Каучуки

Каучуки – продукты полимеризации диенов и их производных.

Натуральный каучук получают из латекса – сока некоторых тропических растений. Его строение можно установить по химиче­ским свойствам: каучук присоединяет бром, бромоводород и водород, апри нагревании без доступа воздуха распадается с образованием изопрена (2-метилбутадиена). Это означает, что каучук представляет собой непредельный полимер – полиизопрен. При более детальном изучения строения натурального каучука выяснилось, что каучук – линейный полимер, продукт 1,4-полиприсоединения изопрена:

Молекулярная масса каучука изменяется от 100 тыс. до 3 млн. Каждое элементарное звено в полиизопрене может существовать в цис- и транс-формах. В натуральном каучуке почти все звенья име­ют цис-конфигурацию:

Это означает, что натуральный каучук имеет стереорегулярное Строение, которое обусловливает его ценные свойства.

Важнейшее физическое свойство каучука – эластичность, т.е. способность обратимо растягиваться под действием даже неболь­шой силы. Другое важное свойство – непроницаемость для воды и газов. Основной недостаток каучука – чувствительность к высоким и низким температурам. При нагревании каучук размягчается и те­ряет эластичность, а при охлаждении становится хрупким и также теряет эластичность.

Эти недостатки можно преодолеть, если нагреть каучук вместе с серой. Этот процесс называется вулканизациейкаучука и приводит к сшиванию полиизопреновых цепей за счет образования между ними дисульфидных мостиков. Полученный продукт называют резиной. Он имеет разветвленную пространственную структуру и поэтому менее эластичен, чем нату­ральный каучук, однако обладает значительно большей прочностью.

Синтетические каучуки.Промышленный спрос на каучук зна­чительно превосходит возможности его природных источников, по­этому химикам пришлось решать проблему синтеза каучука, не ус­тупающего по свойствам натуральному продукту.

Первый промышленный синтетический каучук был получен в России в 1931 г. Профессор СВ. Лебедев открыл экономичный спо­соб производства бутадиена из этилового спирта и осу­ществил полимеризацию бутадиена по радикальному механизму в присутствии металлического натрия:

Бутадиеновый каучук обладает хорошей водо- и газонепрони­цаемостью, однако менее эластичен, чем натуральный каучук, по­скольку имеет нерегулярное строение. В его цепи цис- и транс-зве­нья распределены хаотично. Кроме того, полимеризация протекает не только как 1,4-, но и как 1,2-присоединение, при этом образуется полимер с разветвленной структурой типа

В 1950-х гг. была разработана технология производства синтети­ческого бутадиенового каучука с линейной стереорегулярной струк­турой (такой каучук называют дивиниловым). Для этого используют металлоорганические катализаторы – алкилпроизводные алюминия с добавками солей титана, циркония и других веществ. Аналогич­ным образом получают синтетический изопреновый каучук со стереорегулярной структурой.

Некоторые синтетические каучуки получают, используя процесс сополимеризации. Например, бутадиен-стирольный каучук синте­зируют по реакции:

Преимущество метода сополимеризации состоит в том, что, варьируя соотношение между компонентами, можно управлять свойствами каучука.

В настоящее время производство синтетических каучуков в не­сколько раз превосходит производство натурального каучука. Из синтетических каучуков изготовляют более 50 тыс. различных изде­лий. Основные области их применения: шины, обувь, электроизоляция.

ЛИТЕРАТУРА

1. Артеменко А. И. Органическая химия. М.: Высшая школа, 2005.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2002.

3. Балезин С. А., Ерофеев Е. Е., Подобаев Н. И. Основы физической и коллоидной химии. М.: Просвещение, 1975.

4. Васильев В. П. Аналитическая химия. Ч. 1, 2. М.: Высшая школа, 1989.

5. Глинка Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии. Л.: Химия, 1983.

6. Глинка Н. Л. Общая химия. М.: Интеграл-Пресс, 2006.

7. Добычин Д. П. Физическая и коллоидная химия. М.: Просвещение, 1986.

8. Иванов В. Г., Горленко В. А., Гева О. Н. Органическая химия. М.: Академия, 2005.

9. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. М.: КолосС, 2006.

10. Логинов Н. Я., Воскресенский А. Г., Солодкин И. С. Аналитическая химия. М.: Просвещение, 1979.

11. Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. 1, 2. М.: Химия, 1973.

12. Перекалин В. В., Зонис С. А. Органическая химия. М.: Просвещение, 1982.

13. Угай Я. А. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2004.

14. Филиппович Ю. Б. Основы биохимии. М.: Агар, 1999.