Каучуковые растения - из каких возделывают натуральный каучук. Растение для получения каучука
Получение каучука из комнатных растений
Управление образования администрации города Прокопьевска
XX городская научно-практическая конференция школьников
«Старт в науку»
ПОЛУЧЕНИЕ КАУЧУКА
ИЗ КОМНАТНЫХ РАСТЕНИЙ
Секция: Биология
Авторы: Миннебаева Алина Ильдаровна, Фазылова Виктория Ильдаровна, Назарова Дарья Николаевна
Класс: 6
МБОУ «Школа №51»,
г. Прокопьевск
Научный руководитель:
Вилисова Галина Васильевна, учитель химии
Прокопьевск
2017
Содержание
Введение ……………………………………………………………………… 3
Глава 1. Теоретическая часть………………………………………………… 5
1.1. Натуральный каучук. История открытия и применения……………… 5
1.2. Одуванчик кок-сагыз……………………………………………………. 7
1.3. Фикус – растение джунглей………………………………………………. 8
1.4. Молочай……………………………………………………………………. 9
Глава 2. Практическая часть………………………………………………….. 11
2.1. Получение каучука из фикуса…………………………………………… 11
2.2. Получение каучука из молочая……………………………………………11
Заключение …………………………………………………………………….. 12
Список использованной литературы…………………………………………. 13
Введение
Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст почти 3 миллиона лет! Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, которым не менее 900 лет.+ Туземцы Юго-Восточной Азии знали о каучуке, которым они обмазывали свои корзины и кувшины, чтобы сделать их водонепроницаемыми! +
Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: «кау» — дерево, «учу» — течь, плакать. «Каучу» — сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы прибавили к этому слову всего одну букву.
Каучук — это липкое, эластичное твердое вещество, которое получают из беловатой жидкости — «латекса». Латекс имеется в коре, корнях, стебле, ветвях, листьях и плодах растений и деревьев. Но больше всего его — под корой ветвей и ствола каучуконосов.+ Латекс состоит из мельчайших частичек жидкости, твердых частиц, других примесей. Только около 33% латекса составляет каучук, остальное — вода.
Каучуконосы лучше всего произрастают по обе стороны экватора, так как для каучуконосов требуется очень теплый влажный климат и плодородная почва. Больше всего каучука получают от «гевеи бразильской». Каучук обнаружен в четырехстах различных деревьях и кустарниках. Но количество каучука в различных растениях неодинаково.
Все вы помните сказку Николая Носова «Приключения Незнайки и его друзей», где был описан способ получения резины из обычного фикуса. Напомним вам эти строки:
«…и вот Знайка стал думать. Думал он три дня и три ночи и придумал сделать шар из резины. Коротышки умели добывать резину. В городе у них росли цветы, похожие на фикусы. Если на стебле такого цветка сделать надрез, то из него вытекает сок. Этот сок постепенно густеет и превращается в резину, из которой можно делать мячи и калоши…»
Получение резины в сказке Николая Носова «Приключения Незнайки и его друзей» отличается от реального способа тем, что «жители города» сразу из сока растений получают резину, а на самом деле сначала получают натуральный каучук, а затем резину.
infourok.ru
Натуральный каучук: основные свойства, производство, применение
Каучук, говоря сухим языком, это полимер, натурального происхождения, в основании которого лежит полиизопрен. После проведения операции вулканизации из него получают резину.
Природный каучук
Натуральный каучук применяют при изготовлении покрышек, амортизирующих устройств, санитарных и гигиенических предметов.
История открытия натурального каучука
Человечество знает это сырье достаточно давно, по крайней мере, южноамериканские инки еще до прибытия на материк Христофора Колумба играли в мяч, сделанный из обработанного латекса.
Этот материал добывался из сока дерева под названием Гевея. Изначально он обладает белым цветом, но с течением времени, он начинает твердеть и менять цвет на темно-коричневый или черный.
Индейцы уже в те времена применяли его для изготовления тканей, обуви, емкостей для переноса и хранения воды и, конечно, использовали шарики, сделанные из этого материала, для развлечения.
Но предметы, изготовленные из натурального качества в теплую погоду, начинали прилипать, а в холодную становились очень хрупкими.
После того, как испанские моряки привезли натуральный каучук привезли в Старый свет, прошло более 300 лет, прежде чем его начали рассматривать, но как диковинный материал, а как сырье для производства разного типа продукции.
Предпринимались разные попытки изготовления обуви и одежды и, как правило, все кончалось неудачей. Это длилось до 1839 года, пока ученый Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) не открыл процесс вулканизации каучука. На основании результатов ранее проведенных исследований, он провел эксперимент – на каучук нанес слой серы и положил на разогретую печь. Результатом такого эксперимента стало появление первого в мире образца резины. Этот процесс назвали вулканизацией.
История открытия натурального каучука
Изобретение процесса вулканизации привело к массовому внедрению натурального каучука. Уже с середины XIX века процесс производства изделий из резины принял массовый характер и того сырья, которое добывали из гевеи стало не хватать, не смотря на то, на острове Ява, Суматра были основаны плантации на котором выращивали это растение.
Таким образом, перед химиками встала задача по получению материала, способного заменить натуральное сырье. На решение этой задачи ушел целый век. В процессе, проводившихся исследований, которые проводились во многих странах, стало ясно, что для получения заменителя необходимо устранить следующие проблемы:
- Синтезировать изопрен из других материалов.
- Осуществить полимеризацию полученного изопрена.
- Выявить вещества, способные оставить распад каучука.
Лишь в тридцатых годах ХХ века ученые смогли создать установку по промышленному производству синтетического каучука. Кстати, сложно переоценить вклад отечественных ученых в решение задач по производству синтетического каучука.
Для синтеза искусственного сырья был использован дивинил, получаемый из спирта. То есть натуральный и синтетический каучук, производят на основе разных веществ.
Процесс производства натурального каучука
Производство натурального сырья основано на коагуляции латекса, так называют сок, выделяемый каучуконосами. Другими словами, в процессе производства, происходит укрупнение частиц мелкого размера, содержащихся в латексе в более крупные.
Получение натурального каучука
Как уже отмечалось, латекс, в том или ином виде содержится во многих растениях, прием он может находиться в корневой системе и стебле, такой каучук называют паренхимным, тот, который, содержится в листьях называют хлоренхимным, а тот, который находят в млечном соке называют латексным или латекс.
Практически весь натуральный каучук добывают из деревьев. С момента начала промышленной добычи этого сырья ни одно растение не превзошло гевею. Она изначально росла в Южной Америке и до сих пор из нее добывают 96% натурального продукта в мировой экономике. Млечный сок, который несет в себе латекс начинают добывать из этого растения с момента достижения им 12 лет. Одно дерево может выдать от 3 до 7,5 кг продукта в год. Как только дерево перестает выделять сок, его удаляют с плантации и отправляют на переработку.
Латекс состоит из:
- воды до 70%;
- натурального каучука – 25 – 70%;
- протеина и натуральных минералов 1 – 2 %.
Для добычи латекса на стволе растения выполняют надрез в виде буквы V, из него добывают порядка 45- 60 г сырья. Добытое молочко сливают в одну большой поддон. В нем добытое сырье отстаивают длительное время, и тут происходит реакция получения натурального каучука.
V-образный надрез на стволе дерева Гевея
Через определенное время молочко становится плотной массой, которую в последствии пропускают через валковый пресс. Это необходимо для избавления от лишней влаги. В итоге такой обработки образуется плотный брикет. На завершающем этапе, полученный полуфабрикат проходит сушку, и масса меняет цвет с белого на темный.
После сушки, полуфабрикаты готовят к отправке на предприятия по переработке натурального каучука. На них полученное сырье проходит операцию вулканизации каучука и происходит синтез готовой продукции – резины.
Промышленная революция, свершившаяся на рубеже XIX – XX веков вызвала рост потребности в каучуке. Это привело к тому, что стали появляться новые плантации и кроме Южной Америки гевею стали выращивать в Малайзии, во Вьетнаме и пр.
Производительность одного гектара плантации составляет порядка 1 – 2 тн каучука в год.
Промышленное применение
Самое массовое использование природного каучука на практике — это изготовление резины. В основе этого процесса лежит реакция вулканизации, разработанная еще в XIX веке.
Для получения резины, в сырье добавляют различные компоненты, способствующие образования длинномерных молекул, соединенных между собой поперечными связями. Такое строение и обеспечивает резине возможность сжатия и растяжения практически при любой температуре.
Промышленное применение натурального каучука
Продукт вулканизации – резина предназначается для применения различных отраслях. Е применяют для производства покрышек и камер для любой техники, работающей на колесном ходу.
Кроме того, каучук служит основой для производства различных уплотнений применяемых для работ по тепло-,гидро- и звукоизоляции. Без него не может обойтись и медицина, в частности при производстве перчаток, презервативов. Кроме того, множество изделий из него применяют в медицинских приборах и оборудовании.
Покрышки из натурального каучука 
Натуральный каучук в роли уплотнителя Каучук применяют и в такой отрасли как ракетная. Его используют как основу для производства твердого топлива для ракет. В частности он используется как топливо, а наполнителем выступает порошок селитры, а окислителем выступает перхлорат аммония.
Важнейшие виды натурального каучука
В 1969 году вступил в действие стандарт, регламентирующий качества природного продукта. В нем весь каучук разделен на 8 типов, состоящих из 35 сортов. К основным можно отнести:
- рифленый смокед-шит, иногда его называют копченый лист;
- светлый креп, он имеет светло-кремовый цвет и множество других.
Качество природного каучука оценивают по результатам осмотра и верификации его с эталонным образцом. Кроме этого, применяется классификация каучука в соответствии с техническими нормами и правилами. В них нормируются количества допустимых примесей.
Формы натурального каучука
Кроме природного каучука предприятия — изготовители проивзодят целую гамму продукции с разными технологическими параметрами и механическими характеристиками они могут быть произведены в различной форме, например, в порошкообразной форме. Компании-производители этого сырья постоянно ведут исследования в части улучшения качества природного каучука и роста отдачи каучуконосов.
Одна из разновидностей каучука – это гуттаперча, иногда ее называют балата. Ее добывают в Малайзии. Гуттаперча отличаеться меньшей эластичностью. Это вызвано тем, что она имеет другое строение макромолекул. Эту разновидность каучука в начале ХХ века использовалась для изоляции морских кабелей связи. Надо отметить, что этот полимер не нашел массового использования в промышленности. В наши дни ее применяют для изготовлеия жевательной резинки. Кроме этого ее применяют дантисты, для приготовления пломб. Еще одно применение гуттаперчи – изготовление мячей для гольфа.
Сорта марки RSS
Это изделие состоит из каучука, который обработали коагуляцией и просушенных при помощи дыма. После просушки, листы разделяют на три основных сорта. Сорт RSS1- это самый чистый продукт, но самым распространенным принято считать RSS3. Самым чистым сортом является RSS1, однако наиболее распространенным является RSS3. Сорта этой группы применяют тогда, когда необходимо максимально твердое сырье. Каучук этой марки идет на изготовление покрышек, облицовку стен и пр. Вместе с тем, эта марка считается самой трудной для обработки.
Производители натурального каучука руководствуются в своей работе нормативами TSR- Technically Specified Rubber – Технические Специализированные Каучуки. Эти нормы вступили в силу более 40 лет назад.
Этот нормативный документ регламентирует требования по качеству природного каучука, а также метода контроля каждого из существующих сортов продукции. В этом же документе предусмотрена единая система упаковки. Готовую продукцию укладывают в кипы в плотную полиэтилен. Вес такой кипы не должен превышать 35 кг. Готовые кипы, в количестве 36 штук, помещают на европоддон и обматывают пленкой. Вес такого поддона составляет 1260 кг.
В TSR внесены сорта природного каучука:
- TSR CV сорт каучука со стабильной вязкостью;
- TSR L сорт обладающей светлой окраской;
- TSR 5, 10, 20 марки каучука синтезированного в результате коагуляции.
Все производители, которые производят и поставляют натуральный каучук, должны в обязательном порядке принять и следовать точным нормам для отдельных сортов продукции. В странах, где расположены самые крупные плантации, и мощности по производству каучука разработали и внедрили собственные нормы, на основании TSR, так в Индонезии работают нормы SIR, в Таиланде STR.
Сравнительные свойств каучуков и резин
Натуральный и синтетические каучуки нашли свое применение во многих отраслях промышленности, изделия из этих материалов мы каждый день видим на своей кухне или гараже. Проведем попытку сопоставления применяемости натурального и синтетического каучуков.
Основанием натурального каучука служит полиизопрен. Вулканизация позволяет изготавливать высококачественную резину, применяемую для изготовления покрышек, амортизационных устройств, предметов гигиены и санитарии.
Каучуки марки БСК (бутадиен-стирольные) тоже применяют для производства покрышек и камер для транспортных средств на колесном ходу. Кроме того из нее производят материалы, которые будут работать в условиях повышенной истираемости, например, ленты для конвейеров или подошвы для обуви. Еще один тип синтетических каучуков – изопреновый. Их применяют для изготовления спортивного инвентаря.
Кремнийорганические каучуки применяют для производства уплотнителей, иллюминаторов, трубопроводных систем для транспортировки воздуха с разной температурой. Свойства этого синтетического материала позволяют его использовать для работы с маслами, топливом и пр. Кроме этого, этот материал биоинертен, то есть не вступает в контакт с биологическими объектами и это позволяют его использовать для применения его для производства искусственных органов, например, эндопротезов.
Разработка и внедрение в серийное производство искусственных заменителей привело к расширению использования этих материалов в промышленности, строительстве и быту. Особенно это важно, потому что, многие параметры синтетических заменителей превосходят характеристики натуральных, например, стойкость к износу или воздействию УФ излучения.
Сравнительные свойства каучуков 
Расшифровка сравнительных свойств каучуков Но это не означает, что работы по производству и исследованию натуральных каучуков прекращены. Практически все компании, производящие натуральный продукт постоянно продолжают работы по его совершенствованию, модификации и повышению отдачи каучукового молочка с существующих плантаций. Дело в том, что у натурального сырья есть определенные свойства, которые недоступны для синтетических аналогов.
Мировой кризис 2008 года, природные катаклизмы в азиатском и южноамериканских регионах привели к снижению производства натурального каучука на 4%, но с течением времени его производство восстановилось и постоянно, но с разным ускорением, стремится в верх. Среди мировых лидеров по потреблению этого продукта можно назвать КНР – свыше 4 000 тыс. тонн в год, Индию – свыше 1 000, но более 70% из этого объема приходится на долю натурального продукта.
Состав и строение натурального каучука
Природный каучук – это высокомолекулярный углеводород. Его молекулы содержат, так называемые двойные связи, обеспечивающие этому материалу химические свойства каучука
Состав природного каучука может быть описан формулой (C5H8)n, где n может равняться числу от 1000 до 3000. Эта формула говорит о том, что натуральный продукт – это изопрен.
Состав и строение натурального каучука
Молекула этого материала имеет большую длину, но даже с использованием современных электронных оптических устройств полностью ее рассмотреть не удается. Диаметр каучуковой молекулы равен диаметру одной молекулы. Если ее растянуть до определенного предела, то молекула примет зигзагообразную формулу. Это обеспечивают атомы углерода, которые являются основой этой молекулы. Именно способность этого материала возвращаться в исходное положение обеспечивает такие качества, как прочность и эластичность.
Растяжение каучука приводит к тому, что его молекулы раздвигаются в направлении, приложенного усилия. Если от него избавиться, то молекулы вернуться в первоначальное состояние.
Другими словами, молекулы природного сырья представляют собой пружину и ее можно растянуть до некоего предела. Основной компонент каучука – углеводород, состоящий из атомов углерода и водорода.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
Каучуковые растения - из каких возделывают натуральный каучук
Натуральный каучук- это переработанный растительный продукт, который может быть выделен из нескольких сотен видов деревьев и растений во многих регионах мира, включая экваториальные районы Африки, Юго-Восточную Азию и Южную Америку. Млечный сок, или латекс, промышленного каучукового дерева гевея (Hevea brasiliensis) обеспечивает практически все (более 99%) мировые поставки натурального каучука. Натуральный каучук также добывается из фикуса (Ficus elastica) и других африканских растений в таких районах добычи, как Берег Слоновой Кости, Мадагаскар, Сенегал и Сьерра Леоне. Натуральный транс-1,4-полиизопрен, известный как гуттаперча, или балата (balata), добывается из деревьев в Южной Америке и Индонезии. Гуттаперча дает меньше чистого каучука, чем цис-изомер. Другим потенциальным источником добычи промышленного натурального каучука является кустарник гуайоль (guayule) (Parthenium argentatum), который растет в жарких, засушливых районах, таких как юго-западные Соединенные Штаты.
Добыча каучука из гевей поделена между плантациями свыше 100 акров и маленькими фермами, обычно, менее 10 акров. Производительность промышленных каучуконосов постоянно возрастала с 1970-х годов. Возросшая производительность является, прежде всего, результатом развития и повторного засаживания площадей более скороспелыми, более высокоурожайными деревьями. Использование химических удобрений и борьба с заболеваниями каучуковых деревьев также внесли свой вклад в повышение производительности. Строгие меры контроля экспозиции воздействию гербицидов и пестицидов во время хранения, смешивания и опрыскивания, использование соответствующей защитной одежды и барьерных кремов, предоставление помещений для переодевания и обеспечение соответствующего медицинского надзора могут эффективно регулировать уровень опасности, связанный с применением сельскохозяйственных химикатов. Для получения латекса каучуковые деревья обычно надрезаются по спирали сквозь кору дерева через день, хотя частота и метод надрезания могут варьироваться. Латекс собирается в чашки, привешенные на дерево под надрезами. Содержимое чашек переливается в большие контейнеры и перемещается на перерабатывающие станции. В качестве консерванта обычно добавляется аммиак. Аммиак разрывает частицы каучука и создает двухфазный продукт, состоящий на 30-40% из твердых веществ. Этот продукт далее концентрируется до 60% твердых веществ, образуя насыщенный аммиаком концентрат латекса, по весу содержащий 1.6% аммиака. Возможно также получение низко-аммиачного концентрата латекса (0.15-0.25% аммиака). Низко-аммиачный концентрат латекса требует добавления к латексу вторичного консерванта во избежание коагуляции и загрязнения. Вторичные консерванты включают в себя пентахлорофенат натрия, тетраметилтиурам дисульфид, диметилдитиокарбамат натрия и оксид цинка. Главной опасностью для полевых рабочих является экспозиция воздействию химикатов, укусы животных и насекомых, опасности, связанные с острыми инструментами, применяемыми для разрезания коры деревьев. Возникающие в результате этого увечья должны быть соответствующим образом обработаны для сокращения риска попадания в организм инфекции. Превентивные (профилактические) и терапевтические меры могут уменьшить опасность, связанную с климатическими условиями и паразитами. Случаи малярии и желудочно-кишечных заболеваний на современных плантациях сократились благодаря профилактике, борьбе с москитами и санитарным мероприятиям. Гуайолевый кустарник, растение-эндемик южного Техаса и севера центральной Мексики, содержит натуральный каучук в стволах и корнях. Для извлечения каучука может собираться весь куст. Гуайолевый каучук практически идентичен каучуку гевеи, за исключением того, что гуайолевый каучук обладает меньшей прочностью сырца. Гуайолевый каучук в настоящий момент не представляет собой жизнеспособной коммерческой альтернативы каучуку гевеи.
Раздел Натуральный каучук
natural-rubber.ru
НИР "Получение каучука из листьев алоэ"
Получение каучука из листьев алоэ
Работа ученицы 10 класса МБОУ Майорская СОШ Никулиной Саины
Руководитель: Катанова Марина Григорьевна,
учитель химии
Актуальность Натуральный каучук добывают из млечного сока деревьев гевеи, но он также содержится и в других растениях. Поэтому нам стало интересно, содержится ли каучук в листьях домашнего алоэ ведь в нем содержится достаточно много сока.
Цель нашей работы: получение каучука из листьев алоэ в школьной лаборатории
Задачи:
- Изучить литературу по теме исследования;
- Изучить методику получения каучука из алоэ;
- Получить каучук из алоэ
Оборудование:
- Пробирки
- Скальпель
- Предметное стекло
- Стеклянная палочка
- Спиртовка
- Тигельные щипцы
- Раствор аммиака
- Раствор марганцовки
- Раствор уксусной кислоты
- Этанол
- Сульфат кальция
- Алоэ
- Бензин
Методика проведения эксперимента:
Опыт №1
Делаем надрез на листе алоэ и собираем млечный сок в пробирку. Добавляем к нему раствор аммиака, затем добавляем раствор уксусной кислоты и встряхиваем. Наблюдаем выделение хлопьев – это натуральный каучук.
Опыт №2.
Сок из листьев алоэ собираем в пробирку, добавляем немного воды и 0,5 г кристаллического сульфата кальция. После размешивания смеси и добавления к ней этанола на поверхности раствора образуются
хлопья каучука.
Для сбора каучука используем стеклянную палочку, с помощью которой переносим хлопья в пробирку с бензином.
Каучук сначала набухает,
а затем исчез.
Опыт №3
К раствору сока алоэ добавляем раствор перманганата калия. Перманганат калия обесцвечивается, что доказывает его
непредельный характер.
Опыт №4
Сок алоэ нагреваем с серой (вулканизируем) на часовом стекле. Каучук превращается в резину.
- Полученная нами резина обладала специфическим свойством эластичностью (упругостью) — способностью восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию.
Выводы:
1. Изучили литературу по теме исследования и выяснили, что каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трёх миллионов лет. Каучук на языке индейцев тупи-гуарани означает «слёзы дерева». Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет.
Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:
- паренхимные — каучук в корнях и стеблях;
- хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов.
- латексные — каучук в млечном соке. 2. Изучили методику получения натурального каучука - коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука — углеводород полиизопрен (91-96%).
3. Получили каучук из листьев алоэ – аморфное вещество белого цвета.
Заключение
В ходе нашего исследования, мы выделили из сока алоэ натуральный каучук, проверили его растворимость в органических растворителях (бензине), доказали непредельный характер и эластичные свойства полученного вещества.
videouroki.net
Применение каучука в медицине и промышленности. Применение натурального каучука: примеры
Каучук представляет собой органическое соединение, основными компонентами которого являются углерод и водород. Получают его из особых древесных растений, которые часто называют каучуконосными. Такие представители флоры произрастают в тропиках. Их органы (плоды, листья, ветви, ствол, корни) содержат латекс. Эта млечная жидкость не является соком растений, ученые-ботаники до сих пор сомневаются в специфике ее значения для жизнедеятельности растительного организма. Именно из латекса в процессе коагуляции получается сплошная упругая масса, которая и является натуральным природным каучуком.
История открытия натурального каучука
Вклад Христофора Колумба в развитие мировой цивилизации не ограничивается Великими географическими открытиями. Именно его корабль, пристав к острову Эспаньола в 1493 году, увез в Испанию первое изделие из каучука. Это был эластичный прыгучий мяч, который местные жители делали из сока гевеи – растения, встречающегося на берегах Амазонки. Увидев, как индейцы увлеченно подбрасывали диковинную вещицу, которая достигая земли, еще и отскакивала, как живая, словно совершая прыжок, испанцы не на шутку удивились. Попробовав подержать этот прыгучий шарик, они пришли к выводу, что он достаточно тяжелый, а еще обратили внимание на его липкость и характерный запах дыма.
Применение каучука у индейцев этим не ограничивалось. Местные племена не только играли в этот мяч, но использовали его в различных религиозных обрядах. А сок дерева, из которого он получался, считали священным и называли его «каучу», что в переводе означает «слезы дерева».
Среди диковинок, привезенных Колумбом в Испанию, был и этот необычный мячик. С этого времени и началась история применения каучука.
Первые попытки применения
Но европейцы не обратили должного внимания на диковинку индейцев. И вплоть до XVIII века не задумывались над тем, насколько широки и многообразны области применения каучука. Лишь когда членами французской экспедиции, побывавшей в тропических лесах Южной Америки, он был вновь привезен в Европу, на него обратили внимание. Еще больший интерес появился, когда французский ученый Ш. Кондамин, выступая на ассамблее Парижской академии наук, продемонстрировал образцы этого вещества, показал способы возможного применения и изделия из него.
Широкое применение натурального каучука в Европе началось примерно в 1770 году, когда в школах появилась новая принадлежность – гуммиластик, который использовали для того, чтобы стирать карандашные линии.
Далее начались активные поиски возможных областей использования каучука. Именно к тому времени относится изобретение подтяжек и резиновых нитей. А шотландский изобретатель Ч. Макинтош догадался проложить тонкий пласт резины между двумя слоями ткани, получив таким образом непромокаемую ткань. Этот материал имел сумасшедшую популярность, плащи из него получили свое название по имени изобретателя. Их называли макинтошами.
Крах каучуковой промышленности
Начальные попытки наладить производство непромокаемой обуви не увенчались успехом. Галоши хоть и стали достаточно модными на короткий период времени, но практичностью не отличались. В холод они могли потрескаться, а в жару чуть ли не расплавлялись и источали неприятный запах.
Энтузиазма изобретателей хватило ненадолго. В один из тех годов на многих территориях Европы было очень жаркое лето. Под воздействием высоких температур изделия каучуковой промышленности превратились в ужасно пахнущую массу. Все предприятия этой отрасли тогда обанкротились.
Открытие Чарльза Гудьира
И никто бы больше не вспомнил о галошах и макинтошах, если бы не упорство американца Чарльза Гудьира. Он посвятил поиску способов создания из каучука хорошего материала много лет.
Гудьир проводил множество экспериментов, смешивая каучук практически со всем. Он добавлял в него и соль, и перец, и песок, и даже суп. Потратив все свои деньги и силы, изобретатель уже было потерял надежду. Но его усилия все же увенчались успехом. Добавив в вещество серу, он обнаружил, что и прочность, и эластичность, и температурная устойчивость улучшились.
Таким образом, ему удалось усовершенствовать каучук. Свойства и применение нового соединения вновь стали объектом изучения ученых и промышленников. Полученный Гудьиром материал мы сейчас называемым резиной, а процесс, в ходе которого он получен – вулканизацией каучука.
Резиновый бум
После сенсационного открытия на счастливого ученого посыпались многочисленные предложения о покупке патента на изобретенный материал. Применение каучука для производства резины приобрело огромные масштабы. Для этого почти все страны стали искать способы выращивания у себя на территории деревьев-каучуконосов. В этом плане больше всего повезло Бразилии, ведь именно это государство было владельцем громадных запасов таких растений. Правительство Бразилии прилагало массу усилий, чтобы оставаться монополистом в этой сфере, категорически запрещая вывоз семян и молодых растений гевеи. За это преступление была даже введена смертная казнь.
Но англичанин Викгем, имеющий шпионскую практику, сумел проникнуть на берега Амазонки, где тайком добыл и отправил в Британию 70 000 семян каучуконосного дерева. И хотя у местных селекционеров не сразу получилось на территории с другим климатом вырастить это тропическое растение, благодаря их усилиям спустя некоторое время на рынке появился более дешевый и доступный английский каучук.
А тем временем применение природного каучука стало настолько широким, что количество изделий из резины перевалило за 100 000. Было налажено производство огромного количества новых товаров: транспортерных конвейерных лент и электроизоляции, «резинок» для белья, резиновой обуви, детских воздушных шаров и т. д. Но основное применение природного каучука было связано с автомобильной отраслью, когда изобрели сначала экипажные, а потом и автомобильные шины.
Применение резины и каучука в нашей стране долго было основано на производстве их из иностранного сырья. Только когда в Казахстане обнаружили одуванчики, корни которого содержат каучук, появились первые резиновые изделия из отечественного материала. Но это был очень трудоемкий процесс, так как выделение каучука из корней одуванчика занимало очень много времени из-за низкой его концентрации (16-28%).
Получение синтетического каучука
Природные ресурсы натурального каучука не удовлетворяют высоких потребностей населения в товарах из этого материала. Сейчас гораздо более масштабным является производство синтетического каучука.
С. В. Лебедев в 1910 году впервые получил синтетический каучук. Материалом для производства был бутадиен, который выделялся из этилового спирта. Позже путем осуществления реакции полимеризации с применением металлического натрия получался бутадиеновый синтетический каучук.
В 1925 году С. В. Лебедев поставил для себя задачу найти промышленный способ синтеза каучука. Через два года она была успешно решена. Лабораторным способом были синтезированы первые несколько килограмм каучука. Именно Лебедев занялся изучением свойств этого каучука и разработкой рецептов получения из него необходимых потребителю изделий.
И в последующие годы применение каучука было важнейшей задачей работы С. В. Лебедева. Именно по его методу на первом в мире заводе, производящем данный материал, была получена первая партия этого материала промышленного масштаба.
В период с 1932 по 1990 год Советский Союз был лидером по объемам производства в этой отрасли. Применение синтетического каучука позволило расширить ассортимент резинотехнических товаров, в частности: изделий из мягкой резины, подошв для обуви, различных труб и шлангов, герметиков и клеев, красок на латексной основе и прочих.
Сейчас ассортимент синтетических каучуков значительно вырос, если сравнивать с серединой XX века. Различные его виды могут сильно отличаться химическим составом и потребительскими свойствами. Классификация синтетического каучука основана на различии мономеров, которые используют при его получении. Так, существуют изопреновый, бутадиеновый, хлоропреновый и другие виды. Согласно другой классификации, каучуки делят на типы в зависимости от характерной группы атомов, которые входят в их состав. Например, известны типы полисульфидных, кремнийорганических каучуков и т. д.
Основной метод получения синтетических каучуков – полимеризация диенов и алкенов. Самыми распространенными мономерами при этом можно назвать бутадиен, изопрен, этилен, акрилонитрил и др.
Некоторые виды полисульфидных, полиуретановых каучуков получают в ходе реакции поликонденсации.
Каучуки общего и специального назначения
В соответствии с областями применения каучуки можно разделить на материалы общего и специального назначения. Представители первой группы имеют комплекс свойств, которые дают возможность использовать их для производства различных товаров, эластичные свойства которых должны проявляться при обычных температурах. А вот применение синтетического каучука специального назначения предполагает сохранение свойств и в экстремальных ситуациях, например, под воздействием мороза и огня, озона и кислорода и т. д.
Изопреновый каучук: применение
По составу изопреновый каучук весьма схож с натуральным. Следовательно, спектр свойств этих веществ во многом совпадает.
К его недостаткам можно отнести плохую устойчивость к высоким температурам, озону и воздействию прямых солнечных лучей. Низкая когезионная прочность резины на их основе – это свойство, которое делает менее востребованным изопреновый каучук. Применение его затрудняется из-за повышенной липкости, недостаточной каркасности и текучести. Но в монолитных изделиях, которые не требуют соединения большого количества частей, изопреновые каучуки используются достаточно широко.
Каучуковые пластыри
Применение каучука в медицине также имеет место. Самое распространенное изделие медицинской промышленности, полученное с использование каучука, – это пластырь. Он является смесью каучука, лекарственных и сопутствующих веществ. Преимущества таких пластырей:
- длительное сохранение клейкости;
- сочетаемость со многими лекарственными средствами;
- безвредность;
- удобство в применении.
Процесс производства заключается в растворении 1 части каучука в 12 частях бензина. А затем в раствор вводят другие сопутствующие компоненты: терпентин (увеличивает липкость), ланолин (предохраняет от засыхания), окись цинка (ослабляет раздражение), лекарства (создают терапевтический эффект).
Имплантаты из каучука
Поистине жизненно важными изделиями из каучука можно назвать имплантаты человеческих органов. Применение каучука в их производстве началось сравнительно недавно и стало началом новой эры в развитии медицины.
Имплантатами трахеи выступают материалы из полиактилатов, полисилоксанов, полиамидов. Искусственное сердце и его части делают из полиуретанов и полиоксиланов. Полиэтилен и полипропилен являются материалом для производства имплантатов частей пищевода, а поливинилхлорид является основным компонентом имплантатов других частей пищеварительной системы. Искусственные кровеносные сосуды производятся из полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена и полипропилена. Обрести людям с ограниченными возможностями новые кости и суставы помогают полиакрилаты, полиамиды, полиуретаны.
Применение резины в промышленных товарах
Значение каучука в народном хозяйстве громадно. Но применение натурального каучука в чистом виде – большая редкость. Чаще всего он используется в виде резины. Изделия из этого материала встречаются в повседневной жизни на каждом шагу. Это и изоляция проводов, и производство обуви и одежды, и автомобильные шины, и многое другое.
В обувной промышленности используются, как правило, резины следующих видов: пористая (подошва), кожеподобная (нижняя часть часть обуви), транспарентная (каблуки).
Применение природного каучука и его синтетических аналогов не случайно стало повсеместным. Именно они отвечают большинству потребностей человека, являясь одними из самых универсальных материалов.
fb.ru
О чем плачет «резиновое» дерево?
Латекс
Наверное, многие полагают, что натуральный каучук давно стал анахронизмом вроде пергаментных книг или крахмального клейстера. Мы считаем, что в XXI веке его уж наверняка заменил каучук синтетический, о котором каждый что-то смутно помнит из школьной программы. Но оказывается, натуральный каучук все еще добывают, более того, без него невозможно производство современных автомобильных шин и многих других необходимых изделий.
Натуральный каучук
Сознаюсь, я сам находился в полном неведении о судьбе натурального каучука, до того как волей случая оказался на плантации гевеи, которая в прямом смысле служит его источником. Произошло это не в Бразилии, откуда гевея родом, и не в Малайзии, где расположены самые обширные на сегодняшний день ее посадки, а в Мексике. Здесь это тропическое дерево пользуется уважением и служит пополнению национальной казны.
Каучуководство – одна из самых молодых отраслей растениеводства (и ближе она все же к лесному хозяйству, чем к сельскому). Дикорастущие растений для получения каучука применяли уже давно, а вот их возделывание началось менее чем три четверти века тому назад.
Почти все гевеи (хевеи), а их в роду около 20 видов, произрастают в Южной Америке и известны лишь немногим специалистам по семейству молочайных. Но один вид приобрел огромную популярность. Это гевея бразильская (Hevea brasiliensis) – вечнозеленое дерево, достигающее 30 м высоты и 75 см в диаметре ствола. В диком состоянии она встречается в лесах Амазонии. Все части растения заключают в себе млечный сок (латекс), в котором содержится до 50 процентов каучука.
Туземцы добывали из гевеи сок, и покрывают им свои холщовые плащи, чтобы сделать их непромокаемыми.
«Слезы дерева»
Сбор латекса гевеи
Первое свединья о каучуке можно найти у испанского историка Антонио Герреры, которого Филипп II назначил историографом обеих Индий и Кастилии. В описании второго путешествия Колумба Геррера упоминает, что индейцы недавно открытых земель употребляют смолистый сок некоторых деревьев для изготовления упругих мячей или шаров. Несколько позже, в 1615 году, в своей книге «Monarquia Indiana» («Монархия Индиана») Хуан де Торквемада описывает, как туземцы добывают из деревьев сок и покрывают им свои холщовые плащи, чтобы сделать их непромокаемыми.
Однако лишь полтора столетия спустя европейцы узнали, что же это за дерево и как получают из него сок. Выяснил это знаменитый французский геодезист Шарль Мари де ла Кондамин (1701–1774). Уже в 29 лет он стал членом французской Академии наук и в 1735 году отправился с экспедицией в Южную Америку, где провел более 10 лет. В Эквадоре ему удалось обнаружить гевею, которую индейцы называли «као-чу», что означало «слезы дерева». Кондамин оказался первым европейцем, увидевшим весь процесс получения каучука – от первых надрезов ствола до изготовления сырой каучуковой массы путем копчения латекса в дыму костра. Он увидел резиновые галоши, бутылки, пипетки и прочие предметы домашнего обихода, о чем не замедлил по возвращении в Париж сообщить своим коллегам-академикам.
Но, как это, увы, нередко бывает, сногсшибательная новость не вызвала серьезных последствий. Если не считать, что великий английский химик Джозеф Пристли стал использовать кусочек привезенного каучука в качестве резинки для стирания карандашных записей. Долгое время это оставалось единственным полезным применением каучука.
Каучук завоевывает Европу
В 1791 году лед тронулся: английскому промышленнику Самуэлю Пилю была дана привилегия на применение каучука для изготовления непромокаемых тканей. С того времени интерес к каучуку в Европе начал стремительно расти. Изобретения, связанные с его использованием, посыпались одно за другим.
В 1813 году Джон Кларк открыл, что скипидар растворяет каучук, и применил этот раствор для производства воздушных матрацев. В 1823 году предприимчивый шотландский фабрикант и изобретатель Чарльз Макинтош обнаружил, что каучук растворяется в каменноугольном масле. Из данного раствора была получена непромокаемая ткань, из которой изобретатель стал изготовлять верхнее платье, впоследствии получившее по его имени свое название – макинтош. Плащи имели огромный спрос, особенно в дождливой Англии.
Постепенно каучук приобретал все большую и большую популярность. Потребность в нем стремительно возрастала. В России первая резиновая фабрика начала работать в 1832 году. Промышленность специализировалась в основном на производстве резиновых галош.
Покорение гевеи
Подобно множеству разного рода растительных смол, эфирных масел, камедей, каучук является продуктом жизнедеятельности растительного организма. Получают его из гевеи точно так же, как у нас из сосны живицу, – методом подсочки.
Плантация гевеи
Способ подсочки каучуковых деревьев и получения латекса за столетия мало изменился. Состоит он в том, что на дереве острым ножом делают горизонтальные насечки на глубину нескольких сантиметров. Из разреза сок вытекает только в течение нескольких часов, пока рана не затянется. На следующий день делают новые зарубки на 20–30 см ниже, эту процедуру повторяют изо дня в день, пока не достигнут основания ствола, после чего переходят на другую сторону дерева. Вытекающий из надрезов сок собирается в чашки (раньше глиняные, теперь пластмассовые), откуда его выливают в один широкий открытый сосуд. Собранный таким образом латекс индейцы коптили в дыму костра, что придавало каучуку устойчивость к окислению и воздействию микроорганизмов. Сейчас каучук из латекса выделяют коагуляцией с помощью муравьиной, щавелевой или уксусной кислоты.
Стремительно возросший спрос на каучук провоцировал хищническую заготовку его в Бразилии. В поисках гевеи индейцы-сборщики вынуждены были все дальше и дальше углубляться в джунгли, а оттуда доставлять сырье по Амазонке и ее притокам в «каучуковую столицу» – город Манаус.
В 1876 году Уикхэм, несмотря на существовавший в Бразилии закон о запрещении вывоза семян гевеи, все же собрал 70 000 семян и доставил их в Англию, в знаменитый Ботанический сад в Кью. Из этой партии только 2800 семян оказались всхожими и дали сеянцы. Большая часть их была перевезена на остров Цейлон и посажена в Ботаническом саду в Перадении. Эти сеянцы и положили начало организации промышленных плантаций бразильской гевеи в Старом Свете. Первоначально культура гевеи была одомашнена на Цейлоне, затем на Малаккском полуострове, в Индонезии, во Вьетнаме – практически всюду, где для нее имеются благоприятные условия. Здесь на плодородных равнинах выращивать гевею стало намного дешевле, хотя новые высокопродуктивные ее сорта вернулись и на Американский континент. Именно на одной из мексиканских плантаций «новой» гевеи мне и пришлось побывать.
Промышленное выращивание гевеи оказалось намного эффективнее, чем поиск ее в малодоступных джунглях. Почти весь природный каучук сейчас получают на огромных созданных человеком плантациях гевеи.
Техническая зрелость дерева на промышленной плантации наступает на 10–12-й год. Оно легко выносит подсочку 20–30 лет. В среднем одно дерево дает до 3–4 кг, а лучшие – по 8–14 кг каучука в год (это 1500–1800 кг/га). Если в 1912 году примерно 70% мировой продукции составлял натуральный каучук из дикорастущей гевеи, то уже в 1922 году – всего 6,6% каучука, а сейчас – менее 2%.
Новейшая история
С изобретением резиновых шин, автомобильных покрышек и баллонов потребность в каучуке неизмеримо возросла. Речь шла уже не о плащах и галошах. Каучук становился стратегическим товаром. Но производство резины в промышленно развитых странах, включая Россию, по-прежнему находилось в зависимости от поставок каучука из тропических стран.
Долгие годы химики во всем мире бились над получением синтетической замены каучука. Заслуга разработки современной технологии его производства принадлежит целому ряду ученых-химиков: русским Б.В. Бызову и И.И. Остромысленскому, немцу Г. Штаудингеру, американцам Э. Фармеру и Е. Гута.
Синтетический каучук не смог полностью заменить натуральный. Россия по-прежнему нуждается в поставках каучука из тропических стран.
Благодаря созданию синтетических каучуков потребление натурального каучука стало сокращаться. Однако во многих видах промышленной продукции синтетический каучук до сих пор требует смешивания с натуральным. Уже не вся (и не каждая) современная автомобильная шина делается из натурального каучука; по ряду физико-химических свойств натуральный каучук незаменим в производстве лишь некоторых ее деталей. Идет он на изготовление транспортерных лент, приводных ремней, амортизаторов, уплотнителей, электроизоляционных материалов, для получения резиновых клеев. Резины из натурального каучука характеризуются хорошей эластичностью, износо- и морозостойкостью и высокими динамическими свойствами, хотя обладают низкой стойкостью к действию растворителей и масел.
Как видим, натуральный каучук, получаемый из тропического дерева гевеи, далеко еще не исчерпал свои резервы. В настоящее время плантации этого ценного дерева в мире занимают более 2 млн га! Ежегодное производство натурального каучука достигает 3,5 млн тонн. Значительная часть его поступает в Россию.
givoyles.ru
Получение каучука из комнатных растений страница 5
Глава 2. Практическая часть
2.1. Получение каучука из фикуса
При выполнении опытов по получению каучука из комнатных растений мы соблюдали правила техники безопасности.
Оборудование: один-два листа фикуса, спиртовка, хлорид кальция, этиловый спирт, пробирка, предметное стекло, держатель, стеклянная палочка, пинцет.
Ход работы: Срезаем один-два листа фикуса и собираем в пробирку выделяющийся из черенков млечный сок. К собранным каплям сока приливаем немного воды и добавляем 0,5 г хлорида кальция. Смесь хорошо встряхиваем и приливаем к ней по каплям спирт. Перемешиваем. Очень скоро на поверхности раствора появляются хлопья. Содержимое пробирки переносим на предметное стекло и аккуратно выпариваем воду. Эластичная пленка на стекле и есть натуральный каучук, полученный из фикуса.
2.2 Получение каучука из молочая
Оборудование: молочай, скальпель, уксусная кислота, пробирка, держатель для пробирок, спиртовка, предметное стекло, держатель, стеклянная палочка, пинцет.
Ход работы: делаем надрез на стволе молочая. Под надрез подставляем пробирку, чтобы собрать млечный сок.
В пробирку с млечным соком по каплям добавляем уксусную
кислоту. Пробирку встряхиваем. Сразу же в ней образовались хлопья. Это выделился каучук. Содержимое пробирки переносим на предметное стекло и аккуратно выпариваем воду. Эластичная пленка на стекле и есть натуральный каучук, полученный из молочая.
Заключение
В ходе выполнения данной работы мы изучили литературу, узнали, что такое каучук, познакомились с его историей открытия, изучили некоторые растения каучуконосы, освоили различные способы получения каучука из комнатных растений и получили его из фикуса и молочая.
Мы научились работать с химическим оборудованием при проведении опытов.
Наша гипотеза о возможности получения каучука из некоторых комнатных растений в лабораторных условиях, подтвердилась.
Цель работы достигнута, выполнены все поставленные задачи.
Конечно, химическая промышленность не стоит на месте. Давно изобретены искусственные заменители каучука. Но в той же шинной промышленности до сих пор нет возможности отказаться от натуральных каучуков. Содержание натурального каучука в шинах легковых автомобилей достигает до 40 процентов. Шины большегрузных автомобилей, самолетов и строительной техники должны содержать еще более высокий процент. Только натуральный каучук обладает достаточной устойчивостью к колебаниям температуры, а также прочностью на разрыв, что особенно важно в случае образования микротрещин в процессе эксплуатации.
Каучук и изделия из него имеют огромное значение в промышленности и в повседневной жизни. В чистом виде каучук применяется очень редко и в основном находит применение в виде резины.
Сейчас невозможно назвать ни одной отрасли промышленности и народного хозяйства, где бы не применялась резина. Из резины делают обувь, игрушки, автомобильные шины, электроизоляцию, конвейерные ленты, латексные перчатки и многое-многое другое!
Список использованной литературы
1. Верзилин. Н.М. Путешествие с домашними растениями.- Ленинград,
infourok.ru
