Каучуки и эластомеры
Эластомерами называют полимерные материалы, способные к обратимым высокоэластическим деформациям в широком интервале температур (см. Полимеры). Каучуки — натуральный и синтетические — основа подавляющего большинства эластомеров, высокомолекулярные соединения со своеобразным комплексом свойств.Дермин «каучук» происходит от двух слов языка индейцев, населявших берега Амазонки: «кау» — «дерево», «учу» — «плакать, течь». «Каучу» — сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы к этому слову прибавили всего одну, букву... А познакомились с «каучу» они лишь в XVI в., после возвращения из плавания Колумба и его спутников. Первое научное описание каучука, его свойств и способов добычи в Южной Америке представил во французскую Академию наук Ш. Кондамин в 1738 г.
Но еще долго каучук оставался не больше чем заморской диковинкой, не имевшей отношения ни к одному серьезному делу. Лишь в 1823 г. К. Макинтош организовал в Глазго производство непромокаемой ткани для плащей, пропитанной раствором натурального каучука. Неважные это были плащи: при похолодании «макинтоши» становились жесткими, при жаре, наоборот, липкими. Впрочем, Макинтош и не был первооткрывателем этого способа делать одежду непромокаемой. Им постоянно пользовались коренные жители Южной Америки, пропитывавшие ткани соком гевеи.
В 1839 г. американец Ч. Гудьир разработал способ вулканизации каучука. Под действием серы при умеренном нагревании каучук приобретал большую прочность, твердость, становился менее чувствительным к переменам температуры.
Современная химия объясняет изменения, происходящие при вулканизации, следующим образом. Макромолекулы натурального каучука хотя и скручены в спирали, клубки, но построены линейно. Под действием серы (или других вулканизующих агентов) происходит «сшивка» макромолекул, образуется резина, имеющая трехмерную, пространственную структуру, более прочная и твердая, чем невулканизированный каучук. Вулканизация и сейчас остается одной из самых важных стадий получения любого изделия из резины.
Состав и свойства натурального каучука исследовали многие известные химики XIX — начала XX в.: Г. Бушарда, Г. Уильяме, К. Гарриес, И. И. Остро-мысленский, М. Г. Кучеров, Б. В. Бызов... В 1861 — 1862 гг. английский химик Г. Уильяме обнаружил в продуктах сухой перегонки натурального каучука непредельный углеводород, который назвал изопреном (см. Ненасыщенные углеводороды). Впоследствии оказалось, что натуральный каучук состоит в основном, на 93—94%, именно из полиизопрена. В 1879 г., используя изопрен, полученный сложным химическим путем из скипидара, Г. Бушарда в результате реакции полимеризации добился образования продукта, по своим свойствам очень близкого к каучуку. Спустя 8 лет ученик Л. М. Бутлерова молодой русский химик И. Л. Кондаков осуществил первый синтез изопрена. А в 1910 г. С. В. Лебедев получил первый каучукоподобный искусственный полимер из углеводорода дивинила (бутадиена) Н2С=СН—СН=СН2.
В 1926 г. Высший Совет Народного Хозяйства СССР объявил конкурс на лучший способ получения искусственного каучука. Условия конкурса были жесткими: за неполных два года — к 1 января 1928 г. нужно было разработать технологию получения из доступного сырья такого искусственного каучука, который мог бы по комплексу свойств соперничать с природным и, что особенно важно, производиться в промышленных масштабах.
Победителями этого конкурса стали ленинградские химики во главе с С. В. Лебедевым. Они разработали способ получения из этилового спирта дивинила с последующей полимеризацией его на металлическом натрии. Впервые в мире на основе метода, предложенного С. В. Лебедевым, в начале 1930-х гг. в нашей стране было создано промышленное производство синтетического каучука. За рубежом подобные производства появились позже: например, в Германии — в 1938 г., в США — в 1942 г.
Сейчас известны и производятся в промышленных масштабах каучуки изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные, хлоропреновые, тиокольные, полиуретановыс, силиконовые (кремнийорганиче-ские), акрилатиые, этиленпропиленовые и др. Все синтетические каучуки (СК) подразделяют на каучуки общего и специального назначения.
Более половины мирового производства синтетического каучука расходуется на производство шин. На изготовление комплекта покрышек для малолитражного автомобиля нужно около 20 кг каучука, причем, как правило, разных сортов и марок, а для 40-тонного самосвала — почти 1900 кг. Меньшая половина СК идет на все остальные виды резиновых изделий для техники (их около 50 тыс.), быта, спорта.
