Джерелом отримання натурального каучуку є молочний сік каучуконосних рослин - латекс. В даний час натуральний каучук практично весь отримують з плантації бразильської гевеї, розташованих головним чином в трцйіческой Юю-Східної Азії.
Виробництво ПК в даний час перевищує 5 млн. Т. На рік.
Глобули натурального латексу заряджені негативно, потенціал заряду в залежності від концентрації латексу і pH середовища коливається від 40 до 100 мВ. Щільність латексу залежить від його концентрації (щільність каучукової фази 914 кг / м [1]. Дисперсійного середовища -серума - 1020 Кг / м [2]).
Латекс, що витік з дерева, має слаболужну реакцію (pH * 7,2) і залишається стабільним протягом нетривалого часу; потім починається зниження pH до 6,9-6,6, після чого відбувається коагуляція - виділення каучукової фази з серума. Коагуляція латексу викликається кислотами, які
Утворюються під дією ферментів, постійно прису гсгвуюшіх в латексі. Для попередження самокоагуляціі до латексу на плантаціях добівляютО 5% аміаку; тільки при pH вище 10 .затеке залишається стабільним протягом тривалого часу.
Склад і властивості латексу можуть змінюватися в залежності від віку дерев, умов зростання, погоди і багатьох інших факторів. У латексі містяться (у%):
Промислові плантації каучуки отримують з латексу в основному двома способами.
1. Коагуляція латексу з подальшими промиванням і сушінням отриманого каучуку. При коагуляції більшість розчинних складових частин латексу потрапляє у відходи. В даний час це основний спосіб отримання плантаційного каучуку.
2. Випаровування води з латексу. Майже всі складові частини латексу в цьому випадку залишаються в каучуку. Спосіб дає можливість отримувати порошкоподібні каучуки.
Крім того, переробці піддається і польовий коагулюм - каучук, отриманий мимовільної коагуляцией.
Залежно від способу отримання плантації каучуки носять різні Торгові найменування.
Згідно з міжнародною класифікацією ITK поділяють на 8 типів і35 сортів. Тип НК визначається вихідною сировиною і методом отримання, сорт - якістю, яке оцінюють на підставі зовнішнього огляду і зіставлення з еталонним зразком.
Найважливішими типами НК, які надходять на вітчизняні заводи, є рифлений смокед-шитс (Ribbed Smoked Sheets) світлий креп (Pale Crepe Rubber), a також каучуки типу SMR (стандартний малайзійський каучук).
Смокед-шитс. Для отримання смокед-шігса латекс фільтрують через сита для відділення забруднень і згустків каучуку, що утворилися в результаті мимовільної коагуляції, разбана шот до 15-17% -ної концентрації і змішують з 1% -ної оцтової кислотою в спеціальних дерев'яних ємностях.
Отриманий коагулюм обробляють на вальцях з однаковою частотою обертання валків. При цьому частина серума, захопленого коагулюмом, віджимається, і каучук знімають з вальців у вигляді листів товщиною 6 мм. Ці листи пропускають один раз через інші вальці, які мають ребристу поверхню, що утворить на аркушах каучуку відповідний відбиток. Потім листи вимочують протягом-15
Ч. для видалення водорозчинних частин латексу і слідів оцтової кислоти, після чого розвішують в сушарці - коптильні Така сушарка зазвичай поміщається в двоповерховому або трехегажном будівлі, у верхній частині якого розвішують листи каучуку, а вниз) 'на вогнищі спалюють шкаралупу кокосових горіхів і сире дерево , при цьому каучук сушиться і одночасно копти гея. Копчення триває від 7 до 10 діб при 40 45 ° С. Утворені при горінні феноли консервую! каучук; це досить добре охороняє його від дії мікроорганізмів при зберіганні.
Рифлений смокед-шитс випускають декількох сортів Сорт IX RSS - каучук вищої якості, він повинен бути рівномірно прокопчен і не мати плям, міхурів і сторонніх включенні Крім того, випускається 5 сортів каучуку (№ 1 RSS- # 9632; № 5 RSS), які характеризуються збільшенням різних дефектів (сліди цвілі, іржа, бульбашки, частки кори і т. д.).
Листи каучуку пресують в стоси масою від 101,5 до 113,0 кг, які обертають листами каучуку того ж або більш високого ґатунку.
Світлий крен. Каучук світлий креп випускають у вигляді товстих і тонких листів чотирьох сортів кожного. При виготовленні світлого крепу в розбавлений латекс вводять 1% -ний розчин серністокіслого натрію (10 об'ємів розчину на 100 обсягів латексу). Таким обрзюм запобігає потемніння каучуку, так як виділяється при коагуляції латексу сірчиста кислота відбілює продукти окислення. Крім того, сірчиста кислота служить консервирующим засобом; в її присутності припиняється розвиток бактеріальних процесів.
Підготовлений латекс (з добавкою 1% -ного розчину МаБОз або без нього) коагулюють 1% -ним розчином оцтової кислоти і ретельно перемішують. Як - тільки латекс починає густіти, в резервуар, де відбувається коагуляція, вставляють многосекционную грати (в кожній клітині має бути приблизно однакова кількість каучуку).
Отримані шматки коагулюма промивають водою па агрегаті, що складається з трьох вальців. Перші і другі вальці мають фрикцію і валки з рифленою поверхнею (гли бина рифлення до 3 мм) для кращого розпушування і розтягування промивають каучуку; на цих вальцах промивають каучук і віджимають від залишків серума. Треті вальці з гладкою поверхнею не мають фрикції: з них виходить рівна смуга крепу. Отримані листи розвішують і сушать при 30-35 ° С протягом 2-3 тижнів. |
Світлий креп повинен бути рівного білого кольору без плям; плями жовтого і червонуватого відтінку свідчать про появу бактерій Каучук не повинен містити ніяких механічних включень, навіть у вигляді дрібних жовтих точок: такі точки являють собою залишки кори, не видалені з латексу внаслідок поганого проціджування його перед коагуляцією. Світлий креп випускають стосами масою от72,5 до 101,5 кт.
Каучуки традиційних сортів (смокед-шитс, різні крепи) мають помітною неоднорідністю властивостей, яка пояснюється недосконалістю технології та відсутністю технологічного контролю. В даний час розроблена нова технологія виробництва НК Каучуки, випущені за новою технологією, упорядковано відповідно до технічним стандартам, а не візуально. Якість таких каучуків оцінюється по системі БМЯ, що включає норми вмісту некаччукових речовин для НК трьох сортів.
При отриманні каучуку сортів нерозбавлений латею подкисляют
Мурашиної кислотою до pH 4,8-5,2. Отриманий коагулюм, а також польовий коагулюм подрібнюють за допомогою грануляторов, молоткових млинів або на вальцях в присутності невеликої кількості касторової олії (0,7%). Отриману крихту промиваюг в гро соковитою воді, сушать гарячим повітрям при температурі 100 110 ° С і пресують у брикети масою 33,3 кг і розміром 570X380 мм або 700X350 мм. Брикети упаковують в поліетиленову плівку толщіной0,3 мм з температурою плавлення 109 ° С. що необхідно враховувати при переробці каучуку.
Основні властивості технічного каучуку визначаються наявністю в ньому високомолекулярного вуглеводню складу (ОНй) п.
Вуглеводень кау чука містить ізопентеновис групи
Утворені при полімеризації ізопрену.
Натуральний каучук являє собою поліізопрен, в молекулах якого ланки з'єднані в положенні 1,4-цис:
Н2С сня з = з СН2 співдружність незалежних держав - / Н3С н
Каучук з гевеї повністю є 1,4-цис-ізомером. Неграничне гь каучуку
- 95 98% від Теоретичною. У свіжому каучуку є також альдегідні групи, кількість яких значно коливається в залежності від походження каучуку; вони викликають сильне структурування і збільшення в'язкості каучуку при зберіганні.
Середня мо окулярная маса НК в латексі дорівнює 1,3-10 'при бімодальному молекулярно-масовий розподіл, яке характеризується слабко виражені піками в низкомолекулярной (105) і високомолекулярної (більш 2106) областях.
Зазвичай при зберіганні, мабуть, в результаті реакцій кінцевих альдегідних груп і містяться в каучуку білків відбувається структурування каучуку, що приводить до підвищення його в'язкості. Введення монофункціональних амінів (наприклад, гидроксиламина; на стадії латексу дозволяє виключити процес структурування і освіти додаткової кількості мікрогеля і таким чином збільшити стабільність каучуку при зберіганні.
Каучук, отриманий висушуванням
До складу речовин ацетонового екстракту входять: 51% жирних кислот (олеїнова, лінолева і стеаринова), що є активаторами вулканізації гумових сумішей, 3% їх ефірів. 7% глюкозйдов, а також амінокислоти, фосфор, азотсодержащие і інші органічні речовини.
У ацетонове екстракті містяться каротин і деякі речовини основного характеру, які захищають каучук від світлового старіння, а також сполуки С2-Н42О4 і С20Н30О (0,08- 0.16%), що є інгібіторами окислення НК
Азотовмісні речовини-це в основному білки і продукти їх розкладання (амінокислоти). Білки прискорюють вулканізацію каучуку, захищають його від старіння, підвищують набухання гум в воді, різко знижуючи при цьому діелектричні властивості.
До складу золи, який залежить 01 способів виділення каучуку, входять сполуки натрію, калію, кальцію, магнію, фосфору, а також сліди металів змінної валентності - заліза, міді, марганцю, що є сильними каталізаторами процесу окислення каучуку.
Забруднення (розмір часток
Вуглеводень гутаперчі - 1,4-Гранса-поліізопрен
Має високий ступінь кристалізації (36%) і кристалізується з великою швидкістю. Напівперіод кристалізації при 45 ° С составляет96 хв.
Гутаперча дуже термопластичних: при температурі 20 ° С це міцний
Високоеластичний продукт, який стає крихким при - 30 ° С і переходить у в'язкотекучий стан при 50-70 ° С внаслідок повного зникнення кристалічної фази. Вона вулканізується тими ж вулканізуючими агентами, що і НК, при цьому виходять вулканізат з високими механічними властивостями. Володіючи повною водо - і газонепроницаемостью, а також іншими цінними технічними властивостями, гутаперча особливо відрізняється високими діелектричними властивостями, що визначає основну область се застосування (самостійно або в комбінації з НК): ізоляція подьідних і підземних кабелів, а також в електро - і радіопромисловості.
Фізичні властивості. Натуральний каучук в разі тривалого зберігання при температурі від 10 ° С і нижче кристалізується. Максимальна швидкість його кристалізації спостерігається при -25 ° С. Зовні кристалізація виражається в тому, що листи каучуку втрачають прозорість і тверднуть. Каучук плавиться при температурі 40 ° С. Плавлення закристалізованого каучуку супроводжується поглинанням тепла (17 кДж / кг). Каучук кристалізується в умовах кімнатної температури при розтягуванні зразків більш ніж па 70%, а його вулкан ізатем-прі розтягуванні більш ніж на 200%.
В результаті багаторазово повторюваних заморожуванні змін фізичних і хімічних властивостей каучуку не відзначається. При температурі 40ЕС і атмосферному тиску розчинність кисню в 1 г смокед-шігса становить 17,8-10
5 г, що становить приблизно 13% (об.).
Найважливіші фізичні властивості НК наведені нижче:
Щільність, кг / м '. 913
Температура склування, ° С. -70: -72
Термічний коефіцієнт об'ємного розширення (в інтервале0- 85 ° С),
TOC o "1-5" h z Теплопровідність *, Вт / Г (м К). 0,14
Теплота згоряння, МДж / кг. 45,2
Питома теплоємність кДж / (кт-К). 1,88
1 Показник заломлення
Світлий креп. 1,519-1,525
Вуглеводень каучуку. ], 519-1,522
Полу період кристалізації
Нерастянутого каучуку при - 25сС, ч 2-4
(При частоті коливань 1000 Гц / с)
Каучук різних сортів. 2,40-2,70
Вуглеводень каучуку. 2,37
Тангенс кута діелектричних втрат Питомий об'ємний електричний опір, Ом м
Смокед-шитс. вуглеводень каучуку
Параметр розчинності, (МДж / м '). 16,6
* Теплопровідність гуми складається адитивно з теплопровідності інгредієнтів, що входять до її складу.
Каучук розчинний в аліфатичних і ароматичних вуглеводнях, хлороформі, сірковуглеці. Каучук випадає з розчинів при додаванні до них спирту або ацетону.
Технологічні властивості. Для НК звичайних типів, якість яких оцінюється в основному візуально, показники пластоеластіческіх властивостей не нормуються і можуть значно коливатися. Крім реакцій структурування по альдегідної групи на в'язкість впливають також окислювальні процеси, що призводять до деструкції або структурування макромолекул каучуку. Середні значення в'язкості по Муні при 10СРС коливаються від 95 уел. од. для смокед-Шитса 1-го сорту і 8МЯ 5 до 75 одиниць для 5МЯ 50.
Обробка латексу перед виділенням каучуку солянокислим гідроксилу іншому, що перешкоджає структурування макромолекул по альдегідної групи, призводить до отримання каучуку (сорт 8ми. 5СУ), що має при зберіганні постійне шаченіях в'язкості по Муні 60 ± 5 уел. од.
Натуральний каучук, звичайно застосовуваний в гумовому виробництві, недостатньо пластичний і, як правило, піддається попередній механічної пластикации на вальцях (при 40- 70 ° С) або термоокістітельной деструкції в гумозмішувачах або спеціальних черв'ячних лластікаторах (при 100- 150 ° С). Для скорочення тривалості пластикации часто застосовують спеціальні прискорювачі пластикации (деякі меркаптани, дисульфіди і ін,).
Швидкість пластикации НК, а також його стійкість до окислення під дією сонячних променів і високих температур в значній мірі визначається складом некаучукових компонентів, що змінюються в залежності від умов виділення каучуку.
Натуральний каучук добре змішується з інгредієнтами в гумозмішувачах або на вальцях. Гумові суміші на його основі характеризуються високою
Клейкістю, хорошими каландруемостио і шіріцуемостью, високою коешонной міцністю.
Вулканізація. Основним вулканизующего агентом для НК є сірка (доз мас. Ч.). Як прискорювачів сірчаної вулканізації використовуються головним чином тіазоЙи, сульфенамід. тіурами.
Якість каучуку оцінюють за властивостями вулканітів стандартної гумової суміші з меркаптобензтіазол. Рецепт стандартної гумової суміші наведено нижче:
Фізико-механічних показників, але чутлива до зміни складу каучуку.
Суміш пріготовпяют на лабораторних вальцях (діаметр валків 160 мм, довжина 320 мм), нагрітих до 70-80 ° С, завантаження 800 г, тривалість змішування 18 хв. Послідовність введення інгредієнтів суміші наступна (хв):
Каучук. 0 Оксид цинку і меркапто-
Стеарин. 8 бензтіа зол. 12
1а 17-й хв зменшують зазор між валками до 1 мм (пропуск смсі «на гонку»). Вулканізацію суміші проводять при 143 ° С.
Показники Юхимку-механічних властивостей вулканізованої суміші (вулканизата) повинні бути наступними:
TOC o "1-5" h z Міцність при розтягуванні, М11а, не менше. 23
Відносне подовження,%, не менше. 700
Межі оптимуму вулканізації, хв. 20-30
Властивості і галузі застосування ОКМ ка піратів. Схильність НК до кристалізації при температурах близьких до нормального, обумовлює високу міцність при розтягуванні як ненаповнених гум з НК, гак і гум на його основі, що містять неакжвние наповнювачі. При введенні активних наповнювачів значно підвищуються напруги при подовженнях, твердість і опір стиранню гуми. Гуми характеризуються високою еластичністю, морозостійкістю, високими динамічними властивостями, зносостійкістю, але мають малу, стійкістю до дії агресивних середовищ, сильно набухають в
Вуглеводнях і внаслідок високої непредельности швидко піддаються старінню.
Поєднання хороших технологічних властивостей гумових сумішей з комплексом цінних технічних властивостей вулканігзатов зумовило широке застосування ПК як самостійно, так і в комбінації з іншими каучуками для виробництва автомобільних шин і різноманітних резінозих технічних ізделіРЙ (амортизаторів, прокладок, ущільнювачів і інших деталей). На основі НК виготовляють клеї, ебоніту, губчасті вироби. Важливі області застосування НК - гумові вироби санітарії, медичного, харчового, побутового і спортивного призначення.