Синтетический каучук — это искусственно созданный эластичный материал , полимер, получаемый из производных нефти. В Соединенных Штатах ежегодно производится около 32 миллионов тонн каучука, две трети из которых составляют синтетические каучуки. Как и натуральный каучук, синтетический каучук широко используется в автомобильной промышленности в таких изделиях, как шины, оконные и дверные профили, резиновые уплотнительные кольца, прокладки, шланги, ремни, коврики и напольные покрытия. Синтетический каучук обладает множеством физических и химических свойств, повышающих надежность конкретных изделий или областей применения. Он превосходит натуральный каучук по двум ключевым параметрам: термической стабильности и устойчивости к маслам и родственным соединениям. Он также более устойчив к окислителям, таким как кислород и озон, которые могут сократить срок службы таких изделий, как шины.
История синтетического каучука
Начиная с 1890-х годов, широкое распространение велосипедов, и особенно их шин, привело к увеличению спроса на резину. В 1909 году группа под руководством Фрица Хоффмана успешно полимеризовала изопрен в лаборатории Байера в Эльберфельде, Германия, таким образом получив первую синтетическую резину.
В 1930 году Лебедев, американец Уоллес Картарс и немецкий учёный Герман Штаудингер независимо друг от друга опубликовали результаты своих исследований, которые привели к разработке одного из первых синтетических каучуков: хлоропренового каучука. В 1931 году под руководством Болтона в компании DuPont был успешно разработан хлоропреновый каучук. Хлоропреновый каучук характеризуется чрезвычайно высокой устойчивостью к воздействию тепла и химической коррозии, например, вызванной маслом и бензином, и часто используется в производстве топливных шлангов и в качестве механического изолятора. Компания Thiocor использовала это название для резинового изделия на основе дихлорэтана, которое конкурировало с хлоропреновым каучуком.
В 1935 году немецкие химики синтезировали первый синтетический каучук, известный как нитриловый каучук. Нитриловый каучук является сополимером, то есть он производится путем чередующейся полимеризации двух мономеров. К другим торговым маркам относятся Corusel , разработанный отцом Симона в 1935 году, и Soupbrin, разработанный советскими исследователями в 1940 году .
Вторая мировая война
Во время Второй мировой войны, когда Япония вторглась в большую часть Азии, особенно в британские колонии в Юго-Восточной Азии, Малайю (современная Малайзия) и Голландскую Ост-Индию (современная Индонезия), державы Оси контролировали почти все ограниченные мировые запасы натурального каучука, и в результате производство синтетического каучука в Соединенных Штатах быстро расширилось.
Целями ближних бомбардировок нацистской Германии были завод Шоппа (годовой объем производства 50 000 тонн) и завод по производству синтетического каучука Хольц недалеко от Реклингхаузена (годовой объем производства 30 000 тонн, что составляет 17%), а также завод по производству шин и камер Кёльнской резиновой компании на восточном берегу Рейна на реке Дойц. 23 августа 1944 года был разбомблен завод по производству синтетического каучука в Ферраре, Италия (недалеко от моста через реку ). Также был разбомблен завод в Леверкузене (годовой объем производства 5000 тонн). 5 марта 1944 года был разбомблен строящийся завод по производству синтетического каучука в Освенциме, оккупированной нацистами Польше, которым управляла компания Farben, используя принудительных рабочих из концлагеря Освенцим III (Моновиц).
мужчина
Наиболее распространенным типом синтетического каучука является стирол-бутадиеновый каучук (SBR), сополимер стирола и 1,3-бутадиена. К другим типам синтетического каучука относятся:
- Полиизопрен, получаемый путем полимеризации изопрена.
- Хлоропреновый каучук получают методом полимеризации из 2-хлорбутадиена.
- Нитрильный каучук изготавливается из цианобутадиена или 2-акрилонитрила и бутадиена.
Путем смешивания различных мономеров и катализаторов можно получать разнообразные соединения этого типа, контролируя таким образом стереохимию.
Полиизобутилен, или бутилкаучук, широко используется во внутренних камерах и облицовке шин, поскольку эффективно предотвращает утечки воздуха. Однако его эластичность значительно ниже, чем у полибутадиен-цистеина (ПБЦ), который часто используется в боковинах шин для снижения потерь энергии и тепловыделения . Фактически, превосходная эластичность ПБЦ привела к его использованию в производстве американских футбольных мячей . Хлорсульфоновый полиэтилен (Гипалон) — это резиновый материал, широко используемый в наружных строительных материалах, таких как кровля. Синтетические каучуки, такие как этиленпропиленовый каучук (ЭПР), также могут использоваться для электроизоляции.
силиконовая резина
Силиконовый каучук — это синтетический, гибкий материал, состоящий из силиконовых полимеров. Он имеет широкий спектр промышленного применения и доступен в различных составах. Силиконовый каучук обычно представляет собой одно- или двухкомпонентный полимер и может содержать наполнители для улучшения характеристик или снижения стоимости. В целом, силиконовый каучук обладает рядом преимуществ, включая химическую инертность, хорошую стабильность и устойчивость к воздействию окружающей среды и экстремальным температурам.
Натуральный каучук и синтетический каучук
Натуральный каучук получают из сока бразильского каучукового дерева , и его основным компонентом является полиизопрен.
Синтетический каучук, как и другие полимеры, изготавливается из различных мономеров, получаемых из нефти.
Некоторые виды синтетического каучука менее подвержены разрушению озоном, чем натуральный каучук. Натуральный каучук подвержен разрушению озоном, поскольку содержит двойные связи в своей структуре, в то время как некоторые виды синтетического каучука не имеют этих связей, что делает их более устойчивыми к разрушению озоном. Примерами являются фторированный каучук (Витон), этиленпропилендиеновый мономер (ЭПДМ) и бутилкаучук.
Гибкие термопласты — это новый тип синтетического каучука, который, в отличие от натурального каучука и традиционного вулканизированного каучука, легко поддается формованию. Структурная стабильность полиуретана достигается за счет кристаллических связей, тогда как структурная стабильность гомополимера SBS достигается за счет аморфных связей.