природні каучуконоси
походження назви
Слово «каучук» походить від двох слів мови тупі-гуарані: «кау» - дерево, «вчу» - текти, плакати. «Каучу» - сік гевеї, першого і найголовнішого каучуконоса. Європейці додали до цього слова всього одну букву.
Отримання натурального каучуку
Натуральний каучук отримують коагуляцією молочного соку (латексу) каучуконосних рослин. Основний компонент каучуку - вуглеводень поліізопрен (91-96%).
поширення каучуконосов
Природний каучук зустрічається в дуже багатьох рослинах, що не становлять одного певного ботанічного сімейства. Залежно від того, в яких тканинах накопичується каучук, каучуконосні рослини ділять на:
- паренхімні - каучук в коренях і стеблах;
- хлоренхімние - каучук в листі і зелених тканинах молодих пагонів;
- латексні - каучук в молочному соку.
Трав'янисті латексні каучуконосні рослини із сімейства складноцвітих (кок-сагиз, крим-сагиз і інші), які ростуть в помірній зоні, в тому числі в південних республіках, що містять каучук у невеликій кількості в коренях, промислового значення не мають.
Серед трав'янистих растенійУкаіни є всім знайомі кульбаба, полин і молочай, які теж містять молочний сік.
Промислове значення мають латексні дерева, які не тільки накопичують каучук у великій кількості, але і легко його віддають; з них найважливіша - гевея бразильська (Hevea brasiliensis), що дає за різними оцінками від 90 до 96% світового виробництва натурального каучуку.
Сирий каучук з інших рослинних джерел зазвичай засмічений домішками смол, які повинні бути видалені. Такі сирі каучуки містять гутаперчу - продукт деяких тропічних дерев сімейства Сапотові (Sapotaceae).
Протягом Другої світової війни (1939-1945) з економічних причин були культивовані інші, нетропічних джерела каучуку: гуайуль (guayule) мексиканського походження, а також кульбаба кок-сагиз (Taraxatum kok- saghyz), що росте на території Західного Туркестану.
Каучуконоси найкраще ростуть не далі 10 ° від екватора на північ і південь. Тому ця смуга шириною 1300 кілометрів по обидва боки від екватора відома як «каучуковий пояс». Справа в тому, що для каучуконосов потрібно дуже теплий і вологий клімат і родючий грунт. Розвиток автомобільної промисловості значно підвищило потреби в гумі і, відповідно, в каучуку. Тому з'явилися нові плантації гевей: молоді деревця з Південної Америки посадили в Малайзії, на Шрі-Ланці та в Індонезії. Вони відмінно прижилися і дають великий урожай.
Збір латексу і виробництво натурального каучуку
Це високе струнке дерево може досягати 45 метрів у висоту при 2,5-2,8 м в обхваті. Батьківщиною гевеї є басейн Амазонки - великої водної магістралі. Звідси вивозився перший каучук в Європу.
Каучук в гевее міститься в молочному соку - латексі, розподіленому в молочних каналах, які утворюють в стовбурі концентричні кільця.
Латекс складається з найдрібніших частинок рідини, твердих частинок та інших домішок. Тільки близько 33% латексу становить каучук, 66% вода і близько 1% інші речовини.
Для збору латексу з дерев на корі робиться діагональний гострокутий надріз, вершиною кута спрямований вниз, потім надріз розширюють до 0,3-0,5 від окружності стовбура. З надрізу виділяється латекс і стікає в невелику чашу. З кожного надрізу виходить близько 30 мл латексу. Після цього зазвичай на наступний день нижче первісного надрізу обдирається тонка смужка кори, щоб отримати новий сік. Коли надрізи досягають поверхні землі, стовбур залишають в спокої, щоб він зміг відновити кору на дереві перед новою подсочкой. На 1 гектарі висаджується близько 250 дерев, в рік з 1 гектара отримують близько 450 кг сухого необробленого каучуку. З спеціально виведених високоврожайних дерев можна отримати 2225 кг з гектара на рік, були розроблені досвідчені дерева з врожайністю до 3335 кг з гектара на рік.
Отриманий латекс розтягують, розбавляють водою і піддають коагуляції шляхом обробки кислотою, щоб частки каучуку в латексі зчепилися один з одним. Потім проводять протягування між валками, надаючи листам товщину 0,25 дюйма (? 0,6 см), отримані листи висушують шляхом обдування сухим теплим повітрям або димом, і відправляють на навантаження.
Фізичні та хімічні властивості натурального каучуку
- Натуральний каучук - аморфне, здатне кристалізуватися тверде тіло.
- Природний необроблений (сирої) каучук - білий або безбарвний вуглеводень.
- Він не набухає і не розчиняється у воді, спирті, ацетоні і ряді інших рідин. Набухаючи і потім розчиняючись в жирних і ароматичних вуглеводнях (бензині, бензолі, ефірі та інших) і їх похідних, каучук утворює колоїдні розчини, широко використовувані в техніці.
- Натуральний каучук однорідний за своєю молекулярною структурою, відрізняється високими фізичними властивостями, а також технологічними, тобто, здатністю оброблятися на обладнанні заводів гумової промисловості.
- Особливо важливим і специфічним властивістю каучуку є його еластичність (пружність) - здатність каучуку відновлювати свою первинну форму після припинення дії сил, що викликали деформацію.
Каучук - високоеластичний продукт, має при дії навіть малих зусиль оборотного деформацією розтягування до 1000%, а у звичайних твердих тіл ця величина не перевищує 1%. Еластичність каучуку зберігається в широких температурних межах, і це є характерним його властивістю. Але при довгому зберіганні каучук твердіє.
При температурі рідкого повітря -195 ° C він жорсткий і прозорий; від 0 ° до 10 ° C - крихкий і вже непрозорий, а при 20 ° C - м'який, пружний і напівпрозорий. При нагріванні вище 50 ° C він стає пластичним і липким; при температурі 80 ° C натуральний каучук втрачає еластичність; при 120 ° C - перетворюється в смолоподобную рідина, після застигання якої вже неможливо отримати первинний продукт. Якщо підняти температуру до 200-250 ° C, то каучук розкладається з утворенням ряду газоподібних і рідких продуктів.
- Каучук - гарний діелектрик, він має низьку водо- і газопроникність.
- Каучук не розчиняється у воді, луги та слабких кислотах; в етиловому спирті його розчинність невелика, а в сірковуглеці, хлороформі і бензині він спочатку набухає, а вже потім розчиняється.
- Легко окислюється хімічними окислювачами, повільно - киснем повітря.
- Теплопровідність каучуку в 100 разів менше теплопровідності сталі.
- Поряд з еластичністю, каучук ще і пластичний - він зберігає форму, придбану під дією зовнішніх сил. Пластичність каучуку, виявляється при нагріванні і механічній обробці, є одним з відмінних властивостей каучуку. Так як каучуку притаманні еластичні і пластичні властивості, то його часто називають пласт-еластичним матеріалом.
- При охолодженні або розтягуванні натурального каучуку спостерігається перехід його з аморфного в кристалічний стан (кристалізація). Процес відбувається не миттєво, а в часі. При цьому в разі розтягування каучук нагрівається за рахунок теплоти, що виділяється кристалізації. Кристали каучуку дуже малі, вони позбавлені чітких граней і певної геометричної форми.
При температурі близько -70 ° C каучук повністю втрачає еластичність і перетворюється в стеклообразную масу.
- Взагалі все каучуки, як аморфні матеріали, можуть перебувати в трьох фізичних станах: склоподібному, високоеластіческом і вязкотекучем.
Високоеластіческое стан для каучуку найбільш типово.
- Каучук легко вступає в хімічні реакції з цілою низкою речовин: киснем (O2), воднем (H2), галогенами (Cl2, Br2), сіркою (S) та іншими. Ця висока реакційна здатність каучуку пояснюється його ненасиченої хімічної природою. Особливо добре реакції проходять в розчинах каучуку, в яких каучук знаходиться у вигляді молекул порівняно великих колоїдних частинок.
Майже всі хімічні реакції приводять до зміни фізичних і хімічних властивостей каучуку: розчинності, міцності, еластичності і інших. Кисень і, особливо, озон, окислюють каучук вже при кімнатній температурі. Впроваджуючи в складні і великі молекули каучуку, молекули кисню розривають їх на більш дрібні, і каучук, деструктуріруясь, стає крихким і втрачає свої цінні технічні властивості.
Процес окислення лежить також в основі одного з перетворень каучуку - переходу його з твердого в пластичний стан.