Презентация по химии на тему Каучуки (11 класс)

Каучук Открытый урок в 11классе Содержание 1. Немного истории2. Химическое строение натурального и синтетического каучука и резины3. Резина4. Получение каучука5.Применение каучука 1. Немного истории Каучук – органическое вещество, то есть, соединение, где содержится углерод и водород. Эти соединения изучает наука «органическая химия», которая возникла в первой половине XIX века. Каучук – это высокомолекулярное вещество, полимер. Выделяют природный и синтетический каучуки. В основе этих веществ находятся диеновые углеводороды.Слово «каучук» происходит от двух слов языка индейцев, населявших берега Амазонки: «кау» – дерево, «учу» – плакать, течь. «Каучу» – сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы к этому слову прибавили всего одну букву. 1. Немного истории Родина каучука – Центральная и Южная Америка. Бразильская гевея (Hevea brasiliensis) Латекс 30% натурального полимера Молочно-белого цвета Эмульсия «Слезы дерева» - сао-о-Chu Cao –дерево, o-Chu - плакать Немного истории XV век Пропитка млечным соком лодок,корзин, одежды - не пропускают воду. Факелы – долго горят, приятный запах Небьющаяся емкость для жидкостей Каучуковая обувь Немного истории XVIII – XIX века В первой половине образцы попали в Европу Шары, подпрыгивающие при ударе Первые ластики, стирающие карандаш 1823 г. Чарлз Макинтош изобрел непромокаемую ткань. Плащи получили название «макинтош». Налажено производство галош. 1832 г. в Петербурге построена первая обувная фабрика с каучуковым покрытием. Немного истории1832 год - немецкий химик Людесдорф установил,что К а у ч у к хрупкий мягкий упругий и элластичный Немного историиXIX век. 1839 г. открыта вулканизация каучука Ч. Гудьиром торговцем различных товаров 1843 г. англичанин Т.Гэнкок открыл анало-гичный способ и назвал его вулканизацией, а новый продукт резиной Резко возрасла потребность в каучуке и в 1876 г. семена гевеи были тайно вывезены из Бразилии и распространены в странах Юго-Восточной Азии и Африки. 1888 г бурное развитие автомобильной промышленности поставило задачу производства синтетического каучука. 2 .Строение натурального и синтетического каучука и резины. П О Л И М Е Р Ы ЭЛАСТОМЕРЫ ПЛАСТМАССЫ ВОЛОКНА каучук резина эбонит Химическое строение натурального каучука. . . . — CH2 CH2 — CH2 CH2 — . . . C = C C = C H CH3 CH3 H Натуральный каучук – это цис-полиизопрен. Каучук, в котором все элементарные звенья находятся или в цис-, или в транс-конфигурации, называется стереорегулярным Химическое строение синтетического каучука. Состав природного каучука известен уже во второй половине XIX в. Постав Бушарда 1875 г. выделил изопрен из природного каучука Б У Т А Д И Е Н О В Ы Й К А У Ч У К (С К В) СССР по методу С.В. Лебедева 1931 г. Изготовили шину, пробежала 16000 км 1957г. Б.А. Долгоплоск и.А. А Коротков получили бутадиеновый каучук стереорегулярного строения. Дивиниловый каучук 3. Резина При нагревании каучука с серой отдельные полимерные цепи сшиваются между собой за счет образования дисульфидных мостиков. Схема строения резины …СН2-СН-СН-СН2-… (S)n …-CH2-CH-CH-CH2-… 4. Получение каучука. Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу C.В.Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук – полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался так же диеновым углеводородом, только более простым и доступным – бутадиеном CH2=CH-CH=CH2. 4. Получение каучука. С И Н Т Е Т И Ч Е С К И Й К А У Ч У К (1932 год С.В.ЛЕБЕДЕВ г. Ярославль) СН2= СН - СН = СН2 Na -CH2 CH2- C = C H H цис С2Н5ОН бутан Бутилен  бутадиен  СКД СКД - бутадиеновый Получение каучука СКИ – изопреновый ( цис-изомер) стереорегулярного строения. nCH2=C-CH=CH2  Na CH3 H C = C -CH2 CH2- n Пентан  изопентан  изопрен  СКИ Природный каучук имеет тот же самый состав 5. Свойства каучука Каучук – хороший диэлектрик, он имеет низкую водопроницаемость и газопроницаемость.Каучук в воде практически не растворяется. В этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а затем растворяется. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше, чем теплопроводность стали. Наряду с эластичностью, каучук так же пластичен, – он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Другими словами пластичность – это способность к необратимым деформациям. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присуще эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом. 6. Вулканизация Синтетические каучуки используются преимущественно в виде резины, так как она обладает значительно более высокой прочностью, эластичность и рядом других ценных свойств. Для получения резины каучук вулканизируют. Многие учёные работали над вулканизацией каучука. Современная технология резинового производства осуществляется по следующим этапам:изготовление полуфабрикатов: а) развеска каучуков и ингредиентов; б) пластикация каучука; в) прорезинивание тканей, каландрирование, шприцевание; г) раскрой прорезиненных тканей и резиновых листов, сборка изделий из полуфабрикатов.Вулканизация, после которой из сырых резиновых смесей получают готовые резиновые изделия. 6. Вулканизация Из смеси каучука с серой, наполнителями (особенно важным наполнителем служит сажа) и другими веществами формуют нужные изделия и подвергают их нагреванию. При этих условиях атомы серы вступают в химическое взаимодействие с линейными молекулами каучука по месту некоторых двойных связей и собою как бы «сшивают» их друг с другом. В результате образуется гигантская молекула, имеющая три измерения в пространстве – как бы длину, ширину и толщину. Полимер приобрёл пространственную структуру. Такой каучук (резина) будет, конечно, прочнее не вулканизированного. Меняется и растворимость полимера: каучук, хотя и медленно, растворяется в бензине, резина лишь набухает в нём. Если к каучуку добавить больше серы, чем нужно для образования резины, то при вулканизации линейные молекулы окажутся «сшитыми» в очень многих местах и материал утратит эластичность, станет твёрдым – получится эбонит. До появления современных пластмасс эбонит считался одним из лучших изоляторов. 6. Вулканизация Ускорители вулканизации – улучшают свойства вулканизаторов, сокращают время вулканизации и расход основного сырья, препятствует перевулканизации. В качестве ускорителей используется неорганические соединения (оксид магния MgO, оксид свинца PbO и другие) и органические: дитиокарбаматы (производные дитиокарбаминовой кислоты), тиурамы (производные диметиламина), ксантогенаты (соли ксантогеновой кислоты) и другие. Активаторы ускорителей вулканизации облегчают реакции взаимодействия всех компонентов резиновой смеси. В основном в качестве активаторов применяют оксид цинка. Антиокислители (стабилизаторы, противостарители) вводят в резиновую смесь для предупреждения «старения» каучука. 6. Вулканизация Наполнители – повышают физико-механические свойства резин: прочность, износостойкость, сопротивление истиранию. Они так же способствуют увеличению объёма исходного сырья, а следовательно, сокращают расход каучука и снижают стоимость резины. К наполнителям относятся различные типы саж (технический углерод), минеральные вещества (мел CaCO3, BaSO4, гипс CaO*2H2O, тальк 3MgO*4SiO2*2H2O, оксид кремния SiO2). Пластификаторы (мягчители) – вещества, которые улучшают технологические свойства резины, облегчают её обработку (понижают вязкость системы), обеспечивают возможность увеличения содержания наполнителей. Введение пластификаторов повышают динамическую выносливость резины, сопротивление «стиранию». В качестве пластификаторов используются продукты переработки нефти (мазут, гудрон, парафины), вещества растительного происхождения (канифоль), жирные кислоты (стеариновая, олеиновая) и другие. 6. Применение каучуков 1. Для получения резины – это покрышки, шины, резиновая обувь, мячи, прорезиненные ткани, резиновые коврики и т.д. Если в каучуке 10-15% серы – это резина. 2.Для получения эбонита – твердого, стойкого к растворителям материала, обладающего изоляци-онными свойствами – это многочисленные детали для радиотехники и электроники. Если в каучуке 25-40% серы – это эбонит Упр. 1-7 (устно), стр. 302Упр. 9, 10, стр. 302Д/з. §15.6, стр. 299-302