Факультет

Студентам

Посетителям

Превращение молекул каучука

Все ученые прошлого столетия, бывавшие на месте добычи латекса, удивлялись его сходству с молоком.

Латекс был такого же цвета, как молоко, и с течением времени, если его не взбалтывали, отстаивался. На поверхности латекса собирались «сливки», но состояли они не из масла, а из каучука.

При долгом стоянии или под действием какой-либо кислоты латекс свертывался, створаживался. На дно сосуда оседала масса, похожая на творог.

Исследователи разбавляли сок гевеи водой и каплю полученной жидкости рассматривали в микроскоп. Под микроскопом латекс также был похож на молоко. В поле зрения появлялись бесчисленные маленькие шарики каучука, чрезвычайно напоминавшие шарики масла в молоке.

Каучуковые шарики получили название глобул («глобула» — шарик).

В прошлом столетии микроскопы были еще недостаточно хороши. Ученые могли видеть только наиболее крупные глобулы. Как оказалось впоследствии, большинство глобул невидимо даже в современные оптические микроскопы. Их удалось рассмотреть только с помощью электронного микроскопа.

Количество глобул в латексе огромно. В одной капле сока гевеи весом 1/30 грамма насчитывается свыше 200 миллионов глобул. Средний размер одной глобулы равен 1,5 микрона.

Латекс раз в десять богаче каучуком, чем молоко жиром. В молоке содержится 3,5—4,5 процента жира, а каучука в латексе 35 процентов.

Такие смеси двух жидкостей, из которых одна распылена на мельчайшие капельки и плавает в другой жидкости, не растворяясь в ней, называются эмульсиями.

Молоко — это эмульсия казеинового раствора с жиром. Латекс гевеи — эмульсия растительного сока с жидким каучуком.

Но сходство между молоком и латексом не полное. Разница становится явственной, когда они начинают свертываться. В прокисшем молоке из раствора выпадает не жир, а казеин, в латексе же сгущается каучук.

Когда латекс свертывается, маленькие шарики жидкого каучука соединяются друг с другом, образуя крупные частицы, которые, слипаясь» постепенно превращаются в твердую массу.

Каучук, подобно другим высокомолекулярным веществам, состоит из больших молекул. Чтобы составить одну большую молекулу, между собой должны сцепиться примерно две тысячи молекул-малюток.

Образовавшаяся молекулярная цепочка, однако, непохожа на прямые ниточки целлюлозы или кератина. Молекула каучука — это упругий клубок спутанных пружинящих нитей.

Когда вытягивают кусок каучука, клубки молекул каучука начинают понемногу выпрямляться. И чем сильнее растягивается каучук, тем прямее становятся молекулы.

Если же перестать растягивать каучук, его молекулы снова свертываются в пружинящие клубки и кусок каучука принимает прежнюю форму.

Большие молекулы сырого каучука сравнительно слабо связаны между собой. При нагревании они приобретают большую подвижность, каучук начинает размягчаться и плавится так же, как размягчается и плавится любая смола.

Если бросить кусочек сырого каучука в бензин, эфир, сероуглерод, скипидар или в какой-либо другой растворитель, то миллионы малых молекул жидкости, непрерывно движущиеся в разных направлениях, будут проникать между нитевидными молекулами каучука, расталкивать их, раздвигать и постепенно одну за другой отрывать.

Когда в растворитель попадает твердое вещество, подобное соли или сахару, т. е. построенное из малых молекул, то молекулы жидкости «расправляются» с ними довольно быстро. Каучук же состоит из больших молекул. Их так легко не оторвешь. Поэтому каучук сначала набухает, пропитывается растворяющей его жидкостью и начинает растворяться только в том случае, если жидкости взято достаточно много.

Но и оторвавшиеся одна от другой молекулы каучука не могут свободно и быстро двигаться. Они задевают друг друга, цепляются, мешают двигаться своим соседям. Раствор каучука поэтому всегда вязок, клеек.

При нагревании смеси сырого каучука с серой происходит очень своеобразное явление. Атомы расплавленной серы внедряются между молекулами каучука, расталкивают их, действуя подобно молекулам растворителя. Но в то же время они вступают в химическое соединение с молекулами каучука. При этом каждый атом серы сцепляется сразу с двумя молекулами каучука — сера образует «мостики», подобные тем, какие имеются в молекулах кератина шерсти. Но там мостики скрепляют длинные цепочки кератина попарно, словно шпалы в рельсах. Здесь же атомы серы скрепляют между собой цепочки каучука в разных направлениях в единое молекулярное «сооружение», и получается вещество, которое называется уже резиной. По своему строению оно похоже на мостовую ферму. Балками служат нитевидные цепочки каучука, а подкосами и раскосами являются атомы серы.

Серные «мостики» повышают прочность каучука. Резина не растворяется в тех жидкостях, которые служат растворителями каучука. В бензине, скипидаре и эфире резина только набухает.

Серные «мостики» крепко держат молекулы каучука. Чем больше атомов серы прикрепится к цепочкам каучука, тем тверже будет резина. Так, мягкая резинка для стирания содержит 3—4 процента серы. Автомобильная шина содержит 5—6 процентов серы. А при насыщении каучука 30 процентами серы получается твердое, рогообразное вещество — эбонит.

В настоящее время, разработаны тысячи рецептов приготовления разнообразных резиновых смесей. В эти смеси, кроме серы, для увеличения прочности резины добавляют сажу, соли и окислы различных металлов; для удешевления изделий добавляют мел и каолин; для ускорения вулканизации вносят органические вещества.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: