Каучук пен резеңке

Қазақстан Республикасының Бәләм және Ғылым  министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

 

 

     РЕФЕРАТ

      Тақырыбы:      Каучук пен резеңке.

 

 

                                              

                                    Орындаған:ОЗХТ 206 топ Мырзахметова Н

                                                                                  Сыдықова А

                                                                                  Муратов Б

                                    Қабылдаған: Тумабаева А М

 

 

 

 

 

 

                                                              Алматы 2013 ж.

 

                                     ЖОСПАРЫ:

                                            

 

I Кіріспе

II Негізгі бөлім.

2.1 Каучуктың ашылу тарихы.

2.2 Табиғи каучук

2.3 Жасанды каучукты алу

2.4 Каучукты өсімдіктер

2.5 Каучуктың қасиеті

2.6 Каучуктың құрлысы

2.7 Резеңке алу

III  Қорытынды.

IV Пайдаланылған  әдебиеттер тізімі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       КІРІСПЕ

       Жоғары молекулалы қосылыстарды қысқаша ЖМҚ деп стандартты атауға немесе "полимерлер" деуге болады. Полимерлер (грек. "поли"—көп, "мерос"—бөлшек) ондаған және жүздеген мың, кейде миллиондаған атомдардан тұратын үлкен молекулалар.

      Атомдар санының өзгеруіне қарай макромолекулалардың сапалық қасиеттерінде де ерекшеліктері болады. Химиялық таза полимерлердің макромолекулалары қайталанып отыратын құрылым буындарынан құралады.

      Құрылым буындарының саны полимерлену дәрежесі – n деп аталады, оның сан мәні 1000-нан 1 млн-ға жуық болуы мүмкін. Іс жүзінде кез келген полимерлер — құрамы және химиялық құрылысы бірдей, тек құрылым буын саны әр түрлі бірнеше макромолекуланың қоспасы. Егер құрылым буындары әр түрлі болса, онда сополимер деп атайды.

      Полимер синтезделетін кіші молекулалы зат мономер деп аталады. ЖМҚ кұрамының күрделілігі оның молекулалық массасының да өте үлкен болуын қамтамасыз етеді. "Үлкен", "кіші" деген сөздер салыстырмалы шартты түрде қолданылады. Сондықтан Мr < 500 болса, кіші молекулалы, Мг >5000 болса, жоғары молекулалы қосылыс деп саналады. Ал 500 < Мг<5000 болса, онда олигомер (грек. "олигос" — "көп емес, шамалы" деген мағынаны білдіреді) деп аталады. Бұлай бөлудің негізі молекула шектен тыс көп атомнан тұратын жағдайда олардың сандарының шамалы өзгеруі қасиеттеріне аса көп әсерін тигізбейді, кейде тіпті өзгермейді.

      Полимерлердің осындай ірі макромолекулаларының пішіні әр түрлі болады. Оларды: сызықтық, тармақты немесе торлы және кеңістіктік, т.б. деп бөледі. Табиғи полимерлерден целлюлоза мен табиғи каучуктың құрылымдары сызықты екенін білесіңдер, ал синтетикалық полимерлерден капрон, төменгі қысымда өндірілетін полиэтилен сызықты болады. Тармақты құрылымды полимерлерге: крахмал, полипропилен жатады. Жүн, резеңке мен фенолформаль-дегид полимерлерінің құрылымдары кеңістік болады. Полимерлердің физикалық қасиеттері полимерлену дәрежесі мен полимердің құрылымына тәуелді болады.

      Полимерлер атаулының барлығында сансыз жіңішке жіптердіңқатарласа немесе шумақтала шатасып жатуы мүмкін емес. Ұсақмолекулалар бірімен-бірі түйін арқылы берік жалғасып, шарбак немесе торкөз тәрізді пішінде болады. Мұндай торкөздердің үш өлшемі: биіктігі, ұзындығы және ені болғандықтан, тримерлі молекула деп аталады (55-сурет).

      Қазіргі кезде полимерлер өндіру қарқынды дамуда. Машина жасау, радио және электротехника, құрылыс, сонымен катар кеме, авто, ұшақ, ракета жасау өндірісін, жеңіл өнеркәсіпті, тұрмысты полимерсіз көзге елестету мүмкін емес. Полимерлердің осындай көп түрлі болуы олардың химиялық құрамына, макромолекулаларында жеке бөліктерінің бір-бірімен қалай байланысқанына және олардың кеңістіктегі геометриялық орналасуына байланысты.

     Полимер бұйымдарының бұрын байқалмаған қасиеттері анықталып, өндіріске енгізілуде. Сондықтан полимер бұйымдары адамзат игілігіне айналып, техникалық өнердің, ғылымның жаңа қырынан дамуына өзіндік үлесін қосуда.

     Қазіргі кезде адамзат ғарыштық биіктер мен өте терең бүрғылау ұңғымаларын бағындыра отырып, күрделі электронды есептегіш машиналардың микроскопиялық тетіктерінен бастап, үлкен каналдар мен су қоймаларының гидрооқшаулағыштарын жасауға дейінгі барлық жағдайда полимер бұйымдарымен жұмыс істейді. Сондықтан қолданылатын орнына, мақсатына, жұмыстың түріне қарай полимер материалдарын қасиеттеріне сай пайдалану қажет. Қазіргі кезде қолданылып жүрген полимер бұйымдарын жалпы қасиеттері мен олардан жасалатын заттардың түріне, сондай-ақ өндіру әдісіне қарай төрт типке бөледі:

1. Конструкциялық пластиктер. Оларды көбіне пластмассалар деп атайды. Пластмассаға кейін толығырақ тоқталамыз. Басқа полимерлерден айырмашылығы мынадай: пластиктер — бөліну беріктігі 50—200 кг/см2 болатын қатты заттар.
2. Эластомерлер. Оған каучук, резеңке және осыларға ұқсас материалдар жатады. Эластомерлерге атына сәйкес жоғары (эластикалық) иілімділік, созылғыштық тән, деформациялығы қайтымды.
3. Талшықтар мен жіптер. Бұларға осы талшықтардан тоқылған маталар жатады. Бұл материалдардың қасиеттері молекулаларының үш өлшемінің қайсысын негізге алуға байланысты бір-бірінен айқын ерекшеленеді. Талшықты материалдардың беріктігі, иілімділігі, қаттылығы, кейде тіпті тығыздығы да анизотропиялық (дененің барлық немесе бірқатар физикалық қасиеттері әр бағытта әр түрлі) болады. Бұл бастапқы полимердің химиялық құрылымы мен жалпы қасиеттеріне байланысты.
4. Қабыршақтар, лактар, бояулар және басқа қорғағыш, әсемдегіш жабындар (пленкалар). Бұл заттарда қасиеттердің анизотропиялығы өте айқын байқалады. Лак, бояу материалдарының олар жабатын негізбен берік байланысында — адгезияның да маңызы зор. Сондай-ақ бұл типтегі материалдардың тағы бір ерекшелігі — алдын ала пішін жасауға болмайды. Оларды қорғалатын заттың бетіне жұқа қабатпен жағып, қолма-қол пайдаланады.
5. Каучуктер — табиғи немесе синтетикалық материалдар болып бөлінеді. Олар икемділікпен, су өткізбеушілікпен және элекртөткізгіштік қасиеттерімен байыпты, оны арнайы жолмен  резеңкені өңдеу жолымен табиғи кәушік алып жатыр.Табиғи кәушік ақ түсті сұйық сүттен, латекс – деп аталатын кәушіктің мұрын өсімдіктерінен алынады. Велосипедтер, автокөлік, ұшақтың  техникалық шиналарын әзірлеп электроизоляциялау өндірісін кәушікпен қолданып жатыр.

Полимер материалдарының  осы негізгі төрт типінен басқа  да қосымша түрлері бар. Мысалы, желімдеу, тығыздау үшін құйылатын қоспалар, газ толтырылған материалдар, т.б. Олардың барлығының да өзінің қолданылатын жері бар.

Құрылым буындарына қарай ЖМҚ екіге бөлінеді: құрылым  буындары бірдей болса, полимер, әр түрлі  болса, сополимер деп аталады.

Полимерлер мономерлерден  синтезделеді, полимердің қайталанып отыратын ең кіші бөлігін құрылым  буыны, ал олардың санын полимерлену  дәрежесі деп атайды.

ЖМҚ молекулалық  массаларына байланысты кіші молекулалы Мг<500, олигомерлер (500<Мг<5000), үлкен  молекулалы М >5000 деп шартты түрде  бөлінеді.

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     2.1  КАУЧУКТЫҢ АШЫЛУ ТАРИХЫ

   Каучук пен европалықтар алғаш рет XV ғасырдың аяғында танысқан.1493 жылы Христафор Колумб екінші саяхатында Оңтүстік Америкадағы Гайти аралының тұрғындарының ойнайтын добы, хош иісті шайнайтын сағызына назар аударады. Бұл зат каучук еді. Х.Колумб саяхатында кездескен бұйымдарымен бірге каучукты да Европаға ала келеді. Бірақ XVIII ғасырға дейін Европада каучуктің сырын ешкім біле алмады. Каучутың сырын 1735 жылы француз оқымысты Шарль Де Ля Кандалин ашты. 1735 жылы Париж Академиясы жер меридианының доғасын өлшеу үшін Оңтүстік Америкаға географиялық экспедиция жіберді. Осы экспкедицияның құрамына Кандалин де енеді. Кандалан өз жұмысын орындай жүріп каучукты да зерттеп, Европаға келгеннен соң каучуктың қасиеттері туралы еңбек жазады.

       Осы еңбек арқылы европалықтар  каучукты алу жолын және оның  қасиеттерімен  танысады. Европалықтар  осы еңбек арқылы табиғи каучукпен  танысды және каучук ағылшынын  қабығын қырыққан кезде бөлетін латекс деп аталатын сұйық заттан алынатынын білдіреді. Каучук деген сөз Бразилияның “као-очу” (ағаштың жасы) деген сөзден шыққан.

       Табиғи каучук белгілі топқа  жатпайтын ботаникалық өсімдіктердің шырынынан өндіріледі. Каучук өсімдіктері Оңтүстік Америка, Малайя Архипелагы сияқты экватордың тропикалық аймақтарында өседі.

       Каучукты ең көп беретін биіктігі 45м, жуандығы 2,5-2,8 м-ге жететін  Бразилия гаваясы. Елімізде ертеде  каучук тау сағыз, қырым сағыз  көк сағыз деген өсімдіктерден  өндірілген. Гавая ағашы егілген жердің 1км ауданыан жылына 300-500 кг, бір түп ағаштан күніне небәрі 160 г шырын (латекс) алыныды. Каучук ағашынан бөлініп алынған латекс ауада тез өзгеріп, қоюланып қалады. Оңтүстік Американың тұрғындары кезде-ақ латексте белгілі формалы саз балшықтан жасалған қалыпқа (форма) жағып, оны оттың күлімен кептіру арқылы аяқ киім, су құюға арналған ыдыс, резеңке сияқтыкөптеген бұйымдар жасаған. Бразилиялықтар оқ дәрісін (күкітр) қосып күнге кептіру арқылы оны резеңкеге айналдырған. Бұл вулканизация процесінің жабайы түрі еді.

       

 

                       2.2 ТАБИҒИ КАУЧУК

        Табиғи латекстің құрамында майда шар (глобус) түрінде 40%-ке дейін каучук, қалғаны су, белок, шайыр қант және күл (минерал тұздар) болады. Каучукты латекстен құмырсқа, сірке қышқылдарын қосу арқылы бөледі. Бұл қышқылдардың әсерінен латекстің құрамындағы каучук түйіршіктері бірігіп (каогуляция), тұнба ретінде ыдыстың түбіне шөгеді. Бөлінген каучук сумен жуылып тазартылған соң, бетіне өрнек салынған екі валдың арасынын өткізіліп, жалпақ лентаға айналдырылады. Лентаның бетіндегі өрнек оны орап сақтағанда немесе бір орыннын екінші орынға тасымалданғанда лентаны бір-біріне жабыстырмайды. 1832 жылы неміс химигі Людерсдор каучукты күркіттің скипидардағы ерітіндісімен өңдеу арқылы қатайтуға болатындығын, яғни, вулканизация әдісін тапты.

        Қазіргі кезде каучуктен халақ шаруашылығының әр түрлі салаларында қолданылатын резеңке түріндегі көптеген конструкциялық бұйымдар жасалады. Резеңке – майға, әр түрлі агресивті орталарға, үйкеліске берік, созылғыш изолятор, тербелісті тұту қаблеті күшті, беріктік шегі жоғары органикалық зат. Сондықтан резеңке басқа материалдармен салыстырғанда құнды материал болып табылады.

        Резеңке үй тұрмысынын бастап ракета жасау өндірісіне дейін қолданылады. Резеңкеден тұрмыста аяқ киімнен бастап автомобиль мен самолеттердің дөңгелекткрі және көптеген детальдары жасалады. Елімізде өндірілген каучуктың жартысынан көбі машина жасау өндірісіне жұмсалады.

Бір комплект “Москвич”  автомобилінің дөңгелегін жасауға 24 кг, ЗИЛ-150 машинасына – 160 кг, ал МАЗ маркалы машинаның дөңгелектеріне 1879 кг каучук жұмсалады. ТУ-104 реактивті самолетте жалпы салмағы бар 2,5 т резеңкеден жасалған 6 мыңдай детальдар бар. 1964 жылы 24 млн дана автомобиль дөңгелегі өңдірілген болса, ол 1970 жылы 44 млн данаға жетпек. Егер 1827 жылы дүние жүзі өндірісінің каучукке мұқтаждығы 3 т болған болса, 1911 жылы 75 мың тонна, 1962 жылы 48,1 млн т, ал 1980 жылы бұл сан 10 – 25 млн тоннаға жетпек. XIX ғасырдың басында резеңкеден 10 мығ түрлі бұйым жасалса қазігі кезде 40 мыңдай бұйым жасалады. Каучук өндісі техниканың өсуіне байланысты, күннен-күнге өркендеп келеді. Каучук өндірісі соңғы жүз жылдың ішінде 2000 есе артты. Резеңкенің серпімділік, су, газ өткізбеу, беріктік, пластикалық, агрессивті ортаға төзімділігі сияқты тамаша физика-химиялық қасиеттері оны техниканың сан алуан тарауларында қолдануға мәжбүр етеді. Сондықтан резеңке қазіргі кезде аса құнды конструкциялық материалдардың қатарына жатады.

                             

                                 2.3 ЖАСАНДЫ КАУЧУКТЫ АЛУ.

       Каучук жасанды және табиғи каучук болып екіге бөлінеді. Табиғи каучук алу жолы жоғарыда айтылды. Енді жасанды каучук алу жолдарын қарастырайық. Табиғи каучук өскелең өндіріс мұқтажын қанағаттандыра алмайды. Себебі табиғи алынатын өсімдіктер каучукты аз береді және олар жер шарының барлық жерінде өсе бермейді. Сондықтан  ХІХ ғасырдың басында жер жүзінің химиктері жасанды каучук алудың жолын іздеді. Жасанды каучук алу мақсатымен 1826 жылы ағылшын физигі Майкл Фарадей каучуктың малекулалық құрлысын зерттеп, оның химиялық формуласын (С5Н8) анықтады.

        1835 жылы неміс химигі Химли каучукты құрғақ айдау әдісімен оны құраушыларына жіктеп, изопренді (С5Н8) алды. Соңғы зерттеулердің нәтижесінде каучук мономер изопреннің полимерлі екендігі анықталады. Полимер дегеніміз жай қосылыстың біртектес молекулаларынан құралған көп молекулалы зат. Жай молекулалы заттар белгілі температура мен қысымда бірігіп (полимерленіп) күрделі молекула түзеді. Осылайша каучуктың табиғаты анықталып болғаннан соң оны химиктер жасанжы жолмен алуға кірісті. Ұлы Октябрьдің революциясы жеңгеннен кейін біздің елде 1928 жылы дүние жүзінің ғалымдарына жасанды каучук  алу жолын табуға конкурс жариялады. Осы кезде неміс химигі Готлиб: “Каучукты синтездеу жолымен алғысы келген адамдар уақытын босқа жібереді” деген еді. Готлибке керісінше Лебедев каучукты жасанды жолмен алудың бір емес екі жолын ұсынады: біріншісі изопренді полимерлеу де, екіншісі бутадиеннен алу.

        1932 жылдан бастап елімізде Лебедев әдісі бойынша жасанжы каучук өндіретін заводтар жұмыс істей бостады. Қазіргі кезде полимерлеу әдісімен каучуктың қасиетіне ұқсас вулканизацияланатын органикалық зат

Синтетикалық  каучук алу.Синтетикалық каучукты этил,метил  спирттері,мұнай,табиғи газ,бутадиен және бутадиен туындылары мен стирол,изобутилен сияқты органикалық заттарды полимерлеу арқылы алады.Елімізде синтетикалық каучук көбінесе дивинилден алынады.Дивинил  торф,ағаш сияқты органикалық заттардан алынатын спирттерден өндіріледі.Дивинил-қалыпты жағдайда иісі бар,қатаю температурасы 4,50°С полимерлеу нәтижесінде каучукке айналатын газ.Техника синтетикалық каучуктың мына түрлерін жиі қолданылады:

1.Хлоропренді  каучук-хлоропренді полимерлеу арқылы  алынады.Бұл каучук химиялық төзімділігі  атмосфера,температураға беріктік  жағынан табиғи каучуктен асып  түседі,кемшілігі металдарды толықтырады  және диэлектрлік қасиеті нашар.

2.натрий-бутадиен  каучугін бутадиенді полимерлеу  арқылы алғаш рет 1934 жылы Лебедев  алды.Бутадиен этил спиртінен  алынады.Бұл каучуктен жасалған  резеңке -40°C температурада қасиеттерін  сақтайды.