Натуральний (природний) каучукодержують методом коагуляції латексу (молочного соку) тропічної рослини гевеї, що росте Переважно в Бразилії. Молочний сік, який виділяється при підсочуванні дерев, містить 20—60 % каучуку. Його осаджують додаванням мурашиної або оцтової кислоти.
За хімічною будовою натуральний каучук є лінійним стереоре-гулярним полімером ізопрену (поліізопрен), який має цис-конфі-гурацію ізопренових ланок:
Органі*
н
.—сн,
сн7
Ненасичені вуглеводні. Глава і{
н
-сн2 с
СН,
/с=с\
Н2 СН2
Н3С Н
длкадієни
еластичністю. Еластичність — це здатність матеріалу до значних пружних зворотних деформацій без руйнування структури. Згодом полімеризацією 1,3-бутадієну над металоорганічними каталізаторами було одержано лінійний стереорегулярний бутадієновий каучук із цис-конфігурацією мономерних ланок, який за властивостями не поступається натуральному:
н3с
сн2-к
/ \
-сн,
Молекулярна маса натурального каучуку становить у середньому 100 000—150 000.
СН
У природі зустрічається також поліізопрен з /яранс-конфігура-цією ізопренових ланок, який дістав назву гутаперча:
СН,
І 3
сн2 с
"" С
н
І
н
< ■•
'
Гутаперча, на відміну від натурального каучуку, не еластична.
Синтетичний каучук. Велика потреба промисловості в каучуку і відсутність у багатьох країнах, зокрема і в нашій, природної сировини зумовили розробку синтетичних способів його виробництва.
Уперше в промисловому масштабі синтетичний каучук було одержано 1932 року в СРСР полімеризацією 1,3-бутадієну в присутності металічного натрію (метод С. В. Лебедєва). Одержаний цим методом полімер містить приблизно 70 % ланок 1,2-приєд-нання і ЗО % ланок 1,4-приєднання. Через невеликий вміст фрагментів 1,4-приєднання такий каучук поступається натуральному
-<^н2
снг—он2 Рн2—•■
-\н
с-</
2 /СН2
н
н н
н,+..
н н
бутадієновий каучук, цис-полібутадієн
Через таке розташування груп —СН2— макромолекула скручується в «клубок», що зумовлює високу еластичність каучуку. У випадку ифанс-будови макромолекула еластичності не має.
Бутадієновий каучук стереорегулярної будови відрізняється фізичними властивостями від бутадієнового каучуку, який її не має. Такий каучук отримав назву дивініловий. Його використовують для виготовлення протекторів шин.
Тепер промисловість виробляє багато видів синтетичних каучуків з різними властивостями. Наприклад, полімеризацією ізопрену в присутності комплексних каталізаторів Циглера—Натта одержують ізопреновий каучук стереорегулярної будови. Полімеризацією 2-хлор-1,3-бутадієну (хлоропрену) СН2=СС1—СН=СН2 отримують хлоропреновий каучук:
п Н,С=С—СН=СН2
СІ
хлоропрен
сн2—с=сн—сн2— сі „ \.„
хлоропреновий каучук
5*
..—СН, Н
Ненасичені вуглеводні. Глава 1
Длкадієни
Цей каучук має високу стійкість до агресивних середовищ, маслостійкий. Використовується для виготовлення спеціального і одягу, бензиностійких гумових виробів.
Одержано також кополімери 1,3-бутадієну з акрилонітрилом СН2=СН—СК (бутадієн-нітрильний каучук) та стиреном С6Н5—СН=СН2 (бутадієн-стиреновий каучук):
лНС=СН2 + иН2С=
=сн—нс=сн2 —-
с6н5
■
стирен
1,3-бутадієн
------ *. —
-сн—сн2—с с6н5
полібутадієнстирен __
Цей полімер має цінні електроізоляційні властивості, тому служить для ізоляції кабельних оболонок дротів. Його також застосовують для виготовлення автомобільних покришок. Але він неє стійким до органічних розчинників та масел.
Вулканізація каучуку.Для надання каучукові підвищеної міцності, еластичності, стійкості до зміни температури та дії хімічних реагентів його піддають вулканізації. Процес вулканізації полягає в обробці каучуку сіркою при нагріванні. У процесі вулканізації відбувається поперечне зшивання лінійних молекул полімеру зарахунок утворення сульфідних містків. При цьому каучук перетворюється на еластичну масу, так звану ґуму.
Макромолекулу вулканізованого каучуку можна зобразити такою схемою:
-СН2—СН—СН—СН2—СН2—СН=СН—СН2-
І
І
-сн2—сн—сн—сн2—сн2—сн=сн—сн2-
Зверніть увагу на те, що частина подвійних зв'язків у макромолекулі вулканізованого каучуку залишилася. Якщо під час вулканізації додати сірки більше ЗО %, то сульфідні містки утворяться по всіх подвійних зв'язках, а каучук утратить еластичність, стане твердим. Такий матеріал називається ебоніт.