Вулканизация каучука реакция – 25. Каучук и его свойства. Вулканизация каучука

Содержание

Вулканизация каучука. Каучуки — доклад

Вулканизация каучуков. Изменение свойств. — 17 Февраля 2015

Ранее мы многократно упоминали понятие вулканизации и определили, что вулканизация это процесс перевода каучука в резину, посредством поперечной сшивки макромолекул в непрерывную трехмерную сетку. Процесс сшивки происходит при повышенных температурах в присутствии инициирующих агентов, аналогичных по природе и механизму действия системам инициирования полимеризации. Классическими вулканизующими системами стали комбинации серы и активаторов вулканизации (перекисных, азосоединений, диазоаминные комплексы и пр. ОВИС).

При вулканизации происходит образование поперечных связей между макромолекулами каучука, что снижает подвижность макромолекул относительно друг друга. Это приводит к повышению жесткости материала, уменьшает его деформационные показатели и ряд других параметров. Наибольшие изменения при поперечной сшивке, претерпевают следующие показатели эластомеров: твердость, прочность при растяжении, напряжение при заданном удлинении (модуль), относительное удлинение, эластичность, остаточная деформация, морозостойкость, набухаемость в растворителях и пластификаторах, газопроницаемость, удельное электрическое сопротивление и др.

Количественным критерием вулканизации служит степень вулканизации (степень сшивания каучука), характеризующая количество поперечных связей на единицу массы эластомера. Так же используется показатель М_с – средняя молекулярная масса участка полимерной цепи между узлами поперечной сшивки. Чем меньше М_с, тем выше степень вулканизации.

Твердость вулканизатов монотонно возрастает с увеличением степени сшивки. На прочность вулканизата при удлинении, степень сшивки влияет неравномерно. На рисунке представлена зависимость прочности вулканизата при растяжении от модуля при удлинении (характеризующего степень вулканизации). Зависимости соответствуют эластомерам: 1 – кристаллизующийся натуральный каучук, 2 – некристаллизующийся бутадиен-стирольный каучук.

Зависимость проходит через максимум, что вызвано повышением прочности каучука при увеличении числа поперечных связей, предотвращающих относительное смещение ММ и “течение” материала под действием нагрузки. После максимума, степень сшивки настолько высока, что поперечные связи препятствуют ориентации ММ в направлении растяжения. Это вызывает локальные напряжения в структуре и разрывы отдельных связей (как участков цепи, так и поперечных мостиков). Большинство резин имеют степень сшивки, соответствующие максимальной прочности при растяжении. Исключение составляют резины для уплотнительных прокладок, для которых важнее жесткость, и ряд аналогичных случаев.

Относительное и остаточное удлинение, при увеличении степени вулканизации, снижаются, стремясь к некоторому минимальному значению. Между эластичностью вулканизата и степенью сшивки определена математическая зависимость:

W=1/2pRTM_c^-1(l₁²+l₂²+l₃²-3)

Где W – модуль эластичности, p – плотность вулканизата, R – универсальная газовая постоянная, T – температура испытаний, M_c – средняя молекулярная масса участков полимерной цепи между узлами сшивки, l₁, l₂, и l₃ – отношение длины растянутого образца к длине недеформированного образца по трем координатам. Зависимость эластичности вулканизата от степени сшивки представлена на графике.

Область 1 называют областью мягких резин, область 2 – область “кожеподобного состояния”, 3 – область твердых резин. Оптимальной считается степень сшивания, соответствующая точке “А”.

Повышение степени сшивки вызывает повышение способности вулканизатов проявлять высокоэластические свойства при низких температурах. Морозостойкость резин при этом практически не меняется. Теплостойкость резин не имеет четкой зависимости от степени сшивки, большее влияние оказывает природа (химический состав) поперечных мостиков.

Повышение степени сшивания резин снижает подвижность ММ и возможность их перемещения под действием проникающих молекул растворителей, пластификаторов и газов. Поэтому газопроницаемость и набухание в растворителях снижаются при увеличении степени вулканизации. Между равновесной степенью набухания резин и степенью вулканизации существует определенная зависимость (конкретный вид которой зависит от ММ каучука, природы вулканизаторов и химического состава каучука). Это используют для определения степени вулканизации резин в лабораториях.

При вулканизации так же изменяются и другие показатели резин. В малой степени изменяются: сопротивление многократным деформациям (усталостная прочность), динамические потери, теплообразование при многократных деформациях (потери на внутренне трение), износостойкость и др.

К химическим реакциям и технологическим тонкостям процессов вулканизации мы вернемся немного позже.

www.chemfive.info

Вулканизация каучука

11.05.11 10:55

Резина обладает более высокой прочностью, поэтому натуральные и синтетические каучуки преимущественно используются в виде нее. Резина обладает еще рядом ценных свойств и преимуществ. Для того, чтобы получить резину, каучук вулканизируют. Над вулканизацией каучука работали многие ученые, на протяжении многих лет.

На сегодняшний день, технология производства резины происходит по следующим ступеням:

1. Изготовление полуфабрикатов:

— расфасовка ингредиентов и каучуков;

— пластикация каучука;

— прорезинка тканей, каландрирование, экструзия;

— раскрой резиновых листов и прорезиненных тканей, сборка изделий из заготовок.

2. Вулканизирование, после которого, из сырых резиновых смесей, получаются оконченные резиновые изделия.

Каучук смешивают с серой, с сажей, и другими веществами и наполнителями. Из этого состава формуют нужные изделия и поддают нагреванию. При нагревании каучука с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом дисульфидными (серными) мостиками. А из отдельных макромолекул образуется единая трехмерная пространственная сетка. Изделие из такого материала (резины) прочнее, чем из каучука, и сохраняет свою эластичность в более широком интервале температур.

Растворимость полимера в данном случае тоже меняется, если каучук полностью растворяется в бензине, хоть и медленно, резина же в нем только набухает. Если в каучук добавить серы больше, чем нужно для производства резины, то во время вулканизации молекулы будут «сшиты» во множественных местах, сам материал станет твердым и утратит свою эластичность. Получится совершенно другой материал – эбонит. Эбонит раньше слыл одним из лучших изоляторов, до появления современных пластмасс.

Вулканизированный каучук более эластичный, более прочный, с большей устойчивостью к перепадам температур, чем каучук невулканизированный. Резина устойчива к царапинам, непроницаема для газов, устойчива химическому воздействию, имеет большой коэффициент трения скольжения с сухими поверхностями, а низкий — с увлажнёнными, устойчива к жаре и электричеству.

Катализаторы вулканизации сокращают время вулканизации, улучшают свойства вулканизаторов, препятствуют перевулканизации и сокращают расход основного сырья. В качестве катализаторов используются как неорганические соединения, так и органические. К неорганическим относятся: оксид свинца PbO, оксид магния MgO и др. К органическим относятся: тиурамы (это производные диметиламина), ксантогенаты ( это соли ксантогеновой кислоты), дитиокарбаматы (производные дитиокарбаминовой кислоты) и др.

Активаторы катализаторов процесса вулканизации упрощают реакцию взаимодействия всех составляющих резиновой массы. В качестве такого активатора в основном применяется оксид цинка ZnO.

Для предупреждения «старения» каучука, в резиновую смесь вводят антиокислители (стабилизаторы, противостарители).

Физико-механические качества резин повышают с помощью наполнителей. Эти качества: сопротивление истиранию, износостойкость, прочность. Наполнители так же содействуют увеличению объема основного сырья на выходе, и, благодаря этому, сокращают расход каучука, тем самым снижая стоимость резины. Наполнители: это различные виды саж (технический углерод), а так же минеральные вещества (гипс, мел CaCO3, BaSO4, тальк, кварцевый песок SiO2).

Смягчители (пластификаторы)- вещества, которые облегчают обработку резины (понижая вязкость системы), дают возможность увеличения содержания наполнителей, улучшают ее технологические качества. При использовании смягчителей улучшается сопротивляемость резины к истиранию, повышается ее динамическая выносливость. В качестве смягчителей (пластификаторов), используются жирные кислоты (стеариновая, олеиновая), продукты нефтепереработки (парафины, мазут, гудрон), материалы растительного происхождения (канифоль), и другие.

От строения резины зависит ее прочность и степень растворимости в органических растворителях. Ее свойства так же формируются и типом исходного сырья. Если резина из натурального каучука, то она будет характеризоваться хорошей эластичностью, износостойкостью, маслостойкостью, но зато такая резина плохо устойчива к воздействиям агрессивной среды. Резина же из синтетического каучука имеет даже более высокую износоустойчивость, чем резина из натурального каучука. Изопреновый каучук обуславливает эластичность и прочность резины на растяжение, бутадиен-стирольный каучук способствует повышению износостойкости резины, хлоропреновый, определяет стойкость резины к действию кислорода.

В резиновой промышленности России, первое крупное предприятие было открыто в 1860 году в Петербурге, названное «Треугольником», и в 1922 году переименованное в «Красный треугольник». Следом за ним основаны и другие заводы резиновых изделий: в Москве — «Каучук» и «Богатырь», в Риге — «Проводник» и др.

Еще статьи:

Резина< Предыдущая		Следующая >Виды синтетического каучука

www.koros-plast.ru

Серная вулканизация каучуков. — 26 Мая 2015

    Вулканизация каучуков является одним их важнейших процессов технологии переработки эластомеров. Вулканизация позволяет существенно изменять свойства каучука, повышая его физико-механические характеристики и стойкость к растворителям, окислителям, а так же, ряду других воздействий. Классическим вулканизующим агентом является сера, процессы вулканизации с ее участием наиболее подробно изучены, а опыт использования в промышленности насчитывает почти полтора столетия.
    Процесс серной вулканизации заключается в образовании между макромолекулами каучука поперечных мостиков из атомов серы. Наиболее важной реакцией этого процесса является взаимодействие молекулы серы с макромолекулой каучука.
    Элементарная сера существует в виде нескольких аллотропических модификаций, наиболее устойчивая из которых – ромбическая сера, имеющая вид желтых прозрачных кристаллов. Атомы серы в ромбической модификации организованы в восьмичленные симметричные циклы, имеющие короноидальную (зубчатую в профиль) структуру. Все атомы серы в цикле соединены двойной связью с соседними атомами (валентность каждого атома серы равна 4). То есть, каждый атом серы образует две сигма- и две пи-связи. Общая энергия каждой пары связей (сигма- и пи-) оценивается в 243 – 260 кДж/моль. При температуре около 140*С пи-связи разрываются и молекула серы становится активной, цикл способен легко раскрыться с образованием двух радикальных центров на концах цепи. Так же, раскрытие цикла и его активация могут происходить при взаимодействии с катионами, анионами и радикальными частицами. В этих случаях образуются, соответственно, тиокатионы, тиоанионы и пертиильные (от слова “тиос” – сера) радикалы:
    S₈ + Kat⁺ → Kat-S₇-S⁺
    S₈ + Anion^— → Anion-S₇-S^—
    S₈ + R* → R-S₇-S*
    При прямом взаимодействии серы и каучука в ходе нагревания, реакция протекает в соответствии с временным законом нулевого порядка. Зависимость скорости реакции от концентрации серы имеет порядок реакции 0,8-1,0. Зависимость константы скорости реакции от температуры имеет порядок реакции 0,6:
    d[S₈]/dt = k[S₈]^0,6
    [S₈] – концентрация серы в реакционной массе (резиновой смеси), k – константа скорости реакции, t – время процесса вулканизации.
    Процесс серной вулканизации является автокаталитическим, что обусловлено образованием полисульфидов на начальной стадии вулканизации. Максимальная скорость образования полисульфидов всегда сопровождается резкими перегибами на кривой зависимости скорости присоединения серы от времени вулканизации.
    Процесс вулканизации начинается с образования радикальной частицы в результате разрыва циклической молекулы серы. Радикальная частица взаимодействует с молекулой каучука, атакуя его преимущественно по a-метиленовому водороду.

    После отрыва водорода от молекулы каучука остается макромолекула каучука с радикальным центром и радикал HS₈*. Тиорадикал может атаковать очередную молекулу каучука, но, более вероятно его присоединение по двойной связи очередной макромолекулы. Макромолекула с радикальным центром атакует неактивную макромолекулу каучука с образованием поперечной связи. Радикальный центр перемещается за счет пи-электронов двойной связи и обеспечивает атаку очередной макромолекулы или нейтральной молекулы серы. Реакция имеет цепной механизм ее скорость зависит как от стерических препятствий атаки радикальных частиц, так и от кинетики образования первых радикальных частиц.
    Изменение свойств каучука в зависимости от содержания связанной серы, представлено на рисунке.

    По осям отложены прочность при растяжении (2) и относительное удлинение (1), а так же, содержание связанной серы в граммах на 100 гр. каучука. Резиновые смеси, содержащие 0,5 – 5% связанной серы имеют свойства мягких резин. При содержании серы 40-50% полимер имеет свойства жесткого пластика и носит название – эбонит.
    Для ускорения процесса вулканизации и повышения механических свойств композиции, в каучук добавляют ускорители вулканизации (фактически это инициаторы полимеризации, упрощающие образование радикальных частиц), а в ряде случаев и активаторы вулканизации (чаще всего это смесь оксидов переходных металлов и высших алифатических кислот). Для оптимизации свойств вулканизатов сера может быть заменена на органические содержащие серу соединения, например, ди- и тетрасульфиды тиурама или N,N-дитиодиморфолин. Могут быть использованы аналоги серы, селен или теллур.
    Подробнее об ускорителях вулканизации мы поговорим в следующий раз.

www.chemfive.info

Вулканизация каучуков — Справочник химика 21

Вулканизация каучуков — это частный случай сшивания линейных полимеров, в процессе которого макромолекулы соединяются поперечными химическими связями с образованием пространственной трехмерной вулканизационной сетки. В подобной структуре макромолекулы не способны к необратимому перемещению друг относительно друга (деформация сдвига), вследствие чего резины, в отличие от каучука, теряют свойства текучести, сохраняя, однако, в широком диапазоне температур способность к высокоэластической деформации. [c.439]
Взаимодействие полимеров с низкомолекулярными реагентами может осуществляться в массе каучука, при приготовлении резиновой смеси, в растворе или эмульсии. Специфическим методом модификации является вулканизация каучука в присутствии непредельных соединений с функциональными группами, приводящая к образованию микрогетерогенной системы с интересным комплексом свойств [32, 33]. [c.236]

Химической модификацией нефтяных асфальтенов — введением в пх молекулы новых функциональных групп с помощью реакций сульфирования, аминирования, фосфорилирования и др.— могут быть получены ионообменные материалы с разнообразными свойствами. Хлорметилированные асфальтиты могут служить агентами для бессерной вулканизации каучуков и в качестве от-вердителей некоторых поликонденсационных смол. Обстоятельный обзор процессов химической модификации ВМС нефти, характеристик получаемых продуктов и направлений их практического применения дан в работе [1073]. [c.204]

В результате вулканизации каучук теряет пластичность, становится упру- [c.503]

Диэлектрическое нагревание применяется при прессовании изделий из пластмасс, например из слоистых пластиков (текстолит и др.), при склеивании древесины в производстве фанеры, вулканизации каучука и др. Довольно широкое применение получило диэлектрическое нагревание в процессе сушки (стр. 799). [c.422]

Хлористая сера давно применяется при вулканизации каучука, однако химизм процесса в настоящее время находится в стадии исследования. Реакция хлористой серы с олефинами, кроме этилена, не исследована. Со смесью амиленов происходит, как отмечалось, бурная реакция, но никаких продуктов выделено не было [30]. Нефтяные крекинг-масла реагируют с образованием смол. [c.358]

Каталитическое окисление нафталина воздухом или воздухом, обогащенным кислородом, широко используют для производства фталевого ангидрида. Фталевый ангидрид является важным полупродуктом в производстве алкидных и полиэфирных смол, пластификаторов для поливинилхлорида и других полимеров, в синтезе красителей. Кроме того, с применением фталевого ангидрида можно получать лекарственные вещества, инсектициды, ускорители вулканизации каучуков, присадки к смазочным маслам, добавки к реактивным топливам и т. д. [c.176]

В начальной стадии реакции, до разложения с выделением сероводорода, отношение водород углерод остается постоянным это справедливо и для вулканизации каучука, включая образование эбонита с высоким соде])жанием серы. При более высоких температурах бутилены и бутадиены с серой подвергаются вторичным реакциям с образованием тиофена [36]. [c.344]

В блочных бутадиен-стирольных сополимерах явление разделения фаз, наоборот, используется для создания регулярной сеточной структуры без вулканизации каучуков. Таким образом получают эластичные термопласты, которые можно перерабатывать на оборудовании, предназначенном для переработки пластмасс. [c.58]

В случае образования прочных валентных связей между цепями всегда в той или другой степени изменяется эластичность материала и повыщается его твердость. Это происходит, например, при твердении феноло-формальдегидных смол или при вулканизации каучука , В предельном случае при образовании сплошной пространственной структуры материал приобретает свойства упруго-твердого (непластичного) тела, примером чего может служить эбонит. [c.568]

Резины из бутилкаучука отличаются высокой теплостойкостью, особенно полученные вулканизацией каучуков смолами и п-хинон-диоксимом. Теплостойкость вулканизатов улучшается при увеличении непредельности каучука до 2% (мол.). [c.351]

Тезисы Всесоюзной научно-технической конференции по проблемам химии и технологии процессов вулканизации каучуков. Вып. 1. Днепропетровск, [c.459]

Образование трехмерных молекул вследствие появления химических связей между цепями — сшивание (например, вулканизация каучука, дубление кожи). [c.200]

Основными потребителями перекисных соединений являются производства, получающие и перерабатывающие полимеры. Пере-кисиые соединения применяют в процессах радикальной полимеризации виниловых и диеновых соединений, отверждения ненасыщенных полиэфирных смол, вулканизации каучуков и др. [c.133]

Вулканизация каучука может также осуществляться воздействием ионизирующей радиации (радиационная вулканизация) и ультрафиолетового облучения (фотовулканизация). [c.440]

Что такое вулканизация каучуков и какие реагенты применяются в качестве сшивающих агентов для каучуков различной природы [c.442]

Для производства серной кислоты, сульфит-целлюлозы, тиокола, красителей, дымного пороха, ядохимикатов для вулканизации каучука в фармацевтической и спичечной промышленности в ветеринарии [c.141]

В качестве добавки при введении присадки хлора в селей Для вулканизации каучука, для получения четыреххлористого углерода [c.209]

По своему химическому существу и по характеру влияния на технические свойства конечных продуктов реакция образования кислородных мостиков между молекулами смолы во время окисления битумов напоминает процесс вулканизации каучука серой. И в том и в другом случае идет образование трехмерных структур, в результате чего продукт становится более твердым, менее растворимым, менее мягким и химически более стойким. В зависимости от глубины этого процесса можно получить технические битумы со свойствами, варьирующими в весьма широких пределах — от полужидких текучих продуктов до твердых хрупких асфальтенов. Сравнительно небольшое количество кислорода остается связанным в окисленном битуме, большая же часть его идет на образование летучих продуктов окисления (вода, окись и двуокись углерода, органические кислородсодержащие соединения). Характер распределения кислорода в продуктах окисления гудрона и крекинг-остатка (при 275° С) на разных стадиях процесса приведен на рис. 20. Окислительная дегидрогенизация сырья, сопровождающаяся образованием воды, является основной реакцией, потребляющей в случае окисления гудрона 90% в начальной стадии и 69% в конечной общего расхода кислорода. Доля других кислородсодержащих соединений в потреблении кислорода значительно возрастает к концу процесса (31% для гудрона и 42% для крекинг-остатка), когда интенсивность окислительной дегидрогенизации постепенно ослабляется [46]. [c.135]

С повышением температуры в системе (а иногда в результате введения добавок) физические связи превращаются в химические (вулканизация каучука, спекание электродных масс) при этом система переходит в твердое состояние и обладает упругими свойствами. В отличие от пластических деформаций упругие деформации обратимы — после прекращения действия внешней нагрузки они исчезают. Вулканизованные углеродонаполненные каучуки характеризуются высокоэластичной деформацией — разновидностью упругой деформации. При высокоэластичной деформации — значительной деформации при относительно малых внешних нагрузках— перемещается не вся макромолекула связующего, а только та ее часть, в которой отсутствуют пространственные сшивки. [c.79]

Серу получают главным образом выплавкой самородной серы непосредственно в местах ее залегания под землей. Она применяется в про- звoд твe серной кислоты, для вулканизации каучука, как инсекти- [c.324]

Вулканизацией каучука называется процесс, при котором в результате взаимодействия каучука с серой или другими веществами (или под действием радиации) образуется значительное число новых связей между цепями (цепи сщиваются ), что приводит к изменению его эластичности и приобретению им значительной жесткости. Резина представляет собой вулканизованный каучук и обычно содержит еще различные наполнители (сажу и др.), пластификатор [c.568]

Первый период (1839—1900 гг.) характеризуется использованием полимеров природного происхождения, натуральных или модифицированных природного каучука, целлюлозы, белковых веществ. К этому времени относятся такие важнейшие технические достижения, как горячая (Ч. Гудьир, 1839 г.) и холодная (А. Паркер, 1846 г.) вулканизация каучука, получение эбонита (Т. Хэнкок, 1852 г.) и целлулоида (Д. Хьят, 1872 г.), разработка технологии пироксилинового (1884 г.) и баллиститного (1888 г.) порохов, изобретение модифицированного казеина — галалита (1897 г.). [c.381]

Белов H. Б., Корешова Ю. П. Тезисы Республиканской научно-технической конференции по проблемам химии и технологии процессов вулканизации каучуков. Днепропетровск, 1970, с. 89—90. [c.459]

Вулканизация каучука осуществлялась с помощью 2-меркап-тоимидазолина, рецептура, в ч. (масс.), резиновой смеси указана ниже [c.581]

Сера широко используется в народном хозяйстве. В резиновой промышленности ее применяют для превращения каучука в резину свои ценные свойства каучук приобретает талько после смешивания с серой и нагревания до определенной температуры. Такой процесс называется вулканизацией каучука (стр. 503). Каучук с очень большим содержанием серы назыпают эбонитом-, это хороший электрический изолятор. [c.382]

Свойства полимеров зависят от степени сшивания. Из сравнения трехмерной структуры с линейной структурой видно, что при трвуп рноН структуре не только повышается химическая стойкость высокомолекулярных веществ, но улучшается и ряд других свойств. Так, например, сырой каучук, который является типичным представителем высокомолекулярных веществ с цепеобразными молекулами, еше не обладает химической стойкостью, он легко разрывается при растяжении, превращается в липкую смолу при нагревании до 40-50°С, а на морозе в хрупкую массу, которую можно без труда разбить молотком. В результате вулканизации каучука происходит перестройка линейных молекул в рсхмерное состояние с образованием резины, которая обладает высокими физико-механическими сЁойст-вами и химической стойкостью. [c.32]

Изделия из каучука и резины, являющейся продуктом вулканизации каучука, стали незаменимыми во всех отраслях народного хозяйства, культуры и быта. Это объясняется теми исключительными свойствами, которые присущи резине. Высокая прочность и эластичность резины обеспечивают смягчение ударов, гашение механических колебаний, что вместе с хорогиим сопротивлением истиранию позволяет изготовлять различного рода шины, камеры и резиновую обувь. Устойчивость к воздействию многих веществ и отличная упругость резины используются для выпуска разнообразных уплотнительных деталей. Такие свойства резины, как мягкость и сохранение прочности при многократном изгибе, позволяют изготовлять из нее приводные ремни и транспортные ленты. К этому надо добавить, что резина газо- и водонепроницаема и хороший диэлектрик, что и используется в электротехнической промышлеиности, а также для производства оболочек аэростатов, дирижаблей, надувных лодок, скафандров и пр. [c.223]

Производство серной кислоты, сульфат-целлюлозы, органических иолисульфидов, дымного пороха, спичек, красителей, светящихся крйсок вулканизация каучука [c.55]

Помимо применения в качестве органических щелочей, ами-ногидроксипроизводные используются в синтезе оксизолинов и оксизолидинов, представляющих собою хорошие средства для чистки, а также меркаптотиазолинов — эффективных ускори-телей вулканизации каучука. Нитропарафины являются хоро- [c.463]

В окисленном асфальте сильно повышается величина отношения асфальтейы/смолы, что результируется в некотором увеличена его молекулярного веса, повышении твердости и хрупкости, снижении эластичности температура размягчения повышается, не-нетрация снижается. В элементном составе наблюдается изменение идет заметное обогащение серой и углеродом и обеднение водородом (отношение С/Н повышается). Почти весь кислород, содержащийся в 302, выделяется в виде реакционной воды. Это обстоятельство, а также накопление серы в окисленном битуме, несомненно, указывают на то, что основным агентом дегидрирования при воздействии па нефтяные остатки двуокиси серы является содержащийся в ней кислород сера же, если и участвует в процессе дегидрирования, то лишь в незначительной степени. Основное направление ее действия состоит в сшивании углеродных скелетов с образованием трехмерных структур. Процесс этот напоминает вулканизацию каучука при нагревании с элементной серой. Вновь образовавшиеся молекулы асфальтенов в результате конденсации двух и более молекул ароматизированных в результате дегидрирования углеводородов и смол способствуют накоплению в битуме более жестких с меньшим молекулярным весом асфальтенов, чем первичные асфальтены. Эти новые полициклоароматические кон- [c.85]

Хлорметилированные смолисто-асфальтеновые вещества являются эффективными вулканизующими агентами для бессерной вулканизации каучуков [211, 212]. Нйибольщей вулканизующей активностью характеризуются вулканизаты, полученные с применением хлорметилированных асфальтитов, обладающие более высокими показателями сопротивления тепловому старению [147]- [c.355]

Каучукоподобный характер некоторых битумных материалов натолкнул на идею добавки каучука к асфальтам, дегтям и пекам. Уже свыше 100 лет каучук используют в битумных композициях для придания им эластичности, а следовательно, для повышения эксплуатационной надежности кровельных материалов, герметиков и лаковых покрытий. Впервые применение каучуков упоминается в британских патентах [1, 2], опубликованных в 1813 г. Прорезиненные битумные материалы начали изучать ускоренными темпами после открытия способа вулканизации каучука при помощи серы. Абрахэм 13] приводит ссылки на 116 патентов и научно-технических статей, посвященных этому вопросу и опубликованных до 1943 г. [c.216]

Технология резины (1967) — [ c.0 , c.67 ]

Высокомолекулярные соединения (1981) — [ c.290 , c.313 , c.613 ]

Технология резины (1964) — [ c.0 ]

Основы технологии органических веществ (1959) — [ c.477 , c.480 , c.481 ]

Справочник резинщика (1971) — [ c.18 , c.19 ]

Крепление резины к металлам Издание 2 (1966) — [ c.24 , c.26 , c.30 , c.32 , c.114 ]

Основы технологии нефтехимического синтеза Издание 2 (1982) — [ c.221 ]

Высокомолекулярные соединения Издание 2 (1971) — [ c.216 , c.217 , c.229 , c.381 , c.459 , c.470 , c.476 ]

Химия и технология синтетического каучука Изд 2 (1975) — [ c.231 , c.234 ]

Высокомолекулярные соединения Издание 3 (1981) — [ c.290 , c.313 , c.613 ]

chem21.info

Урок по теме «Каучуки»

Разделы: Химия

Главная дидактическая цель урока:

Добиться понимания всеми учащимися взаимосвязи строения и свойств каучука.

Обучающие цели урока:

Раскрыть взаимосвязи строения и свойств вещества на примере различных видов каучука;
Актуализировать знания по проблеме взаимодействия “Человек – Природа”.

Развивающие цели урока:

Способствовать формированию умения применять приемы логического мышления: анализа и синтеза;
Особое внимание обратить на развитие интереса к предмету и речи учащихся;
Формировать умение пользоваться дополнительными источниками информации.

Воспитательные цели урока:

Воспитание патриотических чувств учащихся, гордости за достижения отечественной науки и производства.

Оборудование урока:

Реактивы: бромная вода, бензол или тетрахлорметан;
Демонстрационные образцы: натуральный и синтетический каучук, образцы резины,
Эбонит, клей “Момент”;

Девиз урока:

“В явлениях частных общее найти”.

План изучения.

История открытия натурального каучука.
Классификация каучуков.
Получение каучуков.
Свойства каучуков.
Вулканизация каучуков.
Применение каучуков.

Ход урока

На прошлом уроке мы познакомились с еще одним классом углеводородов – классом алкадиенов. У вас на партах лежат контрольные задания. Первое задание выполняет весь класс. Проверяем: вы должны назвать число полученных изомеров (6) и сумму цифр в названии полученных изомеров (29). Из-за ограниченного времени представляем только структурные изомеры, без межклассовой. Второе и третье задание у доски.

Контрольное задание:

1. Составьте структурные формулы всех изомерных пентадиенов и назовите каждый углеводород по международной номенклатуре.

2. Назовите вещества, которые получают при присоединении к молекуле изопрена:

а) одной молекулы брома;
б) двух молекул брома.

3. Из каких мономеров можно получить полимеры:

а)

б)

в)

Назовите мономеры.

Важнейшим свойством диенов является их способность к реакциям полимеризации, в результате которых получаются синтетические каучуки.

Каучуки… Откуда появилось это странное название?

Тема нашего урока: “Каучуки”.

Д/З.: стр. 114-116, упр. 5

Работаем в соответствии с планом (план записан на доске).

I. История открытия натурального каучука.

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. История открытия, изучения и искусственного получения этого чудо-материала ярка и увлекательна. Группа учеников подготовила материал по истории открытия натурального и синтетического каучуков. Учащиеся делают сообщения.

II. Классификация каучуков.

Познакомимся с классификацией каучуков (работа с таблицей).

Натуральный каучук.

Изопреновый.

Синтетические каучуки.

а) Бутадиеновый.

б) Изопреновый.

в) Хлоропреновый.

г) Бутадиен-стирольный.

III. Получение каучуков.

Первый завод по производству каучука был построен в Германии в 1916 году. Полимеризации под действием металлического натрия подвергался 2,3-диметилбутадиен-1,3.

Задание: самостоятельно записать процесс полимеризации 2,3-диметилбутадиена-1,3 в общем виде:

Метилкаучук (объяснить название)

Элементарное звено этого полимера отличается от звена натурального каучука на одну метильную группу.

Но этот каучук по своим потребительским качествам значительно уступал каучуку натуральному. Изделия из него боялись высокой и низкой температуры, а автомобильные покрышки истирались в десятки раз быстрее. Завод был закрыт.

Первым синтетическим каучуком стал бутадиеновый каучук, полученный в Советском союзе по методу Лебедева С.В.

Сырье: зерно картофель —> крахмал —> глюкоза —> спирт этиловый —> бутадиен-1,3 —> синтетический каучук.

Бутадиеновый каучук

Тем не менее синтетическому каучуку никак не удавалось достичь качества натурального полимера. Причину этого удалось разгадать только в 40 г.г. Дело в том, что в синтетическом каучуке элементарные звенья с цис-, трансконфигурацией расположены хаотически. Кроме того, полимеризация протекает не только как 1,4, но и как 1,2 – присоединение, в результате чего образуется полимер с разветвленной структурой:

Цисполибутадиен (дивиниловый)

Трансполибутадиен (бутадиеновый)

Оказалось, что природный полимер имеет цисрасположение заместителей при двойной связи. Это стереорегулярный полимер. Это еще один из примеров, где можно проследить влияние строения вещества на его свойства.

Макромолекулы современных каучуков имеют стереорегулярное строение, т.е. структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определенном порядке. Цис-форма более эластична, т.к. легко скручивается в клубок. Трансформа менее эластична, т.к. макромолекулы более вытянуты.

Впервые получить бутадиеновый каучук стереорегулярного строения удалось в 1957 году группе Советских ученых под руководством академика Б.А.Долгоплоска и члена Академии наук А.А. Короткова. По износоустойчивости и эластичности этот полимер превосходил натуральный и получил название дивиниловый.

В 1940 году получен хлоропреновый каучук.

Самостоятельно записать уравнение полимеризации 2-хлорбутадиена-1,3.

Этот каучук лишен таких недостатков как низкая термическая устойчивость, набухание и разрушение в нефтепродуктах (бензин, масла), используется для изготовления бензо- и маслостойкой резины, трубопроводов для перекачки нефтепродуктов.

Открытие катализаторов стереоспецифической полимеризации дало возможность Н.А.Короткову получить в 1950 году синтетический стереорегулярный изпреновый каучук.

Самостоятельно записать уравнение полимеризации 2-метилбутадиена1,3:

Некоторые синтетические каучуки представляют собой сополимеры, т.е. когда мономерами являются разные молекулы. Например, бутадиен-стирольный каучук:

Благодаря уникальной газонепроницаемости бутадиен-стирольный каучук используют для изготовления автомобильных камер.

IV. Свойства каучуков.

Физические свойства и химические свойства каучука.

Лабораторная работа.

1. Рассмотрим коллекцию каучуков.
Бутадиеновый каучук – эластичная желто-бурая масса, обладает слабым запахом.

Изопреновый каучук – эластичная темно-серая масса без характерного запаха.

Хлоропреновый – эластичная светло-желтая масса.

Бутадиен – стирольный каучук – эластичный, имеет светло-коричневую окраску с красноватым оттенком, обладает слабым запахом стирола.

2. Сравнение эластичности каучука и резины.

3. Сравнение растворимости каучука и резины в органических растворителях.

4. Определение ненасыщенного характера каучука.

ВЫВОД:
Каучуки обладают эластичностью – способностью восстанавливать форму.

Каучуки непроницаемы для воды и газов.

Ненасыщенные каучуки вступают в реакцию соединения с бромом.

Кроме перечисленных свойств каучук при нагревании взаимодействует с серой.

V. Вулканизация каучуков.

Каким же образом Ч.Гудьиру удалось превратить каучук в резину? Рассмотрим химическую сущность процесса вулканизации.

Вулканизация каучука – это нагревание смеси каучука с небольшим количеством серы и наполнителем (чаще всего сажа и порошок мела). Атомы серы присоединяются по месту разрыва двойных связей и как бы сшивают молекулы поперечными дисульфидными мостиками:

Продукт частичной вулканизации называют резиной. Такой полимер имеет разветвленную структуру и менее эластичен, чем каучук, но обладает значительно большей прочностью.

При увеличении количества серы продукт вулканизации приобретает сетчатую структуру и полностью теряет эластичность. Он называется эбонитом. Из него изготавливают детали электрической арматуры.

VI. Применение.

Каучуки нашли широкое применение:
Обувь, ткань.

Шины.

Ленты, ремни, трубы.

Строительные материалы.

Электротехника, электроника.

Строительные материалы.

РЕФЛЕКСИЯ.
Что нового вы узнали на уроке?

Что вас удивило?

Если вас заинтересовала тема сегодняшнего урока, сделайте рекламу-презентацию каучуку.

Выразите свое отношение к уроку смайликами.

Урок окончен!

Литература:
Габриелян О.С.Настольная книга учителя химии. 10 класс. М.: Дрофа,2004;

Колтуп М. Мир химии. М.: Детская литература, 1988;

Книга для чтения по органической химии. М.: Просвещение, 1985;

Макареня А.А. Повторим химию. М.: Высшая школа, 1989;

Чертков И.Н. Эксперимент по полимерам в средней школе. М.: Просвещение, 1971.

1.05.2010
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Вулканизация — каучук — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Вулканизация — каучук
Cтраница 1
Вулканизация каучуков осуществляется с помощью димеров диизоцианатов, органических перекисей и серы с соответствующими ускорителями и активаторами. Перерабатываются вальцуемые полиуретаны на стандартном оборудовании резиновой промышленности. [1]
Вулканизация каучука связана с взаимодействием серы с молекулами каучука. [2]
Вулканизация каучуков — это частный случай сшивания линейных полимеров, в процессе которого макромолекулы соединяются поперечными химическими связями с образованием пространственной трехмерной вулканизационной сетки. В подобной структуре макромолекулы не способны к необратимому перемещению друг относительно друга ( деформация сдвига), вследствие чего резины, в отличие от каучука, теряют свойства текучести, сохраняя, однако, в широком диапазоне температур способность к высокоэластической деформации. [3]
Вулканизация каучука была открыта в 1839 г., с тех пор технология этого процесса значительно изменилась. [4]
Вулканизация каучука бисазоэфирами была вновь изучена Ивановым с сотрудниками [966], которые подтвердили наличие протекающей количественно реакции эфиров азодикарбоновой или бисазо-дикарбоновой кислот с натуральным каучуком, сопровождающейся разветвлением и сшивкой. По данным Иванова, в противоположность результатам, полученным Флори с сотрудниками, бисазоэфирные вулканизаты каучуков, содержащих разветвления, обусловленные предварительным присоединением диэтилового эфира азодикарбоновой кислоты, по свойствам существенно отличаются от неразветвленных бисазоэфирных вулканизатов. [5]
Вулканизация каучуков заключается в связывании макромолекул в пространственную сетку, как правило, ковалентными химическими связями, с тем чтобы пластичный, способный течь полимер превратить в резину — эластичный конструкционный материал, обладающий высокой и обратимой деформируемостью, достаточной прочностью и рядом других ценных технических свойств. [6]
Вулканизация каучуков ускорителями и серой без активаторов, несмотря на определенные преимущества в сравнении с вулканизацией одной серой ( увеличение скорости сшивания и эффективности использования серы), все же не дает возможности получать резины с ценными техническими свойствами. Недостатки этого процесса проявляются также и в технологии. [7]
Вулканизация каучука заключается в образовании связей между макромолекулами каучука в результате обработки серой и другими веществами. Обычно вулканизация производится при нагре вании до 125 — 160 С в прессах, автоклавах и индивидуальных вулканизаторах-форматорах. [8]
Вулканизация каучука серой представляет собой полимерана-логичную реакцию, протекающую как по внутри -, так и по межмолекулярному механизму. Эта реакция открыта еще в 1839 г. Гу-диером при нагревании каучука с серой и оксидом свинца. Оказалось, что обработанный таким образом каучук существенно изменяет свои свойства: теряет пластичность, липкость и легкую растворимость и превращается в элластичную резину. Добавки специальных органических веществ ( впервые примененных в 1906 г. Онслагером) ускорядат реакцию серы с каучуком и ее можно проводить при низких температурах. Исследованием таких добавок, называемых ускорителями, занимались с 1912 г. Хофман и Готлоб. Здесь же будут обсуждены только некоторые основные положения. [9]
Вулканизация каучука олигомером приводит к уменьшению сегментальной подвижности каучука, что проявляется в уменьшении частоты вращения зонда. Наиболее сильное изменение частоты вращения наблюдается при введении небольшого количества ТГМ-3 ( 5 вес. Очевидно, что при введении небольшого количества олигомера эффект модификации каучука проявляется в значительной степени, а при дальнейшем увеличении количества олигомера начинает преобладать процесс гомополимери-зации ТГМ-3 в каучуке, и молекулярная подвижность каучука изменяется мало. [11]
Вулканизация каучука связана с реакцией взаимодействия серы с молекулами каучука. [12]
Вулканизация каучука хлоридом серы ( S2Cl2) впервые была описана К. Вулканизат после удаления непрореагировавшего S2C12 содержал одну группу SC1 на каждую прореагировавшую двойную связь, поэтому предполагается ( К. [13]
Вулканизация каучуков может быть осуществлена химическими и физическими способами. [14]
Вулканизация каучука была открыта в 1839 г., с тех пор технология этого процесса значительно изменилась. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru

Вулканизация каучука реакция – 25. Каучук и его свойства. Вулканизация каучука

Вулканизация каучука. Каучуки — доклад

Похожие главы из других работ:

История открытия натурального каучука

Сбор латекса и производство натурального каучука

Физические и химические свойства натурального каучука

Состав и строение натурального каучука

Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева

Получение синтетического каучука

Важнейшие виды синтетического каучука

ПОЛИМЕРАНАЛОГИЧНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ БУТАДИЕН-СТИРОЛЬНОГО КАУЧУКА

1.1 Синтез изопренового каучука

1.2 Молекулярная и надмолекулярная структура изопренового каучука

1.3 Вулканизация изопренового каучука

Вулканизация каучуков. Изменение свойств. — 17 Февраля 2015

Вулканизация каучука

Еще статьи:

Серная вулканизация каучуков. — 26 Мая 2015

Вулканизация каучуков — Справочник химика 21

Урок по теме «Каучуки»

Вулканизация — каучук — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вулканизация — каучук

Добавить комментарий Отменить ответ