Природный каучук

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

    Натуральный каучук относится к каучуку Hеvea, как традиционно доставляемого с места его производства. Основное сырье для производства натурального каучука - натуральный каучуковый латекс, являющийся жидкостью, выделяемой, в основном, каучуковыми деревьями и, в частности, каучуконосным растением Hеvеа Brasiliensis. Эта жидкость состоит из водного раствора органических и минеральных веществ (протеинов, жирных кислот и их производных, солей, сахаров и гликозидов), содержащих в суспензии от 30 до 40% каучука (а именно, полиизопрена высокого молекулярного веса). Коагуляция натурального каучукового латекса происходит в резервуарах различных форм, которые могут быть снабжены подвижными перегородками. Для того, чтобы отделить глобулы каучука от водной серы, латекс коагулируют путем легкого подкисления, например, 1%-ой уксусной кислотой или 0,5%-ой муравьиной кислотой. В конце процесса продукт коагуляции удаляется в виде пластины или непрерывной ленты. Последующая обработка зависит от того, какие производятся изделия копченые листы или светлый или коричневый крепы, повторно агломерированные гранулы или свободно сыпучие порошки. Основными странами производителями натурального каучука являются Таиланд, Индонезия, Малайзия и Вьетнам, а также страны территориально расположенные в так называемом «каучуковом поясе». Полосе шириной 1500км протянувшейся вдоль экватора.

    Каучук натуральный - полимер растительного происхождения, вулканизацией которого получают резину. К. н. относится к группе эластомеров — высокомолекулярных соединений, обладающих способностью к большим обратимым деформациям при комнатной и более низких температурах (см. также Высокоэластическое состояние). К. н. содержится в млечном соке (латексе) каучуконосных растений; отдельные включения каучука имеются также в клетках коры и листьев этих растений. Добывают К. н. главным образом из латекса бразильской гевеи, которая произрастает на плантациях в тропических странах. Крупнейший производитель К. н. — Малайзия (свыше 40% мирового производства). Термин "каучук" происходит от названия "каучу", которым жители Бразилии обозначали продукт, добываемый из гевеи, растущей на берегах р. Амазонки ("кау" — дерево, "учу" — течь, плакать). Историю К. н. ведут обычно с 1738, когда французский исследователь Ш. Кондамин представил в АН в Париже образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки. Промышленное применение К. н. оказалось возможным после открытия процесса вулканизации (Ч. Гудьир — США, 1839; Т. Гэнкок — Великобритания, 1843). Основные данные о строении К. н. были получены в 70-х гг. 19 в. и позднее Г. Бушарда, Г. Штаудингером, немецким учёным К. Гарриесом. Обширные исследования вулканизации К. н. принадлежат Б. В. Бызову,Б. А. Догадкину, И. И. Остромысленскому, американскому учёному Э. Х. Фармеру и др. Исследованию физических свойств и разработке теории эластичности К. н. посвящены работы советских учёных А. П. Александрова,В. А. Каргина, П. П. Кобеко, американских исследователей Е. Гута, Л. Р. Г. Трелоара, Ф. Т. Уолла и др. При получении К. н. латекс извлекают подсочкой коры деревьев; из латекса каучук выделяют коагуляцией с помощью муравьиной, щавелевой или уксусной кислоты. Образующийся рыхлый сгусток (коагулюм) промывают водой и прокатывают на вальцах для получения листов, которые сушат и обычно коптят в камерах, наполненных дымом. Копчение придаёт К. н. устойчивость против окисления и действия микроорганизмов. В соответствии с "Международным стандартом по качеству и упаковке натурального каучука" (1969) К. н. подразделяют на 8 международных типов, включающих 35 международных сортов. Основные типы К. н. — рифлёный смокед-шит (продукт светло-янтарного цвета — "копчёный лист") и светлый креп (продукт светло-кремового цвета, перед выделением которого в латекс вводят специальные отбеливающие вещества, например бисульфит натрия; К. н. этого типа копчению не подвергают). Качество К. н. международных типов и сортов оценивают на основании внешнего осмотра и сравнения с эталоном. Существует также классификация К. н. по техническим стандартам, в которых регламентируется содержание примесей в каучуке. Наряду с К. н. общего назначения выпускают каучуки специальных типов, например с улучшенными технологическими или механическими свойствами, изготовляемые в порошкообразной выпускной форме, и др. Ведутся обширные опытные и исследовательские работы как в направлении улучшения качества К. н., так и повышения продуктивности каучуконосов.

   Основная составная часть К. н. — углеводород каучука (91—96%), который рассматривают как полиизопрен (C₅H₈) _n. К. н. содержит также 2,2—3,8% белков и аминокислот, 1,5—4,0% веществ, извлекаемых ацетоном (так называемый ацетоновый экстракт — олеиновая, стеариновая, линолевая кислоты, каротин и др.), соединения металлов переменной валентности — меди (до 0,0008%), марганца (до 0,001%), железа (до 0,01%), песок и некоторые др. примеси. К. н. относятся к стереорегулярным полимерам; 98—100% звеньев изопрена в его макромолекуле присоединены в положении 1,4 цис:

   Молекулярная масса К. н. 1 400 000 — 2 600 000, содержание двойных связей в макромолекуле 95—98,5% от теоретического значения. Плотность К. н. 0,91—0,92 г/см³, показатель преломления 1,5191, температура стеклования от —70 до —72 °С, удельная теплоёмкость 1,880 кдж/(кг^. К)[0,449 кал/(г^.°С)],теплопроводность 0,14 вт/(м^. К) [0,12 ккал/(м^. ч^.°С)], диэлектрическая проницаемость при частоте 1 кгц 2,37—2,45, удельная электропроводность 25,7^.10^–18 ом^–1. см^–1. Каучук стоек к действию воды; хорошо растворим в бензоле, толуоле, ксилоле, бензине, четырёххлористом углероде, хлороформе, сероуглероде, циклогексане. При температурах выше 10 °С К. н. аморфен. Длительное хранение при более низких температурах или растяжение при комнатной температуре вызывают частичную кристаллизацию К. н. К числу ценных свойств К. н. относится его высокая когезионная прочность (см. Когезия). Этим свойством обусловлена в значительной степени незаменимость К. н. в производстве некоторых деталей шин. Технологический недостаток К. н., связанный с его высокой молекулярной массой, — необходимость пластикации (см. Пластикация каучуков) перед введением ингредиентов резиновой смеси.

   Наиболее распространённый вулканизующий агент для К. н. — сера; в качестве ускорителей вулканизации применяют 2-меркаптобензтиазол (каптакс), его сульфенамидные производные (например, сантокюр), дибензтиазолилдисульфид (альтакс), тетраметилтиурамдисульфид (тиурам) и др. Возможны также радиационная вулканизация К. н. и вулканизация с помощью органических перекисей или алкилфеноло-формальдегидных смол. Кристаллизация К. н. обусловливает высокую прочность при растяжении резин на его основе. При введении активных наполнителей прочность резин изменяется незначительно, но существенно повышаются некоторые др. механические свойства (см. табл.). Резины из К. н. характеризуются хорошей эластичностью, износо- и морозостойкостью и высокими динамическими свойствами, но низкой стойкостью к действию растворителей, масел, а также меньшей, чем у некоторых синтетических каучуков, тепло- и атмосферостойкостью.

Различают следующие виды натурального каучука: 

1. каучуковые листы  RSS (USS)

Для изготовления листов каучуковая лента  подается на вальцевание, причем последняя  группа вальцов оттискивает на поверхности  ленты характерную маркировку (для  облегчения высушивания путем увеличения площади испарения). По мере того, как  резиновая лента (толщиной от 3 до 4 мм) сходит с вальцов, она нарезается на листы. Затем они помещаются в  сушильную или в коптильную камеру. Целью копчения является сушка каучука  и пропитка его креозотовыми веществами, которые служат антиоксидантами  и антисептиками. Листы также  изготавливаются с помощью следующего процесса: после коагуляции латекса  в цилиндрических резервуарах коагулят разрезают слоями на длинные ленты, которые затем режут на листы  и высушивают (обычно без копчения). Натуральный каучук в том виде, как описано выше, обычно поставляется на рынок, в соответствии со своим внешним видом в формах и марках, соответствующих международным стандартам, установленным соответствующими международными организациями. Наиболее распространенными типами являются копченые листы и их раскрой (RSS), рифленые и высушенные на воздухе листы (USS).

2. Технически специализированные сорта натурального каучука (TSNR).

Международная организация по стандартизации (ISO) выделяет 6 сортов Технических Специализированных Каучуков.

                  Промышленное применение

   Наиболее массовое применение каучуков — это производство резин для автомобильных, авиационных и велосипедных шин. Из каучуков изготавливаются специальные резины огромного разнообразия уплотнений для целей тепло- звуко- воздухо- гидроизоляции разъёмных элементов зданий, в санитарной и вентиляционной технике, в гидравлической, пневматической и вакуумной технике. Каучуки применяют для электроизоляции, производства медицинских приборов и средств контрацепции. 
    В ракетной технике синтетические каучуки используются в качестве полимерной основы при изготовлении твёрдого ракетного топлива, в котором они играют роль горючего, а в качестве наполнителя используется порошок селитры (калийной или аммиачной) или перхлората аммония, который в топливе играет роль окислителя. Основная область применения К. н. — производство шин. Его используют также в производстве резинотехнических изделий (транспортёрные ленты, приводные ремни, амортизаторы, уплотнители), электроизоляционных материалов, резиновых изделий народного потребления, при изготовлении резиновых клеев. Некоторое количество К. н. используют в виде латекса (см. Латексы, Латексные изделия).Объём производства К. н. в 1971 составил около 3 млн. т. Благодаря созданию стереорегулярных синтетических каучуков, а также широкого ассортимента синтетических каучуков специального назначения, потребление К. н. в некоторых отраслях промышленности сокращается (см. Каучуки синтетические).

Свойства  резин из натурального каучука