Химики научились получать каучук искусственным путем. Наука вырвала еще одну тайну у природы.
Но предложенный Лебедевым способ получения натрий-дивинилового каучука и разработанные позднее иностранцами другие способы производства синтетического каучука (основанные на достижениях русских ученых) давали только твердую массу полимера.
Для многих промышленных назначений — изготовления прорезиненной ткани, искусственной кожи, хирургических перчаток — необходим раствор каучука.
Еще в конце XVIII века ученые растворяли натуральный каучук в скипидаре. А в середине XIX века для той же цели пользовались одним из отходов каменноугольной смолы — сольвентнафтом. Позднее в производстве различных резиновых изделий стали применять растворы каучука в бензине, бензоле и др. Но эти жидкости горючи и ядовиты, что вызывало пожары и отравления рабочих на резиновых фабриках.
Развитие производства резиновых изделий требовало жидкого каучука. Природа дает нам жидкий каучук. Ведь латекс — млечный сок гевеи или других каучуковых деревьев — представляет собой жидкость, в которой, как частицы масла в молоке, распределены мельчайшие шарики твердого каучука.
А нельзя ли изготовить и латекс искусственным путем? Оказалось, можно.
Если дивинил хорошенько размешать в воде, то капельки его равномерно распределятся. Получится эмульсия дивинила в воде. Но такая эмульсия нестойка. Она через некоторое время будет расслаиваться. Для того чтобы помешать расслаиванию и сделать эмульсию более стойкой, к ней добавляют вещество, называемое эмульгатором. Эмульгатором обычно служит мыло.
Чтобы получить искусственный латекс, нужно эмульсию подвергнуть полимеризации. Так же как при полимеризации чистых углеводородов, и здесь на помощь приходят катализаторы и температура.
Но металлический натрий не годится, потому что натрий бурно реагирует с водой, выделяя тепло, водород и образуя щелочь.
Эмульгатор не только препятствует расслоению эмульсии, но и помогает капелькам дивинила полимеризоваться. Мыло, растворяясь в воде, образует коллоидный раствор. В таком растворе крупные частицы мыла — мицеллы — остаются взвешенными как муть. Мельчайшие капельки дивинила проникают в мицеллы эмульгатора и в них растворяются. Туда же проникают и мельчайшие крупинки катализатора и других добавок. Под влиянием возбудителя малые молекулы мономера постепенно «сшиваются» в цепи. Здесь образуется твердая частичка каучука — глобула.
Искусственный латекс представляет собой 35-процентную эмульсию частиц каучука в воде.
Глобулы искусственного латекса напоминают по форме шарики. Диаметр их значительно меньше, чем диаметр глобул натурального латекса. Он равен примерно 0,15—0,10 микрона.
Полимеризовать в эмульсии можно не только дивинил, но и смеси разных углеводородов. Это позволяет получать каучуки с разнообразными свойствами, делать их более стойкими к бензину и маслу, к жаре и холоду, к химическим и атмосферным воздействиям. Чаще всего ведут совместную полимеризацию дивинила и стирола (винилбензола). Таким образом химик получает вещество, в длинных цепях которого перемежаются молекулы двух сортов.
На заводах искусственный латекс получают в больших стальных аппаратах — полимеризаторах с мешалками. Аппараты соединены по 12 штук в одну батарею. В первый автоклав заливают смесь исходных продуктов в точно отмеренных количествах. Затем смесь перетекает во второй автоклав, в третий и т. д. Полимеризация происходит постепенно во всех аппаратах. Из последнего автоклава непрерывно вытекает готовый латекс, из которого затем удаляются газообразные примеси.
В настоящее время искусственный латекс широко применяется и для получения твердого каучука.
Использование искусственного латекса для получения из него каучука дает всегда однородный продукт. Ведь при производстве латекса на заводе мы не зависим от капризов природы. Исходное сырье — дивинил, стирол и другие углеводороды — может быть стандартного качества. Следовательно, и полимеры будут практически одинаковы по своим свойствам.
Каучук из искусственного латекса на производстве выделяют разными способами, на машинах различной конструкции.
Часто пользуются методом непрерывного выделения каучука в виде тонкой ленты. Латекс заливают в небольшой бачок. Туда же добавляют немного уксусной кислоты, которая помогает «створаживать» латекс. Из бачка латекс непрерывной струей льется на бесконечную стальную ленту, которая движется со скоростью нескольких метров в минуту. Лента пронизана мельчайшими отверстиями, через которые стекает «сыворотка». Образующиеся твердые кусочки каучука раскатывают валиками в тонкую ленту. Каучуковую ленту подсушивают и затем сматывают в рулоны. В таком виде она идет в дальнейшее производство.