Что такое каучуки в строительстве

Содержание

Герметики активно применяются в строительной сфере. Это технологичные вязкие материалы из полимерных составов, которые используются для герметизации.

Существуют разные варианты герметизирующих средств. Один из наиболее популярных ― каучуковый герметик.

Что представляют собой каучуковые герметики

Средство для герметизации делают из каучука искусственного происхождения с дополнительными составляющими (в зависимости от целей). Если сравнивать с другими герметиками, каучуковый имеет много преимуществ, благодаря чему сфера его применения достаточно широкая.

Нередко используется для внешних работ, потому что устойчив к непогоде. Подходит для строительства и ремонта кровли, фасадов.

Когда материал нанесен на поверхность, он твердеет и образует эластичный резиноподобный шов, который устойчив к солнечным лучам и механическому воздействию. По завершении полимеризации шов можно покрасить.

Особенности и преимущества

Герметик каучуковый следует наносить при плюсовой температуре, но встречаются и морозостойкие варианты, которые подходят для работ при температуре ниже нуля — до -20 °C. После отвердевания швы остаются упругими и спокойно выдерживают как высокие температуры, так и экстремально низкие — до -45 °C.

Каучуки: бутадиеновый, изопреновый, хлоропреновый. ЕГЭ по химии

Процесс полимеризации схож с силиконовыми составами. При оптимальной плюсовой температуре материал застывает в течение 1-2 суток. Эту информацию указывает производитель. Время отвердевания зависит от толщины слоя и внешних условий.

Благодаря отличным адгезивным свойствам каучуковый герметик подходит для разных поверхностей: бетонированных, кирпичных, каменных, стеклянных и т. д. К преимуществам относятся:

длительный эксплуатационный срок;
хорошая адгезия;
эластичность и упругость;
прочность;
влагостойкость;
устойчивость к солнечным лучам;
защита от коррозии.

После полного отвердевания выдерживает температуру окружающей среды — от -45 до +140 °C. Его можно красить.

Каучуковые герметики имеют невысокую стоимость, поэтому используются повсеместно. Материалом часто заполняют деформированные стыки и швы при строительстве. Также он подходит для восстановления изоляционных свойств различных стройматериалов. Благодаря упругости герметик каучуковый может компенсировать усадку и деформацию.

Классификация герметиков

На рынке строительных материалов можно растеряться в выборе герметиков. Производители постоянно совершенствуют продукцию и выпускают разные средства.

Приобретать герметик нужно исходя из целей и сферы использования. Не каждый состав может подойти для герметизации на улице, потому что погодные условия, солнце и экстремальные температуры оказывают на него разрушительное воздействие.

Классифицировать изделия можно по количеству компонентов:

однокомпонентные — можно использовать сразу же, без дополнительной подготовки состава;
двухкомпонентные — состоят из материала и активатора, поэтому требуется смешивать составы для получения полноценного состава.

Двухкомпонентные делятся по типу полимеризации на следующие:

Синтетический каучук (Как это работает)

вулканизирующиеся — становятся эластичными, резиноподобными под воздействием влаги, тепла или определенных катализаторов;
охлаждающиеся — при нагревании становятся текучими, при охлаждении отвердевают;
высыхающие самостоятельно — по истечении указанного на упаковке времени состав полимеризуется, становятся упругими и эластичными самостоятельно. Могут переходить в текучее состояние под воздействием определенных растворителей.

Чаще всего используются однокомпонентные составы. Они просты в применении, долговечны, легко наносятся и обладают хорошими эксплуатационными характеристиками. Благодаря своим достоинствам каучуковые герметики широко используются в разных сферах.

Области применения

Герметик на основе синтетического каучука обеспечивают хорошую изоляцию швов, трещин, деформированных стыков. Защита от внешних факторов достигается за счет эластичности и упругости материала.

Каучуковые герметики — это отличный выбор для использования в частном и промышленном строительстве. Одни могут использоваться внутри помещений и снаружи, другие применяют только для внутренних работ, поэтому при выборе нужно внимательно изучать инструкцию, состав и рекомендации производителя.

Герметик защищает обработанные поверхности и хорошо сцепляется практически с любыми материалами. Область применения каучуковых составов для герметизации достаточно широкая. Можно:

соединять деформированные стыки;
ремонтировать кровлю;
обеспечивать герметизацию кровельных материалов любой плотности;
заполнять зазоры, которые появляются между частями конструкции;
устранять протечки;
обрабатывать швы.

Высокие адгезивные свойства позволяют использовать каучуковый герметик практически на любых поверхностях: металлических, бетонированных, деревянных, каменных и стеклянных. Это одно из преимуществ каучуковых составов.

Недостатки герметика из каучука

Но у каучуковых герметиков есть и недостатки. Перед покупкой надо понять, подходит ли этот материал для ваших целей.

Герметики на каучуковой основе можно, но нежелательно использовать для пластмассы. Агрессивные компоненты могут негативно повлиять на поверхность, деформировать ее или испортить внешний вид.

Каучуковые герметики после полимеризации при контакте с маслами могут размягчаться, поэтому их нужно использовать с осторожностью.

Если приобрести продукт у непроверенных производителей, есть риск, что герметик не оправдает ожидания из-за низкого качества, поэтому нужно покупать его у надёжных поставщиков.

Не стоит стараться сэкономить и покупать несертифицированную продукцию, потому что можно выбросить деньги на ветер. Качество работ будет крайне низким. Также важно соблюдать инструкцию и рекомендации от производителей, потому что малейшее нарушение может значительно снизить эффективность герметика.

Как выбрать подходящий герметик

Герметики на каучуковой основе считаются универсальными, однако при выборе нужно учитывать их свойства и характеристики, чтобы выбрать подходящий вариант. Для этого советуем придерживаться следующих рекомендаций:

учитывайте, какой вид работ планируется выполнить. Например, для гидроизоляции односкатной крыши лучше использовать специальный каучуковый герметик для кровли;
для металлической кровли следует использовать герметик с дополнительными компонентами (полимерными или алюминиевыми);
пористую поверхность перед нанесением следует загрунтовать, это позволит снизить расход герметика и улучшить адгезию состава с поверхностью;
желательно отдавать предпочтение известным и популярным маркам, которые хорошо зарекомендовали себя в строительной сфере.

Важно учитывать объем работ и рассчитывать необходимое количество материалов, чтобы не переплатить и избежать недостатка герметика.

Обращайте внимание на следующие нюансы:

расход состава — указывается на упаковке, на него влияет вид обрабатываемой поверхности, тип работ, площадь;
характеристики состава — исходя из того, на какой материал будет наноситься герметик, подбирают подходящий вариант;
цвет — если внешний вид имеет значение, следует подбирать подходящий оттенок. Большинство герметиков на каучуковой основе можно красить, но это лишние расходы и трата времени, поэтому желательно сразу подобрать подходящий по цвету состав;
объем и тип упаковки — некоторые производители выпускают герметик, который после вскрытия не будет долго храниться, этот момент тоже стоит учитывать.

Как использовать каучуковый герметик

Каучуковые герметики: обзор современных средств

При нанесении каучукового герметика не требуются дополнительные строительные мероприятия, за исключением предварительной грунтовки пористых поверхностей. Однако следует подготовить обрабатываемую площадь:

очистить поверхность;
освободить пустоты и щели от пыли и мусора при помощи продува;
удалить маслянистые и бензиновые пятна растворителем;
убрать остатки старых строительных материалов.

Наносить герметик из каучука лучше при комнатной температуре, допускается диапазон от +10 до +30°C. Можно осуществлять работы и при более низких или высоких показателях, но лучше придерживаться оптимальных значений.

Удобно использовать герметик в тубе или картридже при помощи строительного пистолета. Носик отрезается, тара вставляется в пистолет — и можно начинать работать.

Наносить состав можно разными способами: волнами, полосами, точками. Полимеризация начинается после испарения растворителя, поэтому чем больше площадь нанесения и тоньше слой, тем быстрее герметик затвердеет.

Для заполнения глубоких щелей работы выполняются в несколько этапов. Предварительно желательно заполнить большие пустоты ПВХ-шнуром, после этого использовать герметик для изоляции.

Более масштабные работы выполняют при помощи шпателя с последующим разравниванием герметика. Распределять его нужно оперативно, так как состав быстро схватывается.

Если герметик попал на другие поверхности, его нужно сразу удалить. Для этого достаточно взять ткань, смочить её в растворителе и обработать поверхность. Если материал успел застыть, его можно убрать ножом.

В открытой таре хранить герметик на каучуковой основе нельзя. Лучше использовать состав за один раз, потому что после вскрытия упаковки теряются его эксплуатационные характеристики. Сделать качественные работы таким составом не получится.

Чем каучуковый герметик лучше силиконового

Многие считают, что силиконовый герметик — это лучшее средство для гидроизоляции. Безусловно, у обоих составов есть свои преимущества, но не обошлось и без недостатков. Нельзя строго сказать, какой из них лучше, потому что у них разное назначение. Каждый вариант подходит для определенного вида работ.

Некоторые герметики позволяют эффективно заделать швы, трещины, пустоты. Их часто используют для различных строительных работ и бытовых нужд.

В составе каучуковых герметиков могут быть следующие компоненты:

связывающие волокна;
растворители, увеличивающие вязкость;
смолы, придающие прочность.

Вся информация указывается на упаковке.

Современные средства на основе синтетического каучука отличаются от силиконовых. Они:

подходят для нанесения на вертикальные и наклонные поверхности;
быстро затвердевают при взаимодействии с воздухом;
не боятся солнечных лучей;
после отвердевания напоминают резину.

Каучуковый герметик устойчив к механическому воздействию, сохраняет упругость на протяжении нескольких лет. Он не боится экстремальных температур, погодных проявлений. Отличается высокой адгезией к любым материалам. Можно подобрать герметик разных оттенков.

Рынок строительных материалов каждый год предлагает клиентам новые улучшенные товары. Задача покупателей — не потеряться в обилии товаров и суметь выбрать подходящий.

Когда нужно загерметизировать швы, заполнить небольшие трещины или обработать элементы конструкции, следует отдавать предпочтение составам на основе синтетического каучука. Эксплуатационные характеристики позволяют использовать их для внешних работ. При эксплуатации в условиях экстремальных температур такая продукция не имеет аналогов.

Чтобы качество работ было хорошим, старайтесь не экономить.

Перед покупкой можно зайти на сайт и изучить характеристики герметиков на основе искусственного каучука от разных производителей. Руководствуйтесь нашими рекомендациями и не пренебрегайте инструкцией.

Источник: krovgid.com

КАУЧУК

КАУЧУК натуральный (НК) – природный полимер 1,4-цис-полиизопрен, получаемый из натурального латекса коагуляцией (осаждением) кислотами. Синтетические каучуки (СК) – большая группа полимерных материалов разнообразного строения и назначения. Каучуки относятся к эластомерам – высокомолекулярным соединениям, обладающим в определенном температурном интервале способностью к большим обратимым деформациям.

Натуральный каучук.

История открытия и применения. История каучука началась со времен Великих географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привез из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью. Индейцы делали такие мячи из белого сока растения гевея, растущего на берегах р.Амазонки.

Этот сок темнел и затвердевал на воздухе. Мячи считались священными и использовались в религиозных обрядах. У племен майя и ацтеков существовала командная игра с использованием мячей, напоминающая баскетбол. Впоследствии испанцы полюбили играть вывезенными из Южной Америки мячами. Модифицированная ими индейская игра послужила прообразом современного футбола.

Сок гевеи индейцы называли «каучу» – слезы млечного дерева («кау» – дерево, «учу» – течь, плакать). От этого слова образовалось современное название материала – каучук. Кроме эластичных мячей индейцы делали из каучука непромокаемые ткани, обувь, сосуды для воды, ярко раскрашенные шарики – детские игрушки.

Однако в Европе забыли про южноамериканскую диковинку до 18 в., когда члены французской экспедиции в Южной Америке обнаружили дерево, выделяющее удивительную, затвердевающую на воздухе смолу, которой дали название «резина» (по латыни resina – смола). В 1738 французский исследователь Ш.Кондамин представил в Парижской академии наук образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки.

С тех пор начались поиски возможных способов применения этого вещества. 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». Непромокаемые плащи из этой ткани, которые стали называть в честь их создателя «макинтошами», получили широкое распространение. Примерно в то же время в Америке стало модно в дождливую погоду поверх башмаков носить неуклюжую индейскую резиновую обувь – галоши.

Огромную, хоть и недолгую популярность в Европе и Северной Америке резиновые изделия получили после того, как англичанин Чаффи изобрел прорезиненную ткань. Он растворял сырую резину в скипидаре, добавлял сажу и, с помощью специально сконструированной машины, наносил тонкий слой смеси на ткань. Из такого материала делали не только одежду, обувь и головные уборы, но и крыши домов и фургонов.

Однако у изделий из прорезиненной ткани был большой недостаток. – эластичность каучука проявляется лишь в небольшом интервале температур, поэтому в холодную погоду резиновые изделия твердели и могли растрескаться, а летом размягчались, превращаясь в липкую, издающую зловоние массу. Одежду и обувь на лето приходилось прятать в прохладный погреб, с прорезиненными крышами было хуже – приходилось терпеть неприятные запахи. Энтузиазм по поводу нового материала быстро иссяк. А когда однажды в Северо-Американских Соединенных Штатах выдалось жаркое лето, наступил кризис резиновой промышленности – вся ее продукция превратилась в мерзко пахнущий кисель. Фирмы по производству резины разорились.

И все бы забыли про макинтоши и галоши, если бы не американец Чарльз Нельсон Гудьир, который верил, что из каучука можно создать хороший материал. Он посвятил этой идее несколько лет и потратил все свои сбережения.

Современники смеялись над ним: «Если вы увидите человека в резиновом пальто, резиновых ботинках, резиновом цилиндре и с резиновым кошельком, а в кошельке ни единого цента, то можете не сомневаться – это Гудьир». Однако Гудьир упорно смешивал каучук со всем подряд: с солью, перцем, песком, маслом и даже с супом и, в конце концов, добился успеха. В 1839 он обнаружил, что добавляя в каучук немного серы и нагревая, можно улучшить его прочность, твердость, эластичность и тепло- и морозоустойчивость. Сейчас именно новый материал, изобретенный Гудьиром, принято называть резиной, а открытый им процесс – вулканизацией каучука.

История упорного изобретателя имеет счастливый конец: предложение о покупке патента на новый материал, обладающий отличными качествами, Гудьир получил, находясь в отчаянном финансовом положении – у него к этому времени был долг в 35 000 долларов, который вскоре он смог оплатить. С этого времени начинается бурный рост производства каучука.

Еще при жизни Гудьира только в резиновой промышленности США работало больше 60 000 человек. Кстати, в России, в Санкт-Петербурге предприятие по производству резиновых изделий открылось в 1860.ne Вторая половина 19 в. – время процветания Бразилии, которая долгое время была монополистом по выращиванию деревьев-каучуконосов. Центр каучуконосных районов, Манаус, был богатейшим городом западного полушария. Достаточно упомянуть, что великолепный оперный театр в затерянном в джунглях Манаусе не только строили лучшие французские архитекторы, но даже стройматериалы для него привозились из Европы.

Неудивительно, что Бразилия 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.

А мир завоевывали разнообразные изделия из резины – транспортерные ленты конвейеров и электроизоляция, «резинки» для белья, резиновая обувь, детские воздушные шары и т.д. Но основное применение этот материал получил с изобретением и распространением резиновых экипажных, а затем автомобильных шин.

Изобретение резиновых шин вместо металлических сначала было встречено без энтузиазма, хотя экипажи с металлическими шинами были не слишком комфортны – за страшный шум и тряску в Англии их называли «истребителями воробьев». Новые тихие экипажи на цельнолитых массивных шинах в Америке были запрещены. Они считались опасными, так как не предупреждали прохожих о приближении экипажа. В России тихие конные экипажи на резиновом ходу также вызывали недовольство – они обдавали грязью не успевших посторониться пешеходов. Поэтому московские власти вынесли решение специально помечать такие экипажи: «Дабы обиженные шинниками обыватели могли заметить своих обидчиков, чтобы привлечь их к законной ответственности, экипажи на резиновом ходу должны снабжаться номерными знаками особого цвета, чем обычные номера извозчиков».

Природный каучук. Строение и свойства.

С изобретением конвейерного метода сборки автомобилей потребность в резине стала настолько велика, что настоятельно возник вопрос об ограниченности производства природного сырья. Надо было искать другие источники каучука. Поэтому неудивительно, что в конце 19 – первой половине 20 в. во многих странах исследовались строение каучука, его физические и химические свойства, эластичность, процесс вулканизации. То, что при нагревании из каучука можно получить молекулы изопрена

долгое время объясняли с помощью теории К.Харриеса, который считал, что каучук состоит из множества колец-звеньев изопрена, которые составляют устойчивую мицеллу, т.е. он представляет собой обычную коллоидную частицу. Оппонентом К.Харриеса выступал Г.Штаудингер, доказавший, что каучук является высокомолекулярным соединением, т.е. состоит из обычных, хотя и гигантских молекул, атомы в которых связаны ковалентными связями. На основании своих исследований каучука и резины он выдвинул теорию цепного строения макромолекул, предположил существование разветвленных макромолекул и трехмерной полимерной сетки.

Для получения натурального каучука млечный сок гевеи (латекс) добывают методом подсечки, надрезая кору дерева. Натуральный латекс, представляющий собой водную эмульсию каучука, содержит 34–37% каучука, 52-60% воды, а также белки, смолы углеводы и минеральные вещества. Из латекса каучук коагулируют органическими кислотами, промывают водой и прокатывают в листы, которые сушат и коптят дымом. Копчение предохраняет каучук от окисления и действия микроорганизмов.

В натуральном каучуке содержится 91–96% углеводорода полиизопрена (C5H8)n, а также белки и аминокислоты, жирные кислоты, каротин, небольшие количества солей меди, марганца, железа и др. примеси. Полиизопрен натурального каучука является стереорегулярным полимером. Практически все звенья изопрена 98–100% в макромолекуле присоединены в цис-1,4-положении:

Молекула натурального каучука может содержать 20–40 тыс. элементарных звеньев, его молекулярная масса составляет от 1 400 000–2 600 000, он нерастворим в воде, зато хорошо растворяется в большинстве органических растворителей.

Интересно, что существует природный геометрический изомер каучука – гуттаперча, представляющая собой транс-1,4-полиизопрен:

Различия в пространственном расположении заместителей у каучука и гуттаперчи приводят к тому, что и форма макромолекул этих веществ тоже различна. Молекулы каучука закручены в клубки. Если ленту из каучука растягивать, деформировать, то молекулярные клубки будут выпрямляться в направлении прилагаемой сил, и лента будет удлиняться. Однако молекулам каучука энергетически выгоднее находиться в первоначальном состоянии, поэтому, если натяжение прекратить, молекулы опять свернутся в клубки, и размеры ленты станут прежними. Конечно, нельзя увеличивать нагрузку на ленту до бесконечности – рано или поздно деформация будет необратимой, лента порвется.

Молекулы гуттаперчи не закручены в клубки так, как каучук. Они вытянуты даже без нагрузок, поэтому гуттаперча менее эластична.

Эластичность – это способность к обратимой деформации, особое свойство некоторых полимеров, характерное для лишь при определенных значениях температур. При нагревании каучук из эластичного состояния переходит в вязкотекучее. Силы взаимодействия между молекулами ослабевают, полимер не сохраняет форму и напоминает очень вязкую жидкость.

При охлаждении каучук из эластичного переходит в стеклообразное состояние, становится похож на твердое тело. Такой полимер легко и обратимо не растягивается при приложении нагрузки. Он сразу рвется, если нагрузка слишком велика. Полимеры в стеклообразном состоянии могут быть хрупкими, их можно сломать или даже разбить, например, морозной зимой может растрескаться сумка из кожзаменителя, т.к. при низких температурах он переходит в стеклообразное состояние).

Что же происходит с каучуком при вулканизации? Когда каучук нагревают с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом серными мостиками. Из отдельных макромолекул каучука образуется единая трехмерная пространственная сетка. Изделие из такого материала (резины) прочнее, чем из каучука, и сохраняет свою эластичность в более широком интервале температур.

Сейчас известно много вулканизирующих агентов, однако при производстве резины по-прежнему широко используют серу. В качестве ускорителей вулканизации применяют 2-меркаптобензтиазол и некоторые его производные. Возможна и радиационная вулканизация и вулканизация с помощью органических пероксидов. Вулканизации обычно подвергают смесь каучука с различными добавками, придающими резине необходимые свойства, и наполнителями, снижающими стоимость резины (сажа, мел).

С появлением технологии производства синтетических каучуков, резиновая промышленность перестала быть всецело зависимой от природного каучука, однако синтетический каучук не вытеснил природный, объем производства которого по-прежнему возрастает, а доля натурального каучука в общем объеме производства каучука составляет 30%. Ведущие мировые производители натурального каучука – страны Юго-Восточной Азии (Таиланд, Индонезия, Малайзия, Вьетнам, Китай). Благодаря уникальным свойствам натурального каучука, он незаменим при производстве крупногабаритных шин, способных выдерживать нагрузки до 75 тонн. Лучшие фирмы-производители изготавливают покрышки для шин легковых автомобилей из смеси натурального и синтетического каучука, поэтому до сих пор главной областью применения натурального каучука остается шинная промышленность (70%). Кроме того, натуральный каучук применяется при изготовлении конвейерных лент высокой мощности, антикоррозийных покрытий котлов и труб, клея, тонкостенных высокопрочных мелких изделий, в медицине и т.д.

Во многих странах в начале 20 в. исследовались местные виды растений. В Советском Союзе систематический поиск растений-каучуконосов предпринимался в 1930-х, общий список таких растений составил 903 вида. Наиболее эффективные каучуконосы, в частности Тянь-Шанский одуванчик кок-сагыз, выращивали на полях России, Украины, Казахстана, работали заводы по выделению каучука, который по качеству считался не уступающим каучуку из гевеи. В конце 1950-х с увеличением производства синтетического каучука возделывание одуванчика-каучуконоса было прекращено.

Синтетический каучук.

История создания.

Исследованиями в области получения синтетического каучука на грани 19–20 вв. занимались многие научные лаборатории мира. Этому способствовал не только бурный рост потребления натурального каучука, но географические факторы. Страны, удаленные от т.н. «пояса каучука» – экваториальной зоны, попадали в зависимость от импорта.

Впервые каучукоподобное вещество при обработке изопрена (2-метилбутадиена-1,3) соляной кислотой получил в 1879 французский химик Г.Бушарда. Русский химик И.Кондаков (г.Юрьев) синтезировал эластичный полимер из диметилбутадиена в 1901. Первые промышленные партии синтетического каучука – диметилкаучука – были выпущены на основе разработок Кондакова в 1916 в Германии. Было получено около 3000 т синтетического каучука, из которого изготовляли аккумуляторные коробки для подводных лодок, однако широкого распространения диметилкаучук не получил и его производство было прекращено.

Основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука по праву считается русский ученый С.В.Лебедев, посвятивший проблеме полимеризации диенов значительную часть своей научной деятельности. Он впервые получил синтетический бутадиеновый каучук в 1910.

А магистерская работа Лебедева, посвященная исследованию кинетики полимеризации дивинила (бутадиена-1,3) и его производных, в 1914 была награждена премией Российской Академии наук. К процессу полимеризации бутадиена Лебедев вернулся в 1932, когда правительство СССР объявило конкурс на разработку промышленного производства синтетического каучука. Лебедевым и его сотрудниками был успешно разработан недорогой и эффективный метод. В качестве катализатора полимеризации бутадиена было предложено использовать металлический натрий, и полимер, полученный по данному методу, носит название натрий-бутадиеновый каучук. Настоящей находкой был одностадийный способ получения бутадиена из этилового спирта на смешанном цинкалюминиевом катализаторе:

В условиях аграрного в то время Советского Союза использование в качестве исходного продукта этанола, получаемого из растительного сырья, значительно удешевляло производство.

Благодаря работам Лебедева промышленное широкомасштабное производство синтетического каучука начато в Советском Союзе в 1932 – впервые в мире (следующей была Германия, которая начала производить синтетический каучук только в 1936). Значение этого события трудно переоценить: возможность оснастить отечественную технику шинами собственного производства сыграла важную роль в победе над фашистской Германией.

С 1932 и вплоть до 1990 СССР по объемам производства синтетического каучука занимал первое место в мире. И сегодня Россия сохраняет позиции экспортера мирового значения. На внутреннем рынке остается примерно половина продукции. Основными потребителями синтетического каучука являются шинные заводы, а около 40 процентов каучука идет на широкий ассортимент резинотехнических изделий (более 50 000), среди которых наиболее заметное место занимают технические изделия из мягкой резины, подошвы для обуви, ленточные транспортеры, разнообразные трубы и шланги всех видов, электроизоляция, герметики, клеи, краски на латексной основе и т.д.

Синтетические каучуки (СК). Классификация, получение и применение.

Сейчас производится широкий ассортимент синтетических каучуков, различных по составу и потребительским свойствам. Обычно каучуки классифицируют и называют по названию мономеров, использованных для их получения (изопреновые, бутадиеновые каучуки), или по характерной группе атомов, входящих в их состав (полисульфидные, кремнийорганические и т.д.).

Основным методом получения синтетических каучуков является полимеризация диенов и алкенов. Наиболее широко в качестве мономеров для производства каучуков используются бутадиен, изопрен, стирол, хлоропрен, изобутен, этилен, акрилонитрил и др.

Полисульфидные, полиуретановые и некоторые другие каучуки синтезируют с помощью реакции поликонденсации. По областям применения их принято разделять на каучуки общего и специального назначения. Каучуки общего назначения обладают комплексом свойств, позволяющим применять их для производства широкого круга изделий, для которых необходимо основное свойство резин – высокая эластичность при обычных температурах (шины, транспортёрные ленты, обувь и др.). Каучуки специального назначения должны обладать свойствами, обеспечивающими работоспособность изделий в специфических, часто экстремальных условиях: стойкостью к действию растворителей, масел, кислорода, озона, тепло-и морозостойкостью (т. е. способностью сохранять высокую эластичность в широком диапазоне температур) и др. специфическими свойствами. Существуют особые группы синтетических каучуков, такие, как водные дисперсии каучуков – латексы; жидкие каучуки – отверждающиеся олигомеры; наполненные каучуки – смеси каучука с наполнителями или пластификаторами.

Примеры некоторых синтетических каучуков.

Среди каучуков общего назначения по-прежнему широко распространены бутадиеновые СКД. (стереорегулярный 1,4-цис-полибутадиен)

и изопреновые (1,4-цис-полиизопрен) каучуки.

Они обладают высокой прочностью, эластичностью, износостойкостью и невысокой стоимостью, что обуславливает их широкое применение в производстве разнообразных резиновых изделий. Для модификации потребительских свойств каучуков широко используют сополимеризацию – диен полимеризуют с добавлением какого-либо алкена. Такой полимер состоит из элементарных звеньев двух различных типов. Таким сополимером является еще один распространенный СК – бутадиенстирольный каучук (СКС),

который применяется не только при производстве резиновых изделий, но также является основой строительного латекса и латексно-эмульсионных красок.

Бутилкаучук (БК) – сополимер 2-метилпропена с небольшим количеством изопрена –

относится уже к каучукам специального назначения, т.к. обладает высокой стойкостью к различным воздействиям, поэтому его используют для электроизоляции, антикоррозионных и теплостойких покрытий.

Полихлоропреновые каучуки (наирит, неопрен) –

один из наиболее давно известных видов синтетических каучуков – разработаны компанией «Дюпон» в 1930-х. Обладают высокой масло-, бензо-, озоностойкостью. С высокой масло-, бензо- и теплостойкостью связано также и применение бутадиенакрилонитрильного (СКН) каучука.

Высокая прочность при растяжении и стойкость к различным воздействиям полиуретанов обуславливает их разнообразное применение – от искусственной кожи для производства обуви до изготовления износостойких покрытий, клеев и герметиков.

В экстремальных условиях «работают» фторкаучуки – сополимеры фторированных или частично фторированных алкенов. Высокая теплостойкость, инертность к воздействиям агрессивных сред – растворителей, кислот, сильных окислителей, негорючесть, стойкость к УФ-облучению позволяет использовать эти уникальные вещества для работы в условиях высоких температур, в агрессивных средах для изоляции проводов и антикоррозионной защиты аппаратуры.

А вот кремнийорганические каучуки – полиорганосилоксаны –

помимо тепло- и морозостойкости и высоких электроизоляционных свойств обладают еще и физиологической инертностью, что обуславливает их применение в изделиях пищевого и медицинского назначения.

Екатерина Менделеева

Нобль Р. Дж. Латекс в технике, пер. с англ., Л., 1962
Агапов Б. Ак-Кой. Химия и жизнь, 1971, № 2

Источник: www.krugosvet.ru

§ 21. Каучуки и каучукоподобные полимеры

Натуральные и синтетические каучуки — это высокомолекулярные вещества, отличающиеся высокой вязкостью, прочностью на разрыв и эластичностью. Их молекулы состоят из нескольких сотен тысяч атомов. Такая высокая молекулярная масса является причиной их сравнительно низкой растворимости в органических растворителях. Чтобы повысить растворимость, каучуки, применяемые для приготовления клеев и мастик, модифицируют (видоизменяют) добавкой различных веществ. Модифицированные каучуки позволяют получать концентрированные рабочие растворы.

Как правило, каучуки обладают термопластичными свойствами, но многие из них способны под воздействием температуры или добавки серы или окисей некоторых металлов образовывать поперечные сшивки между молекулами и переходить в термореактивное состояние. Этот процесс носит название вулканизации.

В природе каучук встречается в виде взвеси микроскопических частиц размером от 0,25 до 6 мкм (в среднем около 1,5 мкм) в молочной жидкости некоторых деревьев и растений, которую называют каучуковым латексом. При переработке из латекса получают натуральный каучук и резину. В настоящее время натуральный каучук вытеснен синтетическими каучуками.

В отделочных работах в качестве вяжущих веществ применяют в основном полихлоропреновый и бутадиенстирольный синтетические каучуки, а также каучукоподобный полимер — полиизобутилен (см. стр, 87) и синтетические латексы. Иногда используют термопреновый, нитрильный, полисульфидный и другие синтетические каучуки.

Полихлоропреновый каучук (техническое название наирит)—полимер хлоропрена, который получают из ацетилена. Молекулярная масса находится в пределах от 20 000 до 959 000, но для большинства молекул близка к 100 000. Промышленность выпускает несколько марок полихлоропренового каучука,’ Н, Б и К, отличающиеся пластичностью; специальные марки: С — сополимер хлоропрена и стирола; М — повышенной морозостойкости и наирит НТ, В клеях и мастиках применяют в основном последний. Его отличительная особенность способность к полимеризации при обычных температурах, что обусловлено правильностью структуры молекулярных цепей. По внешнему виду это твердое гуттаперчеподобное вещество плотностью около 1,25 г/см3.

Полихлоропреновый каучук не горит и не поддерживает горения, а под действием огня только обугливается. Он обладает хорошей масло, щелоче и кислостостойкостью, кроме того, стоек к действию озона, кислорода и света. Клеи из полихлоропренового каучука хорошо проникают в поры склеиваемых материалов, обладают высокой клеящей способностью и прочностью в соединении.

Недостатки полихлоропренового каучука: более низкая морозостойкость по сравнению с другими каучуками; больший расход каучука в смесях; способность растворяться в основном в токсичных веществах (дихлорэтане, четыреххлористом углероде, бензоле, толуоле и смеси этилацетата с бензином «галоша»).

Чаще всего в качестве растворителя этого каучука применяют смесь этилацетата с бензином «галоша» в соотношении по массе 2:1. Эта смесь — наименее токсичная и наиболее дешевая. В тех случаях когда требуется высокая прочность клеевого соединения; каучук растворяют в дихлорэтане.

Прочное соединение на клею с полихлоропреновым каучуком без вулканизации получают, если удалить большую часть растворителя. Поэтому после нанесения такого клея склеиваемые поверхности выдерживают до удаления летучего растворителя и только после этого укладывают плитки или линолеум. Для приклеивания < отделочных . материалов на основе полихлоропреновых каучуков выпускают клеящие мастики КН2 и КН3. В импортных клеях полихлоропрен называется неопрером (США) и перебутаном (ФРГ).

Клеящая способность каучуков СКС невысокая. Для ее повышения к ним добавляют канифоль, инденкумароновую смолу или натуральный каучук. Бутадиенстирольный каучук обладает более высокой морозостойкостью, чем наирит.

Синтетические латексы это взвесь в воде мельчайших частиц каучука или смолы, размер которых составляет от сотых долей до нескольких микрометров. Такие взвеси называют дисперсиями. В них, кроме воды и частиц смолы или каучука, вводят специальные вещества— стабилизаторы или эмульгаторы.

Эти вещества, обладая поверхностноактивными свойствами, образуют вокруг частиц смолы или каучука пленки, которые создают четкую границу раздела между водой и частицей. Наличие этой границы позволяет получать высоконасыщенные латексы. Однако для каждого вида латекса существует критический предел концентрации, выше которого происходит слипание частиц и переход в пастообразное состояние, т. е. коагуляция дисперсной фазы (полимера). Устойчивое состояние латекса также может нарушаться при изменении температуры или вследствие механического воздействия (вибрация, встряхивание).

По сравнению с растворами каучуков и смол в органических растворителях латексы обладают большим преимуществом. Органические растворители более или менее токсичны, огне и взрывоопасны. Испаряясь при твердении полимера, они представляют опасность для здоровья и требуют определенных мер безопасности. При твердении латекса испаряется только вода.

Соответствующим подбором исходного полимера, эмульгатора и наполнителя можно получать на основе латексов клеи с заранее заданными свойствами. Поэтому латексы широко распространены в отделочных работах, особенно для приготовления окрасочных составов. В облицовочных работах латексы применяют для приготовления клеев и мастик, а в штукатурных работах— полимерцементных растворов.

Источник: stroim-domik.ru

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение

Каучук

Каучук, свойства и характеристики, получение и применение.

Каучук – это природный или синтетический продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями.

Каучук – что это?

Каучук – это природный или синтетический продукт полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями. Их важнейшими физическими характеристиками являются эластичность (каучуки способны восстанавливать форму), электроизоляция, водо- и газонепроницаемость. Из каучуков путем вулканизации получают резины и эбониты.

Натуральный каучук, характеристики и свойства, состав:

Натуральный каучук известен с давних времен. Учеными найдены окаменелые остатки каучуконосных растений, их возраст – миллионы лет. Пятьсот лет назад, с открытием Америки, представители цивилизации узнали об этом материале. В то время индейцы бойко продавали людям бутылки и обувь из резины.

Однако, по-настоящему востребованным каучук стал сравнительно недавно, в 30-х годах XIX столетия: Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) в 1839 году изобретя процесс вулканизации, получил резину. Для этого он нагревал каучук с серой, при этом свойства материала только улучшились. Так была изобретена резина , с этого и началось ее широкое применение. К 1919 году на рынке уже существовало свыше сорока тысяч видов изделий с применением этого материала .

Каучук на 91-96 % состоит из полимера изопрена и имеет следующие характеристики и свойства: плотность 910-920 кг/м 3 , морозостойкость или температура стеклования 70 °C (т.е. он перестает быть пластичным и обретает некоторые качества, свойственные стеклу ), теплоустойчивость до 200 °C.

В большинстве жидкостей (вода, спирт, ацетон, жирные кислоты) не растворяется и в них не набухает. Набухая, постепенно растворяется в подобных себе веществах: бензине , бензоле, эфире, толуоле и других ароматических углеводородах.

Сжатие натурального каучука сопровождается поглощением, растяжение – выделением тепла.

При охлаждении каучук становится хрупким, при нагревании – размягчается. И в том и в другом процессе каучук теряет свою эластичность. Взаимодействие натурального каучука с озоном, кислородом и другими окислителями ведет к повышению хрупкости и появлению трещин. Т.е. повышается хрупкость, он «старится».

Как и большая часть полимеров, в зависимости от температуры каучук может быть в одном из трех состояний: высокоэластичном, вязкотекучем и стеклообразном. При обычных температурных условиях каучук высокоэластичен.

Более прочего каучук ценится вследствие своей эластичности. Изделия из него способны быстро возвращать себе первоначальную форму. Это происходит каждый раз, как только перестают действовать деформационные силы. Упругость каучука одна из самых лучших в своем классе. Например, если изделие из него будут растягивать до 1000%, оно все равно вернется в свою исходную форму.

К слову, для обычных твердых тел эта цифра равна 1%. Эти уникальные свойства каучук сохраняет и при нагревании , и при охлаждении.

Кроме того, преимущество каучука проявляется еще и в том, что он обладает высокой пластичностью. Это означает, что под воздействием внешних сил этот материал будет приобретать и сохранять приданную ему форму. Во время механической обработки или нагревания это свойство особо заметно. Таким образом, каучук считается пласто-эластическим веществом.

Однако, у натурального каучука имеется недостаток: со временем он твердеет и вследствие этого теряет свои свойства.

Где содержится? Получение натурального каучука:

Для природных каучуков сырьевым источником служит млечный сок некоторых растений , выделяющих латекс (белая жидкость с особыми свойствами). Сам латекс является довольно распространенным компонентом растений и встречается у представителей каучуконосных растений разных ботанических групп.

Находится он в разных частях растений . Поэтому их (т.е. растения) классифицируют следующим образом:

1. латексные, когда вещество накапливается в млечном соке,

2. хлоренхимные – вещество накапливается в молодых зеленых побегах и листьях,

3. паренхимные – вещество накапливается в корнях и стеблях,

4. травянистые латексные растения семейства сложноцветных – это кок-сагыз, крым-сагыз и другие, где каучук в небольшом количестве накапливается в подземных органах. Эти растения не используются в промышленном производстве каучука.

Каучуконосные деревья растут в основном в зоне экватора, не удаляясь от него больше, чем 10° на север и юг, т. е. это пояс шириной 1300 км и его так и называют: «каучуковый пояс». Именно здесь выращивают каучуконосные деревья для промышленного применения в мировом масштабе. В основном натуральный каучук получают из латекса тропического дерева гевеи бразильской. Для этого на коре дерева , достигшего 5-летнего возраста, делают V-образные надрезы. С одного дерева гевеи получают в среднем 2-3 кг каучука.

Чтобы получился каучук, добытый из гевеи бразильской, млечный сок (латекс) подвергают процессу свертывания или желатинирования, добавляя в него уксусную или муравьиную кислоту, после промывают водой, прокатывают в листы и коптят.

Химическое строение натурального каучука и его состав. Формула каучука:

Натуральный каучук является полимерным ненасыщенный углеводородом , имеющим большое количество двойных связей. Его универсальная химическая формула выглядит так: (C5H8)n, где степень полимеризации (n) составляет 1000-3000 единиц. Мономер натурального каучука называется изопреном.

При химическом анализе природного каучука видно, что он состоит только из углерода и водорода. Это позволяет отнести его к углеводородам. Подтверждением этому есть первичная формула каучука. Молекулярная масса отдельных единиц может превышать полумиллион грамм на моль. Таким образом, натуральный каучук является природным полимером изопрена, а точнее цис-1,4-полиизопрена.

Если представить молекулу каучука не атомарно тонкой, ее можно было бы разглядеть в микроскоп, вследствие того, что она очень длинная. А если ее еще и максимально растянуть, то получится большая зигзагоподобная линия . Это обусловлено типом углеродных связей.

По причине того, что в изопрене чередуются одинарные и двойные связи, части молекулы могут вращаться только вокруг одинарных связей. И в результате подобных колебаний молекула постоянно изгибается, и даже в состоянии покоя у нее сближены концы.

Молекулы натурального каучука похожи на почти круглые пружины , что позволяет им легко и сильно растягиваться и увеличиваться в размерах при разведении концов.

Типы и виды натурального каучука:

Натуральный каучук делят на 8 типов, образующих 35 сортов.

Самым распространенным и ценным типом натурального каучука считается «смокед-шит», что означает копченый лист. Он изготавливается в виде достаточно прозрачных листов цвета янтаря с рифленой поверхностью.

Меньше распространен тип называемый «светлый креп». Для его получения к латексу перед желатинированием добавляют для отбеливания бисульфит натрия. Листы этого типа каучука имеют кремовый оттенок, они непрозрачны.

Меньше всего ценится тип, который называют «пара-каучук». Его добывают из дикорастущей гевеи кустарным способом.

Синтетический каучук, виды, его свойства, получение, производство и синтез:

В XX веке с появлением автомобильной промышленности стал расти спрос на резину, значит и на каучук. Поэтому на каучук, получаемый из сока гевеи, появился дефицит. Встал вопрос получения синтетического каучука. В 1927 году советский ученый С.В.

Лебедев получил первый синтетический дивиниловый каучук с помощью реакции полимеризации 1,3-бутадиена при помощи натриевого катализатора. Теперь он стал настолько популярным, что почти вытеснил собой натуральный каучук. Синтетический каучук разделяют на более чем 30 типов, которые образуют свыше 220 марок.

В настоящее время в России выпускается синтетический каучук специального и общего назначения. Кроме того, синтетический каучук подразделяют на стереорегулярный и нестереорегулярный. Стереорегулярный, более прочный и износостойкий, чем натуральный каучук. Он применяется, например, как исходный материал для автомобильных покрышек. Нестереорегулярный – используют в производстве эбонита и резины, более стойкой к воздействию агрессивных сред.

Синтетическими каучуками общего назначения считаются:

Синтетическими каучукам специального назначения являются:

1. бутадиен-нитрильный каучук,
2. кремнийорганический каучук,
3. уретановый СКУ,
4. полисульфидный каучук,
5. фторосодержащий каучук,
6. метилвинилпиридиновый каучук,
7. силоксановыйкаучук и т.д.

Ученые постоянно занимаются синтезом искусственных каучуков, которые по своим качествам представляют собой более совершенный материал, чем природные. Например, по своим свойствам замечательными веществами являются сополимеры стирола, бутадиена и акрилонитрила. Во время процесса полимеризации их цепочка строится чередованием бутадиена с соответствующим другим мономером. Это позволяет достигать отличных свойств, которых нет у классических каучуков.

В России сейчас изготавливают классический синтетический каучук, свойства которого схожи со свойствами натурального вещества. При вулканизации такого каучука получается резина, прочность, эластичность и пластичность которой практически не отличается от подобных, свойственных природному материалу.

Применение натурального и синтетического каучука. Вулканизация каучука:

Основным применением и натурального, и синтетического каучука является производство резины.

Резина является продуктом вулканизации каучука с наполнителем, в качестве которого выступает сажа. Вулканизация каучуку необходима по той причине, что каучук в чистом виде достаточно хрупкий и менее эластичный материал , чем вулканизированный. При вулканизации каучука происходит обработка смеси каучука и серы под воздействием температуры. Сутью вулканизации является процесс, при котором атомы серы присоединяются к нитевидным линейным молекулам каучука в местах двойных связей и как бы сшивают дисульфидными мостиками эти молекулы между собой, образуя при этом трехмерный сетчатый полимер .

Если для вулканизации каучука берётся 2-3 % серы от общей массы, то продуктом вулканизации явится резина. Она менее подвержена колебанию температуры, механическому разрушению, воздействию газов и электрического тока, действию разных химических реагентов и летней жары, чем каучук. Вдобавок, у вулканизированного каучука получается высокая степень трения скольжения по сухой поверхности и небольшая по влажной.

Если к каучуку добавить более, чем 30 % серы, то в процессе вулканизации получится эбонит: твердый материал, не обладающий пластичностью.

Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai