Для какой профессии нужен каучук

Опубликовано: 12.03.2025

Видео в Youtube смотрите по ссылкам: 3-4 классы 1-2 классы

Анатомия

Собери внутреннее строение человека. Переключай режимы и перетаскивай органы или части скелета в нужные места.

Накорми зоопарк

Накорми всех животных в зоопарке. Перетяни подходящую еду к каждому животному.

Коала	Эвкалипт
Лама	Сено и овощи
Волк	Мясо
Пеликан	Рыба
Летучая мышь	Насекомые
Лемур	Фрукты
Енот	Яйца
Колибри	Мёд
Кобра	Мышь

Слой за слоем

Земная кора состоит из слоёв, у которых есть специальные названия. Каждый слой образовался в свой период в истории планеты. В каждом слое есть ископаемые организмы. Чем глубже находится слой, тем старше его ископаемые. Все слои земной коры с ископаемыми называются палеонтологической летописью.

Прочти факты ниже и правильно расставь ископаемые по слоям земной коры.

Трилобиты появились раньше всех
Меганевры появились позже морских лилий, но раньше тираннозавров
Тираннозавров и геликоприонов разделяет один слой
Древние люди появились позже всех
Тираннозавры старше птеродактилей, но младше черепах
Гасторнисы появились сразу после птеродактилей

Порядок в лесу

Наведи порядок в лесу. Выбирай по одному действию, которое не навредит природе.

Изобретения

Определи приблизительный возраст предметов и перемети каждый из них на нужную полку.

Древние (до 5 века)	Недавние (1700-2000 гг.)
вилка	тетрис
географическая карта	смартфон
лодка	интернет
часы	электрическая лампочка
домино	самолёт
стекло	резина

Полезные вещества

Выбери, для какой профессии нужно каждое вещество, и раздай по 2 вещества заврикам.

Повару	Уксус и мёд
Издателю	Бумага и типографская краска
Ювелиру	Янтарь и золото
Медику	Инсулин и йод
Механику	Бензин и каучук
Гончару	Глина и фарфор

Правда ли?

Климат

В разных уголках нашей планеты разный климат.

Континентальный

Солнечное, теплое лето
Холодная, снежная зима
Разные деревья
Много животных

Тропический

Солнечное, жаркое лето
Зимой дожди и солнце
Тропический лес
Обезьяны, птицы

Полярный

Летом дожди и солнце
Холодная, снежная зима
Нет деревьев
Северные олени

Морской

Летом солнечно, иногда облачно
Зимой дожди и солнце
Море
Морские животные

В какой климатической зоне сделаны фотографии? Перетащи на каждую зону по два коллажа.

Профессии

В помещении	На природе
Повар	Инструктор по туризму
Учитель	Аквалангист
Балерина	Археолог
Банкир	Кинолог
Звукорежиссёр	Энтомолог
Визажист	Садовник
Программист	Лесничий
Артист цирка	Спасатель
Портной	Геолог

Живые связи

Экологические связи в природе показывают, кто кем или чем питается. Расставь объекты на схеме, учитывая их связи друг с другом.

Участвовать в основном туре олимпиады по окружающему миру на учи.ру могут все желающие, в том числе те, кто не принимал участия в пробном туре. Ответы на основной тур можно разместить только в течении 60 минут, количество набранных баллов будет известно сразу после завершения олимпиады.

Ответы окружающий мир 2 класс учи.ру 2021 год

Принять участие в олимпиаде может любой, просто перейдите по ссылке и выполните условия olympiads.uchi.ru

1 Анатомия

Собери внутреннее строение человека. Переключай режимы и перетаскивай органы или части скелета в нужные места. А именно, надо справа брать части тела (органы или кости) и ставить слева в человека в те места, где они должны быть. В середине переключатель кости/органы. К каждой кости или органу есть описание, так что для решения задания особых знаний не требуется.

Данное задание нами было решено верно

2 Накорми зоопарк

Накорми всех животных в зоопарке. Перетяни подходящую еду к каждому животному. Суть такова, что справа надо брать еду и вставлять в пустое окошко рядом с животными слева.

Данное задание нами было решено верно

В 3-4 классах вопросов было больше, добавились ещё два животных:

3 Слой за слоем

Древние люди появились позже всех.
Меганевры появились позже морских лилий, но раньше тираннозавров.
Ихтиозавры младше, чем меганевры.
Тираннозавры старше птеродактилей, но младше черепах.
Гасторнисы появились сразу после птеродактилей.

Данное задание нами было решено верно

4 Порядок в лесу

Наведи порядок в лесу. Нажимай на объекты и выбирай по одному действию, которое не навредит природе. Надо нажимать на каждую картинку и выбирать определённое условие.

Для 3-4 класса ещё две дополнительные картинки:

5 Изобретения

Данное задание нами было решено верно

Для 3-4 класса два дополнительных предмета:

6 Полезные вещества

Выбери, для какой профессии нужно каждое вещество, и раздай по 2 вещества заврикам. В центре будут появляться предметы, необходимо их распределить по персонажам, каждый из которых занимается своим делом.

Данное задание нами было решено верно

В 3-4 классах список немного другой:

7 Правда ли?

Согласиться или возразить? Выбери правильный ответ. Мальчик слева говорит о чём-то, а девочка справа даёт 3 ответа, надо выбрать один правильный.

На это задание не все ответы верны, набрали лишь 7 из 10 баллов. Так как не знаем какие другие варианты были, можно предположить, что во втором ответе вред мусора не только в загрязнении почвы. Правильный ответ: Да, свалки мусора вредны – не только для почвы, но и для воздуха и воды.

Для 3-4 класса дополнительно три задания:

8 Климат

В какой климатической зоне сделаны фотографии? Перетащи на каждую зону по 2 коллажа.

Данное задание нами было решено верно

Для 3-4 класса добавился морской климат

9 Профессии

Данное задание нами было решено верно

Для 3-4 класса добавилось ещё несколько профессий:

10 Живые связи

Восстанови четыре вида экологических связей. Надо расставить картинки по стрелкам в соответствии, как они в природе имеют связь.

В этом задании допущена ошибка, из-за спешки, в последнем на рисунке (первом при решении), правильно цепочку надо расставить вот как:

Каучук представляет собой органическое соединение, основными компонентами которого являются углерод и водород. Получают его из особых древесных растений, которые часто называют каучуконосными. Такие представители флоры произрастают в тропиках. Их органы (плоды, листья, ветви, ствол, корни) содержат латекс. Эта млечная жидкость не является соком растений, ученые-ботаники до сих пор сомневаются в специфике ее значения для жизнедеятельности растительного организма. Именно из латекса в процессе коагуляции получается сплошная упругая масса, которая и является натуральным природным каучуком.

История открытия натурального каучука

Вклад Христофора Колумба в развитие мировой цивилизации не ограничивается Великими географическими открытиями. Именно его корабль, пристав к острову Эспаньола в 1493 году, увез в Испанию первое изделие из каучука. Это был эластичный прыгучий мяч, который местные жители делали из сока гевеи – растения, встречающегося на берегах Амазонки. Увидев, как индейцы увлеченно подбрасывали диковинную вещицу, которая достигая земли, еще и отскакивала, как живая, словно совершая прыжок, испанцы не на шутку удивились. Попробовав подержать этот прыгучий шарик, они пришли к выводу, что он достаточно тяжелый, а еще обратили внимание на его липкость и характерный запах дыма.

Применение каучука у индейцев этим не ограничивалось. Местные племена не только играли в этот мяч, но использовали его в различных религиозных обрядах. А сок дерева, из которого он получался, считали священным и называли его «каучу», что в переводе означает «слезы дерева».

Среди диковинок, привезенных Колумбом в Испанию, был и этот необычный мячик. С этого времени и началась история применения каучука.

Первые попытки применения

Но европейцы не обратили должного внимания на диковинку индейцев. И вплоть до XVIII века не задумывались над тем, насколько широки и многообразны области применения каучука. Лишь когда членами французской экспедиции, побывавшей в тропических лесах Южной Америки, он был вновь привезен в Европу, на него обратили внимание. Еще больший интерес появился, когда французский ученый Ш. Кондамин, выступая на ассамблее Парижской академии наук, продемонстрировал образцы этого вещества, показал способы возможного применения и изделия из него.

Широкое применение натурального каучука в Европе началось примерно в 1770 году, когда в школах появилась новая принадлежность – гуммиластик, который использовали для того, чтобы стирать карандашные линии.

Далее начались активные поиски возможных областей использования каучука. Именно к тому времени относится изобретение подтяжек и резиновых нитей. А шотландский изобретатель Ч. Макинтош догадался проложить тонкий пласт резины между двумя слоями ткани, получив таким образом непромокаемую ткань. Этот материал имел сумасшедшую популярность, плащи из него получили свое название по имени изобретателя. Их называли макинтошами.

Крах каучуковой промышленности

Начальные попытки наладить производство непромокаемой обуви не увенчались успехом. Галоши хоть и стали достаточно модными на короткий период времени, но практичностью не отличались. В холод они могли потрескаться, а в жару чуть ли не расплавлялись и источали неприятный запах.

Энтузиазма изобретателей хватило ненадолго. В один из тех годов на многих территориях Европы было очень жаркое лето. Под воздействием высоких температур изделия каучуковой промышленности превратились в ужасно пахнущую массу. Все предприятия этой отрасли тогда обанкротились.

Открытие Чарльза Гудьира

И никто бы больше не вспомнил о галошах и макинтошах, если бы не упорство американца Чарльза Гудьира. Он посвятил поиску способов создания из каучука хорошего материала много лет.

Гудьир проводил множество экспериментов, смешивая каучук практически со всем. Он добавлял в него и соль, и перец, и песок, и даже суп. Потратив все свои деньги и силы, изобретатель уже было потерял надежду. Но его усилия все же увенчались успехом. Добавив в вещество серу, он обнаружил, что и прочность, и эластичность, и температурная устойчивость улучшились.

Таким образом, ему удалось усовершенствовать каучук. Свойства и применение нового соединения вновь стали объектом изучения ученых и промышленников. Полученный Гудьиром материал мы сейчас называемым резиной, а процесс, в ходе которого он получен – вулканизацией каучука.

Резиновый бум

После сенсационного открытия на счастливого ученого посыпались многочисленные предложения о покупке патента на изобретенный материал. Применение каучука для производства резины приобрело огромные масштабы. Для этого почти все страны стали искать способы выращивания у себя на территории деревьев-каучуконосов. В этом плане больше всего повезло Бразилии, ведь именно это государство было владельцем громадных запасов таких растений. Правительство Бразилии прилагало массу усилий, чтобы оставаться монополистом в этой сфере, категорически запрещая вывоз семян и молодых растений гевеи. За это преступление была даже введена смертная казнь.

Но англичанин Викгем, имеющий шпионскую практику, сумел проникнуть на берега Амазонки, где тайком добыл и отправил в Британию 70 000 семян каучуконосного дерева. И хотя у местных селекционеров не сразу получилось на территории с другим климатом вырастить это тропическое растение, благодаря их усилиям спустя некоторое время на рынке появился более дешевый и доступный английский каучук.

А тем временем применение природного каучука стало настолько широким, что количество изделий из резины перевалило за 100 000. Было налажено производство огромного количества новых товаров: транспортерных конвейерных лент и электроизоляции, «резинок» для белья, резиновой обуви, детских воздушных шаров и т. д. Но основное применение природного каучука было связано с автомобильной отраслью, когда изобрели сначала экипажные, а потом и автомобильные шины.

Применение резины и каучука в нашей стране долго было основано на производстве их из иностранного сырья. Только когда в Казахстане обнаружили одуванчики, корни которого содержат каучук, появились первые резиновые изделия из отечественного материала. Но это был очень трудоемкий процесс, так как выделение каучука из корней одуванчика занимало очень много времени из-за низкой его концентрации (16-28%).

Получение синтетического каучука

Природные ресурсы натурального каучука не удовлетворяют высоких потребностей населения в товарах из этого материала. Сейчас гораздо более масштабным является производство синтетического каучука.

С. В. Лебедев в 1910 году впервые получил синтетический каучук. Материалом для производства был бутадиен, который выделялся из этилового спирта. Позже путем осуществления реакции полимеризации с применением металлического натрия получался бутадиеновый синтетический каучук.

Промышленное производство синтетического каучука

В 1925 году С. В. Лебедев поставил для себя задачу найти промышленный способ синтеза каучука. Через два года она была успешно решена. Лабораторным способом были синтезированы первые несколько килограмм каучука. Именно Лебедев занялся изучением свойств этого каучука и разработкой рецептов получения из него необходимых потребителю изделий.

И в последующие годы применение каучука было важнейшей задачей работы С. В. Лебедева. Именно по его методу на первом в мире заводе, производящем данный материал, была получена первая партия этого материала промышленного масштаба.

В период с 1932 по 1990 год Советский Союз был лидером по объемам производства в этой отрасли. Применение синтетического каучука позволило расширить ассортимент резинотехнических товаров, в частности: изделий из мягкой резины, подошв для обуви, различных труб и шлангов, герметиков и клеев, красок на латексной основе и прочих.

Синтетический каучук: свойства и применение

Сейчас ассортимент синтетических каучуков значительно вырос, если сравнивать с серединой XX века. Различные его виды могут сильно отличаться химическим составом и потребительскими свойствами. Классификация синтетического каучука основана на различии мономеров, которые используют при его получении. Так, существуют изопреновый, бутадиеновый, хлоропреновый и другие виды. Согласно другой классификации, каучуки делят на типы в зависимости от характерной группы атомов, которые входят в их состав. Например, известны типы полисульфидных, кремнийорганических каучуков и т. д.

Основной метод получения синтетических каучуков – полимеризация диенов и алкенов. Самыми распространенными мономерами при этом можно назвать бутадиен, изопрен, этилен, акрилонитрил и др.

Некоторые виды полисульфидных, полиуретановых каучуков получают в ходе реакции поликонденсации.

Каучуки общего и специального назначения

В соответствии с областями применения каучуки можно разделить на материалы общего и специального назначения. Представители первой группы имеют комплекс свойств, которые дают возможность использовать их для производства различных товаров, эластичные свойства которых должны проявляться при обычных температурах. А вот применение синтетического каучука специального назначения предполагает сохранение свойств и в экстремальных ситуациях, например, под воздействием мороза и огня, озона и кислорода и т. д.

Изопреновый каучук: применение

По составу изопреновый каучук весьма схож с натуральным. Следовательно, спектр свойств этих веществ во многом совпадает.

К его недостаткам можно отнести плохую устойчивость к высоким температурам, озону и воздействию прямых солнечных лучей. Низкая когезионная прочность резины на их основе – это свойство, которое делает менее востребованным изопреновый каучук. Применение его затрудняется из-за повышенной липкости, недостаточной каркасности и текучести. Но в монолитных изделиях, которые не требуют соединения большого количества частей, изопреновые каучуки используются достаточно широко.

Каучуковые пластыри

Применение каучука в медицине также имеет место. Самое распространенное изделие медицинской промышленности, полученное с использование каучука, – это пластырь. Он является смесью каучука, лекарственных и сопутствующих веществ. Преимущества таких пластырей:

длительное сохранение клейкости;
сочетаемость со многими лекарственными средствами;
безвредность;
удобство в применении.

Процесс производства заключается в растворении 1 части каучука в 12 частях бензина. А затем в раствор вводят другие сопутствующие компоненты: терпентин (увеличивает липкость), ланолин (предохраняет от засыхания), окись цинка (ослабляет раздражение), лекарства (создают терапевтический эффект).

Имплантаты из каучука

Поистине жизненно важными изделиями из каучука можно назвать имплантаты человеческих органов. Применение каучука в их производстве началось сравнительно недавно и стало началом новой эры в развитии медицины.

Имплантатами трахеи выступают материалы из полиактилатов, полисилоксанов, полиамидов. Искусственное сердце и его части делают из полиуретанов и полиоксиланов. Полиэтилен и полипропилен являются материалом для производства имплантатов частей пищевода, а поливинилхлорид является основным компонентом имплантатов других частей пищеварительной системы. Искусственные кровеносные сосуды производятся из полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена и полипропилена. Обрести людям с ограниченными возможностями новые кости и суставы помогают полиакрилаты, полиамиды, полиуретаны.

Применение резины в промышленных товарах

Значение каучука в народном хозяйстве громадно. Но применение натурального каучука в чистом виде – большая редкость. Чаще всего он используется в виде резины. Изделия из этого материала встречаются в повседневной жизни на каждом шагу. Это и изоляция проводов, и производство обуви и одежды, и автомобильные шины, и многое другое.

В обувной промышленности используются, как правило, резины следующих видов: пористая (подошва), кожеподобная (нижняя часть часть обуви), транспарентная (каблуки).

Каучук это материал, который широко применяется в промышленности и в быту. Это происходит за счёт наличия у него важных свойств, нашедших применение в большинстве сфер человеческой деятельности. Что он собой представляет, как получают, каковы преимущества — об этом и многом другом будет рассказано в этой статье.

История открытия

Это вещество известно человечеству много сотен лет. Известно, что инки и майя делали из каучука шары для игры в мяч. Археологи находили их при проведении раскопок, причём их возраст достигал 900 лет.

Европейцы узнали об этом материале гораздо позже. Колумб в 1493 г. на Гаити увидел туземцев, которые играли мячом, сделанным из каучука.

Когда испанцы взяли их в руки, они обнаружили, что каучук липкий и тяжёлый, при этом пахнет дымом. Чтобы изготовить такие мячи местные жители собирали млечный сок из гевеи. Из него скатывали мячи и давали изделию загустеть.

Применение необычного материала этим не ограничивалось. Индейцы из него делали калоши. Хотя они не пропускали воду, но в жару начинали плавиться и прилипали к ногам. Если получалось так, что эта обувь растягивалась, то она уже никогда не сжималась так, чтобы соответствовать прежнему размеру.

Колумб привёз образцы каучука в Европу, однако там в течение долгого времени не удалось изготовить предметы подобные тем, которыми пользовались индейцы.

В течение двух веков этот материал оставался диковинкой до тех пор, пока в 1730 г. британский химик Джозеф Пристли не выяснил, что каучук может вытирать то, что написано графитовым карандашом. В 1791 г. бизнесмен из Англии Самуэль Пил получил патент на изобретённый им способ обработки одежды, позволяющий сделать её водонепроницаемой с помощью каучука. Начиная с 1820 г. во Франции научились на основе этого материала изготавливать подвязки для женщин и подтяжки для мужчин. Для этого использовались каучуковые нити, которые были сплетены с тканью.

Британский учёный Чарльз Макинтош придумал, что между слоями ткани можно прокладывать слой каучука и таким образом получить водонепроницаемый материал для изготовления плащей. В 1823 г. им было начато производство такой одежды. К сожалению плащ, изготовленный таким образом не выдерживал холода или жары. В первом случае он становился задубевшим, а во втором - начинал расползаться.

Учёные стали искать способы сделать из каучука материал, который был бы лишён упомянутых недостатков. Американский изобретатель Чарльз Гудьир в 1839 г. решил эту проблему, добавив серу в каучук.

Оказалось, что если положить на печь ткань, покрытую каучуком, а затем нанести слой серы и подогреть, то получившийся материал будет лишён указанных недостатков.

Обогащение каучука серой стало называться вулканизацией. В результате была получена резина, которую стали активно использовать. К 1919 г. существовало около 40 тысяч различных видов резиновых изделий.

То, чем отличается каучук от резины, состоит в следующем:

у резины высокий уровень эластичности, прочности, стойкости к неблагоприятным воздействиям;

каучук ценен в первую очередь не своими эксплуатационными качествами, а тем, что он является сырьём для производства резины.

Знаете ли вы, в каком из городов производят каучук в России? Это Ярославль. Завод работает с 1932 года.

Физико-химические свойства каучука

Этот материал является эластичной массой, которую первоначально получали из гевеи. С течением времени млечный сок свёртывается и образует вязкий материал. Для того, чтобы этого не происходило, в него добавляют гидросернистый натрий или формалин.

Только что добытый сок каучука (латекс) характеризуется следующими свойствами:

Удельный вес составляет 0,9794 (при содержании каучука 35 г в 100 куб. см).

При температуре, равной 30 градусов тепла, вязкость находится в пределах от 12 до 15.

Размер каучуковых частиц равен 0,5-5 мк. В 1 куб. см сока их количество достигает 200 миллионов.

Каучук представляет собой полимер ненасыщенного углеводорода. Его химическая формула выглядит следующим образом: (C5H8)n - он представляет собой изопреновый полимер. Молекулярная масса этого вещества составляет 15000-30000. После проведения исследований учёные выяснили, что каучук состоит из полимера 2-метилбутадиена.

Натуральный каучук

99% такого материала получают из дерева гевеи. Для этого на коре делают надрезы в виде буквы V. В нижней части перпендикулярно поверхности устанавливается желобок, по которому постепенно стекает сок в миску, установленную ниже. Вытекание латекса (млечного сока гевеи) длится в течение полутора часов.

Содержание каучука в нём может быть различным. Это зависит от:

того, какой возраст у дерева, с которого собирают сок;

важное значение имеет состав почвы, в которой растёт гевея;

времени года, когда происходит сбор;

того, какая была в это время погода;

времени и качества сделанных надрезов;

других особенностей сбора латекса.

Для того, чтобы натуральный каучук можно было использовать, он должен пройти следующую обработку:

Сначала производится отжим. Он необходим для того, чтобы удалить из латекса излишнюю влагу.

После этого полученные полосы обматывают вокруг палки и просушивают над костром.

Полосы раскладывают в один слой и оставляют под лучами солнца.

Теперь осталось подержать над дымом.

Подготовленный таким образом каучук может служить сырьем для производства резины.

Сок добывают из тех деревьев, которым уже исполнилось 12 лет. В год может быть получено от 3 до 5,5 кг латекса.

Состав латексного раствора:

содержание каучука в различных случаях колеблется от 25% до 70%;

содержание других химических веществ, включая протеин, не превышает 1-2%.

Синтетический каучук и его основные виды

Бутадиеновый каучук применяется для изготовления автомобильных камер и шин. Эксплуатационные, а также физико-химические свойства изделий гораздо лучше по сравнению с натуральным материалом.

Одной из его особенностей является способность надёжно удерживать воздух. Она превосходит аналогичное качество природного материала примерно в 10 раз. Химия позволила создать материалы, которые по своим характеристикам существенно превосходят природный каучук.

Ещё одна область применения - изготовление эбонита или химически стойкой резины.

Хлоропреновый каучук поставляется клиентам в виде светло-жёлтой массы. Отличительные качества продукта:

высокая стойкость к огню и температурному воздействию;

он отличается невосприимчивостью к озону, низким температурам и другим видам погодного воздействия;

у него имеется высокий уровень адгезии к тканям, металлам и другим материалам.

Материал под действием растяжения способен кристаллизоваться. Это качество повышает его прочностные характеристики.

Материал, изготовленный на основе этилен-пропилена используется там, где нужна ударопрочная резина.

Кремнийорганические каучуки обладают повышенной стойкостью к температурному и химическому воздействию, к истиранию. Этот материал не пропускает газы.

Дивиниловый каучук используется для создания прокладок в установках высокого давления.

Получение синтетического каучука

Когда резина стала массово применяться в промышленности, природного каучука для её производства стало остро не хватать. Эта ситуация поставила перед учёными задачу синтеза искусственного материала с такими же физическими и химическими свойствами.

Получение синтетического каучука по методу Лебедева

Установка для получения этого материала была впервые введена в действие в тридцатых годах XX века.

Синтетический каучук производят из дивинила, который добывают при помощи реакции разложения спирта. Мономером искусственного каучука является изопрен. Материал получают в результате полимеризации.

Применение каучука

В чистом виде этот материал применяется редко. В большинстве случаев его используют в качестве основы для изготовления резины.

После того, как каучук привезли в Европу, до XVIII века каучук считался просто одной из заморских диковинок. Эластичность и водоотталкивающие свойства позволяли применять материал для изготовления обуви и одежды, не пропускающих воду, тем не менее низкие эксплуатационные качества мешали его распространению.

После того, как была открыта вулканизация каучука, позволившая изготавливать резину, использование нового материала стало очень распространённым. Постепенно качество резины улучшилось и из неё стали делать большое количество различных товаров.

Каучуки — группа веществ натурального или синтетического происхождения, используемых в производстве резины, которые отличаются такими свойствами: эластичность, электроизоляция, водонепроницаемость. Источником сырья для природных каучуков является млечный сок ряда растений, которые выделяют латекс (это белая жидкость с особыми свойствами).

Выделив этот сок из растений, стимулируют процесс его свертывания, чтобы получить твердый материал. Каучук в основном состоит из полиизопрена (на 91-96%). При этом латекс, служащий сырьем для него, является довольно распространенным компонентом растений. Его можно встретить в представителях разных ботанических групп растений.

Что же представляет собой каучук синтетического происхождения? Производят его из синтетических полимерных соединений, которые вулканизируют до превращения в резину. В частности, в России подобными производствами занимаются в Красноярске и Тольятти.

Существует много видов каучуков, которые классифицируют по типу мономеров, из которых они сделаны (бутадиеновые, изопреновые). Также возможна классификация по наличию особых атомов или функциональных групп (например, полисульфидные, уретановые).

Существуют синтетические каучуки, которые в исходном состоянии не имеют непредельных связей (силиконовый каучук, полиизобутиленовый). Чтобы их вулканизовать, используют органические амины, перекиси и прочие соединения. В результате, можно получить вещество, которое даже будет лучше натурального по происхождению.

В зависимости от применения, синтетические материалы делят на две группы: общие и специальные каучуки. В первую категорию попадают вещества, имеющие прекрасную эластичность, прочность и прочие характеристики, позволяющие материал применять для изготовления предметов разной направленности. Специальные же каучуки создаются для обеспечения особенных свойств материала, поэтому они применяются ограниченно, только для отдельных изделий.

Каучук применяется для производства автомобильных и велосипедных шин, шасси для самолетов, из него делают электроизолирующее покрытие. Также этот материал активно используется при производстве медицинских изделий.

1. Натуральный каучук

Натуральный каучук существует тысячелетия. Ученые находят окаменелости, в которых содержатся остатки каучуконосных растений, датируемые миллионами лет до нашей эры. Впервые же представители цивилизации узнали о подобном материале 500 лет назад, когда открыли Америку. А действительно востребованным каучук стал только недавно, в 30-х годах XIX столетия. Тогда индейцы активно продавали белым людям обувь и бутылки, сделанные из резины.

В 1839 году Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) синтезировал резину, изобретя процесс вулканизации. Он нагрел каучук с серой и обнаружил, что материал улучшил свои свойства. Как только резина была открыта, она начала активно применяться. Так, до 1919 года на рынке было реализовано более 40000 видов изделий с применением этого материала.

Но для промышленных целей можно использовать только то растительное сырье, которое не просто содержит латекс, но и готово отдать его с легкостью в большом количестве. Таким сырьем является гевея бразильская, каучук из которой составляет 90-96% от используемых в мире объемов.

Другие источники каучука менее чистые, так как содержат смолы и другие примеси, которые нужно очищать. К примеру, в ряде деревьев из сапотовых в каучуке есть гуттаперча.

Физико-химические свойства каучука

Каучук в подобных себе растворах может образовывать коллоидные растворы. Они нашли широкое применение в технике.

У натурального каучука достаточно однородное молекулярное строение, а это обусловливает его уникальные физико-технологические свойства. Собственно, за счет столь уникальной структуры он и поддается обработке с образованием резины.

Преимущество каучука в том, что он не только эластичен, но и обладает высокой пластичностью. А это значит, что этот материал под воздействием внешних сил будет приобретать и сохранять нужную форму. Во время нагревания, а также механической обработки это свойство особо проявляется. Таким образом, каучук можно считать пласто-эластическим веществом.

Еще одно свойство, что имеет каучук, проявляется во время его растяжения или охлаждения. Это кристаллизация вещества, происходящая длительно во времени. При этом процессе выделяется теплота, которая нагревает природное вещество в момент растяжения. У каучука маленькие кристаллы без характерной формы и четких граней.

Если же каучук охладить до –70 °C, он перестанет быть пластичным и обретет некоторые свойства стекла.

Химические реакции не проходят бесследно для физических свойств вещества. Так, меняются характеристики прочности, растворимости, эластичности. К примеру, кислород и озон, которые даже при комнатной температуре взаимодействуют с каучуком, вызывают распад крупных полимерных молекул вещества на более мелкие, что приводит к потере прочности материала. Кроме того, именно за счет окисления кислородом каучук переходит из твердого состояния в пластичное.

Химическое строение натурального каучука и его состав

Источником природного каучука является млечный сок различных тропических растений (к примеру, бразильской гевеи). В них также содержится гуттаперча, которая тоже является изопреновым полимером, но другой химической структуры. Если бы молекула каучука не была атомарно тонкой, ее можно было бы увидеть в микроскоп, так как она очень длинная. А если ее еще и растянуть максимально, то это будет зигзагоподобная большая линия, что обусловлено типом углеродных связей.

За счет того, что в изопрене происходит чередование одинарных и двойных связей, частицы молекулы могут вращаться исключительно вокруг одинарных связей. За счет подобных колебаний молекула постоянно изгибается, даже в состоянии покоя у нее сближенные концы.

И то, что у молекул каучука сближенные концы в состоянии покоя, обусловливает эластичность вещества. Когда материал растягивается, молекулы его растягиваются в том же направлении. Как только деформационное влияние заканчивается, цепочка снова становится изогнутой.

У каучука, как и у других полимерных молекул, атомы выстроены в цепочку, но она не является сплошной прямой линией, а постоянно заворачивается, образуя как бы клубок. При воздействии механической силы материал растягивается за счет выравнивания отдельных участков этого клубка. Как только воздействие заканчивается, молекула стремится занять свое природное положение и обратно возвращается в клубок. И только слишком большое усердие позволяет настолько сильно выпрямить материал, что его цепи молекул не просто не возвращаются назад, а рвутся, деформируя этот участок.

2. Синтетический каучук

Если в Америке каучук хоть в каком-то виде используется 500 лет, то в России дела обстоят иначе. Так как естественного сырья в стране нет, изначально производства материала не было. Да и поставок самого готового каучука не было. Но в 1927 году, а именно 30 декабря советскими учеными был получен синтетический дивиниловый каучук за счет натриевой полимеризации 1,3-бутадиена. Этот опыт побудил наладить промышленное производство 1,3-бутадиена, из которого начали делать каучук.

Бутадиен синтезируют из обычного этанола. Происходит это путем дегидрирования и дегидратации данной молекулы одновременно. Чтобы этого достичь, спирт превращают в пар и пропускают над катализаторами, которые запускают обе реакции сразу. Затем полученный бутадиен проходит очистку от исходных веществ, продуктов побочных реакций и, добившись полного очищения фракции, используют его для синтеза каучука.

Как же сделать так, чтобы мономеры, которые прекрасно существуют в таком состоянии, начали полимеризоваться? Сначала нужные атомы углерода следует возбудить, то есть привести в состояние, при котором начнут разрываться двойные связи для образования полимерной цепочки. Чтобы это сделать, необходимо либо использовать сильный катализатор, либо потратить много энергии.

Использование катализатора для полимеризации каучука достаточно выгодно, ведь этот материал не теряется во время реакции, а лишь возбуждает атомы углерода. В конце полимеризации катализатор остается в том же количестве, что был в ее начале. С. В. Лебедев, разрабатывая синтез искусственного каучука, использовал в качестве подобного вещества металлический натрий, следуя примеру А. А. Кракау, который применял этот катализатор для полимеризации других непредельных углеводородов.

Основные виды синтетического каучука

Существует много видов синтетического каучука. Даже упомянутый первый материал, синтезированный на основе бутадиена, производится в виде стереорегулярного и нестереорегулярного каучука. Первый наше свое применение в качестве исходного материала для автомобильных покрышек, так как он более прочный и износостойкий, нежели натуральный каучук. А нестереорегулярный тип применяют в производстве эбонита, резины, стойкой к воздействию агрессивных жидкостей и т. д.

Ученые постоянно синтезируют искусственные каучуки, которые по всем характеристикам являются более совершенным материалом, нежели природные. К примеру, отличными веществами по своим свойствам являются сополимеры бутадиена и стирола, акрилонитрила. Во время полимеризации цепочка выстраивается путем чередования бутадиена с соответствующим вторым мономером. Это позволяет добиться особых свойств, которые не присущи классическим каучукам.

Так, у бутадиен-стирольного каучука отличная износоустойчивость, поэтому этот материал очень востребован при производстве резины для авто, конвейерных лент, а также подошвы для обуви.

Бутадиен-нитрильный каучук не портится под воздействием масла и бензина, поэтому его используют при изготовлении сальников.

При сополимеризации бутадиена с винилпиридинами (в частности, с 2-метил-5-винилпиридином) получается винилпиридиновый каучук. Он изготавливается для производства резины особого свойства. Она устойчива к воздействию бензина и масла, долговечна при эксплуатации на морозе, хорошо слипается с любым материалом. Этот вид латекса используют в виде пропитки для шинного корда.

В России также занимаются изготовлением классического синтетического каучука, свойства которого очень похожи на свойства натурального материала. При вулканизации этого каучука получается резина, прочность, пластичность и эластичность которой особо не отличается от таковых у природного продукта. Такой синтетический каучук применяют также для изготовления автомобильных шин, обуви, конвейерных лент, из него делают различные медицинские изделия.

Что касается каучуков, в которых особые свойства определяются гетерогенными атомами или функциональными группами, то здесь стоит отметить следующие подвиды:
1. Кремнийорганические каучуки. Их используют в производстве медицинских изделий, в частности, трубок для переливания крови, искусственных клапанов сердца, различных кабелей, проводов.
2. Полиуретановые каучуки. Применяются в качестве основы для износостойких резин.
3. Фторсодержащие каучуки. Отличаются способностью к эксплуатации в высокой температуре, даже более 200 °C, когда обычный каучук полностью разрушается.
4. Хлоропреновые каучуки. Производятся из хлоропрена, так как этот мономер более стойкий к воздействию бензина, масла и окислителей.

Итак, чтобы сделать резиновое изделие, смешивают каучук с различными наполнителями (например, сажей) и серой, заполняют этими компонентами форму и нагревают ее. За счет повышения температуры ненасыщенные связи каучука становятся менее прочными, поэтому к ним внедряется сера, сшивая макромолекулы между собою в сетку дисульфидными мостиками. Таким образом получается огромная цельная молекула, сформированная не на плоскости, а в пространстве. Она значительно лучше чистого каучука по всем свойствам.

Теперь такой полимер становится более надежным. К примеру, резина уже не растворяется в бензине, в отличие от каучука, который медленно подвергается разрушению под действием этого растворителя.

Если же необходимо получить эбонит, нужно при вулканизации добавить избыток серы, что поспособствует образованию большего количества связей и приведет к твердости и потере эластичности. В былые времена эбонит был одним из лучших изолирующих веществ.

Но сами по себе ускорители действовать не будут, если их не активировать. Делают это с помощью добавления оксида цинка.

Наполнители добавляют для улучшения характеристик прочности, сопротивления стиранию и для повышения износостойкости. По названию также можно понять, что за счет этих веществ можно увеличить общий объем сырья, сделав из меньшего количества каучука как можно больше резины, что сделает ее более доступным и дешевым материалом. Наполнителями служат мел, тальк, гипс, сульфат бария, кварцевый песок, технический углерод.

Свойства резины, в частности, стойкость к воздействию разных органических растворителей, прочность, находятся в прямой зависимости от ее состава. Так, если ее делают из природного каучука, она будет стойкой к действию масла, бензина, иметь хорошую эластичность, износоустойчивость. Но такой материал будет уничтожаться под действием агрессивных веществ. Если же нужна более износоустойчивая резина, делают ее из бутадиен-стирольного каучука. Применение изопренового каучука позволяет получить эластичный продукт, который будет стойким даже при сильном растяжении. А вот использование хлоропренового сырья способствует созданию резины, устойчивой к окислению кислородом.

Использование резины в производстве разных товаров

Резина обладает большей эластичностью, чем каучук, но меньшей пластичностью. Отчасти это связано с тем, что это не простое вещество, а смесь каучука с различными компонентами.

Более всего в резине нуждается автомобильная и машиностроительная индустрия. Чем более прорезиненные различные детали в каких-либо механизмах, тем более комфортны они в обслуживании, надежные и долговечные. Для того, чтобы собрать один автомобиль, нужно применить тысячи различных типов резиновых деталей, и их количество растет.

Виды резин, их применение

Самая простая классификация делит резину на монолитную и пористую. Так, первую делают из бутадиенового каучука, за счет чего она очень износоустойчива. К примеру, если для подошвы использовать такую резину, она будет в 2-3 раза дольше служить, чем специальная подошвенная кожа. К тому же, подобный материал будет меньше подвержен разрыву при растягивании, не пропустит воду даже в избыточном количестве и не будет портиться под воздействием влаги.

Конечно, в резиновой обуви морозы будут более ощутимы, да и тепло она не так сохранит, как кожа. Также этот материал непроницаем для воздуха и пара, но это не умаляет ее эксплуатационных характеристик.

Непористую резину подразделяют на кожеподобную, транспарентную и подошвенную. Ее применяют для изготовления подошв, каблуков, набоек, накладок и прочих компонентов обуви.

А вот пористая резина используется для изготовления подошв и других частей летней обуви.

Кожеподобную резину используют для производства нижней части обуви. Чтобы уменьшить толщину материала до нескольких миллиметров, при производстве такого каучука используют большое количество стирола (около 80-85% от общего состава полимера), что увеличивает твердость будущей резины.

За счет уникального состава кожеподобная резина по своим свойствам похожа на обычную кожу. Она столь же пластичная и твердая, поэтому с ее помощью можно сделать обувь любого вида и формы. При изготовлении такую резину можно покрасить в любой цвет. Кожеподобная резина довольно износоустойчива, имеет высокую стойкость к частым изгибам. Это оптимальный вариант для бюджетной обуви.

Обувь с кожеподобной подошвой носят, как правило, 179-252 дня, если не выкрашивается раньше носовая часть. Но приобретая подобную продукцию, следует учитывать, что она имеет ряд гигиенических недостатков, а именно минимальную гигроскопичность и воздухопроницаемость, а также высокую теплопроводность.

Пористая резина отличается тем, что содержит поры, которые могут составлять 20-80% общего объема материала. За счет этого добиваются высокой гибкости изделия, упругости, мягкости, прочих амортизационных свойств. Но такие виды резины со временем дают усадку, а также их легко запачкать (в частности, в носочной части обуви) во время ударов о различные поверхности. Чтобы повысить твердость пористой резины, к ней добавляют полистирольную смолу.

Сейчас активно используются и производятся такие типы пористой резины как вулканит и порокреп. Первый материал содержит ряд волокнистых наполнителей, повышающих стойкость изделия к износу, улучшающих теплоизоляционные свойства. Второй же используется для обеспечения повышенной прочности и эластичности, кроме того, он имеет приятный цвет. Пористая резина нашла широкое применение при изготовлении зимней и демисезонной обуви.

Читайте также: