Gummi - naturlige eller syntetiske elastomerer kendetegnet ved elasticitet , vandmodstand og elektriske isolerende egenskaber; hvorfra gummi og ebonitter opnås ved vulkanisering .
Højmolekylær carbonhydrid (C 5 H 8 ) n , cis - polymer af isopren [1] ; indeholdt i mælkesaften ( latex ) af hevea [1] , kok-saghyz (en flerårig urteagtig plante af slægten mælkebøtte) og andre gummiplanter [1] .
Gummi blev opdaget af de la Condamine i Quito (Ecuador) i 1751. Opløselig i carbonhydrider og deres derivater ( benzin , benzen , chloroform , carbondisulfid osv.); i vand , alkohol , acetone , kvælder naturgummi praktisk talt ikke og opløses ikke. Allerede ved stuetemperatur binder naturgummi ilt , oxidativ nedbrydning sker (gummiældning), mens dets styrke og elasticitet falder . Ved temperaturer over 200 °C nedbrydes naturgummi og danner kulbrinter med lav molekylvægt.
Når naturgummi interagerer med svovl , svovlchlorid, organiske peroxider ( vulkanisering ), er lange makromolekylære bindinger forbundet gennem svovlatomer for at danne netværksstrukturer. Dette giver gummiet høj elasticitet over et bredt temperaturområde [1] .
Naturgummi forarbejdes til gummi . I dens rå form anvendes ikke mere end 1% af det ekstraherede naturgummi ( gummilim ). Mere end 60 % af naturgummi bruges til fremstilling af bildæk. I industriel skala produceres naturgummi i Indonesien, Malaysia, Vietnam, Thailand, Brasilien og Kina.
Den udviklende mekanik og elektroteknik, og senere bilindustrien, forbrugte mere og mere gummi. Dette krævede flere og flere råvarer. På grund af stigningen i efterspørgslen i Sydamerika i slutningen af det 19. og begyndelsen af det 20. århundrede, begyndte enorme plantager af gummiplanter at dukke op og hurtigt udvikle sig, idet de dyrkede disse planter i monokultur. Senere flyttede centrum for gummidyrkning til Indonesien og Ceylon .
Udviklingen af syntetisk gummi begyndte først i Rusland i 1900 af Butlerovs elever - Kondakov, Favorsky, Lebedev, Byzov [2] . I 1900 var I. L. Kondakov den første til at syntetisere isopren , hvis polymerisation blev undersøgt af A. Favorsky . I 1903-1910. sideløbende studerede grupper af videnskabsmænd ledet af S. Lebedev og B. Byzov processen med polymerisering og isomerisering af umættede kulbrinter, og i 1910 lykkedes det Lebedev at opnå en prøve af syntetisk gummi baseret på 1,3- butadien . I 1913 foreslog Byzov en metode til at opnå diener fra olie ved dens pyrolyse , hvor et af produkterne i virkeligheden er 1,3-butadien. På grund af vanskeligheder med at mestre teknologien blev metoden opgivet. De begyndte at lede efter enklere og billigere måder at opnå 1,3-butadien på, hvoraf den ene blev udviklet af den samme Lebedev (1926-1928), som består i dehydrogenering - dehydrering af ethanol. [3] [4]
Samtidig og uafhængigt blev lignende arbejde udført i England . Det første patent på en butadien-syntetisk gummiproces med natrium som polymerisationskatalysator blev udstedt i England i 1910 . Den første småskalaproduktion af syntetisk gummi ved hjælp af en teknik svarende til den, der er beskrevet i det engelske patent, fandt sted i Tyskland under Første Verdenskrig .
For første gang, produktionsteknologi af butadien syntetisk gummi[ specificer ] blev udviklet i laboratoriet i Triangle-anlægget af B. Byzov, som modtog Butlerov-prisen for denne opfindelse i 1911 ; dog blev et patent på denne opfindelse først udstedt i 1913.
Produktionen af butadien i Rusland begyndte i 1915, ifølge teknologien udviklet af I. I. Ostromyslensky , som senere emigrerede til USA. Under Første Verdenskrig mestrede Triangle-fabrikken produktionen af gasmasker fra Byzov syntetisk gummi [5] .
Kommerciel produktion af syntetisk gummi begyndte i 1919 i USA ( Thiokol company ), og i 1940 blev der produceret mere end 10 kvaliteter verden over. De vigtigste producenter var USA, Tyskland og USSR [6] .
I USSR blev arbejdet med produktion af syntetisk gummi videreført af Byzov og Lebedev, som i 1928 udviklede den sovjetiske industrielle teknologi til produktion af butadien. Produktionen af syntetisk gummi blev startet på SK-1 fabrikken i 1932 efter metoden fra S.V. Lebedev (at opnå butadien fra ethylalkohol efterfulgt af anionisk polymerisation af flydende butadien i nærværelse af natrium) [7] . I USSR blev produktionen af syntetisk gummi for første gang i verden organiseret i industriel skala [8] . Trækstyrken af sovjetisk syntetisk gummi var omkring 2000 psi (for naturgummi er dette tal 4500 psi, for neopren , hvis produktion blev startet af DuPont (USA) i 1931, - 4000 psi). I 1941 modtog USSR en mere avanceret teknologi til fremstilling af syntetisk gummi [6] .
I Tyskland har natriumbutadiengummi fundet en ret bred anvendelse under navnet "Buna" .
Syntesen af gummier blev meget billigere med opfindelsen af Ziegler-Natta-katalysatorer i 1950'erne .
Isoprengummi - syntetiske gummier opnået ved polymerisation af isopren i nærvær af katalysatorer - lithiummetal , peroxidforbindelser . I modsætning til andre syntetiske gummier har isoprengummi, ligesom naturgummi, en høj klæbeevne og er lidt ringere end den i elasticitet .
Gummi med heteroatomer som substituenter eller med dem i deres sammensætning er ofte karakteriseret ved høj modstandsdygtighed over for opløsningsmidler, brændstoffer og olier, modstandsdygtighed over for sollys, men har dårligere mekaniske egenskaber. De mest udbredte i produktion og brug af gummier med heterosubstituenter er chloroprengummi (neopren) - polymerer af 2-chlorbutadien.
I øjeblikket er de fleste af de fremstillede gummier styren-butadien eller styren - butadien - acrylonitril copolymerer.
I begrænset skala fremstilles og anvendes thiokoler - polysulfidgummi fremstillet ved polykondensation af dihalogenalkaner (1,2-dichlorethan, 1,2-dichlorpropan) og alkalimetalpolysulfider .
Hovedtyper af syntetisk gummi:
Den mest udbredte anvendelse af gummi er fremstilling af gummi til bil- , fly- og cykeldæk .
Gummi bruges til at fremstille specielle gummier til et stort udvalg af tætninger med henblik på varme-, lyd-, luft- og vandtætning af demonterbare elementer i bygninger, i sanitær- og ventilationsteknologi, i hydraulisk , pneumatisk og vakuumteknologi.
Ved at presse en masse bestående af gummi, asbest og pulverfyldstoffer opnås paronit - et plademateriale til fremstilling af pakningsprodukter med høj varmebestandighed, der opererer i forskellige miljøer - vand og damp med et tryk på op til 5 MN / m 2 (50 atm) og en temperatur på op til 450 °C; olie og olieprodukter ved temperaturer på henholdsvis 200–400 °C og tryk på 7–4 mN/m2 ; flydende og gasformig oxygen , ethylalkohol osv. [9] . Paronittens høje tætningsegenskaber skyldes, at dens flydespænding , som er omkring 320 MPa, opnås, når samlingen spændes med bolte eller stifter , mens paronitten udfylder alle ujævnheder, skaller, revner og andre defekter i forsegle overflader og tætne samlingen. Paronit er ikke et ætsende materiale og egner sig godt til mekanisk bearbejdning, hvilket gør det nemt at fremstille pakninger af enhver konfiguration, der ikke mister deres ydeevne under nogen klimatiske forhold - hverken i områder med et tempereret klima eller under tropiske og ørkenklimatiske forhold , heller ikke under ekstreme forhold . Paronits høje varmebestandighed gør det muligt at bruge det i forbrændingsmotorer. Ved at forstærke paronitten med et metalnet for at forbedre de mekaniske egenskaber opnås ferronit [ 9 ] .
Gummi bruges til elektrisk isolering , produktion af medicinsk udstyr og præventionsmidler .
I raketteknologi bruges syntetiske gummier som polymerbase til fremstilling af fast raketbrændstof , hvor de spiller rollen som brændstof , og salpeterpulver (kalium eller ammonium) eller ammoniumperchlorat bruges som oxidationsmiddel .