Kaučiukas

Referatas

Kaučiukas – tai stambiamolekulis junginys, kurį perdirbus gaunama guma; natūrali arba sintetinė medžiaga.

KAUČIUKINIAI AUGALAI

Kaučiukiniai augalai – tai augalai, kurių įvairiose dalyse randama natūralaus kaučiuko. Šie augalai yra pagrindinis šaltinis gumai gaminti tropikiniuose kraštuose. Pagal kaučiuko kaupimosi vietą augalai skirstomi į:

· lateksinius (kaučiukas būna to augalo pieno sultyse – latekse),

· parenchiminius (stiebų, šaknų parenchimoje),

· chlorenchiminius (kaučiukas susikaupęs žaliuose jaunų ūglių audiniuose).

Pramoninę reikšmę turi tik lateksiniai kaučiukiniai augalai, nes jie sukaupia daug kaučiuko ir lengvai jį atiduoda. Vienas iš svarbiausių šios rūšies medžių yyra brazilinis kaučiukmedis (hevėja), teikiantis ~ 95 % pasaulyje gaunamo natūraliojo kaučiuko. Likusieji 5% gaunami iš kitų kaučiukinių (lateksinių, parenchiminių ir chlorechiminių) augalų. Lateksiniams augalams priklauso manijokai, fijai, landolfijos, lateksinės žolės (nedidelę kaučiuko dalį kaupia šaknyse). Parenchiminiams priklauso meksikinė gvajulė, chlorenchiminiams – kai kurie žilių ir bajorių genčių augalai.

Dar išskiriami tokie kaučiukiniai augalai, kaip: Parthenium argenteum, piktšašė (Taraxacum), klemalis sirinis (Asklepias syriaca).

Parthenium argenteum auga JAV pietuose ir Meksikoje. Jis taip pat auginamas Ispanijoje, Kaukaze, Vidurio Azijoje. Šio augalo kaučiukas yra llabai geros kokybės.

Lietuvoje kaučiuko turi visa eilė savaime augančių augalų, bet jį eksploatuoti dėl nežymaus kiekio neapsimoka. Botanikos sode Kaune ir Dotnuvoje buvo pradėti bandymai veisti piktšašę. Be šio, Lietuvoje auga ir klemalis sirinis, taip pat išbandytas botanikos sode. IIš šių augalų būtų galima gaminti kaučiuką, bet norint sužinoti, ar tai apasimoka, reikia atlikti tyrimus.

BRAZILINIS KAUČIUKMEDIS

Brazilinis kaučiukmedis, kitaip dar vadinamas hevėja (Hevea), yra augalas, iš kurio gaunama didžioji dalis natūralaus kaučiuko. Tai karpažolinių šeimos visžalių medžių gentis, kurią sudaro dar apie 12 rūšių. Jos paplitę Pietų Amerikos tropiniuose miškuose, daugiausia Amazonės ir Orinoko baseinuose. Dirbtinai jie auginami Pietų Amerikos, Azijos, Afrikos tropinėse juostose.

Henry Wichamas 1876 metais Amazonės miškuose surinko apie 70 tūkstančių kaučiukmedžio sėklų ir atsigabeno į Angliją. Iš jų Kew botanikos sode išauginti sodinukai davė brazilinio kaučiukmedžio pradžią plantacijoms Malajuose, Ceilone, Javoje, Sumatroje ir kitur. II – ojo pasaulinio karo metais šių plantacijų plotas jau siekė apie 2 250 000 ha. JAV firmos tap pat ėmė vveisti kaučiukmedį: Liberijoje, tropikinėse Amerikos šalyse. Pradžioje plantacijos vystėsi sėkmingai, bet vėliau buvo skaudžiai paveiktos ir kone sunaikintos grybelio. Atitinkamų kovos priemonių dėka dabar kaučiukmedžio auginimas daugelyje šių vietų vėl vyksta sėkmingai.

Kaučiukmedžiai užauga iki 40 metrų auksčio. Jų lapai yra trilapiai lygiais pakraščiais, žiedai vienalyčiai, taisyklingi, smulkūs, žalsvi, susitelkę šluotelėmis, vaisiai – trilizdės dėžutės, kuriose subręsta aliejingos, iki 3 cm ilgio sėklos.

KAUČIUKAS, JO GAVIMAS

Kaučiukas – tai stambiamolekulis junginys, kurį perdirbus gaunama guma. Kaučiukas būna sintetinis arba natūralusis. Pastarasis ggaunamas iš kaučiukmedžio, konkrečiau iš jo pieno sulčių – latekso arba gumapienio (jame kaučiuko yra apie 35 %). Jis gaunamas, sultis tekinant iš 10 – 12 metų amžiaus medžių įstrižais (30°) rėžiais suraižytos žievės (iš vieno medžio kasmet gaunama apie 7,5 kg kaučiuko). Kaučiukas iš pieno sulčių išskiriamas, jas koaguliuojant elektrolitu (skruzdžių arba acto rūgštimi, natrio, barrio, geležies chloridu). Iš koaguliato išgarinamas vanduo, masė apdorojama rifliuotais velenais ir, kad nesioksiduotų, dažniausiai rūkoma dūmais.

Kaučiukmedžiai svarbūs ir muilo pramonėje, nes jų sėklų aliejus naudojamas muilo gamybai.

Yra keletas natūraliojo kaučiuko rūšių, kurių svarbiausios – rūkyti lapai ir šviesusis krepas. Pastarasis gaunamas į lateksą pridėjus balinančių medžiagų, pvz., natrio hidrosulfito.

Natūraliojo kaučiuko molekulę sudaro susijungusios nesočiojo angliavandenilio izopreno C5H8 molekulės. Jos molinė masė 1,4 – 2,6 mln., tankis – 910 – 920 kg/ m3. Svarbiausia natūraliojo kaučiuko savybė yra didelis elastingumas – gebėjimas labai išsitempti (santykinis pailgėjimas 700 – 900 %) dėl išorinės jėgos poveikio ir atgauti pradinę formą, kai ši jėga nustoja veikusi. Jis gerai tirpsta benzine, benzole, dichloretane (CH3–CH2Cl), anglies tetrachloride ir kituose organiniuose tirpikliuose, bet netirpsta vandenyje ir alkoholiuose. Natūralusis kaučiukas lengvai reaguoja su deguonimi, ozonu, halogenais, vandeniliu, sieros junginiais. Stipriai kaitinamas, jis skyla. Gamtinio kaučiuko skilimo produktuose yra nesočiųjų jjunginių, eksperimentiškai įrodyta, kad tai izoprenas (2-metilbutadienas-1,3) CH2=C–CH=CH2.

CH3

Kaučiuko skilimas į izopreną:

(C5H8)n ® nCH2=C–CH=CH2

CH3

KAUČIUKAS

Gamtinio kaučiuko makromolekulėje grupės –CH2– išsidėsčiusios toje pačioje dvigubosios jungties pusėje (cisforma), o monomerinės izopreno grandys reguliariai pasikartoja. Tokia polimerų molekulių sandara vadinama stereoreguliaria. Būtent tokia sandara ir suteikia natūraliam kaučiukui elastingumą. Kaučiuko molekulės nėra labai arti viena kitos, nes joms suartėti kliudo į skirtingas puses nutolusios metilo grupės. Šiluminis judėjimas „suvynioja“ kaučiuko molekules į kamuolius (globules). Kaučiuko gabalą tempiant globulės „išvyniojamos“, o jį paleidus, šiluminis judėjimas vėl suvynioja į molekules. Dėl savo sandaros natūralus kaučiukas atsparus susisdėvėjimui.

Gaminiai iš kaučiuko turi ir trūkumų: jie tampa lipnūs, ilgainiui pakinta jų forma (yra takūs), žemoje temperatūroje pasidaro netamprūs, sukietėja. Todėl, kol nebuvo žinomas vulkanizacijos procesas, kaučiukas buvo vartojamas gana retai.

Vulkanizacija – gaminio, suformuoto iš kaučiuko, nedidelio kiekio sieros ir užpildo (dažniausiai suodžių arba kreidos miltelių), kaitinimas.

Vulkanizuojant kaučiuko molekulės tarsi „susiuvamos“ disulfidiniais tilteliais į vieną erdvinę makromolekulę, ir susidaro erdvinis polimeras – guma:

Naujajam produktui būdingos visiškai naujos savybės: guma nelimpa, netirpsta benzine (natūralus kaučiukas tirpsta), o tik bringsta jame, yra atspari dilimui ir šalčiui. Nesikeičia gumos dirbinių forma: jie ne mažiau tamprūs už kaučiujo dirbinius (nes sieros imama nedaug ir „susiuvimai“ labai reti). Be to, ggumos kietėjimo temperatūra žemesnė negu kaučiuko. Dėl šių savybių guma tapo svarbia medžiaga, reikalinga visose žmonių veiklos srityse.

Kai vulkanizuojant vartojama daug sieros, „susiuvimai“ būna dažnesni ir gaunama netampri medžiaga. Tai – erdvinis polimeras, vadinamas ebonitu. Jis daug laiko buvo vartojamas kaip elektros izoliatorius ( dabar jį išstumia įvairios plastmasės).

Gumos vartojimui plečiantis, jau šio amžiaus pradžioje iškilo dirbtinio kaučiuko sukūrimo problema. 1932m. rusų chemikas Sergejus Lebedevas, polimerizuojant butadieną, gavo kaučiuką, kurio cheminės ir fizikinė savybės buvo kur kas blogesnės negu natūraliojo. Pirmiausia jis buvo ne tik nestereoreguliarus, bet apskritai nereguliarios strukrūros (butadieno fragmentai makromolekulėje kaitaliojosi netvarkingai). Mėginta polimerizuoti, naudojant radikalinius arba elektrofilinius iniciatorius. Gautieji polimerai taip pat buvo nereguliarūs. Tik metalų kompleksų katalizatoriai (Al(C2H5) ir TiCl4 pagrindu) padėjo gauti kaučiuką, kurio visos elementariosios grandys buvo sujungtos 1,4 būdu ir yra ciskonfigūracijos prie kiekvienos dvigubos jungties – visiškai kaip gamtinio. Šį kaučiuką pavadino sintetiniu.

Sintetinio kaučiuko savybes lemia cheminė sudėtis ir gamybos būdas: pvz., izopreninis ir stereoreguliarusis butadieninis kaučiukas yra atsparus tempimui ir dilimui; butilo – nelaidus dujoms, atsparus oksidacijai: butadieno nitrilinis, polisulfidiniai – atsparūs tepalams ir benzinui; silicio organiniai – atsparūs šilumai ir šalčiui, fiziologiškai inertiški; uretano – labai atsparūs tempimui ir dilimui. Gumos, pagamintos iš sintetinio kaučiuko,

tinka vartoti labai plačiame temperatūrų skirtume.

PANAUDOJIMAS

Guma yra svarbi medžiaga, reikalinga ir plačiai naudojama visose žmonių veiklos srityse. Apie tai byloja ir šie skaičiai: 1975m. pasaulyje sintetinio kaučiuko buvo pagaminta 6,78 mln. tonų, natūraliojo – 3,3 mln. tonų.

Daugiausia gumos suvartojama padangų gamybai. Ji naudojama ir avalynei, higienos reikmenims, mašinų detalėms, žaislams, sviediniams gaminti. Iš natūraliojo kaučiuko gumos gaminamos sunkesvorių sunkvežimių, lenktyninių automobilių, lėktuvų padangos, medicinos reikmenys (chirurginės pirštinės, zondai, krateriai, kraujo perpylimo vamzdeliai). Iš sintetinio kaučiuko gumos gaminama laidų iir kabelių izoliacija, transporterių juostos. Skystojo sintetinio kaučiuko yra hermetikų, klijų, antikorozinių dangų sudėtyje. Specialių savybių sintetinis kaučiukas vartojamas reaktyvinių lėktuvų, radiolokacinių prietaisų gamyboje, raketinėje ir atominėje technikoje.

LITERATŪRA:

1. Garygas Jančas „Lietuviškoji tarybinė enciklopedija“, 1978m.;

2. „Lietuvių enciklopedija“

3. G. Rudzytis, F. Feldmanas „Organinė chemija“, 1992m.

4.