Академия занимательных наук. Химия – Каучук и резина – видео — телеканал «Радость моя»

История открытия каучука. Первые изделия из каучука. Основные химические и физические свойства каучука, основы его получения. Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева. Важнейшие виды синтетического каучука, особенности их использования.

История открытия каучука. Первые изделия из каучука. Основные химические и физические свойства каучука, основы его получения. Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева. Важнейшие виды синтетического каучука, особенности их использования.

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

4

Новосибирский государственный аграрный университет

Кафедра химии

Синтетические каучуки, история открытия, важнейшие виды

Выполнил: Павлушин Сергей

студент 1 курса

Факультет защиты растений

Проверил: доцент, к.б.н. Кусакина Н.А.

Новосибирск 2006

Содержание:

1. История открытия.

2. Способ получения по методу Лебедева.

3. Важнейшие виды синтетического каучука.

4. Список литературы.

1. История открытия.

Европа впервые узнала о каучуке в XVI веке. Христофор Колумб привез его из Америки вместе с многими другими диковинками. Во время стоянки кораблей у острова Гаити Колумб и его спутники наблюдали игры туземцев в мяч, сделанный из какого-то упругого материала, совершенно неизвестного в Европе. Мячи легко подпрыгивали при ударе о землю, сжимались и снова восстанавливали первоначальную форму. Возвращаясь в Испанию, Колумб взял с собой образцы этого чудесного материала, который и был в дальнейшем известен в Старом Свете под названием «каучук». В переводе с индейского «каучук» (тупи-гуарани) означает «слезы дерева». Как стало известно позже, он представлял собой сок, собираемый из надрезов коры тропического дерева — бразильской гевеи. Его брали от дерева, когда гевее исполнялось семь лет: на высоте полметра делали надрез на коре, и когда из-под нее начинал течь белый, как молоко, сок, собирали его в подвешенные чашечки, а потом сливали в большой сосуд. На воздухе сок сравнительно быстро свертывался и превращался в темный смолообразный продукт — каучук.

Европейцы не сразу оценили достоинства этого материала. В течение двух веков они относились к каучуку как к дикарской диковинке.

А в 1731 году правительство Франции отправило математика и географа Шарля Кондамина (Charles Marie de La Condamine) в географическую экспедицию по Южной Америке. В 1736 он отправил обратно во Францию несколько образцов каучука вместе с описанием продукции, производимой из него людьми, населяющими Амазонскую низменность. После этого резко возрос научный интерес к изучению этого вещества и его свойств.

В 1770 году британский химик Джозеф Пристли (Joseph Priestley) впервые нашёл ему применение: он обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиэластиком («смолой эластичной»).

В 1791 году английский фабрикант Самуэль Пил (Samuel Peal) запатентовал способ сделать одежду водонепроницаемой с помощью обработки её раствором каучука в скипидаре. Во Франции к 1820 г. научились изготовлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетённых с тканью.

В Англии британский химик и изобретатель Чарльз Макинтош (Charles Macintosh) предложил класть тонкий слой каучука между двумя слоями ткани и из этого материала шить водонепроницаемые плащи. В 1823 году в Глазго он начал мануфактурное производство водонепроницаемой одежды. Непромокаемый плащ из прорезиненной ткани до сих пор носит его имя. Но эти плащи зимой становились твёрдыми от холода, а летом расползались от жары.

В США вещи из каучука стали популярными в 1830-х годах, резиновые бутылки и обувь, сделанные южноамериканскими индейцами, импортировались в больших количествах. Другие резиновые изделия завозились из Англии, а в 1832 году в городе Роксбери штата Массачусетс Джон Хаскинс (John Haskins) и Эдвард Шафе (Edward Chaffee) организовали первую «каучуковую» фабрику в США. Но производимые вещи, как и импортируемые, становились хрупкими зимой, и мягкими и липкими летом.

И только в 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука.

Американский изобретатель Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) с 1834 г. упорно пытался «спасти» каучук. И в 1839 г. ему повезло. В этом году он, используя открытия этих двух химиков, обнаружил, что нагревание каучука с серой устраняет его неблагоприятные свойства. Он положил на печь кусок покрытой каучуком ткани, на которую был нанесён слой серы. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией.

Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

Другого схожего с каучуком продукта в природе не существует — он водонепроницаем, обладает электрическими изоляционными свойствами, гибок и способен к очень большим изменениям формы. Под действием внешней силы он может растягиваться в несколько раз и снова сжиматься.

Подобной эластичностью не обладает ни одно другое вещество. Вместе с тем он крепок, прочен, устойчив к истиранию и легко обрабатывается. Поэтому резина была и остается идеальным материалом для изготовления автомобильных покрышек, всевозможных приводных ремней, транспортных лент, рукавов, амортизаторов, уплотняющих прокладок, гибкой изоляции и многого другого. Без резины жизнь современного индустриального общества просто невозможна.

С середины XIX века развернулось массовое производство резиновых изделий. Это породило настоящую каучуковую лихорадку. Местности, где произрастали каучуконосные деревья, превратились в объект войн и спекуляций. Дикая гевея вскоре перестала удовлетворять потребности промышленности. Кроме того, добывать каучук в джунглях было тяжелым и дорого стоящим делом. Были сделаны удачные опыты по созданию каучуконосных плантаций. Гевея переселилась в тропики Явы, Суматры, Малайского архипелага. Производство каучука увеличилось в несколько раз, но спрос на него продолжал расти.

В течение ста лет ученый мир искал разгадку тайны каучука, чтобы научиться делать его искусственно химическим путем. Постепенно выяснилось, что натуральный каучук из сока гевеи представляет собой смесь нескольких веществ, однако 9/10 его массы приходится на углеводород полиизопрен с формулой (С5Н8)n, где n=больше тысячи. Вещества с подобным строением относят к группе высокомолекулярных продуктов — полимеров, которые образуются соединением нескольких, иногда очень многих, одинаковых молекул более простых веществ-мономеров (в данном случае молекул изопрена С5Н8). При благоприятных условиях отдельные молекулы мономеры соединяются друг с другом в длинные и гибкие линейные или разветвленные цепи-нити. Эта реакция образования полимера называется полимеризацией. Она происходит только с органическими веществами, имеющими кратные связи (двойные или тройные). В результате разъединения этих связей и происходит (за счет освободившихся валентностей) соединение отдельных молекул между собой. Кроме полиизопрена в натуральный каучук входят смолоподобные белковые и минеральные вещества. Чистый полиизопрен, очищенный от смол и белков, весьма неустойчив и на воздухе быстро теряет свои ценные технические свойства: эластичность и прочность.

Таким образом, для того чтобы производить искусственный каучук, необходимо было научиться по крайней мере трем вещам:

1) получать изопрен из других веществ;

2) проводить реакцию полимеризации изопрена;

3) обрабатывать полученный каучук подходящими веществами, чтобы защитить его от разложения.

Все эти задачи оказались чрезвычайно сложными. В 1860 году английский ученый Вильяме путем сухой перегонки каучука выделил из него изопрен, который оказался легкой подвижной бесцветной жидкостью со своеобразным запахом. В 1879 году французский химик Густав Бушарда, нагревая изопрен и действуя на него соляной кислотой, осуществил обратную реакцию — получил каучукоподобный продукт. В 1884 году английский химик Тилден получил изопрен путем высокотемпературного разложения скипидара. Хотя каждый из этих ученых внес свою лепту в изучение свойств каучука, тайна его синтеза так и осталась в XIX веке неразгаданной — все открытые способы оказались непригодны для промышленного использования или вследствие дороговизны сырья, или из-за малых выходов изопрена, или из-за сложности технических процессов, обеспечивающих протекание реакции.

2. Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева.

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300–400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требовала каучуки хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине, выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию окислителей и различных агрессивных сред.

В 1910 году С.В. Лебедеву впервые удалось получить синтетический каучук и бутадиен. Сырьём для получения синтетического каучука служил этиловый спирт, из которого получали 1,3-бутадиен (он оказался более доступным продуктом, чем изопрен). Затем через реакцию полимеризации в присутствии металлического натрия получали синтетический бутадиеновый каучук.

В 1926 году ВСНХ СССР объявил конкурс по разработке промышленного способа синтеза каучука из отечественного сырья.

К 1 января 1928 года в жюри нужно было представить описание способа, схему промышленного получения продукта и 2 кг каучука. Победителем конкурса стала группа исследователей, которую возглавлял профессор Медико-хирургической академии в Ленинграде С.В. Лебедев.

В 1932 году именно на базе 1,3-бутадиена возникла крупная промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по производству синтетического каучука. Способ С.В. Лебедева оказался более разработанным и экономичным. В 1908–1909 годах С.В. Лебедев впервые синтезировал каучукоподобное вещество при термической полимеризации дивинила и изучил его свойства. В 1914 году учёный приступил к изучению полимеризации около двух десятков углеводородов с системой двойных или тройных связей.

В 1925 году С.В. Лебедев выдвинул практическую задачу создания промышленного способа синтеза каучука. В 1927 году эта задача была решена. Под руководством Лебедева были получены в лаборатории первые килограммы синтетического каучука. С.В. Лебедев изучил его свойства и разработал рецепты получения из него важных для промышленности резиновых изделий, в первую очередь автомобильных шин. В 1930 году по методу Лебедева была получена первая партия нового каучука на опытном заводе в Ленинграде, а спустя два года в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по производству синтетического каучука.

В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном. Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов:

Бутадиен очищают от непрореагировавшего этилового спирта, многочисленных побочных продуктов и подвергают полимеризации.

Для того чтобы заставить молекулу мономера соединиться друг с другом, их необходимо предварительно возбудить, то есть привести их в такое состояние, когда они становятся способными, в результате раскрытия двойных связей, к взаимному присоединению. Это требует затраты определённого количества энергии или участия катализатора.

При каталитической полимеризации катализатор не входит в состав образующегося полимера и не расходуется, а выделяется по окончанию реакции в своём первоначальном виде. В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С.В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А.А. Кракау:

Отличительной особенностью процесса полимеризации является то, что при этом молекулы исходного вещества или веществ соединяются между собой с образованием полимера, не выделяя при этом каких-либо других веществ.

3. Важнейшие виды синтетического каучука

Вышерассмотренный бутадиеновый каучук бывает двух видов: стереорегулярный и нестереорегулярный. Стереорегулярный бутадиеновый каучук применяют главным образом в производстве шин (которые превосходят шины из натурального каучука по износостойкости), нестереорегулярный бутадиеновый каучук — для производства, например, кислото- и щелочестойкой резины,эбонита.

В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук.

Кроме полибутадиенового каучука, широко применяются сополимерные каучуки — продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями, например, со стиролом или с акрилонитрилом (CH2 = CH – C ? N) В молекулах этих каучуков звенья бутадиена чередуются со звеньями соответственно стирола и акрилонитрила. Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в производстве автомобильных шин, конвейерных лент, резиновой обуви.

Бутадиен-нитрильные каучуки — бензо- и маслостойкие, и поэтому используются, например, в производстве сальников.

Винилпиридиновые каучуки — продукты сополимеризации диеновых углеводородов с винилпиридином, главным образом бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином. Резины из них масло-, бензо- и морозостойки, хорошо слипаются с различными материалами. Применяются, в основном, в виде латекса для пропитки шинного корда. Наибольшее распространение получили сополимеры бутадиена (I) и 2-метил-5-винилпиридина (II) общей формулы

В СССР было разработано и внедрено в производство получение синтетического полиизопренового каучука (СКИ), близкого по свойствам к натуральному каучуку. Резины из СКИ отличаются высокой механической прочностью и эластичностью. СКИ служит заменителем натурального каучука в производстве шин, конвейерных лент, резин, обуви, медицинских и спортивных изделий.

Кремнийорганические каучуки применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца) и др. Жидкие кремнийорганические каучуки — герметики.

Полиуретановый каучук используется как основа износостойкости резины.

Фторкаучуки – продукты полимеризации фторорганических соединений, главным образом смесей винилиденфторида с трифторхлорэтиленом [-CH2CF2CF2CFCl-]n или с гексафторпропиленом [-CH2CF2CF2CF(CF3)-]n. Резины из фторкаучука термостойки, не горючи, устойчивы к окислителям, маслам, топливам. Применяются главным образом в производстве различных уплотнителей, эксплуатируемых выше 200 °С.

Хлоропреновые каучуки — полимеры хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена) — по свойствам сходны с натуральным каучуком, в резинах применяются для повышения атмосферо-, бензо- и маслостойкости.

Существует и неорганический синтетический каучук — полифосфонитрилхлорид.

Свежеполученный полифосфонитрилхлорид – аморфный продукт, частично кристаллизующийся при растяжении. Обладает значительной высокоэластической деформацией; негорюч, устойчив при нагревании до 300С, на воздухе быстро гидролизуется, становясь хрупким. Для придания устойчивости к гидролизу атомы Cl в полифосфонитрилхлориде заменяют на органические радикалы (например, C6H5, OC6H5, OC2H5, NHR). Такие продукты также обладают высокоэластическими свойствами и низкой горючестью; они растворимы в органических растворителях, химически инертны, деполимеризуются при температурах несколько выше 200 C. П. получают термической или каталитической полимеризацией мономера. Используют для получения каучуков замещением атомов хлора на алкиламино-, ариламино-, алкокси- или арилоксигруппы; резины на основе таких каучуков сохраняют эластические свойства при низких температурах (до – 70 C).

Список литературы:

Руздитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия-11: Органич. химия. Основы общей химии: (Обобщение и углубление знаний): Учеб. для 11 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1992. — 160 с.

Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. –Под ред. В.А. Рабиновича. — Л.: Химия, 1984. — 704 с.

Рыжков К.В. 100 великих изобретений. — М.: Вече, 1999. –528 с.

Введение

На самом деле, к промышленному производству синтетического сырья ученые и производственники шли порядка ста лет. Каучук был синтезирован во второй половине XIX века. Но технология производства, необходимое оборудование разработали только в ХХ веке. Все необходимое для производства синтетического каучука было представлено С.В. Лебедевым, российским ученым.

С тех пор, ученые – химики, производственники приложили немало сил для совершенствования этого сырья, разработки новых марок этого сырья и пр.

Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис- полимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (разновидности одуванчика) и других растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин.

Распространение каучуконосов

Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:

  • паренхимные — каучук в корнях и стеблях;
  • хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов;
  • латексные — каучук в млечном соке.

Травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют. Среди травянистых растений России есть всем знакомые одуванчик, полынь и молочай, которые тоже содержат млечный сок.

Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее — гевея бразильская (Hevea brasiliensis), дающая по разным оценкам от 90 до 96% мирового производства натурального каучука.

Сырой каучук из других растительных источников обычно засорён примесями смол, которые должны быть удалены. Такие сырые каучуки содержат гуттаперчу — продукт некоторых тропических деревьев семейства сапотовых (Sapotaceae).

В течение Второй мировой войны (1939-1945) по экономическим причинам были культивированы другие, нетропические источники каучука: гуайуль (guayule) мексиканского происхождения, а также одуванчик кок-сагыз (Taraxatum kok- saghyz), произрастающий на территории Западного Туркестана.

Каучуконосы лучше всего произрастают не далее 10° от экватора на север и юг. Поэтому эта полоса шириной 1300 километров по обе стороны от экватора известна как «каучуковый пояс». Дело в том, что для каучуконосов требуется очень тёплый и влажный климат и плодородная почва. Развитие автомобильной промышленности значительно повысило потребности в резине и, соответственно, в каучуке. Поэтому появились новые плантации гевей: молодые деревца из Южной Америки посадили в Малайзии, на Шри-Ланке и в Индонезии. Они отлично прижились и дают большой урожай.

Виды синтетических каучуков

За время с момента организации промышленного производства синтетического каучука прошло почти сто лет. И специалисты в области органической химии за это время разработали и внедрили в производство большое количество видов этого сырья. Ниже приведен небольшой список.

Виды синтетического каучука

Виды синтетического каучука

Виды синтетического каучука

Каучук бутадиеновый – основная область его применения это производство шин и камер. Параметры этой продукции выполненной из бутадиенового сырья существенно выше чем изделий этого класса но изготовленных из природного (натурального) качества. Кроме автомобильной промышленности бутадиеновый каучук применяют для производства химически стойкой резины и эбонита.

Бутилкаучук обладает уникальной способностью по удержанию воздуха. Именно это обеспечило его преимущества перед другими материалами при изготовлении покрышек, камер, диафрагм и пр. На основании многократных испытаний, проводимых на заводах по производству покрышек и можно утверждать, что камеры, изготовленные из этого сорта синтетического каучука, удерживают давление воздуха в 8 – 10 раз больше, чем аналогичные изделия, выполненные из природного каучука. Бутилкаучук отличается от природного еще и тем, что стойко воспринимает воздействие озона, не реагирует на действие к маслам разного типа (животному, растительному), но вместе с тем, этот материал необходимо оградить от контактов с минеральными маслами.

Если сравнивать параметры прочности, то натуральный продукт выигрывает с существенным отрывом.  Между тем, этот материал обладает низкой скоростью вулканизации, плохая адгезия к металлическим поверхностям. Быстрое нагревание при знакопеременных деформациях и в довершение, низкая эластичность при нормальной температуре и влажности.

Полихлоропреновый каучук или хлоропреновый, как иногда его называют, поставляется потребителю в виде светло-желтой массы. К основным свойствам этого материала можно отнести:

  • стойкость к воздействию огня;
  • адгезия к тканям, металлу и многим другим материалам;
  • невосприимчивость к действию озона, атмосферных явлений, в частности, к низким температурам.

Хлоропреновый каучук под воздействием растяжения кристаллизуется. Это его свойство, позволяет резинам, произведенным на его основе показывать высокие прочностные характеристики.

Предприятие химического производства каучука

Предприятие химического производства каучука

Предприятия химической промышленности выпускают множество типов синтетических каучуков, причем некоторые из них превосходят натуральные. Широкое применение получили так называемые сополимерные соединения, получение при совместной реакции бутадиена и с ненасыщенными соединениями, например, такими как стирольный каучук СКС.

Ведя речь о сырье искусственного происхождения нельзя забывать и таком веществе как латекс синтетический. Это, по сути, раствор искусственного каучука и других полимерных веществ, например, полистирола.

Латексы синтетические применяют для изготовления клеев, водоэмульсионных красок. Их применяют и в строительстве при создании полимербетона.

Популярные темы сообщений

  • Жук-олень
    Бывает, отправляешься в лес на прогулку, а там встречается удивительное насекомое, которое не может не привлечь внимание — это жук-олень. Еще со времен античности это удивительное насекомое интересовало многих. Некоторые художники старались
  • Ядерное оружиепо
    Ядерное оружие это такие боеголовки, которые имеют огромную силу разрушения. Это оружие основано ядерном синтезе, при котором высвобождается свободная энергия атома. Ядерное оружие считается самым мощным средством массового поражения.
  • Сирень
    Цветение в весенний период любых растений вызывает у человека самые лучшие эмоции. Любование необыкновенными цветками сирени надолго оставляет в памяти и ее внешний образ, и аромат.

Нефтехимия вокруг

Каждый знает о том, что есть нефтехимия, но мало кто задумывается о том — как много вещей, созданных этой промышленностью, окружает нас. Например — синтетические каучуки. В России крупнейший их производитель — ПАО «Нижнекамскнефтехим», входящее в Группу компаний ТАИФ.

Ученые подсчитали, что на настоящий момент производится около 40 тыс. наименований изделий из резины и каучуков для всех направлений промышленности и просто жизни. Практически в каждой семье сегодня есть автомобиль, а иногда и не один. По дорогам колесят многочисленные легковые машины и автобусы, крутят педали велосипедисты, спешат доставить грузы грузовики, на полях трудятся тракторы и комбайны. В покрышках, что на колесах всего этого транспорта, есть доля, причем значительная, нижнекамского каучука. И не только в России.

Гиганты БелАЗы тоже «обуты» в нижнекамский каучук. Шины для самых больших грузовиков в мире, способных поднять до 450 тонн за раз, изготавливает «Белшина», давно приобретающая каучуки марок СКИ, СКД-Н, ГБК у ПАО «Нижнекамскнефтехим». Также крупным потребителем синтетических каучуков марок СКИ, СКД-Н, ГБК и БК от ГК ТАИФ является Алтайский шинный комбинат, чьи грузовые шины и колеса для сельскохозяйственной техники хорошо известны на всем постсоветском пространстве, а также в Румынии, Монголии, Афганистане, Эфиопии, Гвинее. 7,5 млн шин, выпускаемых в год тремя заводами публичной компании Cordiant, расходятся не только по всей России, но и более чем в 50 странах мира, включая Западную и Восточную Европу, США, и серьезно конкурируют как на российском, так и на зарубежном рынках с продукцией крупнейшего в РФ производителя шин — ПАО «Нижнекамскшина», в год производящего более 11 млн штук шин для легковых и грузовых автомобилей, сельскохозяйственной, строительной и специальной техники. И Cordiant, и «Нижнекамскшина» свою продукцию выпускают тоже из синтетических каучуков СКИ, СКД-Н, ГБК и БК от «Нижнекамскнефтехима». В числе потребителей синтетических каучуков от НКНХ практически все производители шин в России и СНГ. В ГК ТАИФ отмечают, что готовы обеспечивать в полном объеме растущие потребности в качественных синтетических каучуках российских производителей шин. Мощностей производств Группы компаний для этого — хватает.

В числе потребителей продукции ПАО «Нижнекамскнефтехим», причем ключевых, и такие гиганты рынка автомобильных шин с мировыми именами, как Michelin, Pirelli, Continental, Bridgestone, Goodyear. Плодотворное сотрудничество сторон длится уже долгие годы.

«Я благодарю за сотрудничество, за технологические усилия, которые вы совершили», — обратился к руководству ТАИФа генеральный директор Pirelli Марко Трончетти Провера, когда в 2017 году компании подписывали очередное долгосрочное соглашение о сотрудничестве, в рамках которого ПАО «Нижнекамскнефтехим» еще как минимум 5 лет гарантированно будет поставлять произведенные им синтетические каучуки на заводы итальянского концерна.

b52fac3598d16490.jpgВ 2017 году Pirelli и ТАИФ подписали очередное 5-летнее соглашение о сотрудничестве. Фото с сайта auto-motor-und-sport.de.

Татарстанский каучук выигрывает гонки «Формулы-1» и проходит этапы Дакара, покоряет бездорожье и шелестит по ровному полотну скоростных автобанов. И сами дороги не обходятся без каучуков: термоэластопласты — специальные добавки к асфальтовому покрытию, обеспечивающие дорогам большую прочность, сопротивляемость истиранию и перепадам температур, содержат каучук и во многом благодаря именно ему приобретают такие свойства. Производство таких битумов ТАИФ планирует наладить. Термоэластопласты, произведенные «Нижнекамскнефтехимом», намерен включить в состав специальных битумов «ТАИФ-НК». Компонент пригодится не только в Татарстане. Российский климат суров, и качественные, долговечные дороги нужны повсюду.

Приобретая в магазине жевательную резинку, никто и не подозревает, что на 20% она состоит… из синтетического каучука. В мире не много компаний, обладающих специальной рецептурой и готовых гарантировать соблюдение особых очень жестких санитарных условий при его изготовлении. ПАО «Нижнекамскнефтехим» с 2014 года наладил производство такого каучука в промышленных масштабах и сегодня поставляет свою продукцию для американской транснациональной компании Mondelez International, производящей продукты питания и, в частности, жевательную резинку под брендом Dentyne.

24f573f7e66077c3.jpegЖевательная резинка на 20% состоит из синтетического каучука. Фото с сайта find.myge.city

К слову, жвачка — далеко не единственный товар на полках продовольственных магазинов, который имеет отношение к продукции «Нижнекамскнефтехима». Из стирольных пластиков с включением СК делают упаковку для йогуртов, одноразовую посуду.

А еще из стирольных пластиков делают компакт-диски, детали интерьера и корпусы бытовой техники, детские игрушки и дорожные чемоданы, контейнеры для пищи, емкости для бытовой химии и огромные емкости для хранения продуктов нефтепереработки, кислот, щелочей. Такие пластики применяются при изготовлении электроприборов и медицинского оборудования, а кроме того, деталей внутренней отделки автомобилей, включая приборные панели, ряд элементов конструкции, например, радиаторных решеток.

Не обойтись без синтетических каучуков в космической отрасли и авиастроении. В каждом авиалайнере, кроме специальных шин, еще около 10 тыс. резиновых деталей. Можно смело утверждать, что практически в каждом самолете есть частичка ТАИФа.

a8624c36cccd10c0.jpgВ каждом самолете есть немножко ТАИФа. Фото с сайта yandex.ru

О том, что татарстанский каучук есть в медицинских приборах, уже говорилось выше. Но и резиновая лента, удерживающая одноразовую маску на лице, тоже синтетический каучук. И шланги отсосов. И эластичные бинты, и повязки, помогающие быстрее восстановиться после травмы… В любой операционной, в палате, в приемном покое каждой больницы, поликлиники можно легко насчитать несколько десятков, а то и сотен предметов, где использован синтетический каучук. А если учесть, что больше половины общего его объема в России произведено ТАИФом, то не будет ошибкой сказать, что к успехам отрасли здравоохранения страны Группа компаний также имеет непосредственное отношение.

Продолжать можно бесконечно: элементы детских колясок, специальные игрушки, что дают грызть малышам, у которых прорезаются зубки, и соски на бутылочках для кормления — тоже синтетический каучук. А значит — ТАИФ.

e418b0c7a86bdc16.jpgИюнь 2018 г. На ПАО «Нижнекамскнефтехим» введено в промышленную эксплуатацию производство изобутилена мощностью 160 тыс. тонн в год. Фото Романа Хасаева

Когда другие снижали производство

Химический комплекс — один из базовых сегментов российской промышленности. А ПАО «Нижнекамскнефтехим» (входит в ГК ТАИФ) — ключевой ее игрок. Об этом говорят цифры: если в относительно благополучном 2005 году все российские производители синтетических каучуков выдали 1141,5 тыс. тонн продукции, из которых на долю НКНХ пришлось 333,3 тыс. тонн, или 29,2% от всего произведенного в России синтетического каучука, то в кризисном 2009 году, когда российские производители СК были вынуждены сокращать объемы и в целом по стране было выпущено лишь 976,7 тыс. тонн каучуков, «Нижнекамскнефтехим» отчитался о производстве уже 425 тыс. тонн, или 43,5% от всех российских каучуков, и продолжил наращивать мощности. Как, впрочем, и в последующие годы. В 2012 году, при общероссийском объеме 1253,3 тыс. тонн, на долю Группы компаний ТАИФ из них приходится уже 589 тыс. тонн. В 2014-м — из 1148,4 тыс. тонн в целом по стране, ПАО «Нижнекамскнефтехим» произвел 618,5 тыс. тонн, или почти 54% от всего российского каучука. К концу 2018 года все российские производители СК выпустили лишь 1044,1 тыс. тонн продукции, а доля НКНХ в этих объемах достигла рекордных 69% от общего объема всех произведенных в России синтетических каучуков, или 724,9 тыс. тонн. К собственному результату 13-летней давности — более чем двукратный прирост.

ffd08b036d8d3675.jpgЗа 13 лет ГК ТАИФ более чем вдвое нарастила объемы производства синтетических каучуков. Фото Романа Хасаева

«В 2004 году мы третьими в мире запустили галобутилкаучуки. До этого выпускали только СКИ и БК. По ГБК мы начинали с мощности в 35 тыс. тонн в год, а сейчас уже выпускаем суммарно 220 тыс. тонн БК и ГБК. Развитие шло достаточно медленно, но мы занимались серьезно именно каучуковыми производствами. Сначала основным направлением было производство каучука для изготовления грузовых шин, а позже, вместе с развитием «Нижнекамскнефтехима», активно начало расти и производство каучуков для легковых шин. Эти СК были в основном на базе полибутадиена на кобальтовой основе. Еще в 2003 году, совместно с научно-технологическим центром, начались работы по созданию «зеленого» каучука на неодимовом катализаторе. Уже тогда вопросы экологичности шин ставились достаточно жестко. И с 2004 года запустили производство на 40 тыс. тонн в год синтетических каучуков на неодимовом катализаторе — СКДН. И достаточно быстро вышли на 180 тыс. тонн в год. Это все были отечественные наработки. Наш НТЦ вообще очень силен в каучуковой тематике. С самого начала во всех пусках с нами участвовал, активно помогал в доведении каучуков до нужной кондиции, в повышении качества. Постепенно мы наращивали и марочный ассортимент, и объемы производства», — провел для журналиста «Реального времени» краткий экскурс в историю начальник департамента по управлению и стратегическому развитию Группы «Нижнекамскнефтехим» Хамит Гильманов.

8e5678d718af6120.jpgХамит Гильманов: «Постепенно мы наращивали и марочный ассортимент, и объемы производства». Фото с сайта nknh.ru

«Нижнекамскнефтехим» всегда был одним из крупнейших продуцентов синтетических каучуков в мире. Наша доля на рынке СКИ увеличилась с 30,8% в 2004 году до 47,5% в 2018 году. По бутиловым каучукам мы выросли с 10,3% в 2004 году до 17,9% в 2018 году. По бутадиеновым каучукам — с 1,1% в 2004 году (мы тогда делали первые шаги в синтезе полибутадиена и выпускали каучук на кобальтовой каталитической системе) до 5,6% в 2018 году. Сейчас мы уверенно входим в топ-10 мировых производителей СК», — подчеркнул в интервью «Реальному времени» генеральный директор ПАО «Нижнекамскнефтехим» Азат Бикмурзин.

Синтетический каучук

Синтетический каучук

Это синтетические полимеры, которые перерабатываются в резину путем высокотехнологичного процесса-вулканизации.

В результате данного процесса липкий и непрочный каучук переходит в упругую эластичную резину, которая сохраняет свои свойства эластичности при значительных колебаниях температуры. Каучук менее устойчив к действию кислорода, по сравнению с резиной. В России, в таких городах как Тольятти и Красноярск, можно встретить производство каучука.

Формула строения

Каждый вид синтетического каучука имеет свою химическую формулу

Молекулы изопрена  CH2=C(CH3)-CH=CH2  2-метилбутадиен-1,3;

бутадиеновый CH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3;

дивиниловый CH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3

Хлоропреновый CH2=C(Cl)-CH=CH2 2-хлорбутадиен-1,3

Бутадиен-стирольный состоит из молекул CH2=CH-CH=CH2 бутадиен-1,3 и C6H5- CH=CH2 стирол

Товары сырьевого рынка

  • Сектор энергетики: нефть (WTI, OMAN, URALS, Brent), бензин, мазут, дизель, биодизель, газойль, керосин, бензол, природный газ, сжиженный природный газ, уголь, электроэнергия.
  • Промышленный сектор: метанол, полипропилен, этанол, этилен.
  • Чермет и цветмет: алюминий, молибден, уран, сталь, никель, кобальт, олово, свинец, латунь, цинк, медь.
  • Драгметаллы: палладий, платина, серебро, золото.
  • Аграрный сектор: пшеница, ячмень, овес, рис, кукуруза, соя, соевое масло, соевый шрот, семена подсолнечника, хлопок, живой скот (live cattle), бычки на откорме (feeder cattle), свиные туши (lean-hogs), замороженный бекон, молоко, сахар, сливочное масло, сыр, какао, кофе, картофель, куриное яйцо, джут, черный перец, кардамон, клещевина, пальмовое масло, касторовое масло, масло мяты, рапсовое масло, замороженный апельсиновый сок, пиломатериалы, каучук.

Резинка

Силиконовый каучук также представляет собой синтетический эластомер, состоящий из силиконовых полимеров. Силиконовые каучуки широко используются в промышленности и имеют множество составов. Силиконовые каучуки часто представляют собой одно- или двухкомпонентные полимеры и могут содержать наполнители для улучшения свойств или снижения стоимости. Силиконовый каучук, как правило, не реагирует, стабилен и устойчив к экстремальным условиям окружающей среды и температурам.

См. также

  • Каучуковая лихорадка
  • Полимеризация
  • Поликонденсация
  • Резина
  • Эластомеры
  • Гуттаперча
  • Карбоксилатные каучуки
  • Эбонит
  • Вулканизация
  • Неопрен (Neoprene) — разновидность синтетического каучука.

Что мы узнали?

Из урока химии 10 класса узнали о строении, свойствах и применении каучуков. Каучук – природный или синтетический материал, обладающий эластичностью. Натуральные каучуки получают из латекса – вязкого сока некоторых тропических деревьев. Промышленным путём производится из алкадиенов, в частности из изопрена. Впервые синтетический каучук был получен в 1932 году. В зависимости от температуры меняются физические свойства. Чем ниже температура, тем хрупче материал. Из каучуков изготавливают резину.

Разделы

  • Животные
  • Растения
  • Птицы
  • Насекомые
  • Рыбы
  • Биология
  • География
  • Разные
  • Люди
  • История
  • Окружающий мир
  • Физкультура
  • Астрономия
  • Экология
  • Физика
  • Экономика
  • Праздники
  • Культура
  • Математика
  • Музыка
  • Информатика

Физические и химические свойства натурального каучука

  • Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.
  • Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород.
  • Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и затем растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.
  • Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.
  • Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию.

Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет. При температуре жидкого воздуха –195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C — мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

  • Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость.
  • Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется.
  • Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха.
  • Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.
  • Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен — он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.
  • При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

При температуре около –70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.

  • Вообще все каучуки, как аморфные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем.

Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.

  • Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2, Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.

Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

Ссылки

  • Свойства каучуков

Промышленное применение [ править | править код ]

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.

Прессованием массы, состоящей из каучука, асбеста и порошковых наполнителей, получают паронит — листовой материал для изготовления прокладочных изделий с высокой термостойкостью, работающих в различных средах — вода и водяной пар с давлением до 5 мН/м 2 (50 ат) и температурой до 450 °С; нефть и нефтепродукты при температурах 200—400 °С и давлениях 7—4 мН/м 2 соответственно; жидкий и газообразный кислород, этиловый спирт и т. д. [7] . Высокие уплотняющие свойства паронита обусловлены тем, что его предел текучести, составляющий около 320 МПа, достигается при стягивании соединения болтами или шпильками, при этом паронит заполняет все неровности, раковины, трещины и другие дефекты уплотняемых поверхностей и герметизирует соединение. Паронит не является коррозионно-активным материалом и хорошо поддается механической обработке, что позволяет легко изготавливать прокладки любой конфигурации, не теряющие своих эксплуатационных качеств в любых климатических условиях — ни в районах с умеренным климатом, ни в тропических и пустынных климатических условиях, ни в условиях Крайнего Севера. Высокая термостойкость паронита позволяет применять его в двигателях внутреннего сгорания. Армируя паронит металлической сеткой для повышения механических свойств, получают ферронит

[7] .

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 окислителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония.

( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...