stringtranslate.com

Синтетический каучук

Синтетический каучук — это искусственный эластомер . Это полимеры, синтезированные из побочных продуктов переработки нефти . Ежегодно в Соединенных Штатах производится около 32 миллионов метрических тонн каучуков, и из этого количества две трети — синтетические. Синтетический каучук, как и натуральный каучук , имеет множество применений в автомобильной промышленности для шин , дверных и оконных профилей, уплотнителей, таких как уплотнительные кольца и прокладки , шлангов , ремней , ковриков и напольных покрытий . Они предлагают другой диапазон физических и химических свойств, которые могут повысить надежность данного продукта или применения. Синтетические каучуки превосходят натуральные каучуки в двух основных отношениях: термическая стабильность и устойчивость к маслам и родственным соединениям. [1] Они более устойчивы к окислителям, таким как кислород и озон , которые могут сократить срок службы таких продуктов, как шины.

История синтетического каучука

Джон Бойд Данлоп ( ок.  1915 )

Расширенное использование велосипедов, и особенно их пневматических шин , начиная с 1890-х годов, создало повышенный спрос на каучук. В 1909 году группа под руководством Фрица Хофмана , работавшая в лаборатории Bayer в Эльберфельде , Германия , преуспела в полимеризации изопрена , создав первый синтетический каучук. [2] [3]

Исследования, опубликованные в 1930 году, написанные независимо русским Сергеем Лебедевым , американцем Уоллесом Карозерсом и немецким ученым Германом Штаудингером, привели в 1931 году к одному из первых успешных синтетических каучуков, известному как неопрен , который был разработан в DuPont под руководством EK Bolton . Неопрен обладает высокой устойчивостью к теплу и химикатам, таким как масло и бензин , и используется в топливных шлангах и в качестве изоляционного материала в машинах. Компания Thiokol применила свое название к конкурирующему типу каучука на основе этилендихлорида . [4]

В 1935 году немецкие химики синтезировали первый из серии синтетических каучуков, известных как каучуки Buna . Это были сополимеры , то есть полимеры были сделаны из двух мономеров в чередующейся последовательности. Другие бренды включали Koroseal , который Уолдо Семон разработал в 1935 году, и Sovprene , который советские исследователи создали в 1940 году. [5]

Вторая мировая война

Лист синтетического каучука, сходящий с прокатного стана на заводе Goodrich (1941 г.)
Плакат времен Второй мировой войны о шинах из синтетического каучука

Производство синтетического каучука в Соединенных Штатах значительно расширилось во время Второй мировой войны , поскольку к середине 1942 года страны Оси контролировали почти все ограниченные мировые запасы натурального каучука после завоевания Японией большей части Азии, особенно в юго-восточноазиатских колониях Британской Малайи (ныне Малайзия ) и Голландской Ост-Индии (ныне Индонезия ), откуда поступала большая часть мировых поставок натурального каучука. [6]

Целью бомбардировки нацистской Германии в ходе операции «Pointblank» были завод в Шкопау (50 000 тонн в год) и завод синтетического каучука в Хюльсе около Реклингхаузена (30 000, 17%), [7] а также завод по производству шин и камер Kölnische Gummifäden Fabrik в Дойце на восточном берегу Рейна. [8] Завод синтетического каучука в Ферраре , Италия (возле моста через реку) был разбомблен 23 августа 1944 года. [9] Три других завода по производству синтетического каучука находились в Людвигсхафене/Оппау (15 000), Ганновере/Лиммере (рекультивация, 20 000) и Леверкузене (5 000). Завод по производству синтетического каучука в Освенциме , в оккупированной нацистами Польше, находился в стадии строительства 5 марта 1944 года [10], которым управляла компания IG Farben и на который СС поставляла рабскую рабочую силу из связанного с ним лагеря Аушвиц III (Моновиц) . [11] [12]

Типы

Наиболее распространенным синтетическим каучуком является стирол -бутадиеновый каучук (SBR), полученный путем сополимеризации стирола и 1,3-бутадиена . Другие синтетические каучуки включают:

Многие их вариации могут быть получены с использованием смесей мономеров и различных катализаторов, которые позволяют контролировать стереохимию . [13]

Полиизобутилен или бутилкаучук обычно используется в камерах или подкладках шин из-за его сопротивления диффузии воздуха через подкладку. Это гораздо менее упругий материал, чем цис- полибутадиен , который часто используется в боковинах шин для минимизации потерь энергии и накопления тепла. Он настолько упруг, что его используют в супермячах . Эластомером, широко используемым для внешних листов, таких как кровельные покрытия, является гипалон или хлорсульфированный полиэтилен . Синтетические каучуки, такие как EPR, также могут использоваться для электроизоляции.

Силиконовая резина

Силиконовый каучук также является синтетическим эластомером, состоящим из силиконовых полимеров. Силиконовые каучуки широко используются в промышленности, и существуют различные рецептуры. Силиконовые каучуки часто являются одно- или двухкомпонентными полимерами и могут содержать наполнители для улучшения свойств или снижения стоимости. Силиконовый каучук, как правило, нереактивен, стабилен и устойчив к экстремальным средам и температурам.

Натуральный и синтетический каучук

Химическая структура цис - полиизопрена , основного компонента натурального каучука. Синтетический цис-полиизопрен и природный цис-полиизопрен получают из разных предшественников разными химическими путями.

Натуральный каучук , получаемый из латекса бразильской гевеи , в основном состоит из поли -цис - изопрена .

Синтетический каучук, как и другие полимеры , изготавливается из различных мономеров на основе нефти .

Некоторые синтетические каучуки менее чувствительны к озоновому растрескиванию , чем натуральный каучук. Натуральный каучук чувствителен из-за двойных связей в своей цепной структуре, но некоторые синтетические каучуки не обладают этими связями и поэтому более устойчивы к озоновому растрескиванию. Примерами являются каучук Viton , EPDM и бутилкаучук .

Новый класс синтетического каучука — термопластичные эластомеры , которые легко формуются в отличие от обычного натурального каучука, вулканизированного каучука . Их структура стабилизируется путем сшивания кристаллитами в случае полиуретанов или аморфными доменами в случае блок-сополимеров SBS .

Ссылки

  1. ^ Тредингем, Десмонд; Обрехт, Вернер; Видер, Вольфганг (2011). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a23_239.pub5. ISBN 978-3527306732.
  2. ^ Движущие силы резины , Леверкузен, Германия: LANXESS AG : 20
  3. ^ Михалович, Марк (2000). «Пункт назначения Германия: плохая замена». История резины.
  4. ^ Эдвардс, Дуглас К. (2001). "Глава 5 – Жидкая резина". В Bhowmick, Anil K.; Stephens, Howard (ред.). Справочник по эластомерам, второе издание (первое издание). Marcel Dekker Inc. стр. 135. ISBN 0-8247-0383-9. Получено 8 февраля 2015 г.
  5. ↑ Текущая биография 1940, «СЕМОН, УОЛДО ЛОНСБЕРИ» стр. 723–724
  6. ^ Гропман, Алан Л. (1996). Мобилизация промышленности США во Второй мировой войне . Институт национальных стратегических исследований. стр. 115. ISBN 0788136461.
  7. ^ Стормонт, Джон У. (март 1946 г.) [лето 1945 г.], AAFRH-19: Совместное бомбардировочное наступление; с апреля по декабрь 1943 г. , Президентская библиотека Дуайта Д. Эйзенхауэра : Коллекция военных записей 20-го века, 1918–1950 гг. Серия I: Исторические исследования. Вставка 35: Историческое бюро AAF; Штаб-квартира, Военно-воздушные силы, стр. 74–5, 81, СЕКРЕТНО... Секретность отменена... 10 ИЮНЯ 1959 г.{{citation}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
  8. ↑ Герни, Джин (1962), Война в воздухе: иллюстрированная история боевых действий ВВС Второй мировой войны , Нью-Йорк: Bonanza Books, стр. 215
  9. ^ "Военно-воздушные силы во Второй мировой войне". 11 февраля 2009 г. Архивировано из оригинала 11 февраля 2009 г.
  10. ^ Уильямсон, Чарльз К. (5 марта 1944 г.), План завершения комбинированного бомбардировочного наступления (Приложения C и F) , Хьюз, Р. Д.; Кабелл, К. П.; Назарро, Дж. Дж.; Бендер, Ф. П.; и Кригглсворт, У. Дж., Президентская библиотека Дуайта Д. Эйзенхауэра: СМИТ, УОЛТЕР БЕДЕЛЛ: Коллекция документов Второй мировой войны, 1941–1945 гг.; Ящик №: 48: HQ, USSTAF, РАССЕКРЕЧЕНО ... 24.04.74{{citation}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
  11. ^ Steinbacher, Sybille (2005). Освенцим: история . Перевод Whiteside, Shaun (1-е изд. Ecco). Нью-Йорк: Ecco. стр. 45. ISBN 978-0060825812.
  12. ^ Герберт, Вернон; Бизио, Аттилио (11 декабря 1985 г.). Синтетический каучук: проект, который должен был преуспеть . Вклад в экономику и экономическую историю. Greenwood Press. стр. 32 и далее. ISBN 978-0313246340.
  13. ^ Greve, Heinz-Hermann; Threadingham, Desmond (2000). "Rubber, 1. Survey". Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a23_221. ISBN 3527306730.