Kauczuk to związek organiczny, którego głównymi składnikami są węgiel i wodór. Pozyskiwany jest ze specjalnych roślin drzewiastych, które często nazywane są roślinami gumowymi. Tacy przedstawiciele flory rosną w tropikach. Ich narządy (owoce, liście, gałęzie, pień, korzenie) zawierają lateks. Ten mleczny płyn nie jest sokiem roślinnym, botanicy wciąż wątpią w specyfikę jego znaczenia dla życia organizmu roślinnego. To właśnie z lateksu w procesie koagulacji uzyskuje się ciągłą elastyczną masę, którą jest naturalny kauczuk naturalny.
Historia odkrycia naturalnego kauczuku
Wkład Krzysztofa Kolumba w rozwój światowej cywilizacji nie ogranicza się do wielkich odkryć geograficznych. To jego statek wylądował na wyspie Hispaniola w 1493 roku i zabrał pierwszy produkt gumowy do Hiszpanii. Była to elastyczna, odbijająca się kula, którą miejscowi robili z soku z hevea, rośliny znalezionej nabrzegi Amazonki. Widząc, jak Indianie entuzjastycznie rzucali dziwacznym maleństwem, które dosięgając ziemi również odbijało się jak żywe, jakby skakało, Hiszpanie byli poważnie zaskoczeni. Po próbie trzymania tej skaczącej piłki doszli do wniosku, że jest ona dość ciężka, a także zauważyli jej lepkość i charakterystyczny zapach dymu.
Używanie gumy przez Indian nie ograniczało się do tego. Lokalne plemiona nie tylko grały w ten bal, ale wykorzystywały go w różnych ceremoniach religijnych. A sok z drzewa, z którego został uzyskany, uznano za święty i nazwano go „cauchu”, co w tłumaczeniu oznacza „łzy drzewa”.
Wśród ciekawostek przywiezionych przez Kolumba do Hiszpanii był ten niezwykły bal. Od tego czasu rozpoczęła się historia stosowania gumy.
Pierwsze próby aplikacji
Ale Europejczycy nie zwracali należytej uwagi na ciekawość Indian. A do XVIII wieku nikt nie myślał o tym, jak szerokie i różnorodne są obszary zastosowania gumy. Dopiero gdy członkowie francuskiej ekspedycji, którzy odwiedzili tropikalne lasy Ameryki Południowej, został ponownie sprowadzony do Europy, zwrócili na niego uwagę. Jeszcze większe zainteresowanie wzbudziło, gdy francuski naukowiec Ch. Condamine, przemawiając na zjeździe Paryskiej Akademii Nauk, zademonstrował próbki tej substancji, pokazał sposoby jej zastosowania i produkty z niej.
Powszechne użycie kauczuku naturalnego w Europie rozpoczęło się około 1770 roku, kiedy w szkołach pojawiło się nowe akcesorium - gummilastic, który służył do zacierania linii ołówka.
Następny początekaktywne poszukiwanie możliwych zastosowań gumy. W tym czasie datuje się wynalezienie szelek i gumowych nici. A szkocki wynalazca C. Mackintosh odgadł, że między dwiema warstwami materiału ułoży cienką warstwę gumy, uzyskując w ten sposób wodoodporny materiał. Ten materiał był szalenie popularny, płaszcze przeciwdeszczowe z niego otrzymały swoją nazwę od imienia wynalazcy. Nazywali się Mac.
Upadek przemysłu gumowego
Pierwsze próby rozpoczęcia produkcji butów wodoodpornych zakończyły się niepowodzeniem. Kalosze, choć na krótko stały się dość modne, nie różniły się praktycznością. Na mrozie mogły pękać, a w upale prawie się stopiły i wydzielały nieprzyjemny zapach.
Entuzjazm wynalazców nie trwał długo. W jednym z tych lat w wielu częściach Europy było bardzo gorące lato. Pod wpływem wysokich temperatur produkty przemysłu gumowego zamieniły się w okropnie pachnącą masę. Wszystkie przedsiębiorstwa z tej branży zbankrutowały.
Odkrycie Charlesa Goodyear
I nikt by nie pomyślał o kaloszach i mackintosach, gdyby nie wytrwałość Amerykanina Charlesa Goodyeara. Poświęcił wiele lat na znalezienie sposobów na zrobienie dobrego materiału z gumy.
Goodyear przeprowadził wiele eksperymentów, mieszając gumę z prawie wszystkim. Dodał do tego sól, pieprz, piasek, a nawet zupę. Wynalazca, który wydał wszystkie swoje pieniądze i siły, tracił już nadzieję. Ale jego wysiłki zostały jednak ukoronowane sukcesem. Dodając siarkę do substancji, odkryłże poprawiły się zarówno wytrzymałość, elastyczność, jak i stabilność temperaturowa.
W ten sposób udało mu się ulepszyć gumę. Właściwości i zastosowanie nowego związku ponownie stały się przedmiotem badań naukowców i przemysłowców. Materiał pozyskiwany przez Goodyear to to, co obecnie nazywamy gumą, a proces, w którym jest pozyskiwany, to wulkanizacja gumy.
Wysięgnik gumowy
Po sensacyjnym odkryciu na szczęśliwego naukowca spadły liczne oferty zakupu patentu na wynaleziony materiał. Wykorzystanie gumy do produkcji gumy stało się ogromne. Aby to zrobić, prawie wszystkie kraje zaczęły szukać sposobów uprawy drzew kauczukowych na swoim terytorium. Pod tym względem Brazylia miała największe szczęście, ponieważ to właśnie ten stan był właścicielem ogromnych rezerw takich zakładów. Brazylijski rząd dołożył wielu starań, aby pozostać monopolistą w tej dziedzinie, kategorycznie zakazując eksportu nasion i młodych roślin Hevea. Za to przestępstwo wprowadzono nawet karę śmierci.
Ale Anglik Wickham, który ma praktykę szpiegowską, zdołał przedostać się na brzeg Amazonki, gdzie potajemnie zdobył i wysłał do Wielkiej Brytanii 70 000 nasion drzew kauczukowych. I chociaż lokalnym hodowcom nie od razu udało się wyhodować tę tropikalną roślinę na terytorium o innym klimacie, to dzięki ich staraniom po pewnym czasie na rynku pojawiła się tańsza i tańsza angielska guma.
W międzyczasie stosowanie kauczuku naturalnego stało się tak powszechne, że liczba produktów gumowych przekroczyła 100 000.liczba nowych produktów: przenośniki taśmowe i izolacja elektryczna, „gumki” do bielizny, butów gumowych, balonów dziecięcych itp. Ale główne zastosowanie kauczuku naturalnego wiązało się z przemysłem motoryzacyjnym, kiedy wynaleziono pierwsze opony do wagonów, a następnie opony samochodowe.
Wykorzystanie gumy i gumy w naszym kraju od dawna opiera się na ich produkcji z zagranicznych surowców. Dopiero gdy w Kazachstanie odkryto mlecze, których korzenie zawierają gumę, pojawiły się pierwsze wyroby gumowe z rodzimego surowca. Był to jednak bardzo pracochłonny proces, ponieważ ekstrakcja gumy z korzeni mniszka trwała bardzo długo ze względu na jej niskie stężenie (16-28%).
Pozyskiwanie kauczuku syntetycznego
Zasoby naturalne kauczuku naturalnego nie zaspokajają wysokich potrzeb ludności na towary wykonane z tego materiału. Obecnie produkcja kauczuku syntetycznego jest znacznie większa.
S. V. Lebedev w 1910 roku po raz pierwszy otrzymał kauczuk syntetyczny. Materiałem do produkcji był butadien, który wyizolowano z alkoholu etylowego. Później, przeprowadzając reakcję polimeryzacji z użyciem sodu metalicznego, otrzymano syntetyczny kauczuk butadienowy.
Przemysłowa produkcja kauczuku syntetycznego
W 1925 SV Lebedev postawił sobie zadanie znalezienia przemysłowej metody syntezy kauczuku. Dwa lata później udało się go pomyślnie rozwiązać. W laboratorium zsyntetyzowano pierwsze kilka kilogramów gumy. To Lebiediew podjąłbadanie właściwości tej gumy i opracowanie receptur na pozyskiwanie z niej produktów niezbędnych konsumentowi.
W kolejnych latach użycie gumy było najważniejszym zadaniem pracy S. V. Lebiediewa. To według jego metody pierwsza partia tego materiału na skalę przemysłową została uzyskana w pierwszym na świecie zakładzie produkującym ten materiał.
W latach 1932-1990 Związek Radziecki był liderem pod względem produkcji w tej branży. Zastosowanie kauczuku syntetycznego umożliwiło poszerzenie asortymentu wyrobów gumowych, w szczególności: wyrobów z gumy miękkiej, podeszw do butów, różnych rur i węży, uszczelniaczy i klejów, farb na bazie lateksu i innych.
Właściwości i zastosowania kauczuku syntetycznego
Teraz asortyment kauczuków syntetycznych znacznie się powiększył w porównaniu do połowy XX wieku. Jego różne rodzaje mogą znacznie różnić się składem chemicznym i właściwościami konsumenckimi. Klasyfikacja kauczuku syntetycznego opiera się na różnicy w monomerach, które są używane do jego produkcji. Są więc izopren, butadien, chloropren i inne typy. Według innej klasyfikacji kauczuki dzieli się na typy w zależności od charakterystycznej grupy atomów tworzących ich skład. Na przykład znane są rodzaje polisiarczków, kauczuków krzemoorganicznych itp.
Główną metodą produkcji kauczuków syntetycznych jest polimeryzacja dienów i alkenów. Najczęstsze monomery w tym przypadku można nazwać butadienem, izoprenem, etylenem, akrylonitrylem itp.
Niektóre rodzaje polisiarczków, kauczuków poliuretanowych są otrzymywane podczas reakcji polikondensacji.
Gumki do celów ogólnych i specjalnych
W zależności od zastosowania, gumy można podzielić na materiały ogólnego i specjalnego przeznaczenia. Przedstawiciele pierwszej grupy mają zestaw właściwości, które umożliwiają wykorzystanie ich do produkcji różnych towarów, których właściwości sprężyste powinny pojawiać się w zwykłych temperaturach. Ale użycie kauczuku syntetycznego do specjalnych celów oznacza zachowanie właściwości w sytuacjach ekstremalnych, na przykład pod wpływem mrozu i ognia, ozonu i tlenu itp.
Zastosowanie gumy izoprenowej
Skład kauczuku izoprenowego jest bardzo podobny do kauczuku naturalnego. W konsekwencji zakres właściwości tych substancji jest w dużej mierze taki sam.
Jego wady to słaba odporność na wysokie temperatury, ozon i bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Niska wytrzymałość kohezyjna kauczuków na ich bazie to właściwość, która sprawia, że kauczuki izoprenowe są mniej popularne. Jego stosowanie jest utrudnione ze względu na zwiększoną lepkość, niewystarczający szkielet i płynność. Jednak w produktach monolitycznych, które nie wymagają łączenia dużej liczby części, szeroko stosowane są kauczuki izoprenowe.
Gumowe łatki
Wykorzystanie gumy w medycynie również ma miejsce. Najpopularniejszym produktem branży medycznej, otrzymywanym z zastosowania gumy, jest plaster. Jest to mieszanka gumy, właściwości leczniczych isubstancje pokrewne. Korzyści z tych poprawek:
- długa lepkość;
- kompatybilność z wieloma lekami;
- nieszkodliwość;
- łatwość użytkowania.
Proces produkcji polega na rozpuszczeniu 1 części gumy w 12 częściach benzyny. Następnie do roztworu wprowadzane są inne składniki towarzyszące: terpentyna (zwiększa lepkość), lanolina (zabezpiecza przed wysychaniem), tlenek cynku (zmniejsza podrażnienia), leki (tworzą efekt terapeutyczny).
Implanty gumowe
Naprawdę ważnymi produktami gumowymi są implanty narządów ludzkich. Zastosowanie gumy w ich produkcji rozpoczęło się stosunkowo niedawno i zapoczątkowało nową erę w rozwoju medycyny.
Implanty tchawicy to materiały wykonane z poliaktylanów, polisiloksanów, poliamidów. Sztuczne serce i jego części wykonane są z poliuretanów i polioksylanów. Polietylen i polipropylen są materiałem do produkcji implantów części przełyku, a polichlorek winylu jest głównym składnikiem implantów innych części układu pokarmowego. Sztuczne naczynia krwionośne wykonane są z politereftalanu etylenu, politetrafluoroetylenu i polipropylenu. Poliakrylany, poliamidy, poliuretany pomagają osobom niepełnosprawnym znaleźć nowe kości i stawy.
Zastosowanie gumy w produktach przemysłowych
Znaczenie kauczuku w gospodarce narodowej jest ogromne. Ale użycie naturalnej gumy w czystej postaci to duża sprawarzadkość. Najczęściej stosowany jest w postaci gumy. Produkty wykonane z tego materiału odnajdujemy w życiu codziennym na każdym kroku. Obejmuje to izolację przewodów, produkcję butów i odzieży, opon samochodowych i wiele więcej.
W przemyśle obuwniczym z reguły stosuje się następujące rodzaje gumy: porowata (podeszwa), skóropodobna (dolna część buta), przezroczysta (obcasy).
Wykorzystywanie kauczuku naturalnego i jego syntetycznych analogów nie stało się przypadkowe. Spełniają większość ludzkich potrzeb, będąc jednym z najbardziej wszechstronnych materiałów.
