Отчет о выполнении домашнего задания (в виде сканкопий, фотографий или документов Microsoft Word) прислать на электронный адрес

Тема № 4. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Урок № 50

Тема урока: СИНТЕТИЧЕСКИЕ КАУЧУКИ, ИХ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ. СТЕРЕОРЕГУЛЯРНЫЕ КАУЧУКИ. РЕЗИНА.

Цель урока: ознакомиться со свойствами и применением синтетических каучуков, резины, изучить понятие стереорегулярных каучуков.

Эластомеры (натуральные или синтетические каучуки) – природные или синтетические высокомолекулярные вещества, отличающиеся от других высокомолекулярных соединений своей эластичностью. Молекулы эластомеров представляют собой скрученные в клубки цепи углеродных атомов. При растяжении цепи вытягиваются, а при снятии внешней нагрузки – скручиваются. Этим объясняется эластичность каучуков.

Таблица. Важнейшие виды синтетических каучуков

Название	Исходный мономер	Формула каучука	Свойства, применение
Бутадиеновый	CH₂=CH-CH=CH₂ бутадиен-1,3	нерегулярное строение	Водо- и газонепроницаемость. По эластичности уступает природному каучуку. В производстве кабелей, обуви, принадлежностей быта
Дивиниловый	CH₂=CH-CH=CH₂ бутадиен-1,3	регулярное строение	По износоустойчивости и эластичности превосходит природный каучук. В производстве шин.
Изопреновый	CH₂=C(CH₃)-CH=CH₂ 2-метилбутадиен-1,3	регулярное строение	По эластичности и износоустойчивости сходен с природным каучуком. В производстве шин
Хлоропреновый	CH₂=C(Cl)-CH=CH₂ 2-хлорбутадиен-1,3		Устойчив к воздействиям высоких температур, бензинов и масел. В производстве кабелей, трубопроводов для перекачки бензина, нефти.
Бутадиен-стирольный	CH₂=CH-CH=CH₂ бутадиен-1,3 и C₆H₅- CH=CH₂ стирол		Характерна газонепроницаемость, но недостаточная жароустойчивость. В производстве лент для транспортёров, автокамер.

ПОЛУЧЕНИЕ КАУЧУКОВ

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было

способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность

одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности.

Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Первый синтетический каучук, был получен по методу С.В. Лебедева из спирта:

2CH₃-CH₂-OH ^{t=425,ZnO,Al2O3} → CH₂=CH-CH=CH₂ + H₂ + 2H₂O

при полимеризации дивинила под действием металлического натрия, представлял собой полимер нерегулярного строения со смешанным типом звеньев 1,2- и 1,4-присоединения:

В присутствии органических пероксидов (радикальная полимеризация) также образуется полимер нерегулярного строения со звеньями 1,2- и 1,4- присоединения. Каучуки нерегулярного строения характеризуются невысоким качеством при эксплуатации. Избирательное 1,4-присоединение происходит при использовании металлорганических катализаторов (например, бутиллития C₄H₉Li, который не только инициирует полимеризацию, но и определенным образом координирует в пространстве присоединяющиеся молекулы диена):

Таким способом получен стереорегулярный 1,4- цис -полиизопрен – синтетический аналог натурального каучука. Данный процесс идет как ионная полимеризация.

Реакция получения каучуков реакцией полимеризации:

Реакция получения каучуков реакцией сополимеризации:

Все бутадиеновые каучуки подразделяются на стереорегулярные и нестереорегулярные.

Но только стереорегулярные непредельные углеводороды способны кристаллизоваться. Стереорегулярное строение имеют натуральный каучук и изомерный ему природный полимер гуттаперча (гране-1,4-полиизопрен) оба полимера кристаллизуются при охлаждении или вытягивании.

Регулярность полимеров имеет важное практическое значение. Стереорегулярные синтетические полимеры имеют более высокую механическую прочность, более высокую температуру плавления и др.

Для практического использования каучуки превращают в резину.

Дивиниловые каучуки стереорегулярного строения занимают как бы промежуточное положение они дают высокопрочные резины с высокими разрывными удлинениями при температурах от —30 до —50° и низкопрочные резины с малыми разрывными удлинениями при нормальной температуре.

Резина – это вулканизованный каучук с наполнителем (сажа). Суть процесса вулканизации заключается в том, что нагревание смеси каучука и серы приводит к образованию трехмерной сетчатой структуры из линейных макромолекул каучука, придавая ему повышенную прочность. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и образуют между ними сшивающие дисульфидные мостики:

Сетчатый полимер более прочен и проявляет повышенную упругость – высокоэластичность (способность к высоким обратимым деформациям).

В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый натуральный каучук – эбонит (более 30% S) – не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Для промышленности синтетического каучука характерны быстрые темпы развития и совершенствования структуры выпускаемых каучуков. Общий объем производства синтетического каучука за 20 лет увеличился более чем в 3,5 раза, а каучуков стереорегулярного строения, полноценно заменяющих натуральный,— более чем в б раз, из них изопренового — более чем в 50 раз, бутадиенового — в 80 раз.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ: выучить теоретический материал § 43, посмотреть презентацию к уроку (Приложение 1), ответить на вопросы «Проверки знаний» (файл 17 Приложения 1).

Отчет о выполнении домашнего задания (в виде сканкопий, фотографий или документов Microsoft Word) прислать на электронный адрес:

larisanikolaevna.epgl@yandex.ru

УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Рудзитис Г.Е. Химия 10 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман - М.: «Просвещение», 2012. - 192 с.

ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ:

1. https://domrezin.ru/articles_14.html

2. https://www.chem21.info/info/7467/

3. https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/kauchuki/kauchuki.html

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: