Каучуки

зміст

Учені домоглися успіху і сьогодні більше однієї третини гуми,виробленої в світі, який виготовляється з синтетичного каучуку. Каучук ігума внести величезний внесок у технічний прогрес останнього сторіччя.
Згадаймо хоча б про мінах і різноманітних ізоляційних матеріалах, і намстане ясна роль каучуку в найважливіших галузях господарства. Каучук робить нашужиття зручнішим.

Але навряд чи знайдеться інша природна сировина, видобуток якого так булапов'язана з кров'ю, свавіллям і безмежної колоніальною експлуатацією.
Сотні тисяч негрів та індійців загинули від хвороб і непосильної праці наплантаціях білих колонізаторів. Їх смерть забивали нелюдськінаглядачі - Європа і Америка все настійно вимагали каучуку, ібезправні раби-тубільці змушені були добувати його.

Коли іспанські конкістадори в XVI столітті висадилися в Південній Америці,їх увагу привернули м'ячі, якими індіанці користувалися в спортивнихіграх. Ці м'ячі були зроблені з невідомого в Іспанії пружного іпластичного речовини, що отримується індіанцями із соку якихось дерев.
Індіанці знаходили йому й інше застосування. Виготовляли з ньоговодонепроникну взуття або обробляли їм тканину, щоб зробити їїнепромокаючої. Чутки про дивну речовині досягли Іспанії. Спочатку цездалося цікавим, але незабаром про дивовижних іграшках просто забули. Ісуду відправилися в небезпечні подорожі на за ними, а за золотом. Колинабагато пізніше французький вчений Шарль де ля Кондамін нагадав про церечовині, його повідомлення сприйняли як цікавий курйоз. Однак цимдеревом, що росло у величезних незайманих лісах Амазонки, в наступніроки продовжували цікавитися і спостерігали, як місцеві жителі добували йогосік - каучук. Каучуки - це еластичні матеріали, з яких методомвулканізації (нагріванням із сіркою) отримують гуму. З каучуківвиготовляють покришки і камери для коліс літаків, автомобілів івелосипедів. Вони застосовуються для електроізоляції, виробництва промисловихтоварів і медичних приладів.

Глава 1. Каучуки

1.1. Природний каучук

Натуральний (природний) каучук - це високо-молекулярний неграничнівуглеводень елементарного складу (С5Н8) n, його відносна молекулярнамаса коливається в межах 150000-500000. Рурірованіе каучуку призводить дограничних вуглеводнів складу (С5Н10) n, озонування - до озоніду
(С5Н8О3) n. З продуктів сухої перегонки каучуку (М. Фарадей) був виділенийізопрен:

Р. Штаудингер (1931 р.) була запропонована гіпотеза про ізопренаізномбудові каучуку, що містить ланцюжка послідовно з'єднаних залишківізопрену. Ретельно виконане озонування підтвердило припущення
Р. Штаудингер - продукти озонування на 95% складаються з левуліновогоальдегіду:

Методом рентгеноструктурного аналізу встановлено цис-1 ,4-будоваізопреноідной ланцюга, при якому метиленовим СН2-групи розташовані по одинсторону від подвійного зв'язку:

Макромолекула каучуку має спіральне будова з періодомідентичності 0,913 нм і містить понад 1000 ізопрена залишків. Будовамакромолекули каучуку забезпечує його високу еластичність - найбільшважливе технічне властивість. Каучук володіє вражаючою здатністюоборотно розтягуватися до 900% первісної довжини.

Різновидом каучуку є менш еластична гутаперча, абоБалата, - сік деяких каучуконосних рослин, що ростуть в Індії та на
Малайському півострові. На відміну від каучуку молекула гутаперча коротше імає транс-1 ,4-будова з періодом ідентичності 0,504 нм.

Видатне технічне значення натурального каучуку, відсутність уряді країн, у тому числі в Радянському Союзі, економічно рентабельнихджерел, прагнення мати у своєму розпорядженні матеріалами, що перевершують по рядувластивостей (масло-, морозостійкість, міцність до стирання) натуральний каучук,стимулювали дослідження щодо отримання синтетичного каучуку. [6]

1.2. Синтетичний каучук

Синтетичний каучук у промисловому масштабі вперше отриманий в 1931році в СРСР за способом С. В. Лебедєва. На напівзаводські установці булоотримано 260 кг синтетичного каучуку з дивина, а в 1932 році вперше всвіті здійснено його промисловий синтез. У Німеччині каучук бувсинтезований у 1936-1937 роках, а в США - в 1942 році.

Сировиною для отримання синтетичного каучуку за способом Лебедєваслужить етиловий спирт. Тепер розроблено отримання бутадієну з бутанучерез каталітичне дегідрірованіе останнього.

мономерів для синтетичного каучуку служать переважнозв'язані дієнових вуглеводні: дивина, ізопрен, хлоропрен,полімеризується з радикального або іонного механізму. Для поліпшеннятехнічних властивостей каучуку Алкадієни часто полімеризують спільно змономерами, що містять активний вінільний залишок (наприклад, закрілонітратом, з стиролом):

Подібний процес, що отримав назву кополімеризації, має широкепромислове застосування.

Дивина (1,3-бутадієн) - найважливіший мономер для синтетичного каучуку
- Може бути полімеризовані з радикального або іонного механізму. У першупромисловому синтезі каучуку ініціатором полімеризації був металевийнатрій, на поверхні якого відбувалася адсорбція і поляризація 1,3 --бутадієну; механізм цієї реакції аніонний:

Ізопрен у присутності металоорганічних комплексів легкоперетворюється на синтетичний каучук, фізико-механічні властивості якогоподібні до властивостей натурального.

Сополімерние каучуки мають найбільше технічне застосування. До нихвідносяться бутадієн-стирольний каучук, що отримується кополімеризації 1,3 --бутадієну і стиролу, він є кращою маркою синтетичного каучуку дляавтомобільних покришок.

Будова бутадієн-стирольного сополимера не з'ясовано, передбачувануструктуру окремих ланок можна зобразити наступною схемою:

Бутадієн-Нітрільниє каучук - сополімер 1,3-бутадієну й акрилонітрила
- Володіє в'язкістю натурального каучуку, проте перевищує його постійкості до стирання, масло-і бензіностойкості.

Бутилкаучук - сополімер ізобутілену і 1,3-бутадієну, що вводиться длядодання каучуку здатності до вулканізації, виходить низькотемпературноїіонної полімеризацією у присутності фториду бору (III). Він має високухімічну стійкість і газонепроніцаемостью, є гарним ізоляторомдля проводів і кабелів. Орієнтовна структура сополимера:

Парні дієнових вуглеводні при іонної полімеризації взалежно від характеру каталізатора утворюють різному побудованіполімерні ланцюги. Розрізняють два типи цепеобразованія: цис-1, 4, транс-1, 4 тацис-1, 2. Полімеризація ізопрену у присутності тріалкілалюмінія і хлоридутитану (IV) приводить у цис-1 ,4-полімеру, в якому цис-побудова залишкидиєна пов'язані один з одним у положенні 1,4:

При полімеризації змішаним гідридів алюмінію і лужного металу вприсутності хлориду титану (IV) переважає полімер транс-1 ,4-будови, вякому залишки транс-диєна пов'язані в положенні 1,4:

Алкадієни з некінцевим подвійними зв'язками полімеризуються важко, тому щопросторові підприємства ускладнюють адсорбцію на активних центрахкаталізатора.

Один з видів синтетичного каучуку отримують з ацетилену. Приполімеризації ацетилену утворюється вінілацетілен СН? С-СН = СН2. Вінілацетіленприєднує молекулу хлористого водню, при цьому виходить 2 --хлорбутадіен-1, 3 (хлоропрен):

хлоропрен - безбарвна рідина, яке кипить при 590С. Він мимоволідосить легко полімеризується, утворюючи спочатку пластичну масу, подібну доневулканізірованним каучуком, а надалі - твердий продукт
(вулканізація без сірки):

Така будова доводиться тим, що при окисленні цього видусинтетичного каучуку утворюється бурштинова кислота, формула якої СООН-
СН2-СН2-СООН. Місця розриву вуглецевого ланцюга показані на схемі пунктиром.

хлоропренового каучук завдяки своїй негорючості, термостійкості,світлостійкості, а також стійкості до впливу масел знаходить широкезастосування у виробництві гумово-технічних виробів.

Каучуки на основі кремнійорганічних сполук відрізняютьсязбереженням еластичних властивостей як при низьких, так і при високихтемпературах; каучуки на основі фторорганічних з'єднань поєднуютьвисоку термостійкість з майже абсолютною хімічної стійкістю;каучуки, отримані кополімеризації дивина з акрілонітрілом, добревитримують дію бензину та інших нафтопродуктів. [3]

Натуральний і синтетичний каучуки не можуть бути безпосередньовикористані для хімічних цілей внаслідок термічної нестійкості,неміцності до стирання і здатності до набухання і розчинення ворганічних розчинниках.

Найважливішим процесом перетворення каучуку в технічний продукт --гуму - є вулканізація, в результаті якої відбувається різкезміна фізико-механічних властивостей каучуків: підвищується термостійкість,механічна міцність, стійкість до дії розчинників і т.д.

У 1939 році два американці Гудвір і Хейвардс після багаторічних інаполегливих дослідів виявили, що при обробці сирого каучуку сіркоювідбувається його вулканізація. Після такої обробки каучук втрачає в'язкість,стає набагато еластічнєє і зберігає цю еластичність у широкомутемпературному інтервалі.

Сутність вулканізації полягає в утворенні нових поперечнихзв'язків між полімерними ланцюгами. При вулканізації сіркою містки утворюютьдисульфідні групи, а при радикальній вулканізації з'являються поперечнізв'язку між полімерними ланцюгами:

Для отримання гумових виробів спочатку формують вироби із сумішікаучуку з сіркою, а також так званими наповнювачами - сажею, крейдою,глиною і деякими органічними сполуками, які служать прискорювачамивулканізації. Потім вироби піддаються нагрівання - гарячої вулканізації.

При холодної вулканізації, яка застосовується для тонких і дрібнихвиробів (прогумовані тканини, тонкі трубки і т.д.), їх нетривалийчас обробляють розчином сірки в сірковуглецю або в хлористий сере.
Каучук з великим вмістом сірки (до 32%) являє собою тверденееластичного речовина і називається ебоніту; застосовується він як ізолятор уелектроприладах.

У результаті вулканізації сірка хімічно зв'язується з каучуком.
Крім того, в вулканізованої каучуку міститься у вигляді дрібних частокі вільна сірка.

Тепер відкрилися нові сфери застосування каучуку. Гуму, отримануз нього, почали застосовувати як амортизаторів на автомашинах імотоциклах. Пізніше такі амортизатори перетворилися на сучасні шини такамери.

Бурхливий розвиток електротехніки зробило гуму необхіднимізоляційним матеріалом для електричних проводів і кабелів. Каучук дужепідходив для цієї мети, тому що не проводив струму, а його еластичність робиладроти з ізоляцією гнучкими.

У Німеччині в 1935 році почалося виробництво синтетичного каучуку ввеликих кількостях. Під обертаються горизонтально розташовані автоклавинакачують бутадієн і при охолодженні додають регулятор полімеризації --діоксану і прискорювач - металевий натрій. Від слів бутадієн і натрійутворено назву «буна». У залежності від ступеня полімеризації отримуютьбуна-85 або буна-115. Якщо цей буна-каучук з високим молекулярною вагоюпіддати вулканізації, виходить гума, яка має високуміцність на стирання, теплостійка і не старіє, проте має низькуеластичністю і невисокою міцністю на розрив і розтягування. Лише твердагума, виготовлена з буна-85, в деякій мірі задовольняланеобхідним вимогам.

Відкриття Гудвіра і Хейворд, які в 1840 році виявили, щокаучук-сирець, змішаний при нагріванні з сіркою, перетворюється на еластичнумасу, створило основу для широкого застосування каучуку. Адже тільки привулканізації каучук-сирець втрачає свою клейкості, набуває міцність іеластичність - стає гумою з її цінними якостями. Залежно відвмісту сірки і складу наповнювачів, що додаються при вулканізації,одержують різні сорти гуми, що відповідають будь-яким вимогам.

Невелика кількість сірки в процесі вулканізації перетворює пластичнийкаучук у еластичну гуму. Вже при введенні 0,15% сірки каучук змінюєвластивості. Взагалі ж кількість що вводиться при вулканізації сірки коливається від
2 до 5%. [7]
Глава 2. Гуми та їх промислове одержання

Гуму виготовляють за допомогою вулканізації. Вулканізація - ценазва суміші каучуку з невеликою кількістю сірки і наповнювачем,попередньо сформованої у вигляді майбутнього виробу.

Каучук застосовується для виготовлення гуми. Для цього складають такзвану гумову суміш, до якої крім каучуку вводять ще цілий рядінгредієнтів, кожний з яких має певну назву. Перший з нихє вулканізірующім агентом (найчастіше мера). У результатівулканізації каучук перетворюється на міцну, еластичну, пружну масу --гуму.

У результаті вулканізації молекули каучуку «зливаються» між собоюдисульфідними містками в одну тривимірну макромолекули, і утворюєтьсяпросторовий полімер - гума:

Каучуки, вулканізованої тільки в суміші з вулканізірующіміагентами, не мають необхідні для різних цілей жорсткістю,опором розтягування, стирання і розриву. Ці властивості можна додатикаучуку, додаючи в гумову суміш так звані наповнювачі.

З метою попередження «старіння» каучуку, тобто втрати каучукомеластичності та інших цінних властивостей, в гумову суміш вводять різністабілізатори - антиоксиданти (наприклад, феніл-?-нафтиламін). Щобприскорити процес вулканізації, в гумову суміш вводять невеликікількості органічних сполук, які називають прискорювачами
(меркаптобензтіазол, діфенілгуанідін та ін.) Виявилося, що найбільшефективного використання прискорювачів вулканізації необхідна присутністьдеяких інших хімічних речовин (зазвичай сумішей металів), найбільшефективно у присутності розчинних у каучуку мив (солей жирних кислот),які можуть утворитися в процесі вулканізації.

2.1. Інгредієнти гумових сумішей

Для отримання високоякісної гуми, яку можна переробити врізні вироби, в каучук необхідно додати ряд домішок.

Велику роль серед них грають так звані прискорювачі вулканізації
- Органічні сполуки, що містять сірку або азот. Вони значноскорочують час і знижують температуру процесу, а іноді дозволяютьпроводити його взагалі без нагрівання (холодна вулканізація). Завдяки цимдобавкам можна зменшити кількість введеної сірки.

Дуже важливими є також протівостарітелі, які зменшують впливкисню повітря на гуму. З часом кисень приєднується дозалишилися в молекулах гуми подвійним зв'язків і посилює тим самимосвіта сітчастих молекул, при цьому гума втрачає свої характерніякості і стає твердою і крихкою. Протівостарітелі - цеантиокислювачі.

Ще на зорі застосування каучуку-сирцю, коли він був досить дорогий,заповзятливі фабриканти знайшли дешевий спосіб збільшити його кількість. Укаучук-сирець стали додавати наповнювачі - сажу, крейду, окис цинку і т.д.
Яким же було здивування, коли виявилось, що оброблений таким чиномкаучук не тільки збільшується у вазі, але і в ряді випадків, набувавнайкращі властивості - збільшувалася опір розриву і розтягування,твердість. Незабаром стали розрізняти дві групи наповнювачів:активні наповнювачі, що покращують якість каучуку. До них серед іншихвідносяться активна газова сажа, окис цинку і каолін;інертні наповнювачі, які лише збільшують вагу продукту, наприклад,сажа, крейда і важкий шпат.

Наи?? ін був молодшим активним наповнювачем виявилася поверхнево газовасажа, яка може бути отримана спалюванням газу при нестачі кисню.
Сьогодні немає жодного сорту гуми, який не містив би різнихдомішок та наповнювачів. Правильний вибір і відповідне співвідношеннякількості цих домішок визначають якість гуми. У цій області,безсумнівно, має бути ще цікаві та важливі відкриття.

Домішки і наповнювачі можуть становити значну частину загальноговаги, а нерідко взагалі перевищують вага самого каучуку. Як різноманітні іскладні можуть бути домішки, які додаються до каучук-сирець, видно на прикладігуми для автомобільних шин.

Змішання каучуку з інгредієнтами проводиться в спеціальних апаратах --гумозмішувачах, в яких каучук перетирається разом з інгредієнтами.
Вулканізірующій агент вводиться в гумову суміш в останній моментприготування гумової суміші, щоб уникнути передчасної вулканізації.

Готову гумову суміш, що складається з каучуку, вулканізірующегоагента, прискорювача вулканізації, активатора, наповнювачів, стабілізатора ітощо, направляють на завершальний процес гумового виробництва --вулканізацію. Вулканізацію проводять або після формування з гумової сумішівідповідних виробів (труб, рукавів, листів та інших), або одночасноз процесом формування виробів. Вулканізація протікає при нагріванні.

Щоб підвищити експлуатаційні якості деяких видів гумовихвиробів, наприклад, шин, транспортних шин, приводних ременів і т.п., вконструкцію таких виробів вводять корд-безуточную тканина з суканого пряжі,служить тканинної основою виробів (їх каркасом).

Інгредієнти гумових сумішей: головне - це каучук; прискорювачіпроцесу вулканізації (діфенілгуанідін, дітіо-біс-бензтіазол (альтакс),тетраметілтіурамдісульфід (тіурам), маркаптобензотіавзол (каптакс);мягчители (дибутилфталат, жирні кислоти, вазелін, соснова смола, рубракс,парафін); протівостарітелі (феноли, віск, феніл-?-нафтиламін); активнінаповнювачі (сажа, діоксид кремнію, цинкові білила, каолін); барвники.
Інгредієнти покращують технологічні властивості гумових сумішей і підвищуютьякість одержуваних виробів. [2]

2.2. Виготовлення гумових виробів

Виробництво гумових виробів складається з трьох основних стадій:приготування сирої гумової суміші, формування виробу і його вулканізації.

Приготування сирих гумових сумішей включає операції:підготовка каучуку та інгредієнтів (развеска, дозування, прорезініваніетканин, розкрій, отримання заготовок тощо);приготування сирої гумової суміші (змішання);лістованіе отриманих сумішей. [2]

Глава 3. Кремнійорганічні високомолекулярні сполуки та їх галузі отримання

Кремній, як і вуглець, знаходиться в IV групи періодичної системи іза типом найпростіших сполук є аналогом останнього.

Дослідників давно приваблювала перспектива отримання полімернихсполук, що поєднують теплостійкість крихкого кварцу і пластичністьнестійких до нагрівання поліакрилатів або полістиролів.

Відкриття К. А. Андрианова в 1937 році здатності алкіл-іарілалксісіланов при гідролізі перетворюватися на полімернісиліцієорганічний з'єднання призвело до отримання принципово новихсполук, що мають досить віддалену аналогію з природними полімерами.

Велика перспективність використання органічних сполук кремніюв техніці була відзначена ще у 1923 році Б.А. Долговим.

Змінюючи будова кремнійорганічних полімерів і варіюючи в нихспіввідношення кремнію, кисню та вуглецю, вдалося отримати продукти зрізноманітними властивостями. По будові полімерних ланцюгів розрізняють кількатипів кремнійорганічних полімерів.

Здійснено синтези кремнійорганічних полімерів з ціклосетчатойзаданою структурою, яка має високі діелектричні показниками:

Термін «органо» означає, що кремній у полімерного ланцюга вільнимивалентності пов'язаний з органічними залишками. Найбільше практичнезастосування отримали силоксанових високомолекулярні з'єднання.

Крім будови полімерного ланцюга, силіцієорганічний полімеривідрізняються залишками, пов'язаними з атомами кремнію, що утворюють полімернуланцюг. Звичайно це алкільних (арільние) радикали, рідше алкоксільние групи.

Кремневодороди - сила - дуже нестійкі сполуки,самозаймається на повітрі.

Перші члени ряду сіланов - гази або легкокіпящіе рідини: силан
SiH4 (температура кипіння-1120С), дісілан Si2H6 (температура кипіння
-150С), трісілан Si3H8 (температура кипіння +530 С).

Так само мало стійкі і дуже реакційноздатні хлорпроізводниесіланов: хлорсілан SiH3Cl, тріхлорсілан SiHCl3 (сіланохлороформ),чотирихлористий кремній SiCl4. Всі ці речовини енергійно гідролізуються зводою. Так, з цинк-і магнійорганіческімі сполуками вони даютьсиліцієорганічний з'єднання - алкілсілани:

Практично замість магнійгалоізоорганіческіх з'єднань застосовуютьгалоїднй алкіл і магній:

Більш стійкими є алкілсілани, в яких немає атомів воднюпри кремнії, - тетраалкілсілани.

Отримання кремнійорганічних полімерів.

Полімери часто отримують двома способами: поліконденсації іступінчастою полімеризації.

Поліорганосілоксани володіють цінними фізико-хімічними властивостями тазнайшли велике технічне застосування. Спосіб їх отримання полягає вгідролізі мономірних кремнійорганічних сполук, що містять здатні догідролізу групи. Найбільше значення мають хлор-і алкоксіметілсілани. Пригідролізі водою в присутності лужних або кислих каталізаторів спочаткуутворюються сіланол, які потім поліконденсіруются з утвореннямполісілоксанових полімерів:

Залежно від відносної молекулярної маси полісілоксаниявляють собою рухливі або в'язкі рідини або еластичні твердіречовини.

Висока міцність зв'язку-Si-O-робить її стійкою до впливутеплоти і окислювачів. Велика різниця в електронегативності кремнію івуглецю надає рухливість-органічним радикалам і визначаєпідвищену гнучкість полісілоксанових ланцюгів. Внаслідок цьогополісілоксановие ланцюга мають спіральне будову, при якому компенсуєтьсяполярність зв'язку-Si-O-, а самі ланцюга виявляються оточеними нейтральнимивуглеводневим радикалами (рис.1). Подібним чином полісілоксановихполімерів пояснює їх специфічні властивості: термостабільність, хорошідіелектричні властивості, незначні сили міжмолекулярної зчеплення,різко відрізняють їх від вуглецевих полімерів.

Рис.1. Будова полісілоксанових полімерів

Кремнійорганічні з'єднання отримали різноманітне технічнезастосування. Вони додають матеріалами гідрофобність (скла, кераміки, бетону,текстилю), утворюють на поверхні самих різних матеріалів плівки,відразливі воду. Так, діметілдіхлорсілан, адсорбованих на поверхнікерамічного матеріалу, при гідролізі водою утворює плівку товщиною 1,9 -
10-5 см, що складається приблизно з 300 молекул. Причина гідрофобностіполягає в орієнтації молекул кремнийорганической полімеру:вуглеводневі радикали спрямовані назовні, а кисень - у бікгідрофільній поверхні.

Гідрофобізація скла (зазвичай метілхлорсіланамі) підвищує точність івідтворюваність результатів при роботі і лабораторним посудом і зменшуєобмерзання стекол літаків і автомашин.

Гідрофобізація будівельних матеріалів (бетону, вапняку, цегли)оберігає їх від передчасного руйнування під впливом атмосфернихумов, а в деяких випадках є неодмінною умовою їх застосування
(гіпс, гіпсосілановий бетон). Хороші результати дають водні розчиниалкілсіліконатов натрію.

Текстильні матеріали після гідрофобізації не змочуються і непропускають воду, однак зберігають проникливість для повітря й водянихпарів. Водопоглинання знижується приблизно в 20 разів при витраті 1,5-2,5%кремнийорганической з'єднання від маси текстилю.

Кренійорганіческіе теплоносії (мономірні та полімерні ефірикремнієвої кислоти) термостійке, не отруйні більшість матеріалів,майже негорючі і тому з успіхом замінюють такі поширенітеплоносії, як воду, водяна пара, топкові гази.

Силіконові рідини (полімерні метілсілоксани,метілдіфенілсілоксани) внаслідок малої залежності в'язкості від температуриуспішно застосовуються в якості гідравлічних мастил. У межах від +500 С до
-700С мінеральні мастила змінюють в'язкість в 400 разів, а метілсілоксани - в
29 разів.

Поліметілфенілсілоксани утворюють термостійке змащення різнихтертьових металевих поверхонь. Метілсіліконовие олії єефективними піногасники, вони хімічно інертні і застосовуються умінімальних концентраціях (1:1000, 1:10000).

Силіконові смоли використовують як ізоляційних лаків, захиснихпокриттів, стійких і до високої температури, і до хімічних впливів. Їхзазвичай отримують з метілтріхлорсілана, діметілдіхлорсілана,фінілтріхлорсілана, діфенілдіхлорсілана, які гідролізуються іполіконденсіруются при нагріванні в інертних розчинниках. Змішані зтермостійкими наповнювачами, вони витримують нагрівання протягомдекількох годин при 5000С і декількох діб до 2500С.

Кремнійорганічні з'єднання вигідно відрізняються від каучуків: а)перш за все незначною мінливістю властивостей в широкому інтервалітемператур і, отже, високу морозостійкість (при робочихтемпературах до 2000С їх механічні властивості мало змінюються, при-600С вонитакож зберігають пружність); б) значною хімічну стійкість, особливодо кисню та озону, гідрофобністю; в) негорючістю при нагріванні беззіткнення з полум'ям; г) діелектричні властивості.

Силіконові каучуки (складаються з полімеру, наповнювача івулканізатори) є звичайні лінійні полідіметілсілоксани звідносною молекулярною масою 250000-450000. Нагрівання призводить дозшиванню лінійних полімерів поперечними зв'язками.

Наповнювачі, наприклад, різні типи аерогелей оксиду кремнію (IV),покращують механічні властивості полімерів, підвищують їх міцність прирозтягуванні і додають здатність до подовження до 60%. Вулканізацію проводятьу присутності перекисів. Силіконові каучуки застосовують якелектроізоляційного матеріалу, прокладок різної апаратури іелектродвигунів.

Кремнійорганічні з'єднання одержують із алкілхлорсіланов абоаркілхлорсіланов. Це SiCl2 (СН2) 2, Si (С2Н5) 2Cl2, С6Н5SiCl3. Схемапослідовного гідролізу і поліконденсації при отриманнікремнійорганічних полімерів наступна:

І так далі до утворення полімеру, що має формулу:

На основі кремнійорганічних смол виготовляють пресувальні ішаруваті матеріали. Характеристика різних типів цих матеріалівпроведена в таблиці 1.

Таблиця 1
Пресувальні і шаруваті матеріали
| Показники | КМС-9 | КМК-71 | К-41-5 | КМС-9 | СКМ-1 |
| | | 8 | | | |
| Наповнювач | Мінерали | Азбест | Азбест | Скляна | Скляна |
| | Ний |, | ше | е | я тканина |
| | | Кварц | волокно | волокно | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Густина, г/см3 | 1,8-2,1 | 1,82 | 1,9 | 1,8-2,0 | 1,6-1,77 |
| Межа міцності, кг/см2: | | | | | |
| - При розтягу | - | - | 230 | - | 2575 |
| - При стисненні | 850-900 | - | 1325 | - | 1600 |
| - При вигині | 300 | 300 | 500 | 400 | 140 |
| Питомий поверхневий | - | 1000-1 | 1000 | 107 | 1,12 * 108 |
| опір, МОм | | 0000 | | | |
| Питомий об'ємний | 108 | 106 | 104 | 107 | 5 * 107 |
| опір, МОм/см3 | | | | | |
| Електрична міцність, | 13 | 5 | 2 | 4 | 10 * 11,5 |
| кВ/мм | | | | | |
| Діелектрична постійна, | 7 | 9 | - | 4,7 | 4,5 |
| Гц | | | | | |

Розрізняють такі види матеріалів, зроблених на основікремнійорганічних сполук.

3.1. Стеклопласт

Стеклопласт - пластичні маси, у яких сполучною речовиноюслужать синтетичні полімери, а наповнювачем або армуючим матеріалом --скляне волокно або скляна тканина, що додають склопластику особливуміцність.

Більшість виробів із склопластиків виготовляють із застосуванням вяк зв'язуючих ненасичених поліефірів - поліефірмалоінатов абополіефіракрілатов, а також епоксидних і кремнійорганічних полімерів.

Залежно від взятого сполучного склопластики можутьперероблятися у вироби при звичайній температурі без тиску або приневеликому тиску. Найбільше значення набувають склопластики, якіможуть переробляти у вироби методом так званого «контактного»формування з поступовим нанесенням шарів сполучного на каркас ізармуючого матеріалу.

Склопластики можуть застосовуватися для виготовлення такихвеликогабаритних виробів, як корпуси дрібних суден, шлюпки, кузоваавтомобілів, дахи залізничних вагонів і т.п. Поки вироби можнавиготовляти тільки за допомогою «контактного» методу формування, тобто посуті вручну, але немає сумніву, що в найближчому майбутньому виробництвотаких виробів буде механізовано і склопластики завдяки своїйнадзвичайну міцність і дешевизні знайдуть саме широке застосування убагатьох галузях народного господарства. Залежно від виду армуючогоматеріалу склопластики поділяються на такі групи:

А) склотекстоліту - пластики, армовані скляними тканинами.
Вироби виходять зазвичай методом «контактного» формувань.

Б) Стекловолокніти - пластики, в яких армуючим наповнювачемслужить повсть зі скляного волокна. Переробляються методом лиття абопресування.

В) Анізотропні склопластики - пластики з армуючим матеріалом ввигляді односпрямованої скляної нитки. Вироби отримують методом намотуванняскляного волокна, попередньо обробленого синтетичним полімером.

Г) ізотропні склопластики - пластики, армовані скломат
(рубане скляне волокно). Переробляються методом контактногоформування.

Стеклопласт - матеріали, отримані із синтетичних смол інаповнювачів. Як наповнювач використовуються скловолокнистіматеріали. Різновиди промислово випускаються склопластиків наведеніу таблиці 2.

3.2. Склотекстоліти

склотекстоліту - це шаруваті листові матеріали, що отримуютьсяметодом гарячого пресування покладених правильними рядами полотнищскляної тканини, просоченої сполучними. Вони використовуються при виготовленніфюзеляжів літаків, кузовів автомобілів, судів.

Таблиця 2
Властивості Стеклопласт
| Показники | склотекстоліт | склотекстоліт | склотекстоліт | Анізотропні | Анізотропні | волокніту | волокніту |
| | Ти | ти | ти | Свамі | ЕФ-32-39 | марки ВАГ-4 | марки САГ-4 |
| | Електроізоляції | конструкційних | конструкційних | | | | |
| | Онние | є Каста-В | є ВФСТ-С | | | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Наповнювач | Тканина | Тканина | Тканина | Орієнтований | Тканина | Волокно | Волокно |
| | | | | Ве волокно | | рубане | паралельно |
| | | | | | | | Є |
| Густина г/см3 | 1,65-1,85 | 1,75-1,85 | 1,55-1,85 | 1,9 | 1,67-1,7 | 1,7-1,8 | 1,7-1,8 |
| Водопоглощаемость | 2 | 0,85-1,5 | 1,7 | 0,1-1,3 | 0,28 | 0,5 | 0,5 |
|,% | | | | | | | |
| Межа міцності, | | | | | | | |
| кг/см2 | | | | | | | |
| - При розтягу | 900 | 2700-3200 | 3600-4000 | 9000-9500 | 2250-4180 | 800 | 200 |
| - При стисненні | - | - | - | 4200 | 3000 | 1300 | 1300 |
| - При вигині | 1200-1300 | 1600 | 2900 | 1600-4600 | 3220-4150 |> 1000 |> 1000 |

3.3. Стекловолокніти

Стекловолокніти готують з волокон і сполучної прямим або литьевиепресуванням при високому тиску. Вони використовуються для виготовленнядеталей для обшивки вагонів, облицювальних панелей, будівельнихконструкцій, віконних рам, вогнетривких перегородок, вкладишів,підшипників, фрикційних деталей, термостійких виробів і якелектроізоляційний матеріал.

3.4. Свамі

Скловолокнисті анізотропних матеріал (Свамі) - отримують шляхомпаралельної їх укладання при одночасному нанесенні на них пов'язує. З
Свамі виготовляють труби, стійкі до впливу хімічних реагентів, якелектроізоляційний матеріал в радіотехніці та радіоелектроніки.висновок

Народногосподарське значення каучуку (який є основною складовоючастиною гуми) дуже велика. Величезні і все зростаючі кількостікаучуку споживають автомобільна, авіаційна і тракторна промисловість.
Велика кількість його йде на виготовлення привідних ременів і транспортнихстрічок, шлангів та рукавів, електроізоляційних виробів, прогумованих тканин,виробів широкого споживання (взуття, спортивні товари, іграшки), виробівсанітарії та гігієни та багато іншого. Досить навести дані про щорічнесвітовому виробництві натурального і синтетичного каучуку - понад 4мільйонів тонн, щоб прийняти роль каучуку в житті людини.

Каучуки безпосередньо пов'язані з високомолекулярнимикремнійорганічним сої?? Іненю.

Наприклад, силіконові (силоксанових каучуки).

Хімічні сполуки, що виробляються промисловістю основногоорганічного синтезу служать напівпродуктів для виробництва пластичнихмас, синтетичних волокон, синтетичних каучуків, синтетичних миючихкоштів і багато чого іншого. список літератури

Грандберг І.І. Органічна хімія. - М.: Вища школа, 1980. - 463 с.
Жіряков В.Г. Органічна хімія. - М.: Хімія, 1974. - 407 с.
Павлов Б.А. та ін Курс органічної хімії. - М.: Хімія, 1972. - 648 с.
Перекалін В.В. та ін Органічна хімія. - М.: Просвещение, 1982. - 543 с.
Третьяков Ю.Д. Хімія: Довідкові матеріали. - М.: Просвещение, 1984. - 239с.
Фурмер І.Е. Загальна хімічна технологія. - М.: Вища школа, 1987. - 334 с.
Хомченко Г.П. Хімія для вступників до ВНЗ. - Вища школа, 1985. - 357 с.
Шпсусцус З. Подорож у світ органічної хімії. - М.: Світ, 1967. - 218 с.

----------------------- nН2 nО3
(С5Н10) n <(С5Н8) n> (С5Н8О3) n vt0

СН2 = С-СН = СН2

СН3 ізопрен

...- СН2-С = СН-СН2-СН2-С = СН-СН2-СН2-С = СН-СН2-...

| | |

СН3 СН3 СН3

Натуральний каучук vnО3

О - О О - О О - О

| | | | | |
...- СН2-С СН-СН2-СН2-С СН-СН2-СН2-С СН-СН2-...

| О | О | 0

СН3 СН3 СН3

Озонід натурального каучуку

-nН2О2 v nН2О

О О О О О О

| | | | | |
...- СН2-С + СН-СН2-СН2-С + СН-СН2-СН2-С + СН-СН2-...

| | |

СН3 СН3 СН3

Левуніловий альдегід

СН2 СН2 СН3 СН2 СН2

С = СН С = СН С = СН

| СН2 | |

СН3 СН2 СН3

0,913 нм

Цис-1 ,4-полізопрен

? 200єC < br>1. Н2С - СН2 + НСN> СН2ОН-СН2СN

?-Оксінітріл-Н2О пропіонової кислоти

каталізатор (NH4Cl, CuCl)

СН? СН + НСN СН2 = СН-СN

80-900С акрилонитрил

змішаний каталізатор

СН2 = СН-СН3 + О2 + NН3

400-5000С; 2 * 105 - 3 * 105 Па

2. nСН = СН2> ...- СН-СН2--СН-СН2--СН-СН2-...

| | | |

С6Н5 С6Н5 С6Н5 С6Н5 m

Полістирол

nСН2 = СН-СН = СН2 vNa
...- СН2 = СН-СН = СН2-[-СН2 = СН-СН = СН2-] m-СН2 = СН-СН = СН2

nСН2 = СН-СН = СН2 + mСН2 = СН -С6Н5
1,3-бутадієн стирол

...- СН2-СН = СН-(СН2) 2-СН-СН2-СН = СН-(СН2) 2-СН = СН-СН2-...

| < p> С6Н5або
...- СН2-СН = СН-(СН2) 2-СН-СН2-СН = СН-(СН2) 2-СН-...

| |

С6Н5 С6Н5

СН3 СН3 СН3

| | |nСН2 = С + mСН2 = СН-СН = СН2> ...- СН2-С-СН2 = СН-СН2-С-...

| | |

СН3 СН3 СН3
ізобутілену

1 4 1ґ 4ґ
...- СН2 СН2 - СН2 СН2-...

2 3 2ґ 3ґ

С = С С = С

СН3 Н СН3 Н

Цис-1 ,4-поліізопрен

...- СН2 Н СН3 СН2-...

С = С С = С

СН3 СН2 - СН2 Н

Транс-1 ,4-поліізопрен

|
СН? С-СН = СН2 + НCl> СН2 = С-СН = СН2

СН2 = СН-ССl = СН2 + СН2 = СН-ССl = СН2 + СН2 = СН-ССl = СН2 + .. .>

:::
> ... СН2-СН = ССl-СН2-СН2-СН = ССl-СН2-... -СН2-СН = ССl-СН2-...

:::

СН3

|
...- СН2-С-СН2-СН2-

СН3

...- СН2-С-СН2-СН2-

|
...- СН2-С-СН2-СН2-

| |

СН3:

S СН3 СН3

| | |

СН-СН2-СН2-С = СН-СН2-СН2-С =...

...- СН2-С

СН3 S

S8, t |
Каучук S

... СН2-С-СН-СН2-СН2-С = СН-СН2-СН2-...

| |

СН3 S СН3

| | | |
...- Si-Si-Si-Si-...

| | | |
Поліорганосілани

| | |
...- Si-(С) n-Si-(С) n-Si-...

| | |

Поліорганокарбосілани

| |
...- Si-О-(С) n-О-Si-О-(С) n-О-...

| |

Поліорганокарбоксілоксани

| | |
...- Si-О-Si-О-Si-...

| | |
Поліорганосілоксани

| | |
...- О-Si-(OSi) 2n-O-Si-O-

| | |

О О

| |

(-Si-) 2n (-Si-) 2n

| |

О О

| | |
...- О-Si-(OSi) 2n-O-Si-O-

| | |

С2Н5МgBr + ClSiH3> C2H5-SiH3

+ СН3MgI + СН3MgI + СН3MgI
SiCl4 З