную "резинку". А в 1819 году американский фабрикант Макинтош стал производить знаменитые непромокаемые плащи. Ткань покрывалась плёнкой из каучука. Но эти плащи были хрупкими в холод и липкими в жару. В 1823 году Франция начала изготовлять из каучука подтяжки и подвязки.
В 1839 году американский учёный Чарльз Гудайр научился устранять эти недостатки, открыв вулканизацию.
Каучук - натуральный эластичный материал растительного происхождения, применяется для изготовления резины и резиновых изделий. Каучук натуральный содержится в млечном соке каучуконосных растений. Товарный каучук добывают из бразильской гевеи. Название "каучук" произошло от кау (дерево) и учу (плакать). Резиновая промышленность в Европе стала развиваться в 1839 году, когда открыли процесс вулканизации. Основные данные о строении были получены лишь в 70-х годах XIX века. Существенную роль в изучении каучука натурального сыграли русские ученые. Обширные исследования вулканизации провел Бызов. латекс добывается подсечкой деревьев,Догадкин развил его теорию. Млечный сок 3 кг товарногодостигших пятилетнего возраста. В среднем одно дерево дает 2 каучука в год. Каучук в млечном соке содержится в виде глобул. Для получения НК млечный сок предварительно подвергают желатинированию, добавляя в него уксусную или муравьиную кислоту. Рыхлый сгусток пропитывают водой и прокатывают на вальцах в листы, которые коптят в камерах, заполненных дымом. Вымытые и отвальцованные листы сушат на воздухе или в камерах.
В химическом отношении чистый НК представляет собой высокомолекулярное соединение, имеющее состав (С5Н8) n. Основной группировкой молекулы является изопреновая группа. Более тысячи таких групп определяют важнейшие физические и химические свойства, в частности эластичность. Ценным свойством НК является водо - и газонепроницаемость, кроме того, он является хорошим изолятором. Каучук в воде практически нерастворим. В этаноле, его растворимость не большая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает и лишь затем растворяется. При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а на холоде твердым и хрупким. При длительном хранении каучук твердеет.
Существует заблуждение, что изобретением резины европейцы обязаны Колумбу. На самом деле мореплаватель всего лишь оставил описание того, как туземцы островов Гаити играли с мячом, сделанным из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре гевеи бразильской. Когда с дерева стекал сок, индейцам казалось, что оно плачет. Поэтому они стали называть это растение «плачущим деревом» – от индейских слов кау («дерево») и учу («плакать»).
Значительно позже европейцы, побывавшие в Америке, познакомились с каучуком поближе и даже научились, подобно местным жителям, пропитывать соком каучуконосного дерева свои плащи. Но в Старый Свет каучук попал только в 1751 году. Немного застывшего сока привез математик Шарль Ла Кондамин. Он долго наблюдал за своим «трофеем», но никак не мог сообразить, какую пользу каучук может принести ему лично и человечеству в целом. Кроме эластичности каучук не имел никаких других свойств. Поэтому математик назвал американскую резинку гуммиластиком и забыл о ней. И только почти 20 лет спустя застывшему соку нашли применение.
Английский священник и химик Джозеф Пристли (Joseph Priestley) в 1770 году случайно обнаружил, что сырой натуральный каучук способен стирать следы графита (карандаша) лучше, чем частицы хлеба, которые использовались в то время с этой же целью. Это преимущество каучука связано с тем, что его трение по бумаге вызывает электростатическое напряжение, которое позволяет частицам каучука притягивать частицы графита. Приcтли назвал данное вещество «индийской резиной» (от англ. indian rubber - «индийский каучук»). Местом происхождения каучука была Америка, но в то время все американские вещи называли индийскими, и именно это неточное название сохранилось по сей день.
Однако опыты с каучуком продолжались. Во Франции изобрели удобные подтяжки и подвязки из сплетенных с хлопком резиновых ниток. А после 1823, когда шотландец Ч.Макинтош придумал прокладывать тонкий слой резины между двумя кусками ткани, начался настоящий «резиновый бум». Так родился прорезиненный плащ, названный в честь его изобретателя макинтошем. Однако «шотландский дождевик» далеко не сразу завоевал всеобщее признание. Дело в том, что натуральный каучук при похолодании терял свою эластичность, а в жару размягчался, становился липким и начинал дурно пахнуть.
Еще не зная о таком свойстве материала, английский сапожник Рилли начал выпускать резиновую обувь. Говорят, его товар поначалу вызвал большой интерес, но когда припекло летнее солнышко, сапоги и калоши буквально расплавились на полках лавки. Несмотря на неудачу, постигшую Рилли, его дело продолжил американец Чарльз Гудир (Charles Goodyear). Он был бедным человеком, но, поставив перед собой цель «приручить» каучук, упорно добивался ее достижения. Рассказывают, что один промышленник, заинтересовавшись опытами изобретателя-самоучки, решил отыскать его. Он поинтересовался у соседей, как найти господина Гудира. Ему ответили, что «если вы встретите человека в резиновой шапке, брюках, сюртуке, накидке, башмаках и с резиновым кошельком без единого цента в нем, то это и будет Гудир». На самом деле изобретатель совершил переворот в технологии изготовления резиновых изделий. Он открыл принцип вулканизации резины, то есть особой обработки каучука, при которой последний соединяется с серой и вследствие этого приобретает способность не реагировать на перепады температуры. В 1843 году он запатентовал этот процесс.
Неудивительно, что Бразилия, которая была крупнейшим импортером каучука, 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.
Автомобильные шины - вещь привычная для многих из нас. И покупая очередной комплект колёсной резины, автолюбитель зачастую не задумывается о том, как человечество додумалось до этого изобретения, как производятся покрышки и какое полезное применение могут найти предприимчивые личности этому, казалось бы, простому предмету. Здесь собраны интересные факты о шинах.
1. Автошины появились в середине-конце XIX века.
Патент на первые был зарегистрирован в Великобритании, в 1846 году. Получил его уроженец Шотландии Роберт Уильям Томсон. По сути, он предложил укреплять «эластичные опорные поверхности вокруг ободьев колёс экипажей» для уменьшения необходимого тяглового усилия и снижения шума.
В 1888 году другой шотландец, Джон Данлоп, ввёл колёсную резину в активное применение. Он установил резиновые покрышки на колёса велосипеда своего малолетнего сына, а позднее предложил ставить подобные колёса на спортивные велосипеды. Так возникла первая в мире компания по производству шин Dunlop, до сих пор остающаяся одним из лидеров шинного производства.
Устанавливать шины на колёса автомобилей, тем не менее, впервые предложил не Данлоп. Это новшество принадлежит Андре и Эдуарду Мишленам. Именно с них началась история другой старой и уважаемой до сих пор по всему миру компании, концерна Michelin.
2. Существуют квадратные колёса
В 1959 году был впервые в истории выдан патент на квадратные колёса. Примечательно, что колесо такой причудливой формы, разработанное Альбертом Сфеддом, тем не менее, демонстрировало неплохие результаты тестов! Квадратные покрышки оказались эффективными на скорости до 55 км/ч и успешно справились с песком, снегом и грязью.
Секрет заключался в особенностях монтажа изделия. Колёса крепились под особым углом и, по замыслу изобретателя, должны были применяться на военной технике, которой часто приходится преодолевать бездорожье.
3. Из автошин делают обувь, одежду и многое другое
В Колумбии есть мастерская по пошиву одежды и обуви из отработанных автошин. Для этого используются мягкие покрышки (в основном это ), выбрасываемые на колумбийские свалки. Мастера могут превратить их в любой предмет одежды или обуви.
Во многих странах мира изношенные шины измельчают и добавляют в асфальт. Такое дорожное покрытие снижает износ колеса, которое по нему движется, и обладает увеличенной гибкостью. В Китае асфальт с добавлением резины использовали при строительстве одного из автомобильных мостов, что позволило значительно повысить его загрузку.
4. Вулканизация была изобретена случайно
Изобретатель вулканизации - процесса, превращающего мягкий, непрочный каучук в крепкую и долговечную резину, известен многим. Это Чарльз Гудьир, в честь которого названа ещё одна всемирно известная шинная компания Goodyear. Но мало кто знает, что открытие не только не принесло этому человеку славы и денег при жизни, но и было сделано совершенно случайно.
В 1830-е годы Гудьир проводил серию экспериментов с каучуком, добавляя в него различные компоненты, которые, по его замыслу, должны были сделать смесь прочнее. Гудьир был беден и тратил на свои эксперименты последние сбережения. Однажды, бросив очередной неудачный образец - смесь каучука и серы - в печь, изобретатель забыл о нём. Потом, вычищая печь, он извлёк оттуда комок прочной и упругой резины. Но патент на вулканизацию получил, увы, не Гудьир. Изобретатель умер в нищете и долгах.
5. Самая крупная автошина весит около 5 тонн
Автомобильные шины самого маленького размера изготовлены для микроскопической модели автомобиля Toyota AA. Они имеют ширину 0,8 мм и диаметр 4,8 мм. Самые большие автошины применяются на крупногабаритных самосвалах, таких, как знаменитый БелАЗ- 75710. Такая шина достигает массы в 5 тонн и ширины в 4м.
6. Самая дорогая марка покрышек в мире - Pirelli
Цена на шину модели Pirelli Scorpion Zero достигает 900 долларов США. Это одна из самых дорогих моделей в мире, потому что предназначается она для элитного кроссовера Lamborghini LM002, который сам по себе стоит очень дорого.
7. Автошины могут раскаляться от трения
Современные производители автошин вынуждены прибегать к особым мерам по избежанию перегрева при езде. Это оправдано, ведь некоторые модели покрышек могут достигать температуры около 80 C. Прикоснувшись к такой шине после поездки, человек запросто может получить ожог.
8. Шины помогают экономить топливо благодаря кремнию
Диоксид кремния оказывает значительное влияние на свойства шины. Это впервые заметили химики компании Michelin в 1992 году, добавив это вещество в резиновую смесь. Как выяснилось, диоксид кремния уменьшает сопротивление качению, снижая тем самым расход топлива. Он является основой добавки, известной как силика.
9. В одуванчиках содержится каучук
Естественный каучук, входивший в состав первой резины, добывается из нескольких видов растений. Наиболее известное из них - гевея, произрастающая в Бразилии. Мало кто знает, что каучук также содержится в одуванчиках. Синтезировать каучук искусственно научились в 30-е годы XX века. Это позволило значительно удешевить процесс производства автошин.
10. Производители шин продолжают использовать кремниевую кислоту
Во многих автошинах для улучшения сцепления используется такой компонент, как кремниевая кислота. Он обладает множеством преимуществ, но также является одним из факторов загрязнения окружающей среды. Именно кремниевая кислота «в ответе» за появление на дорогах чёрных следов от шин. Она же загрязняет атмосферу техническим углеродом.
Впервые с каучуком познакомился Христофор Колумб, во время второго путешествия на американский континент. Он и его команда увидели индейцев, игравших чёрными мячами. Их скатывали из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре гевеи бразильской.
Индейцы делали из них непромокаемые калоши, которые в жару прилипали к ногам, а растянувшись, больше уже не сжимались.
Но ещё до этого туземцы Юго-Восточной Азии о резине (каучуке), сделанной из "сока" гевеи, которой они обмазывали свои корзины и кувшины, чтобы сделать их водонепроницаемыми! "Каучук", о котором Колумб рассказал европейцам, долго оставался просто заморской диковинкой. Его первое научное описание было сделано во Франции в академии наук Шарлем Кондамином в 1739 году. В конце Хох века каучук исследовали такие учёные, как Г.Бушард, Г.Вильямсон, К.Гарриес, И.И.Остросмысленский, М.Г.Кучеров, Б.В.Бызов. Но лишь первооткрыватель фотосинтеза Джозефер Пристли впервые нашёл ему применение. Он стал стирать кусочком каучука карандашные линии, то есть изобрёл чертёжную "резинку". А в 1819 году американский фабрикант Макинтош стал производить знаменитые непромокаемые плащи. Ткань покрывалась плёнкой из каучука. Но эти плащи были хрупкими в холод и липкими в жару. В 1823 году Франция начала изготовлять из каучука подтяжки и подвязки.
В 1839 году американский учёный Чарльз Гудайр научился устранять эти недостатки, открыв вулканизацию.
Каучук - натуральный эластичный материал растительного происхождения, применяется для изготовления резины и резиновых изделий. Каучук натуральный содержится в млечном соке каучуконосных растений. Товарный каучук добывают из бразильской гевеи. Название «каучук» произошло от кау (дерево) и учу (плакать). Резиновая промышленность в Европе стала развиваться в 1839 году, когда открыли процесс вулканизации. Основные данные о строении были получены лишь в 70-х годах XIX века. Существенную роль в изучении каучука натурального сыграли русские ученые. Обширные исследования вулканизации провел Бызов. латекс добывается подсечкой деревьев,Догадкин развил его теорию. Млечный сок 3 кг товарногодостигших пятилетнего возраста. В среднем одно дерево дает 2 каучука в год. Каучук в млечном соке содержится в виде глобул. Для получения НК млечный сок предварительно подвергают желатинированию, добавляя в него уксусную или муравьиную кислоту. Рыхлый сгусток пропитывают водой и прокатывают на вальцах в листы, которые коптят в камерах, заполненных дымом. Вымытые и отвальцованные листы сушат на воздухе или в камерах.
В химическом отношении чистый НК представляет собой высокомолекулярное соединение, имеющее состав (С5Н8)n . Основной группировкой молекулы является изопреновая группа. Более тысячи таких групп определяют важнейшие физические и химические свойства, в частности эластичность. Ценным свойством НК является водо- и газонепроницаемость, кроме того, он является хорошим изолятором. Каучук в воде практически нерастворим. В этаноле, его растворимость не большая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает и лишь затем растворяется. При повышенной температуре каучук становится мягким и липким, а на холоде твердым и хрупким. При длительном хранении каучук твердеет.