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La patria de Hevea es Brasil. Hevea crece mejor cerca del ecuador, en el llamado cinturón de caucho, una franja de 2.600 kilómetros de ancho.
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Dependiendo de los tejidos en los que se acumula el caucho, las plantas productoras de caucho se dividen en: parénquima (en raíces y tallos), clorénquima (en hojas y brotes jóvenes), látex (en savia lechosa).
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El jugo del tanque se vierte en piscinas especiales. El látex es una mezcla compleja de sustancias orgánicas y minerales. Para aislar el caucho, se debe mezclar con ácido fórmico. El látex cuaja como la leche. El proceso de coagulación dura 12 horas.
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Camboya es un pequeño y encantador reino en Indochina, que anteriormente fue un gran y poderoso imperio del sudeste asiático durante el período de los siglos IX al XIV: el Imperio Jemer.
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Caucho natural Gutapercha Caucho sintético Cis-poliisopreno (2-metilbutadieno-1,3) (-CH3-CH=c(CH3)-CH2-)n Trans-poliisopreno (isómero espacial) 1) Butadieno (divinilo) (-CH2 -CH =sn-sn2-)n 2) Butadieno-estireno (-sn2-sn=sn-sn2-sn2-sn(s6n5)-)n 3) Butadieno-nitrilo (-sn2-sn=sn-sn2-sn2- sn( сN)-)n 4)Isopreno (-СН2-с(СН3)=СН-СН2-)n 5) Cloropreno (-СН2-СН(cl)=СН-СН2-)
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Historia del descubrimiento del caucho. El hombre conoció el caucho hace mucho tiempo. En los países tropicales todavía hay árboles que producen caucho. En México, por ejemplo, hay excavaciones en las que se encontraron pelotas de goma. Estas bolas servían con fines rituales. Los compañeros de Colón encontraron a los habitantes de la isla de Haití jugando a la pelota. Es interesante notar que todavía tienen este juego. Por supuesto, los europeos también quedaron asombrados por las inusuales propiedades de las bolas. La información obtenida quedó registrada en los trabajos de historiadores españoles de principios del siglo XVII, y de ellos supimos que la sustancia con la que se fabrican las bolas se obtiene de la savia de un árbol especial. Se llevaron muestras de caucho a Europa y se conservaron en museos como rarezas. Cien años después, en el primer cuarto del siglo XVIII, la Academia de Ciencias de Francia envió una expedición a América del Sur para medir la longitud del meridiano. La expedición incluía al científico enérgico La Condamine. Interesado por el caucho, conoció su extracción y uso en Brasil. Sus notas son muy instructivas a este respecto. Salieron en 1735 y de ellos aprendemos lo siguiente: el árbol del que se extraía el caucho se llama Hevea. Cuando se corta, sale un jugo blanco lechoso que se seca al aire y se oscurece al mismo tiempo. Impregnaron telas con él para hacerlas impermeables, fabricaron antorchas con resina seca y también obtuvieron botellas especiales en forma de jeringas, recipientes elásticos huecos desde donde se puede arrojar agua a grandes alturas.
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PARTE PRÁCTICA. Intentaremos obtener caucho natural en condiciones de laboratorio, utilizando la savia lechosa de ficus que estamos recolectando. Para ello cortamos varias hojas tiernas, recogemos el jugo desprendido y lo pesamos, ya que las cantidades de sustancias que se indican a continuación están indicadas por cada 30 gramos de látex. 2) Agregue al látex recolectado 50 mililitros de una solución al 40% de cloruro de amonio NH4CI o 50 mililitros de una solución al 25% de cloruro de calcio CaCI2. Para destruir la cáscara que rodea las partículas de caucho. 3) Después de 30 minutos, agregue 50 mililitros de C2H5OH al 96% a la solución resultante. Después de esto, las partículas de goma se pegarán formando gotas. 4) Después de 5-6 minutos, filtrar la solución con una gasa. 5) Recoger el caucho filtrado con una varilla de vidrio precalentada a una temperatura de 55-60 grados centígrados. No se puede fabricar caucho a partir de este tipo de caucho, pero se pueden probar las propiedades del caucho. El rendimiento total de caucho (de 30 gramos de látex) oscila entre 6,5 y 9 gramos. De manera similar, el caucho se puede obtener del jugo lechoso del diente de león.
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Objetivo:
Familiarización de los estudiantes con las propiedades del caucho natural, su composición y estructura, vulcanización.
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Plan:
1. Historia del descubrimiento del caucho. 2. Cauchos naturales: composición, estructura, propiedades 3. Cauchos sintéticos: recepción, clasificación, aplicación 4. Vulcanización.
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Introducción
El caucho es un compuesto de alto peso molecular, un polímero. Hay dos tipos de caucho: natural y sintético. El monómero (unidad elemental) del caucho natural tiene la siguiente composición y estructura: CH2= C─CH=CH2 │ CH3 Nombre: 2-metilbutadieno 1,3.
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1. Historia del descubrimiento del caucho.
Actualmente, la historia del descubrimiento del caucho se remonta a la época en que Colón trajo a España una pelota elástica desde el Nuevo Mundo, que tenía la propiedad de rebotar. Los indios hacían estas bolas con la savia de la planta Hevea; a este jugo lo llamaban "caucha", que significa "lágrimas del árbol lechoso".
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Caucho natural
El caucho natural (NR) es un hidrocarburo insaturado de alto peso molecular, cuyas moléculas contienen una gran cantidad de dobles enlaces; su composición se puede expresar mediante la fórmula (C5H8)n (donde el valor de n oscila entre 1000 y 3000).
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El caucho natural contiene entre un 91% y un 96% de hidrocarburo poliisopreno (C5H8)n, así como proteínas y aminoácidos, ácidos grasos, caroteno, pequeñas cantidades de sales de cobre, manganeso, hierro y otras impurezas. El poliisopreno de caucho natural es un polímero estereorregular. Casi todas las unidades de isopreno del 98-100 % de la macromolécula están unidas en la posición cis-1,4:
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Caucho natural – cis-poliisopreno
Estructura: estructuralmente regular (polimerización 1,4); estereorregular (todos los enlaces son cis - estructura). Las macromoléculas pueden enrollarse formando bolas y, cuando se estiran, enderezarse. Propiedades: resistente, elástico, resistente al desgaste en un rango de temperatura pequeño
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Gutapercha, isómero natural – transpoliisopreno
Estructura: estructuralmente regular (polimerización 1,4); Las macromoléculas estereorregulares (todos los enlaces de la estructura trans) no se enrollan en bolas, están ubicadas cerca unas de otras. Propiedades: menos elástico, alto aislamiento eléctrico (cable submarino); un producto de desecho de las plantas de gutapercha (euonymus).
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El primer caucho artificial: butadieno sódico (sintetizado por Lebedev S.V.)
Estructura: sin regularidad estructural (conexiones de unidades de 1,4 y 1,2); no hay estereoregularidad (hay vínculos de estructura cis y estructura trans). Propiedades: menos elástico y menos resistente al desgaste.
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Nairit, neopreno - caucho de policloropreno artificial
Estructura: estructuralmente regular; estereregular. Propiedades: no inflamable; resistente al desgaste; resistente al calor y a la luz; resistente a productos químicos reactivos; capacidad de mantenerse unidos.
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caucho sintético
Siguiendo instrucciones del partido, el químico Sergei Lebedev descubrió cómo sintetizar caucho a partir de alcohol etílico, del que se obtenía el 1,3-butadieno. Pero no vivió para ver la producción en masa de caucho artificial: murió de tifus.
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Tipos de cauchos sintéticos:
Isopreno Butadieno Butadieno-metilestireno Caucho de butilo Etileno-propileno Butadieno-nitrilo Cloropreno Silicona Caucho de flúor Tiocoles
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isopreno
El isopreno tiene una resistencia al desgaste superior al caucho natural. El isopreno se utiliza principalmente en la fabricación de zapatos, guantes y algunos mangos de cuchillos.
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BUTADIENO
Las principales propiedades del butadieno son: alta resistencia, resistencia al desgarro, elasticidad y resistencia al desgaste. El butadieno se utiliza en la producción de linóleo, herramientas abrasivas, cintas transportadoras, productos para el hogar, etc.
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CAUCHO DE METILESTIRENO
Se utiliza para la mayoría de los productos de caucho (incluido el chicle).
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CAUCHO BUTILO
Resistente a muchos ambientes agresivos. La aplicación más importante del caucho butílico es la producción de neumáticos. Además, se utilizan en la producción de diversos productos de caucho resistentes a altas temperaturas.
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CAUCHO DE ETILENO-PROPILENO
El caucho de etileno-propileno es adecuado para la producción de mangueras, aislamientos, perfiles antideslizantes y fuelles. Uno de los muchos campos de aplicación son los revestimientos para deportes al aire libre y parques infantiles.
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CAUCHO NITRILO BUTADIENO
Ventajas: muy buena resistencia a los aceites (debido al contenido de compuestos de nitrilo) y gasolina, excelente resistencia a los fluidos hidráulicos derivados del petróleo, buena resistencia a los disolventes carbonosos, muy buena resistencia a los álcalis y disolventes; Amplia gama de temperaturas de funcionamiento (según composición): de -57°C a +120°C. Limitaciones: Baja resistencia al ozono, luz solar y agentes oxidantes naturales, mala resistencia a disolventes oxidados. [-CH2-CH=CH-CH2-]n - [-CH2-CH(CN)-]m
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CAUCHO CLOROPRENO
Buena resistencia al fuego abierto; excelente capacidad para adherirse a tejidos y metales; muy buena resistencia a la intemperie, resistencia al ozono y resistencia a la oxidación natural; Buena resistencia a la abrasión y a las bajas temperaturas. El caucho de cloropreno cristaliza cuando se estira, lo que hace que el caucho a base de él tenga una alta resistencia. Producción de productos técnicos de caucho: cintas transportadoras, correas, mangas, mangueras, trajes de buceo, materiales aislantes eléctricos. También producen revestimientos protectores y revestimientos protectores para alambres y cables. Los adhesivos y los látex de cloropreno son de importancia industrial.
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CAUCHO DE SILOXANO
Los cauchos de siloxano tienen las siguientes propiedades: mayor resistencia al calor, a las heladas y al fuego, resistencia a la acumulación de deformación por compresión residual, etc. Se utilizan en áreas tecnológicas muy importantes y su coste relativamente elevado se compensa con una vida útil más larga.
Introducción Los cauchos son materiales naturales o sintéticos caracterizados por su elasticidad, resistencia al agua y propiedades de aislamiento eléctrico, de los cuales se obtiene el caucho mediante un procesamiento especial. El caucho natural se obtiene de un líquido de color blanco lechoso llamado látex, la savia lechosa de las plantas del caucho. En tecnología, el caucho se utiliza para fabricar neumáticos para vehículos, aviones y bicicletas; Los cauchos se utilizan para aislamiento eléctrico, así como para la producción de bienes industriales y dispositivos médicos.
Un árbol brasileño de Hevea, en promedio, hasta hace poco, era capaz de producir sólo 2-3 kg de caucho por año; La productividad anual de una hectárea de hevea antes de la Segunda Guerra Mundial era de kg de caucho técnico. Tales volúmenes de caucho natural no satisfacían las crecientes necesidades de la industria. Por tanto, existía la necesidad de obtener caucho sintético. Reemplazar el caucho natural por caucho sintético genera enormes ahorros de mano de obra. La tecnología moderna, en constante desarrollo y cada vez más compleja requiere cauchos buenos y diferentes; cauchos que no se disolverían en aceites y gasolina, soportarían temperaturas altas y bajas y serían resistentes a agentes oxidantes y diversos ambientes agresivos.
Método de producción según el método de Lebedev En 1910, S.V. Lebedev fue el primero en obtener caucho sintético y butadieno. La materia prima para la producción de caucho sintético fue el alcohol etílico, del que se obtuvo el 1,3-butadieno (resultó ser un producto más accesible que el isopreno). Luego se obtuvo caucho de butadieno sintético mediante una reacción de polimerización en presencia de sodio metálico. En 1926, el Consejo Económico Supremo de la URSS anunció un concurso para desarrollar un método industrial para sintetizar caucho a partir de materias primas nacionales. El 1 de enero de 1928, el jurado debía presentar una descripción del método, un esquema para la producción industrial del producto y 2 kg de caucho. El ganador del concurso fue un grupo de investigadores encabezado por S. V. Lebedev, profesor de la Academia Médico-Quirúrgica de Leningrado. En 1932, a partir del 1,3-butadieno surgió una gran industria del caucho sintético. Se construyeron dos fábricas para la producción de caucho sintético. El método de S.V. Lebedev resultó ser más desarrollado y económico. En los años S.V. Lebedev sintetizó por primera vez una sustancia similar al caucho durante la polimerización térmica del divinilo y estudió sus propiedades. En 1914, el científico comenzó a estudiar la polimerización de unas dos docenas de hidrocarburos con un sistema de dobles o triples enlaces. En 1925, S.V. Lebedev propuso la tarea práctica de crear un método industrial para la síntesis de caucho. En 1927 se resolvió este problema. Bajo la dirección de Lebedev, se obtuvieron en el laboratorio los primeros kilogramos de caucho sintético. En 1930, utilizando el método de Lebedev, se produjo el primer lote de caucho nuevo en una planta piloto en Leningrado y dos años más tarde, se puso en funcionamiento la primera planta de producción de caucho sintético del mundo en Yaroslavl.
Obtención de caucho sintético Al desarrollar la síntesis del caucho, Lebedev siguió el camino de la imitación de la naturaleza. Dado que el caucho natural es un polímero de hidrocarburo dieno, Lebedev también utilizó un hidrocarburo dieno, solo que uno más simple y accesible: el butadieno. La materia prima para producir butadieno es el alcohol etílico. La producción de butadieno se basa en las reacciones de deshidrogenación y deshidratación del alcohol. Estas reacciones se producen simultáneamente haciendo pasar vapor de alcohol sobre una mezcla de catalizadores apropiados: el butadieno se purifica a partir del alcohol etílico que no ha reaccionado y numerosos subproductos y se somete a polimerización. Para obligar a las moléculas de monómero a conectarse entre sí, primero deben excitarse, es decir, llevarse a un estado en el que se vuelvan capaces de unirse mutuamente como resultado de la apertura de dobles enlaces. Esto requiere el gasto de una cierta cantidad de energía o la participación de un catalizador. Durante la polimerización catalítica, el catalizador no forma parte del polímero resultante y no se consume, sino que se libera al final de la reacción en su forma original. Como catalizador para la polimerización del 1,3-butadieno, S. V. Lebedev eligió el sodio metálico, utilizado por primera vez para la polimerización de hidrocarburos insaturados por el químico ruso A. A. Krakau. Una característica distintiva del proceso de polimerización es que las moléculas de la sustancia o sustancias originales se combinan entre sí para formar un polímero, sin liberar ninguna otra sustancia.
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Química orgánica grado 10. Colección escolar
Moscú, 2004
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1. Un poco de historia 2. Estructura química del caucho y del caucho natural y sintético 3. Caucho 4. El concepto de terpenos 5. Obtención del caucho 6. Aplicación del caucho
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1. Un poco de historia
La patria del caucho es América Central y del Sur.
Hevea brasileña (Hevea brasiliensis)
30% polímero natural
blanco lechoso
Emulsión
"Lágrimas de un árbol" - sao-o-Chu
Cao – árbol, o-Chu – llorar
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Un poco de historia del siglo XV.
Impregnación de botes, cestas y ropa con jugo lechoso; no permita que pase el agua.
Antorchas: arden durante mucho tiempo, olor agradable
Recipiente irrompible para líquidos.
zapatos de goma
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Un poco de historia de los siglos XVIII – XIX.
En el primer semestre, las muestras llegaron a Europa
Pelotas que rebotan al golpearlas.
Los primeros borradores de lápiz
1823 Charles Mackintosh inventó la tela impermeable. Los impermeables se llamaban "Mackintosh". Se ha establecido la producción de chanclos.
1832 Se construye en San Petersburgo la primera fábrica de calzado con revestimiento de caucho.
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Un poco de historia 1832: el químico alemán Ludesdorff descubrió que
K a u chu u k HELADA CALOR frágil suave
resistente y elástico
AZUFRE + TURPENIDAD
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Un poco de historia del siglo XIX.
1839 C. Goodyear, un comerciante de diversos productos, descubre la vulcanización del caucho.
1843 El inglés T. Hancock descubrió un método similar y lo llamó vulcanización, y el nuevo producto caucho
La necesidad de caucho aumentó considerablemente y, en 1876, las semillas de Hevea se exportaron en secreto desde Brasil y se distribuyeron en los países del sudeste asiático y África.
1888 El rápido desarrollo de la industria del automóvil planteó la tarea de producir caucho sintético.
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2.Estructura de caucho natural y sintético.
POLÍMEROS ELASTÓMEROS FIBRAS PLÁSTICAS caucho caucho ebonita
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Estructura química del caucho natural.
CH2 CH2 - CH2 CH2 - . . .
El caucho natural es cis-poliisopreno.
El caucho en el que todas las unidades elementales están en configuración cis o trans se llama estereorregular.
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Estructura química del caucho sintético.
La composición del caucho natural ya se conocía en la segunda mitad del siglo XIX.
Aislamiento de isopreno a partir de caucho natural por Bouchard en 1875
B U T A D I E N O V Y K A U C H U K
URSS según el método de S.V. Lébedeva 1931
El neumático se fabricó y recorrió 16.000 km.
1957 LICENCIADO EN LETRAS. Dolgoplosk I.A. Y Korotkov obtuvo caucho de butadieno con una estructura estereorregular.
caucho divino
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Cuando se calienta caucho con azufre, las cadenas poliméricas individuales se entrecruzan debido a la formación de puentes disulfuro.
Diagrama de estructura de caucho.
…CH2-CH-CH-CH2-… (S)n …-CH2-CH-CH-CH2-… GOMA
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4. Entendiendo los terpenos
Se trata de hidrocarburos cuyo fragmento estructural es el isopreno. Tienen un nombre “genérico” común -TERPENOS y tienen la fórmula general (C5H8)n
Son un componente de los aceites esenciales.
OCIMENE está contenida en la basílica.
El LIMONENO se encuentra en las cáscaras de los cítricos.
El ESCUALENO se aísla del hígado de tiburón.
ß – CAROTENO se encuentra en las zanahorias.
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El concepto de terpenos
CH2=C-CH2-CH2-CH=C-CH=CH2
CH3 ocimeno CH3 CH2 C limoneno
Los aceites esenciales son productos oleosos que son insolubles en agua y se evaporan por completo. Utilizado para preparar composiciones fragantes. Utilizado por primera vez en 2100 a.C. mi. bajo el rey Hamurappi.
IntroducciónCauchos - naturales o
materiales sintéticos,
caracterizado por la elasticidad,
impermeable y
propiedades aislantes eléctricas,
de los cuales por especial
el procesamiento produce caucho.
El caucho natural se obtiene de
líquidos blancos lechosos
llamado látex - lechoso
Jugo de plantas de caucho.
En tecnología, el caucho se utiliza para fabricar.
neumáticos para vehículos,
aviones, bicicletas; gomas
utilizado para aislamiento eléctrico, y
también producción industrial
bienes y dispositivos médicos.
Desde 1932, según el método de Lebedev, comenzó a crearse en la URSS la primera industria del caucho sintético del mundo.
Método de producción según el método de Lebedev.
En 1910, S.V Lebedev fue el primero en obtener caucho sintético ybutadieno. La materia prima para la producción de caucho sintético fue el alcohol etílico, procedente de
del que se obtuvo 1,3-butadieno (resultó ser un producto más accesible que
isopreno). Luego, mediante una reacción de polimerización en presencia de un metal.
caucho de butadieno sintético producido con sodio.
En 1926, el Consejo Económico Supremo de la URSS convocó un concurso para desarrollar un método industrial.
Síntesis de caucho a partir de materias primas nacionales. El 1 de enero de 1928, el jurado necesitaba
proporcionar una descripción del método, un esquema para la producción industrial del producto y 2 kg
goma. El ganador del concurso fue un grupo de investigadores liderados por
Profesor de la Academia Médico-Quirúrgica de Leningrado S. V. Lebedev.
En 1932, a partir del 1,3-butadieno surgió una gran industria.
caucho sintético. Se construyeron dos fábricas para la producción de sintéticos.
goma. El método de S.V. Lebedev resultó ser más desarrollado y económico.
En 1908-1909, S.V. Lebedev fue el primero en sintetizar una sustancia parecida al caucho.
durante la polimerización térmica del divinilo y estudió sus propiedades. En 1914, el científico
comenzó a estudiar la polimerización de unas dos docenas de hidrocarburos con
Sistema de dobles o triples enlaces.
En 1925, S.V. Lebedev propuso la tarea práctica de crear una industria.
Método de síntesis de caucho. En 1927 se resolvió este problema.
Bajo la dirección de Lebedev, se obtuvieron los primeros kilogramos en el laboratorio.
caucho sintético.
En 1930, utilizando el método de Lebedev, se obtuvo el primer lote de caucho nuevo en
planta piloto en Leningrado, y dos años más tarde se puso en funcionamiento la primera en Yaroslavl
la planta de caucho sintético más grande del mundo.
Obtención de caucho sintético.
En el desarrollo de la síntesis del caucho, Lebedev siguió el camino de la imitación.naturaleza.
Dado que el caucho natural es un polímero de hidrocarburo dieno, entonces
Lebedev también utilizó hidrocarburo dieno, solo que más
simple y asequible - butadieno
La materia prima para producir butadieno es el alcohol etílico. Recibo
El butadieno se basa en las reacciones de deshidrogenación y deshidratación del alcohol.
Estas reacciones ocurren simultáneamente cuando el vapor de alcohol pasa por encima.
una mezcla de catalizadores apropiados:
El butadieno se purifica a partir del alcohol etílico que no ha reaccionado.
numerosos subproductos y sufren polimerización.
Para obligar a las moléculas de monómero a conectarse entre sí,
primero deben ser excitados, es decir, llevados a tal
indicar cuándo se vuelven capaces, como resultado de la divulgación
dobles enlaces por adición mutua. Esto requiere costos
una cierta cantidad de energía o participación del catalizador.
En la polimerización catalítica, el catalizador no está incluido en la composición.
del polímero resultante y no se consume, sino que se libera al final
reacciones en su forma original. Como catalizador
polimerización de 1,3-butadieno S. V. Lebedev eligió metal
sodio, utilizado por primera vez para la polimerización de insaturados
hidrocarburos por el químico ruso A. A. Krakau.
Una característica distintiva del proceso de polimerización es que
en este caso, las moléculas de la sustancia o sustancias originales están conectadas entre sí.
ellos mismos para formar un polímero, sin liberar ningún otro
sustancias.
