Gumi - természetes vagy szintetikus elasztomerek , amelyeket rugalmasság , vízállóság és elektromos szigetelő tulajdonságok jellemeznek; amelyből vulkanizálással gumit és ebonitokat nyernek .
Izoprén nagy molekulatömegű szénhidrogén (C 5 H 8 ) n , cisz polimere [1] ; a hevea [1] , a kok-saghyz (a gyermekláncfű nemzetségébe tartozó évelő lágyszárú növény) és más guminövények tejes nedvében ( latex ) található [1] .
A gumit de la Condamine fedezte fel Quitóban ( Ecuador) 1751-ben. Oldható szénhidrogénekben és származékaikban ( benzin , benzol , kloroform , szén-diszulfid stb.); vízben , alkoholban , acetonban , a természetes gumi gyakorlatilag nem duzzad és nem oldódik. A természetes gumi már szobahőmérsékleten megköti az oxigént , oxidatív lebomlás következik be (gumi öregedése), miközben szilárdsága és rugalmassága csökken . 200 °C feletti hőmérsékleten a természetes gumi lebomlik, és kis molekulatömegű szénhidrogéneket képez.
Amikor a természetes gumi kölcsönhatásba lép kénnel , kén-kloriddal, szerves peroxidokkal ( vulkanizálás ), hosszú makromolekuláris kötések kapcsolódnak össze kénatomokon keresztül, és hálózati struktúrákat alkotnak. Ez nagy rugalmasságot biztosít a guminak széles hőmérséklet-tartományban [1] .
A természetes gumit gumivá dolgozzák fel . Nyers formában a kivont természetes gumi ( gumiragasztó ) legfeljebb 1%-a kerül felhasználásra. A természetes gumi több mint 60%-át autógumik gyártásához használják fel. Ipari méretekben a természetes gumit Indonéziában, Malajziában, Vietnamban, Thaiföldön, Brazíliában és Kínában állítják elő.
A fejlődő gép- és elektrotechnika, majd az autóipar egyre több gumit fogyasztott. Ehhez egyre több nyersanyagra volt szükség. A 19. század végén és a 20. század elején Dél-Amerikában megnövekedett kereslet miatt hatalmas guminövény- ültetvények kezdtek kialakulni és gyorsan fejlődni, monokultúrában termesztve ezeket a növényeket. Később a gumitermesztés központja Indonéziába és Ceylonba költözött .
A szintetikus gumik kifejlesztését Oroszországban 1900-ban kezdték el először Butlerov tanítványai - Kondakov, Favorsky, Lebedev, Byzov [2] . 1900-ban I. L. Kondakov volt az első, aki szintetizálta az izoprént , amelynek polimerizációját A. Favorsky tanulmányozta . 1903-1910-ben. Ezzel párhuzamosan S. Lebedev és B. Byzov vezette tudóscsoportok a telítetlen szénhidrogének polimerizációs és izomerizációs folyamatát tanulmányozták, és 1910-ben Lebegyevnek sikerült egy 1,3- butadién alapú szintetikus gumimintát nyernie . 1913-ban Byzov egy módszert javasolt diének előállítására olajból annak pirolízisével , ahol az egyik termék valójában az 1,3-butadién. A technológia elsajátításának nehézségei miatt a módszert elhagyták. Elkezdték keresni az 1,3-butadién előállításának egyszerűbb és olcsóbb módjait, amelyek közül az egyiket ugyanaz a Lebedev (1926-1928) fejlesztette ki, amely a dehidrogénezésből – az etanol dehidratálásából – áll. [3] [4]
Egyidejűleg és egymástól függetlenül hasonló munkát végeztek Angliában . Angliában 1910 -ben adták ki az első szabadalmat a butadién szintetikus gumi eljárásra, amelyben nátriumot polimerizációs katalizátorként alkalmaznak . Az első világháború alatt Németországban történt az első kisüzemi szintetikus gumigyártás az angol szabadalomban leírthoz hasonló technikával .
Első alkalommal a butadién szintetikus gumi gyártási technológiájaA [ specifikáció ] a Triangle üzem laboratóriumában fejlesztette ki B. Byzov, aki 1911-ben Butlerov-díjat kapott ezért a találmányért. ; erre a találmányra azonban csak 1913-ban adták ki a szabadalmat. A butadién gyártása Oroszországban 1915-ben kezdődött I. I. Ostromyslensky
által kifejlesztett technológia szerint , aki később az Egyesült Államokba emigrált. Az első világháború alatt a háromszög üzem elsajátította a gázmaszkok gyártását Byzov szintetikus gumiból [5] .
A szintetikus gumi kereskedelmi gyártása 1919-ben kezdődött az Egyesült Államokban ( Thiokol cég ), és 1940-re több mint 10 gumit gyártottak világszerte. A fő gyártók az USA, Németország és a Szovjetunió voltak [6] .
A Szovjetunióban a szintetikus gumi gyártásával kapcsolatos munkát Byzov és Lebegyev folytatta, akik 1928-ban kifejlesztették a szovjet ipari technológiát a butadién előállításához. Az SK-1 üzemben 1932- ben kezdték meg a szintetikus gumi gyártását S. V. Lebedev módszere szerint (butadién kinyerése etil-alkoholból , majd folyékony butadién anionos polimerizálása nátrium jelenlétében) [7] . A Szovjetunióban a világon először szervezték meg ipari méretekben a szintetikus gumi gyártását [8] . A szovjet szintetikus gumi szakítószilárdsága körülbelül 2000 psi volt (a természetes guminál ez az érték 4500 psi, a neoprénnél , amelynek gyártását a DuPont (USA) kezdte meg 1931-ben, - 4000 psi). 1941-ben a Szovjetunió fejlettebb technológiát kapott a szintetikus gumi előállítására [6] .
Németországban a nátrium-butadién-kaucsuk meglehetősen széles körben elterjedt „Buna” néven .
A gumik szintézise sokkal olcsóbb lett a Ziegler-Natta katalizátorok feltalálásával az 1950 -es években .
Izoprén gumik - szintetikus gumik, amelyeket izoprén polimerizációjával nyernek katalizátorok jelenlétében - fémlítium , peroxid vegyületek. Más szintetikus gumikkal ellentétben az izoprén gumik, akárcsak a természetes gumi, erős tapadóképességgel rendelkeznek, és rugalmasságuk némileg gyengébb .
A heteroatomokat szubsztituensként vagy összetételükben tartalmazó kaucsukokat gyakran az oldószerekkel, üzemanyagokkal és olajokkal szembeni nagy ellenállás, napfényállóság jellemzi, de mechanikai tulajdonságaik gyengébbek. A heteroszubsztituenseket tartalmazó gumik gyártásában és felhasználásában a legelterjedtebbek a kloroprén gumik (neoprén) - a 2-klór-butadién polimerei.
Jelenleg a legtöbb előállított gumi sztirol-butadién vagy sztirol - butadién - akrilnitril kopolimer.
Korlátozott mennyiségben tiokolokat gyártanak és használnak - dihalogén-alkánok (1,2-diklór-etán, 1,2-diklór-propán) és alkálifém- poliszulfidok polikondenzációjával nyert poliszulfid gumik .
A szintetikus gumik fő típusai:
A gumik legelterjedtebb felhasználása az autó- , repülőgép- és kerékpárabroncsok gyártása .
A gumikból speciális gumikat készítenek sokféle tömítéshez , épületek leszerelhető elemeinek hő-, hang-, levegő- és vízszigetelésére , szaniter- és szellőzéstechnikában, hidraulikus , pneumatikus és vákuumtechnikában.
Gumi, azbeszt és por töltőanyagból álló tömeg préselésével paronitot kapunk - lemezanyagot nagy hőállóságú tömítési termékek gyártásához, amelyek különféle környezetben működnek - víz és gőz legfeljebb 5 MN / m 2 nyomással. (50 atm) és legfeljebb 450 °C hőmérsékletű; olaj és olajtermékek 200–400 °C hőmérsékleten és 7–4 mN/m2 nyomáson ; folyékony és gáz halmazállapotú oxigén , etilalkohol stb. [9] . A paronit kiváló tömítő tulajdonságai annak a ténynek köszönhető, hogy folyáshatára , amely körülbelül 320 MPa, akkor érhető el, ha a kötést csavarokkal vagy csapokkal meghúzzák , miközben a paronit kitölti az összes dudort, héjat, repedést és egyéb hibáját. tömített felületeket és tömíti a hézagot. A paronit nem korrozív anyag, és jól alkalmazható mechanikai feldolgozásra, ami megkönnyíti bármilyen konfigurációjú tömítések előállítását, amelyek nem veszítik el teljesítményüket semmilyen éghajlati viszonyok között - sem mérsékelt éghajlatú területeken , sem trópusi és sivatagi éghajlati viszonyok között . , sem extrém körülmények között.Észak . A paronit nagy hőállósága lehetővé teszi a belső égésű motorokban való felhasználását. A paronit fémhálóval történő megerősítésével a mechanikai tulajdonságok javítása érdekében ferronitot nyernek
[ 9 ] .
A gumit elektromos szigetelésre , orvosi eszközök és fogamzásgátlók gyártására használják .
A rakétatechnológiában szintetikus gumikat használnak polimer alapként a szilárd rakéta-üzemanyag gyártása során, amelyben üzemanyag szerepét töltik be, oxidálószerként pedig salétromport (kálium vagy ammónium) vagy ammónium-perklorátot használnak .