Що таке вулканізація каучуку?

Синтетичне або натуральне речовина, що володіє властивостями еластичності, електроізоляційними характеристиками і водонепроникністю, називають каучуком. Вулканізація такої речовини шляхом проведення реакцій з участю певних хімічних елементів або під впливом іонізуючої радіації призводить до утворення гуми.

Як з'явився каучук?

Хроніка появи каучуку в країнах Європи каучуку почалася тоді, коли Колумб в 1493 році привіз з нового континенту дивовижні скарби. Серед них виявився навдивовижу прудкий м'яч, який зробили місцеві тубільці з молочного соку дерева гевеї. Цей сік індіанці називали «каучу» (від «кау» - дерево, «чу» - сльози, плакати) і використовували в ритуальних обрядах. Назва закріпилася і при іспанському королівському дворі. Проте в Європі про існування незвичайного матеріалу забули аж до 18 століття.


Загальний інтерес до каучуку виник лише після того, як французький мореплавець Ш. Кондамін в 1738 році представив ученим з Паризької академії наук якийсь пружний матеріал, зразки виробів з нього, його опис і методи видобутку. Ці речі Ш. Кондамін привіз з експедиції по Південній Америці. Там тубільці робили різні предмети побуту зі смоли особливих дерев. Такий матеріал отримав назву "гума", від лат. resina – "смола". Саме з цього часу і почався пошук способів застосування цієї речовини.

Що таке гума?

Однак між назвою resina і поняттям, під яким ми сьогодні сприймаємо цей матеріал, мало спільного. Адже деревна смола – це лише сировина для гуми. Вулканізація каучуку дає можливість значно поліпшити її якість, зробити її більш еластичною, міцною і довговічною. Саме такий процес дозволяє отримувати безліч різновидів гум для технічних, технологічних і побутових цілей.

Цінність каучуку

Сьогодні найбільш масове застосування каучук отримав у виробництві гуми. Сучасна промисловість виготовляє різні види для автомобільних, авіаційних, велосипедних покришок. Її використовують при виготовленні різноманітних ущільнювачів для роз'ємних елементів в гідравлічних, пневматичних і електронних пристроях. Продукт, отриманий в процесі вулканізації каучуку сіркою та іншими хімічними елементами, що використовують для електроізоляції, у виробництві медичних та лабораторних приладів і пристосувань. Крім того, різні каучуки застосовують для виготовлення конвеєрних стрічок, що працюють під великими навантаженнями, антикорозійних покриттів котлів і труб, різних видів клею і тонкостінних високоміцних дрібних виробів. Синтезування штучного каучуку дало можливість створити деякі види твердого ракетного палива, де цей матеріал відіграє роль пального.

Що таке вулканізація каучуку і що вона дає?

Технологічний процес вулканізації передбачає змішання каучуку, сірки та інших речовин в необхідних пропорціях. Їх піддають тепловій обробці. При нагріванні каучуку з агентом сірки молекули цієї речовини скріплюються один з одним сірчаними зв'язками. Деякі їх групи утворюють єдину тривимірну просторову сітку.
В склад каучуку входить велика кількість вуглеводнів поліізопрену (C5H8)n, білків, амінокислот, жирних кислот, солі деяких металів та інші домішки. В молекулі природного каучуку може бути до 40 тисяч елементарних ланок, він не розчиняється у воді, але чудово розщеплюється в органічних розчинниках. Однак якщо каучук здатний практично повністю розчинитися в бензині, гума в ньому лише розбухне. Вулканізація цього матеріалу сприяє зниженню пластичних показників гуми, оптимізує ступінь її набухання і розчинність при безпосередньому контакті з органічними розчинниками. Процес вулканізації каучуку забезпечує отриманий матеріал більш міцними властивостями. Гума, виготовлена за такою технологією, здатна зберігати еластичність в широкому діапазоні температур. У той же час порушення технологічного процесу у вигляді збільшення додавання сірки призводять до появи твердості матеріалу і втрати еластичних здібностей. В результаті виходить зовсім інша речовина, яку називають эбонитом. До появи сучасних видів пластмас ебоніт вважався одним з найкращих ізолюючих матеріалів.

Альтернативні методики

Тим не менш наука, як відомо, не стоїть на місці. Сьогодні відомі й інші вулканизирующие агенти, проте сірка досі залишається найбільш пріоритетним. Для прискорення вулканізації каучуку використовується 2-меркаптобензтиазол і деякі його похідні. В якості альтернативних методик проводять іонізуючу радіацію з застосуванням деяких органічних пероксидів. Зазвичай при будь-якому вигляді вулканізації в якості вихідної сировини використовують суміш каучуку і різних добавок, що додають гумі необхідні властивості або поліпшують її якість. Додавання наповнювачів, наприклад, сажі і крейди, сприяє зниженню вартості отриманого матеріалу. В результаті технологічного процесу продукт вулканізації каучуку набуває високу міцність і хорошу еластичність. Саме тому в якості сировини для виготовлення гуми використовують різні види натуральних і синтетичних каучуків.

Перспективи подальшого розвитку

Завдяки розвитку технологій виробництва синтетичного каучуку виробництво гуми перестало повністю залежати від натурального матеріалу. Тим не менш сучасні технології не витіснили потенціал природного ресурсу. На сьогоднішній день частка споживання натурального каучуку у виробничих цілях становить близько 30%. Унікальні якості природного ресурсу забезпечують незамінність каучуку. Він необхідний у виробництві великогабаритних гумотехнічних виробів, наприклад, при виготовленні шин для спецтехніки. Найвідоміші у світі виробники шин використовують у своїх технологіях суміші натурального і синтетичного каучуків. Саме тому найбільший відсоток застосування природної сировини випадає на шинний сектор промисловості.