Синтетический каучук

ИА Neftegaz.RU. Синтетический каучук (C₅H₈)_n- синтетический эластомер, характеризующийся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которого путём вулканизации получают резины и эбониты. В промышленных масштабах получают путём полимеризации мономеров в контролируемых промышленных условиях. Мономеры-исходники: изопрен, бутадиен, стирол, хлоропрен, изобутилен, нитрил акриловой кислоты и др.

Структура макромолекулы: углеродная цепь, свёрнутая в клубок; чередование двойных связей в цис-конфигурации с одинарными связями обеспечивает гибкость и эластичность. Цис‑конфигурация (лат. cis) - пространственное расположение атомов или групп атомов в молекуле, при котором одинаковые или сходные заместители находятся по одну сторону от двойной связи или плоскости цикла. В контексте каучуков речь идёт о цис‑1,4‑полиизопрене - основной структурной единице натурального каучука. Цис‑конфигурация в каучуке - основной структурный фактор, обеспечивающий высокую эластичность, способность к большим обратимым деформациям и технологическую пригодность для производства резины и изделий на её основе.​

Натуральный каучук - природный полимер, получаемый из латекса - сока каучуконосных растений. Дерево гевея бразильская (Hevea brasiliensis) дает около 95 % мирового производства натурального каучука. Кору гевеи надрезают, как березу в России. Но у гевеи вместо березового сока стекает млечный сок - латекс. 1 здоровое дерево используется для получения латекса до 30 лет.

В отличие от натурального каучука, синтетический создаётся из нефтехимического сырья, что позволяет точно настраивать его свойства под конкретные задачи.
Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.
В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Технологии получения:

• эмульсионная полимеризация - получение латекса с последующей коагуляцией;
• растворная полимеризация - синтез в растворе с точным контролем структуры;
• полимеризация в массе - без растворителей;
• поликонденсация - для полисульфидных, полиуретановых каучуков.

Основные типы синтетических каучуков:

• Изопреновый;
• Бутадиеновый каучук;
• Бутадиен-метилстирольный каучук;
• Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер);
• Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер);
• Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер);
• Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен);
• Силоксановый каучук;
• Фторкаучук;
• Тиоколы.

Физические свойства: бесцветный высокомолекулярный материал, высокая упругость (восстановление формы после деформации), при ≈120 °C переходит в вязкую жидкость, при охлаждении становится хрупким, низкая электропроводность, водо- и газопроницаемость, низкая теплопроводность.
Химические свойства: растворяется в жирных и ароматических углеводородах, реагирует с H₂,O₂,O₃, галогенами, серой (вулканизация). Вулканизация - процесс сшивания полимерных цепей дисульфидными мостиками при нагревании с серой. В результате получается резина - более прочный и термостабильный материал.

Изопреновые каучуки - синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов - металлического лития, перекисных соединений.
В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами.

Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) - полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы - полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Наиболее массовое промышленное применение каучуков - 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