Կաուչուկներ

Կաուչուկ, առաձգական բարձրամոլեկուլային միացություններ են (էլաստոմերներ), արդյունաբերական պոլիմերների խումբ, որոնք, ծծմբի հետ տաքացնելով (վուլկանացմամբ), ստանում են ռետին։

Կաուչուկի կարևոր հատկությունն առաձգականությունն է, այսինքն՝ արտաքին ուժի ազդեցությամբ իր ձևը փոխելու, օրինակ՝ ձգվելու, սեղմվելու և ապա ազդող ուժի դադարելուց հետո իր նախկին ձևը վերականգնելու ունակությունը։ Կաուչուկն օժտված է նաև ջրի ու գազի նկատմամբ անթափանց լինելու արժեքավոր հատկությամբ։

Բնական կաուչուկ 

Բնական կաուչուկը, բուսական ծագում ունեցող պոլիմերներ են։ Պարունակվում է կաուչուկատու բույսերի կաթնահյութի (լատեքսի) մեջ։ Հիմնականում ստանում են արևադարձային երկրներում աճող բրազիլական հևեյա ծառի լատեքսից։ Բնական կաուչուկի խոշորագույն արտադրողը Մալազիան է (համաշխարհային արտադրանքի ավելի քան 40%-ը)։

Անվանում 
«Կաուչուկ» տերմինը ծագել է «կաուչու» բառից, որով Բրազիլիայի բնիկները կոչել են Ամազոն գետի ափերին աճող հևեայի արտաթորվող նյութը («կաու» - ծառ, «ուչու» - հոսել, լացել)։

Ստացում 
Կաուչուկն անջատում են ծառի վրա արված կտրվածքներից հավաքած ծորացող լատեքսը մրնջաթթվով, թրթնջկաթթվով կամ քացախաթթվով մակարդելիս։ Առաջացած փխրուն, թանձր զանգվածը լվանում են ջրով և գլանմամբ ստանում թերթեր, որոնք չորացնում ու ծխահարում են՝ օքսիդացման և մանրէների ազդեցության նկատմամբ կայունություն հաղորդելու նպատակով։

Բնական կաուչուկի հիմնական բաղադրիչը (91-96%) պոլիիզոպրենն է՝ (C5H8)n, պարունակում է նաև 2,2-3,9% սպիտակուցներ և ամինաթթուներ, ացետոնով լուծահանվող նյութեր՝ 1, 5-4% (օլիենաթթու, ստերինաթթու, կարոտին), փոփոխական արժեքակնությամբ մետաղների պղնձի (մինչև 0,008%), մանգանիի (0,001%), երկաթի (0, 01%) միացություններ, ավազ և որոշ այլ խառնուրդներ։ Բնական կաուչուկն տարածականորեն կարգավորված պոլիմեր է։ Մակրոմոլեկուլի մեջ իզոպրենի օղակների 98-100%-ը միմյանց միացված են 1,4-դիրքով և ունեն ցիս-կոնֆիգուրացիա։

Հատկություններ 
Բնական կաուչուկի մոլեկուլային զանգվածը 1400000-2600000 է, կրկնակի կապերի թիվը կազմում է տեսական արժեքի 95-98, 5%, խտությունը՝ 910-920 կգ/մ3 ապակեցման ջերմաստիճանը՝ 70-720 °C։

Բնական կաուչուկը ջրի ազդեցության նկատմամբ կայուն է, լավ է լուծվում բենզոլում, տոլուոլում, քսիոլում, բենզինում, CC14, CHC13, CS2, ցիկլոհեքսանում։ 100 °C-ից բարձր բնական կաուչուկն ամորֆ է, ցածր ջերմաստիճաններում երկարատև մնալուց մասնակիորեն բյուրեղանում է։ Կոռոզիոն բարձր ամրության շնորհիվ բնական կաուչուկի անփոխարինելի է դողերի, որոշ դետալների արտադրության մեջ։

Բնական կաուչուկ վուլկանացնող ամենատարածված միջոցնը ծծումբն է։ Վուլկանացնել հնարավոր է նաև ճառագայթման, գերօքսիդների և ալկիֆենոմրջնալդեհիդային խեժերի օգնությամբ։ Որպես վուլկանացման արագուցիչներ օգտագործվում են 2-մերկապտոբենզիազոլը (կապտաքս), դրա սուլֆենամիդային ածանցյանլերը (օրինակ, սանտոկյուր), դիբենզթիազոլիլդի սուլֆիդը (ալտաքս) են։

Կիրառություն 
Բնական կաուչուկ մեխանիկական հատկությունները բարելավելու նպատակով ավելացվում են զանազան ակտիվ հավելումներ։ Բնական կաուչուկից ստացված ռետինը լավ առաձգական է, դժվարամաշ և ցրտադիմացկուն, սակայն անկայուն է լուծիչների և յուղերի նկատմամբ։ Ջերմա և մթնոլորտակայնությունը, որոշ սինթետիկ կաուչուկների համեմատությամբ, փոքր է։ Օգտագործվում է նաև ռետինատեխնիկական իրերի, էլեկտրամեկուսիչ նյութերի, ժողովրդի սպառման ռետինե իրերի արտադրության մեջ, սոսինձների պատրաստելու համար։ Բնական կաուչուկի որոշ մասն օգտագործում են լատեքսի ձևով։

Սինթետիկ կաուչուկներ 
Սինթետիկ կաուչուկի ստացման առաջին արդյունաբերական եղանակը մշակել է ռուս քիմիկոս Ս. Լեբեդևը։ 1926 թվականին խորհրդային կառավարությունը հայտարարում է սինթետիկ կաուչուկի ստանալու աշխատանքի մրցույթ, որի մրցանակն էր 100 000 ռուբլի։

Քիմիկոս Սերգեյ Լեբեդևը ևս որոշում է մասնակցել այդ մրցույթին, և վերջապես 1927 թվականի դեկտեմբերի 30-ին հաջողությամբ ավարտում է իր փորձարկումները։ Որպես հումք նախ ընտրվում է նավթը, ապա հետո այն փոխարինվում է սպիրտով։ Որպես կատալիզատոր Լեբեդևն առաջարկում է մետաղական նատրիումը։ Լեբեդևն առաջարկեց կաուչուկ ստանալ բութադիեն-1,3-ից, որն առավել մատչելի և պարզ ելանյութ է։ Բութադիենի ստացման համար նա օգտագործեց էթիլ սպիրտը.

Բութադիենի պոլիմերացումը Լեբեդևն իրականացրեց մետաղական նատրիումի առկայությամբ.

1928 թվականի հունվարի 1-ին մրցույթի ժյուրին ստանում է 2 կգ սինթետիկ կաուչուկ՝ ստացված էթիլային սպիրտից և մի մեծ կապ տեխնիկական փասթաթղթեր։ Մրցույթի մասնակիցներից միայն Սերգեյ Լեբեդևն է սատանում մրցանակը։ Երևանի «Նաիրիտ» գիտաարտադրական միավորումն արտադրում է քլորոպրենային «Նաիրիտ» կոչվող կաուչուկը։ Երևանում գործում են նաև ռետինից ավտոդողեր և լայն սպառման առարկաներ արտադրող գործարաններ։

1823 թվականին անգլիացի քիմիկոս Չ. Մակինտոշն առաջարկել է կաուչուկի լուծույթով կտորեղենի տոգորման եղանակ և այդ կաուչուկապատ կտորեղենից սկսել անջրանցիկ վերարկուների և թիկնոցների արտադրությունը։ Դրանք հայտնի «մակինտոշներն» էին։ Ռետինացումը՝ ծծմբի միացումը կաուչուկին, բացահայտել է Չ. Գուդյիրը 1839 թվականին՝ կաուչուկը ծծմբի հետ տաքացնելով։

Բարձր ջերմաստիճանում կաուչուկը իր մոլեկուլի կրկնակի կապերի հաշվին փոխազդում է ծծմբի հետ՝ առաջացնելով ցանցաձև, տարածական կառուցվածքով պոլիմեր՝ ռետին, որն իր առաձգականությունը պահպանում է ջերմաստիճանային լայն տիրույթում։ Առաջին անգամ սինթետիկ կաուչուկը ստացել է (սինթեզել է իզոպրենից) ֆրանսիացի քիմիկոս Գ. Բուշարդը դեռևս 1875-1879 թվականներին։ Նա բնական կաուչուկի չոր թորմամբ (պիրոլիզ) նախ ստացել է իզոպրեն և ապա այն մշակել աղաթթվով։

Կիրառություն 
Սինթետիկ կաուչուկներն առաջիններն են, որոնք օգտագործվում են սովորական ջերմաստիճանում բարձր առանձգակամություն ունեցող ռետինե իրերի (դողեր, փոխարկիչի ժապավեններ, կոշիկներ և այլն), երկրորդները՝ լուծիչների, թթվածնի, յուղերի, օզոնի ազդեցության նկատմամբ կայուն, ջերմա և յուրատեսակ այլ հատկություններով օժտված իրերի արտադրության մեջ։

Սինթետիկ կաուչուկի հատուկ խմբերն են՝ 
կաուչուկների ջրային դիսպերսները (լատեքսներ),
 հեղուկ կաուչուկները (օլիգոմերները, որոնք պնդանալիս առաջացնում են ռետինանման նյութեր),
 լցնանյութ-կաուչուկները (լցնանյութի կամ պլաստիֆակտորի և կաուչուկի խառնուրդը)։

Ստացում 

Սինթետիկ կաուչուկի ստացման ամենատարածված եղանակը էմուլսիոն և ստերեոսպեցիֆիկ պոլիմերացումն է։ Պոլիմերացման ժամանակ հնարավոր է կարգավորել կաուչուկների մոլեկուլային զանգվածները, որը հնարավորություն է տալիս սինթետիկ կաուչուկի մշակման ժամանակ բացառել պլաստիկացման էներգիական փուլը։ Սինթետիկ կաուչուկի ստացման տեխնոլոգիական պրոցեսներն ընդգրկում են դիսպերսներից կամ լուծույթներից կաուչուկի անջատման, կատալիզատորների, էմուլգատորների և այլ խառնուրդների մնացորդներից կաուչուկի մաքրման, չորացման, բրիկետավորման փուլերը։ Կաուչուկների սինթեզի համար կարևոր մոնոմերները՝ բութադիենը, իզոպրենը, ստիրոլն են, հիմնականում ստացվում են կրեկինգի և նավթին ուղեկցող գազերից, օրինակ, բութադիենը ստացվում են բութանի կատալիտիկ դեհիդրմամբ։

Բացի այդ մոնոմերներից օգտագործում են ակրիլանիտրիլ, ֆտորոլեֆիններ, քլորոպրեն, սիլիցիում, որոնք օրգանական միացություններ են։ Կաուչուկի սինթեզը գործարանային խոշոր չափերով առաջինը իրականացվել է Խորհրդային Սոցիալիստական Հանրապետության Միությունում, 1932 թվականին։ 1938 թվականին Գերմանիայում կազմակերպվել է բութադիեն-ստրոլային կաուչուկների արտադրություն, 1942 թվականին՝ ԱՄՆ-ում սինթետիկ կաուչուկի խոշոր արտադրություն։

Տեխնիկական կիրառություն 
Սինթետիկ կաուչուկներից յուրաքանչյուրը կիրառվում է իր հատկություններին համապատասխան։
1950 թվականին մշակվել է գծային տարածակարգավորված կառուցվածքով սինթետիկ բութադիենային կաուչուկի արտադրության տեխնոլոգիա (այդպիսի կաուչուկն անվանվում է դիվինիլային)։ Որպես կատալիզատոր վերցնում են մետաղօրգանական ածանցյալներ, օրինակ՝ ալյումինի ալկիլածանցյալներ, տիտանի, ցիրկոնիումի աղեր և այլ նյութեր։ Ներկայումս սինթետիկ կաուչուկի արտադրությունը մի քանի անգամ գերազանցում է բնականին։ Սինթետիկ կաուչուկից պատրաստում են ավելի քան 50 000 տարբեր նշանակության իրեր։ Հիմնական կիրառության բնագավառներն են կոշիկը, ավտոդողերը, էլեկտրամեկուսիչները։

Տես նաև 
Գուտապերչ
Էբոնիտ

Գրականություն 
 Ascherson, Neal. (1963). The King Incorporated. Allen & Unwin. ISBN 1-86207-290-6 (1999 Granta edition).
 Brydson, J.A. Rubbery Materials and their Compounds

 Hochschild, Adam. (1998). King Leopold’s Ghost։ A Story of Greed, Terror, and Heroism in Colonial Africa. Mariner Books. ISBN 0-330-49233-0.
 Morton, Maurice. Rubber Technology
Petringa, Maria. (2006). Brazza, A Life for Africa. Bloomington, IN։ AuthorHouse. ISBN 978-1-4259-1198-0

Արտաքին հղումներ 
 Eigenschaften der Elastomere - Beständigkeitsliste (PDF-Datei; 578 kB)
 Syndicat national du caoutchouc et des polymères

Կաուչուկներ