Каучук пен резеңке

3.Силиконды каучуктер  кремний-органикалық өосылыстардан  алынады.Бұл каучук негізінде  жасалған резеңке-60°С температура  аралығында өз қасиеттерін өзгертпей  жұмыс істейді. 

Табиғи және әр түрлі синтездік каучуктардың макромолекулалары  өте иілгіш, әрі серпімді болады. Олар молекуласында екі қос байланысы  бар мономерлерден алынады. Оған мысал ретінде бутадиен- 1,4-ті (дивинилді) полимерлеу арқылы синтездік каучук алуды қарастырайық. Реакция нәтижесінде  ұзын, иілгіш, серпімді тізбектер алынады. Бутадиенді каучук полимері тізбегінің құрылысы этиленнің қатты полимерінен  өзгеше болады. Бутадиен полимерленгенде, көміртек атомдары арасында әлі де қолданылмаған қос байланыстар, яғни әрбір құрылымдық буында бір-бірден қос байланыс қалады:

nH2C = CH - CH = CH2 --> [ - H2C - CH = CH - CH2 - ]n

Бұл қалдық қос  байланыстар әрі қарай маңызды  практикалық мәні бар реакцияларды жүргізу үшін өте қажет. Егер осындай  каучукты күкірт қатысында өңдесе, онда каучуктағы қос байланыстар  есебінен күкірт каучуктың макромолекулалары  арасында көпіршелер түзіп, көлденеңінен "тігілген" полимер алынады. Бұл  процесс, яғни шикі каучуктан берік  және серпімді резеңке алу вулканизация (вулкандау) деп аталады:

                            2.4 КАУЧУКТЫ ӨСІМДІКТЕР.

         Кейбір органдары мен ұлпасында каучукке түзетін ағаш, бұта, шөп. Каучуктың 20-дан астам тұқымдасқа жататын 1500-дей түрі бар. Бірақ бұлардың аздаған түрінің ғана өндірістік маңызы бар. Каучук өсімдіктің қандай органы мен ұлпасында жиналуына байланысты. Латестік, паренхималық, хлоренхималық және месекреттік болып бөлінеді. Латекстік каучук өсімдік қабығы мен тамырының сүт түтіктеріндегі латексте (гавая, сапиум, маниот, сүттіген, фикус) жиналады. Бұлардың ішінде өндірістік маңызы бар – гавая ағашы. Ол Оңтүстік Шығыс Азия, Африканың экватор аймағында Оңтүстік және Орталық Америкада қолдан өсіріледі. Бір ағаштан жылына 2 – 3 кг жоғары сапалы каучук алынады. Паренхималық каучук негізінен жапырақтың паренхима клеткаларында түзіледі (мизамшөп, кендір, хондрилла), бірақ сапасы төмен болғандықтан өндірістік маңызы шамалы. Хлоренхималық сүт жолы болмағандықтан, каучук шайырмен араласа сабақ пен тамыр қабығының және өзегінің паренхима ұлпаларында пайда болады. (Мысалы, Орта және Солтүстік Америкада өсетін мәңгі жасыл шала бұта гваюлада). Месекреттік  каучук өсімдіктің ассимиляц. органдарының ұлпаларында (сарыраушан, күнбағыс, жер алмұрты) жиналады.

                                     2.5 КАУЧУКТЫҢ ҚАСИЕТІ

        Каучук — қатты зат. Молекулалық  массасы 150000—300000 шамасында. Табиғи  каучуктың макромолекулалары тізбекті  құрылымды, оратылып түйіншектеліп  жатады.

        Каучуктың аса маңызды қасиеті  — оның майысқақтығы. Яғни, сыртқы  күштің әсерінен каучук өзінің  пішінін өзгертіп — созылып  ұзарады немесе сығылып қысқарады.  Сыртқы күштің әсері тоқтағаннан  кейін бастапқы қалпына қайта  келеді. Каучук суды, газды өткізбейді  және электроқшаулағыш. Каучуктың  суда ерімейтіндігін өздерің  білесіңдер. Ол этил спиртінде аздап ериді, ал бензин мен хлороформ сияқты еріткіштерде әуелі ісініп, сосын ериді.

       Температура жоғарылағанда —  каучук жұмсарып жабысқақ, ал  температура төмендегенде — қатайып  морт сынғыш болады. Ұзақ сақтағанда, каучук қатайып кетеді.

       Каучукты вулканизациялап (вулкандап), яғни күкірт қосып қыздырып, резеңкеге  айналдырады. Ол үшін каучукке  күкірт пен толықтырғыштар (күйе  мен бор сияқты) қосып, 130—140°С  шамасында қыздырады. Күкірт атомдары  каучуктың қос байланыстарының  кейбіреулері бойынша қосылып,  оның сызықтық молекулаларын  бір-біріне "жөрмеп" байланыстырып,  полимер кеңістіктік құрылымға  ие болады. Кеңістіктік полимердің  қасиеттері сызықтық полимерден  өзгеше. Резеңке каучукпен салыстырғанда  берік болады. Каучук бензинде  біртіндеп ериді, ал резеңке  бензинде ерімей, тек ісінеді.

        Каучукты вулканизациялағанда, оның  массасының 2-3%-індей күкірт қосады. Егер күкірт резеңкеге қажетті  мөлшерден көбірек қосылса, онда  созылмайтын қатты зат — эбонит  алынады.

        Резеңкеден шиналар, шлангтер, конвейер  ленталары және тұрмыста қолданылатын  көптеген заттар алынады.

        Пішінінің түрліше өзгеруінен  – қысу, созудан кейін каучук  өзінің алғашқы пішініне қайта  оралады. Табиғи каучук молекуласында  СН2 – тобы қос байланыстың  бір жағында (цисформа) орналасады, мұндай құрылыс стереоретті деп  аталады. Осы құрылысы каучукке  майысқақтық қасиет береді. Каучук  сондай-ақ суды, газды және электр  тогын өткізбейді. ХІХ ғасырдың  басынан бастап каучук аяқ  киім және су өткізбейтін киімдер  өндірісінде қолданыла бастады.  Бұл бұйымдардың пайдалылығымен  қоса, айтарлықтай кемшіліктері  де болады, олар салқын ауа  райында қатты және морт болып,  ал ыстықта жұмсарып, жабысқақ  қасиетке ие болады. Каучукке  беріктік, тозбау, майысқақтық, температура  өзгерісіне төзімділік қасиеттерін  берү үшін оны вулканизациялайды.  Ұзақ сақтағанда, каучук қатайып  кетеді. Температураның, еріткіштердің  және әр түрлі химиялық реагенттердің  әсеріне тұрақты болу үшін  каучукты вулканизациялайды. Вулканизация  дегеніміз- каучук пен күкіртті  қосып қыздырған кезде жүретін,  қос байланыстар түсынан каучук  молекулаларының дисульфид S-S көпіршелері  арқылы үш өлшемге келіп тігілуі.  Вулканизациялауға тек күкіртті  ғана емес күкірттің қосылыстарын, күйені, борды пайдалануға болады. Вулканизация процесін 1839 жылы Генкокок  пен Гудьир ашты. Осы күрделі  физикалық- химиялық процестің кезінде каучуктың физикалық- химиялық қасиеттері күрт өзгереді.Каучуктың серпімділігі, беріктілігі,эластикалығы, температураға және еріткіштерге тұрақтылығы артады. Осылайша алынған өнім резеңке деп аталады. Ол өзінің бастапқы ұзындығынан екі есеге дейін ұзара алады және қайта қалпына келеді Каучуктың жоғарыда айтылған қолайсыз қасиеттерін жою үшін оны резеңкеге айналдырады.      

       Резеңкенің иілгіш, созылғыш қасиеттері каучуктікінен де жоғары. Оның үстіне, резеңке каучуктан гөрі берігірек және температураның ауытқуына төзімдірек болады.

 

                              2.6 КАУЧУКТІҢ ҚҰРЫЛЫСЫ

         Изопреннің полимерлену реакциясын диендер тақырыбында қарастырдық. Полимерлену барысында молекулалар бір-бірімен 4-және 1-көміртек атомдары арқылы өзара сызықты қосылады. Табиғи каучук изопреннің цис-изомері, құрамындағы метилен топтары—СН₂ қос байланыстың бір жағын ала орналасады.

 

         Изопреннің құрылым мономері  ретті қайталанып отырады. Полимердің  осындай құрылымының аркасында  оған майыскақтық қасиет тән  болады. Каучук макромолекулаларының  құрылысы сызықтық болғанымен, түзу  созылып жатпай, оратылып бірнеше  рет иіліп түйіншектеліп жатады. Каучукты созған кезде, олар  жазылып, каучук ұзарады. Ал  созуды тоқтатқанда, оратылып  түйіншектелген бастапқы қалпына  қайта келеді. Егер каучукты қатты  созса, оның молекулалары жазылып  қана қоймай, үзіліп кетуі де  мүмкін

 

                                   2.7 РЕЗЕҢКЕ АЛУ.

           Резеңке-(латынша. resіna — шайыр), вулканизаттар — каучукты вулкандау нәтижесінде алынатын өнімдер. Резина алынатын қоспаның құрамында каучуктан өзге вулкандауды реттейтін заттар — толықтырғыш, жұмсартқыш, бояғыш, тұрақтандырғыш, т.б. болады. Оның сапасы каучуктың құрамы мен құрылысына байланысты. Каучуктың Резинаға айналу процесін вулкандаушы зат (күкірт, органик. пероксидтер, диаминдер, т.б.), үдеткіш, белсендіргіш реттеп отырады. Вулкандау кезінде үзілген қанықпаған хим. байланыстардың орнына күкірт атомдары орналасып, каучуктың сызықты макромолекулалары кеңістік құрылымды полимерге айналады. Бұдан каучуктың серпімділігі артады. Күкірттің мөлш. 32%-дан асқанда қатты Резина — эбонит түзіледі. Каучуктың беріктілігін, мықтылығын, созылғыштығын, т.б. қасиеттерін арттыру мақсатында күшейткіш толықтырғыштар (күйе, мырыш оксиді, кремний қышқылы) және бейтарап толықтырғыштар (бор, саз) қосылады. Соңғысы каучуктың мех. қасиеттерін өзгертпей Резина қоспасын өңдеуді жеңілдетеді. Іоспаны өңдеу кезінде молекулалардың өзара әсерін бәсеңдету үшін жұмсартқыштар (көмірсутектер, органик. қышқылдар, шайыр), каучуктың пластикалығын сақтау мақсатында тұрақтандырғыш (фенил b-нафтиламин) қосылады. Қоспа құрамын реттеу және өңдеу технологияларын жетілдіру арқылы сыртқы орта әсеріне тұрақты, қасиеті әр түрлі Резина алынады. Оларға жұмсақ, жартылай жұмсақ, қатты, ыстыққа (120 — 200ӘС-тан жоғары), суыққа (–50ӘС-тан төмен), буға, отқа, жарыққа, радиоактивті сәулелерге төзімді.

           Каучуктың физика-механикалық қасиеттері нашар болғындықтан одан тікелей бұйымдар жасауға болмайды. Каучукке әр түрлі қасиеттер беретін заттар (ингредиенттер) қосып вулканизациялау арқылы оны резеңкеге айналдырады. Резеңке – ингредиенттер қосылып, вулканизациялаған каучук. Резеңкенің құрамында оның түріне байланысты 5%-тен 92%-ке дейін каучук болады. Резеңке жасау үшін каучукке мынындай заттар қосылады:

        1.Вулканизацияланатын заттар ретінде күкірт, натрий, дилазаменобинзол, күкіртті сутегі, күкірттің қос тотығы сияқты заттар қосылады.

        Каучуктың құрамындағы күкірттің  мөлшерін өзгерту арқылы жумсақтығы  әр түрлі резеңке алуға болады. Күкірттің каучуктегі мөлшері  25%-ке жеткенде каучук қатайып  эбонитке айналды. Резеңкенің құрамында күкірт мөлшері 1,5 – 5% шамасында болады. Вулканизациялау процесі ыстық, суық күйде және газбен жүргізіледі.

        Жуан қабырғалары резеңке бұйымдарын  вилканизациялау процесі арнаулы  аппаратта 120-150 градус цельсий  температурада жүргізіледі. 

       2. Катализатор (вулканизацияны тездеткіш)  ретінде коптакс тиурам сияқты  органикалық заттар мен кейбір  метелдың (Pb,Zn) тотықтары қолданылады.  Бұл заттар каучукке 0,5 – 5% мөлшнрде  вулканизациялау температурасын  төмендету және тездету үшін  қосылады.

Каучук негізінен, резеңке алуға және резеңке бұйымдарын жасау үшін қолданылады. Каучук автомобиль,ұшақ, велосипед доңғалақтарын, резеңке аяқкиім, электр сымдарын оқшаулайтын материал алуға қолданылады.Осындай техникалық дамуға байланысты каучукқа деген сұраныс дүниежүзінде жылына шамамен 2500000 т-ға жетіп отыр. Сонымен қатар каучукты тепловоз прокладкаларын, диафрагмаларын жасауға, вагон калодкаларын жасауға, тепловоз аккумуляторының сыртындағы резеңке жабынды жасуға кеңінен қолданылады. Өнеркәсіпте өндірілетін резинаның басым көпшілігі көлік дөңгелектерін, электр кабелдерінің сыртын, түтіктер, аяқ киім, медицинада жүрек клапандарын, т.б. дайындауда қолданылады.Резиналар көптеген химиялық реагенттердің әсеріне төзімді болғандықтан оларды химиялық аппараттардың футеровкасы ретінде және тығыздау бөлшектерін дайындау кезінде қолданады.Олар газды,суды өткізбейді,жоғары диэлектрлік қасиеттері бар және кабель,аэростат,скафандр өндірісінде таптырмайтын материал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   III  Қорытынды.

   Сонымен қорытындылай келе каучуктің өзіне тән тарихы бар, оның ашылғанына 610 жылдай уақыт өтті. Олар күнделікті өмірде, өнеркәсіпте ,техникалық құралдар жасағанда керек заттар деп айтса болады. Мысал ретінде каучуктың құрамындағы күкірттің мөлшерін өзгерту арқылы жумсақтығы әр түрлі резеңке алуға болатындығын жоғарыда айтып кеткен болатынбыз. Ал өзіміз білетіндей резеңкелерде күнделікті өмірде көп қолданамыз.Ал синтетикалық жолмен алынған каучуктер, Яғни бутадиеннен алынған каучуктер мықты, майысқақ, химиялық реагенттерге төзімді болып келеді. Каучуктың аса маңызды қасиеті — оның майысқақтығы. Яғни, сыртқы күштің әсерінен каучук өзінің пішінін өзгертіп — созылып ұзарады немесе сығылып қысқарады. Сыртқы күштің әсері тоқтағаннан кейін бастапқы қалпына қайта келеді. Каучук суды, газды өткізбейді және электроқшаулағыш. Сондықтанда адамдар электр тоғынан қорғану үшін, қолданатын аспаптарының сыртынан каучуктен жасалған пластмасса, резеңкелерді қолданады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                     ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР:

 

 

1 .Химия: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық  Ә. Темірболатова, Н. Нұрахметов, Р. Жұмаділова, С. Әлімжанова. – Алматы: «Мектеп» баспасы, 2007. – 352 бет, суретті. ISBN 9965-36-092-8.

2. Ж.Бегалиева  ,С.Самыратов, А.Қолұшпаева. Химия  курсы. Жоғарғы  инженер –  техникалық ( химиялық емес) оқу орындарының   студенттеріне арналған оқу құралы  / С. Самыратов, Ж. Бегалиева,  А. Қолұшпаева  - Алматы, ҚазККА 2002 ж, 292 бет.

3. Жоғарғы оқу  орындары студенттеріне арналған  оқулық /Е. Е. Ерғожин, М.Қ.Құрманалиев.  Алматы, 2008, 407 бет.

4.Шайқұтдінов  Е.М Е. М.Төреханов, А.Ш,Шәріпханов  Ш18 Органикалық химия: Оқулық  –Алматы: Бәләм, 1999-408 б.