У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Існуе і другі спосаб атрымання каўчуку з ацэтылену. У 1881 годзе вядомы рускі хімік М. Г. Кучараў распрацаваў спосаб атрымання з ацэтылену новага рэчыва — «сваяка» воцатнай кіслаты — воцатнага альдэгіду. У пачатку нашага стагоддзя рускія вучоныя знайшлі спосаб атрымання з воцатнага альдэгіду дывінілу.
15. Вадкі каўчук
Хімікі навучыліся атрымліваць каўчук штучным шляхам. Навука вырвала яшчэ адну тайну ў прыроды. Але прапанаваны Лебедзевым спосаб атрымання натрый-дывінілавага каўчуку і распрацаваныя раней іншыя спосабы вытворчасці сінтэтычнага каўчуку давалі толькі цвёрдую масу полімеру.
Для многіх прамысловых прызначэнняў — вырабу прарызіненай тканіны, штучнай скуры, хірургічных пальчатак — неабходны раствор каўчуку.
Яшчэ ў канцы XVIII стагоддзя вучоныя растваралі штучны каўчук у шкіпінары. А ў сярэдзіне XIX стагоддзя для той жа мэты карысталіся адным з адходаў каменнавугальнай смалы — сольвентнафтам. Пазней у вытворчасці розных рызінавых вырабаў пачалі ўжываць растворы каўчуку ў бензіне, бензоле і іншых растваральніках. Але гэтыя вадкасці гаручыя і ядавітыя, што выклікала пажары і атручванне рабочых на рызінавых фабрыках.
Развіццё вытворчасці рызінавых вырабаў патрабавала вадкага каўчуку. Прырода дае нам вадкі каўчук. Латэкс жа — млечны сок гевеі або іншых каўчукавых дрэў — прадстаўляе сабою вадкасць, у якой, як час-
цінкі масла ў малацэ, размеркаваны вельмі дробныя шарыкі цвёрдага каўчуку.
А ці нельга вырабіць і латэкс штучным шляхам?
Выявілася, што можна.
Калі дывініл вельмі добра размяшаць у вадзе, то кропелькі яго раўнамерна размяркуюцца. Атрымаецца эмульсія дывінілу ў вадзе. Але такая эмульсія не ўстойлівая. Яна праз некаторы час будзе расслойвацца. Для таго каб перашкодзіць расслойванню і зрабіць эмульсію больш устойлівай, да яе дабаўляецца рэчыва, якое называецца эмулыатарам. Эмульгатарам звычайна з’яўляецца мыла.
Каб атрымаць штучны латэкс, трэба дывініл у эмульсіі праполімерызаваць. Гэтак жа, як і пры полімерызацыі чыстых вуглевадародаў, і тут на дапамогу прыходзяць каталізатары і тэмпература.
Але металічны натрый не прыгодны, таму што натрый бурна рэагуе з вадой, утвараючы цяпло, вадарод і шчолач.
Эмульгатар не толькі перашкаджае расслойванню эмульсіі, але і дапамагае кропелькам дывінілу полімерызавацца. Мыла, раствараючыся ў вадзе, утварае калоідны раствор. У такім растворы буйныя часцінкі мыла — міцэлы — застаюцца завіслымі, як муць. Вельмі дробныя кропелькі дывінілу пранікаюць у міцэлы эмульгатара і ў іх раствараюцца. Туды ж пранікаюць і вельмі дробныя крупінкі каталізатара і іншых дабавак. Пад уплывам узбуджальніка малыя малекулы монамеру паступова «сшываюцца» ў ланцугі. Тут утвараецца цвёрдая часцінка каўчуку — глобула.
Полімерызацыя кропелек монамеру ўнутры міцэлы эмульгатара прыводзіць да выцяснення малекул мыла, калі глобула полімеру, які расце, становіцца ўжо дастаткова вялікай.
Штучны латэкс прадстаўляе сабой 35-працэнтную эмульсію часцінак каўчуку ў вадзе.
Глобулы штучнага каўчуку нагадваюць па форме шарыкі. Дыяметр іх значна меншы, чым дыяметр глобул натуральнага латэксу. Ен роўны прыкладна 0,15—0,10 мікрона.
Полімерызаваць у эмульсіі можна не толькі дывініл, але і сумесі розных вуглевадародаў. Гэта дазваляе атрымліваць каўчукі з разна-
Рыс. 54. Схема полімерызацыі дывінілу ў эмульсіі.
стайнымі ўласцівасцямі, рабіць іх больш устойлівымі да бензіну і масла, да гарачыні і холаду, да хімічных і атмасферных уздзеянняў. Часцей за ўсё вядуць сумесную полімерызацыю дывінілу і стыролу (вінілбензолу).
Падобна да таго як чыгуначнікі камплектуюць састаў з таварных і пасажырскіх вагонаў, хімік атрымлівае рэчыва, у доўгіх ланцугах якога перамяжоўваюцца малекулы двух сартоў.
На заводах штучны латэкс атрымліваюць у вялікіх стальных апаратах — полімерызатарах з мешалкамі. Апараты злучаны па 12 штук у адну батарэю. У першы аўтаклаў заліваюць сумесь зыходных прадуктаў у дакладна адмераных колькасцях. Затым сумесь перацякае ў другі аўтаклаў, у трэці і г. д. Полімерызацыя адбываецца паступова ва ўсіх апаратах. 3 апошняга аўтаклава бесперапынна выцякае гатовы латэкс, з якога затым выдаляюцца газападобныя прымесі.
Латэксам карыстаюцца, галоўным чынам, для насычэння корду і некаторых тэхнічных вырабаў і тканін, якія ўжываюцца ў вытворчасці аўтамабільных шын, веласіпедных і матацыклетных пакрышак.
Патрэбны латэкс і для вырабу клею, праклейкі валасяных вырабаў, ізаляцыі кабеляў.
Іх трываласць пасля насычэння корду латэксам павялічваецца больш чым на 20 працэнтаў.
Латэкс патрэбны і для вырабу штучнай скуры, праклейвання паперы і кардону, цэментавання награвальных кругоў і абразіваў.
Вялікім поспехам карыстаюцца вадаўстойлівыя фарбы, зробленыя на латэксе ў Ленінградзе, ва Усесаюзным навукова-даследчым інстытуце каўчуку.
У адной з лабараторый Інстытута вам пакажуць дэталь размерам у дзве складзеныя разам цэглы. Яна незвычайна лёгкая. Гэта падгалоўнік для сядзення міжгародняга аўтобуса. Ён зроблены з мікрапорыстай
Рыс. 55. Схема ператварэння штучнага латэксу ў каўчук:
латэкс; воцатная кіслата; 3— раўняльныя валікі; 4—• стужка каўчуку; 5— бесперапынная стальная стужка; 6—сушылка; 7— намотванне стужкі каўчуку ў рулон.
рызіны. 3 гэтага матэрыялу можна рабіць і аўтамабільныя сядзенні і падушкі, асобныя часткі мяккай мэблі, амартызатары, туалетныя губкі.
Недалёка той час, калі падобны матэрыял заменіць усё, што цяпер робяць з пуху, стружак, пер’яў, металічных спружын.
I падрыхтаваны гэты цудоўны матэрыял не з цвёрдага каўчуку, як робяць звычайныя рызіны, а непасрэдна з латэксу.
Праз латэкс прапускаюць струмень паветра. Утвараецца пена. Латэксавую пену вулканізуюць і атрымліваюць мікрапорыстую рызіну.
У цяперашні час штучны латэкс шырока скарыстоўваецца і для атрымання цвёрдага каўчуку.
Выкарыстанне штучнага латэксу для атрымання з яго кзўчуку дае заўсёды аднародны прадукт. Пры вытворчасці ж латэксу на заводзе мы не залежым ад капрызаў прыроды. Зыходная сыравіна — дывініл, стырол і іншыя вуглевадароды — можа быць стандартнай якасці. Значыць, і полімеры будуць практычна аднолькавыя па сваіх уласцівасцях.
Каўчук са штучнага латэксу на вытворчасці вылучаюць рознымі спосабамі, на машынах рознай канструкцыі.
Часта карыстаюцца метадам бесперапыннага вылучэння каўчуку ў выглядзе тонкай стужкі. Латэкс заліваюць у невялікі бачок. Туды ж дабаўляюць крыху воцатнай кіслаты, якая дапамагае «стварожваць» латэкс. 3 бачка латэкс бесперапынным струменем льецца на бясконцую стальную стужку, якая рухаецца з хуткасцю некалькіх метраў у мінуту. Стужка пранізана вельмі дробнымі адтулінамі, праз якія сцякае «сыроватка». Цвёрдыя кавалачкі каўчуку, якія ўтвараюцца, раскачваюцца валікамі ў тонкую стужку. Каўчукавую стужку падсушваюць і затым змотваюць у рулон. У такім выглядзе яна ідзе ў далейшую вытворчасць.
16. Хімікі перарабляюць прыроду
Яшчэ некалькі дзесяткаў гадоў назад вучоныя ў розных краінах свету настойліва працавалі над стварэннем метадаў вытворчасці сінтэтычнага каўчуку. Аднак спробы іх заставаліся доўгі час без поспеху. Толькі ў трыццатых гадах нашага стагоддзя савецкаму вучонаму акадэміку С. В. Лебедзеву ўдалося ўпершыню распрацаваць прамысловы спосаб атрымання штучнага каўчуку.
У далейшым іншыя савецкія вучоныя распрацавалі метады вытворчасці розных сартоў сінтэтычнага каўчуку.
Задача прамысловага атрымання сінтэтычнага каўчуку з айчыннай сыравіны была бліскуча вырашана.
Яшчэ ў 1931 годзе быў пабудаваны першы завод савецкага сінтэтычнага каўчуку, а праз год была выдадзена першая партыя прамысловага каўчуку. Хутка пасля пуску першынца каўчукавай прамысловасці былі пабудаваны яшчэ новыя буйныя заводы сінтэтычнага каўчуку. Усе яны былі пабудаваны цалкам з айчынных матэрыялаў савецкімі рабочымі і інжынерамі, без усякай іншаземнай дапамогі.
Ужо к канцу другой пяцігодкі на нашых заводах выпускаліся тысячы тон сінтэтычнага каўчуку. Цяпер жа яго вытворчасць вырасла ў некалькі разоў.
Яшчэ больш каўчуку будзе вырабляцца ў 1965 годзе. Згодна з пастановай майскага Пленума ЦК КПСС і рашэннямі XXI з’езду КПСС аб паскарэнні развіцця хімічнай прамысловасці вытворчасць сінтэтычнага каўчуку ў 1965 годзе ўзрасце ў параўнанні з 1958 годам.
Яшчэ ў 70-х гадах мінулага стагоддзя A. М. Бутлераў заўважыў, што ізабутылен, як і некаторыя іншыя ненасычаныя злучэнні, можа добра полімерызавацца. Пазней акадэмік С. В. Лебедзеў дэталёва вывучыў характар полімерызацыі ізабутылену ў розных умовах. Выявілася, што некаторыя полімеры гэтага вуглевадароду з вялікай малекулярнай вагой (150—200 тысяч) прадстаўляюць сабою каўчук. У адрозненне ад натуральнага' каўчуку поліізабутылен не здольны вулканізавацца, але ў той жа час ён і не «старэе», гэта значыць не змяняе сваіх уласцівасцей з часам. Ён дрэнна праводзіць электрычны ток, але не баіцца ні кіслот, ні шчолачаў, не мае смаку і паху.
Полімерызацыя ізабутылену праводзіцца пры вельмі нізкай тэмпературы, звычайна ніжэй за мінус 100 градусаў, у прысутнасці каталізатараў (хлорыстага алюмінію або фторыстага бору).
За мяжой полібутылен выпускаецца пад рознымі назвамі. Больш за ўсё пашыраны маркі: вістанекс, апамол.
Гэты новы від штучнага каўчуку паспяхова скарыстоўваецца ў многіх галінах прамысловасці. 3 яго рыхтуюць трывалую ізаляцыю для правадоў і кабеляў, робяць абкладкі варачных катлоў, трубаправодаў, рукавоў у хімічнай прамысловасці.
Тонкі слой поліізабутылену, нанесены на тканіну, робіць яе воданепранікальнай. 3 такой тканіны шыюць дажджавыя плашчы, вырабляюць засцерагальнае прарызіненае адзенне і палаткі, робяць прывадныя рамяні і стужкі транспарцёраў.
Калі полімерызаваць ізабутылен у сумесі з невялікай колькасцю (2—3%) ізапрэну або дывінілу, то атрымліваецца яшчэ лепшы каўчук, называемы бутыл-каўчукам.
Бутыл-каўчук добра вулканізуецца, таму яго паспяхова ўжываюць для вырабу аўтамабільных камер. Дзякуючы нізкай газанепранікальнасці бутыл-каўчуку, зробленыя з яго аўтакамеры трымаюць паветра значна лепш, чым камеры з натуральнага каўчуку.
Да ліку добрых якасцей гэтага каўчуку належыць высокая стойкасць да акіслення, да дзеяння моцных кіслот і сонечнага святла.
3 яго робяць тыя ж вырабы, што і з ізабутылену, а таксама надзіманыя лодкі, пажарныя рукавы, пракладкі для кансервавых бляшанак.
КНІГІ ОНЛАЙН
