Диеновые углеводороды (алкадиены, или диолефины)

    2-метилбутадиен-1,3                 фрагмент формулы полиизопрена

    В общем виде формулу полиизопрена записывают так:

    é—СН₂—С==CН—СН₂— ù

    ê                |                           ú

    ë               СН₃                     û n

5. Отдельные представители

    Дивинил (бутадиен-1,3) Н₂С=СН—СН=CН₂ — бесцветный газ с резким запахом. Служит одним из важнейших мономеров для производства синтетических каучуков и латексов, пластмасс и других органических соединений.

    Изопрен (2-метилбутадиен-1,3) Н₂С=С—СН=СН₂ -                                                   

                  |                                                    

                                                                 СН₃

    бесцветная  жидкость. Является структурным компонентом  природного каучука и других соединений (терпенов, каротиноидов и др.). Служит мономером для получения синтетического каучука.

    Хлоропрен (2-хлорбутадиен-1,3) Н₂С=С—СН=СН₂ –                                                     

                  |                                                     

                  С1

    бесцветная токсичная жидкость. В качестве сырья для получения хлоропрена используется винилацетилен H₂C=CH—CºCH. Служит для производства хлоропренового синтетического каучука.

6. Каучуки и резины (эластомеры)

    Каучуки и резины относят к эластомерам. Каучуки делят на натуральный (природный) и синтетические.

    Натуральный каучук (НК) представляет собой высокоэластичную массу, получаемую из млечного сока (латекса  — взвесь мельчайших частичек каучука  в воде) некоторых тропических  деревьев (гевеи бразильской и  др.) и растений (кок-сагыз, тау-сагыз, гваюла). Натуральный каучук — природный непредельный полимер (C₅H₈)n со средней молекулярной массой от 15 000 до 500 000.

    Установлено, что структурной единицей натурального каучука является изопреновая группировка:

    —СН₂—С=СН—СН₂—             

          |               

     CH₃

    другими словами, натуральный каучук — полимер  изопрена. Соединять между собой  в 1,4-положении, изопреновые группировки  образуют макромолекулу каучука  линейного строения, имеющую цис-конфигурацию (метиленовые группы —СН₂— расположены по одну сторону omдвойной связи):

    Наиболее  важным отличием натурального каучука  является его высокая эластичность — способность к большому растяжению под действием внешней нагрузки и восстановлению своей формы  после ее снятия. Натуральный каучук растворяется во многих углеводородах, образуя вязкие растворы. Подобно диенам, он вступает во многие реакции присоединения.

    Другой  разновидностью полимера изопрена является гуттаперча. В отличие от каучука она не обладает эластичностью. Причина этого в различном строении макромолекул этих природных полимеров. Если в макромолекуле натурального каучука фрагменты ее цепи у каждой двойной связи расположены в цис-положении, то в макромолекуле гуттаперчи — в транс-положении (метиленовые группы —СН₂— расположены по разные стороны от двойной связи):

    Итак, эти полимеры, обладая одинаковой структурной регулярностью (все изопреновые участки в их макромолекулах соединены друг с другом одинаково — в 1,4-положении), имеют в то же время различное пространственное строение. В макромолекуле каучука все метальные группы расположены по разные стороны цепи, а в макромолекуле гуттаперчи — по одну. Это приводит к тому, что в отличие от каучука макромолекулы гуттаперчи вытянуты и расположены близко друг к другу, испытывая значительное межмолекулярное притяжение. Поэтому при сильном растягивании такого образца он разрывается. В то же время макромолекулы каучука, как более автономные, под влиянием теплового движения свертываются в клубки (глобулы). При приложении усилия эти клубки разворачиваются, а при снятии его — сворачиваются вновь.

    Каучук  — пластический материал. Изделия  из него обладают рядом недостатков: при повышении температуры становятся липкими, теряют форму, а при низкой температуре — эластичность. Поэтому  каучук нельзя использовать непосредственно. Для придания каучукам прочностных свойств, эластичности и термостойкости их подвергают обработке серой — вулканизируют (процесс протекает в специальных аппаратах при 140—180° С). В результате каучук превращается в технический продукт — резину, которая содержит около 5 % серы. Ее роль состоит в том, что она "сшивает" между собой макромолекулы каучука, образуя сетчатую структуру. Кроме серы в резину входят также различные наполнители, пластификаторы, красители, антиокислители (антиоксиданты) и др.

    Высокая потребность промышленности в каучуке  привела к тому, что большая  часть его производится синтетическим  путем. Некоторые сорта синтетического каучука не уступают натуральному, а по некоторым свойствам даже превосходят его.

    Синтетические каучуки (СК) — синтетические аналоги натурального каучука, получаемые из мономеров (каучукогенов) — дивинила, изопрена, хлоропрена, а также из алкенов.

    Рассмотрим  кратко основные типы СК.

    Бутадиеновые  каучуки (СКВ) получают полимеризацией бутадиена-1,3 (дивинила) на стереоспецифических катализаторах. Бутадиеновый каучук относится к каучукам общего назначения. Обладает высокой износо- и морозостойкостью. Устойчив к многократным деформациям. В сочетании с другими каучуками его применяют (в виде резин) в основном в шинном производстве (изготовление протекторов), а также в производстве обуви и других изделий.

    Бутадиен-стирольные каучуки (СКС) также относятся к каучукам общего назначения. Получают совместной полимеризацией бутадиена-1,3 и стирола С₆Н₅—СН=СН₂. Эти каучуки отличаются большой прочностью и применяются для изготовления протекторов автомобильных шин, кабелей, а также в обувной промышленности. Из него вырабатывают предметы санитарии и гигиены. Макромолекулярная цепь СКС состоит в основном из 1,4-звеньев. Недостатком этого каучука является нестойкость к маслам и органическим растворителям.

    Бутадиеннитрильные  каучуки. (СКН) получают совместной полимеризацией бутадиена-1,3 и акрилонитрила H₂C=H—CN. Эти каучуки состоят, главным образом, из продуктов 1,4-присоединения. СКН — каучуки специального назначения. Их отличает высокая масло- и бензостойкость. Они устойчивы к повышенной температуре. В виде латекса используют в производстве бумаги и нетканых текстильных изделий.

    Изопреновый каучук (СКИ) имеет строение, подобное природному каучуку, (цис-1,4). Например, в каучуке марки СКИ-₃ содержание цис-1,4-звеньев такое же, как и у натурального каучука. Поэтому он является синтетическим заменителем натурального каучука. Получают полимеризацией изопрена на стереоспецифических катализаторах.

    Хлоропреновый каучук (наирит, неопрен) получают полимеризацией хлоропрена:

    nН₂С=С—СН=СН₂ ® éСН—С=СН—СН₂—ù           

     ê                         ê           ê                       ê        

          С1                       ë         Cl                      û n

Этот каучук обладает высокой светостойкостью, озоно- и теплостойкостью. Устойчив к различным маслам и нефтепродуктам, ко многим органическим растворителям. Отличается большой износостойкостью и негорючестью. Используется в качестве изоляции, а также для производства бензостойких резиновых издел