Каучук — определение, видове, производство и приложения

Каучукът е вид материал, наречен полимер. Той може да се получава от естествени източници (наричан често естествен каучук или латексов каучук) или да се синтезира в промишлени условия като различни синтетични каучуци. От каучук се произвеждат много продукти — гуми, уплътнения, ръкавици, тапи, маркучи, медицински изделия, виброизолация и др. Някои изделия (например определени видове уплътнения и гъвкави мембрани) могат да бъдат направени практически само от каучук поради неговата уникална еластичност и задържане на форма.

Естествен каучук

Естественият каучук се добива от млечен сок (латекс) на определени дървесни видове, най-широко използван е латексът на Hevea brasiliensis (сем. Euphorbiaceae). Латексът представлява суспензия от високомолекулни полиизопренови частици във водна фаза. Основни етапи при производството на естествен каучук:

• набиране чрез „надраскване“ на кората (tapping) и събиране на латекса;
• коагулация на латекса (често с киселини) за отделяне на гумената маса;
• измиване, пресоване и сушене до получаване на брикети/балони (smoked sheets, crepe, или други форми);
• допълнителни обработки и добавяне на пълнители/антиоксиданти преди използване.

Синтетични каучуци

Синтетичните каучуци се получават чрез полимеризация на въглеводородни мономери и позволяват широка гама от свойства. Основни типове синтетични каучуци:

• С-стирен-бутадиенов каучук (SBR) — широко използван в автомобилните гуми;
• Бутаполимер (polybutadiene) — добра износоустойчивост и еластичност;
• Нитрилов каучук (NBR) — добър масленоустойчив материал за маркучи и уплътнения;
• Полихлоропрен (neoprene) — добър химичен и температурен отпор;
• EPDM (етилен-пропилен-диенов каучук) — отлична устойчивост на озон, UV и атмосферни влияния;
• Силиконов каучук — висока термоустойчивост и биосъвместимост при медицински приложения;
• Синтетичен полиизопрен — с характеристики близки до естествения каучук, но с контролирани свойства.

Производствени и технологични процеси

• За синтетичните каучуци основни методи са емулсионна и суспензионна/разтворна полимеризация.
• Важен технологичен процес при обработката на каучука е вулканизацията — термична обработка с наличието на сяра и ускорители, която свързва полимерните вериги чрез мостчета и значително повишава механичните свойства, устойчивостта и температурния обхват.
• Често се добавят пълнители (напр. carbon black, силициева пясък – silica), пластификатори, антиоксиданти, ускорители и други добавки, които модулират износоустойчивостта, твърдостта, устойчивостта към озон и др.

Свойства

Каучукът се характеризира с няколко ключови свойства:

• Еластичност — способност да се разтяга и след това да възстановява формата си;
• Уплътняване и водонепропускливост — добър бариерен материал за течности и газове (в зависимост от типа и добавките);
• Електроизолация — повечето каучуци са добри изолатори;
• Термална и химична устойчивост — варира значително между различните видове; силиконът и някои синтетични каучуци издържат при по-високи температури;
• Устойчивост на износване и умора — критично важно за автомобилните гуми и транспортни ремъци.

Приложения

Приложенията на каучука са многообразни:

• Автомобилни гуми и гуми за различни превозни средства;
• Маркучи, ремъци, уплътнения и маншони в промишлени системи;
• Медицински изделия: ръкавици, увеличени мембрани, катетри (в зависимост от материала и стерилността);
• Обувки и подметки;
• Еластични уплътнения и мембрани в строителството и електрониката;
• Виброизолатори и амортизатори;
• Потребителски изделия: балони, спортни стоки, килими и покрития;
• Адхезиви и покрития за специфични приложения.

Безопасност и екологични аспекти

• Някои хора имат алергия към естествения латекс, предизвикана от белтъчни компоненти в латекса; за тези случаи се използват нитрилови или силиконови алтернативи.
• Естественият каучук е частично биоразградим, но обработката, вулканизацията и добавките могат да осложнят разграждането. Синтетичните каучуци са зависими от източника (петролни), по-малко биоразградими и изискват специално третиране при отпадъци.
• Рециклирането на гуми (включително шредиране, пиролиза и повторно използване като пълнител) е важна индустрия за намаляване на отпадъците и повторно използване на ресурсите.
• При горене или високотемпературно разграждане каучукът може да отделя токсични газове (напр. съдържащи сяра или хлор при определени синтетики), затова трябва да се спазват мерки за безопасност при изгаряне и обработка.

Заключение

Каучукът е ключов материал със широка гама свойства и приложения. Изборът между естествен и синтетичен каучук зависи от изискванията за устойчивост, еластичност, химическа и температурна устойчивост, както и от икономически и екологични фактори. Съвременните технологии позволяват да се модифицират и подобряват неговите характеристики, което поддържа каучука незаменим в много индустрии.

Производители

Hevea brasiliensis е дървото, от което се добива най-много каучук. Други растения, които имат специалния сок (наречен латекс), са смокинята (Ficus elastica), кастилското (панамско каучуково дърво), еуфорбията, марулята, обикновеното глухарче, Taraxacum kok-saghyz (руско глухарче), Scorzonera tau-saghyz и Guayule.

През XIX в. повечето сокове за производство на каучук идват от Южна Америка. През 1876 г. Хенри Уикъм получава семена от каучукови дървета в Бразилия, пренася ги в Кю Гардънс, Англия, и ги изпраща в Цейлон (Шри Ланка), Индонезия, Сингапур и Британска Малая. По-късно Малайзия (сега Малайзия) произвежда най-много каучук. През 1873 г. в Ботаническата градина в Калкута хората се опитват да отглеждат каучук в Индия. Първите ферми за производство на каучук от Hevea в Индия са създадени през 1902 г. в Thattekadu в Керала. Свободната държава Конго в Африка също отглежда много дървета за каучук в началото на XX век, а повечето от хората, които работят в тези ферми, са на принудителен труд. Либерия и Нигерия също започват да отглеждат дървета за производство на каучук.

 
Събиране на латекс от каучуково дърво  

Въпроси и отговори

В: Какво е гума?

В: Как се произвежда каучук?

В: Кои са някои неща, които се произвеждат от каучук?

В: Какво конкретно се нарича понякога с думата "каучук"?

В: Откъде идва естественият каучук?

В: Има ли други видове каучук освен естествения?

Търсене по буква