Cao su là một hợp chất hữu cơ có thành phần chính là cacbon và hydro. Nó được lấy từ cây thân gỗ đặc biệt, thường được gọi là cây cao su. Các đại diện như vậy của hệ thực vật phát triển ở vùng nhiệt đới. Các cơ quan của chúng (quả, lá, cành, thân, rễ) đều chứa nhựa mủ. Chất lỏng màu trắng đục này không phải là nước ép của thực vật, các nhà thực vật học vẫn nghi ngờ những chi tiết cụ thể về tầm quan trọng của nó đối với sự sống của sinh vật thực vật. Từ mủ cao su trong quá trình đông tụ sẽ thu được một khối lượng đàn hồi liên tục, đó là cao su thiên nhiên tự nhiên.
Lịch sử phát hiện ra cao su thiên nhiên
Sự đóng góp của Christopher Columbus đối với sự phát triển của nền văn minh thế giới không chỉ giới hạn ở những Khám phá địa lý vĩ đại. Chính con tàu của ông đã cập bến đảo Hispaniola vào năm 1493 và đưa sản phẩm cao su đầu tiên đến Tây Ban Nha. Đó là một quả bóng nảy đàn hồi mà người dân địa phương làm từ nước ép của cây hevea, một loại cây được tìm thấy trênbờ Amazon. Nhìn cách người da đỏ nhiệt tình ném lên một thứ nhỏ bé kỳ dị, thứ mà chạm tới mặt đất, cũng nảy lên như thể còn sống, như thể đang nhảy, người Tây Ban Nha đã vô cùng ngạc nhiên. Sau khi cố gắng giữ quả bóng nảy này, họ đưa ra kết luận rằng nó khá nặng, đồng thời nhận thấy độ dính của nó và mùi khói đặc trưng.
Việc sử dụng cao su của người da đỏ không chỉ giới hạn ở điều này. Các bộ lạc địa phương không chỉ chơi quả bóng này mà còn sử dụng nó trong các nghi lễ tôn giáo khác nhau. Và nhựa của cây mà nó lấy được được coi là linh thiêng và được gọi là "cauchu", có nghĩa là "nước mắt của cây" trong bản dịch.
Trong số những điều tò mò được Columbus mang đến Tây Ban Nha là quả bóng bất thường này. Kể từ thời điểm đó, lịch sử của việc sử dụng cao su bắt đầu.
Lần nộp đơn đầu tiên
Nhưng người châu Âu đã không chú ý đến sự tò mò của người da đỏ. Và cho đến thế kỷ thứ XVIII, không ai nghĩ đến việc các lĩnh vực ứng dụng của cao su rộng rãi và đa dạng như thế nào. Chỉ khi các thành viên của đoàn thám hiểm Pháp, những người đến thăm các khu rừng nhiệt đới ở Nam Mỹ, một lần nữa ông được đưa đến châu Âu, họ mới chú ý đến ông. Sự quan tâm thậm chí còn lớn hơn khi nhà khoa học người Pháp Ch. Condamine, phát biểu tại hội nghị của Học viện Khoa học Paris, đã chứng minh các mẫu của chất này, cho thấy các cách ứng dụng và các sản phẩm có thể có từ nó.
Việc sử dụng rộng rãi cao su tự nhiên ở Châu Âu bắt đầu vào khoảng năm 1770, khi một phụ kiện mới xuất hiện trong các trường học - kẹo cao su, được sử dụng để tẩy các đường bút chì.
Tiếp theo đã bắt đầutích cực tìm kiếm các mục đích sử dụng có thể cho cao su. Vào thời điểm đó, người ta đã phát minh ra dây treo và chỉ cao su. Và nhà phát minh người Scotland C. Mackintosh đã đoán là phải lót một lớp cao su mỏng giữa hai lớp vải, nhờ đó có được loại vải không thấm nước. Vật liệu này rất phổ biến, áo mưa từ nó được đặt theo tên của nhà phát minh. Chúng được gọi là máy Mac.
Sự sụp đổ của ngành cao su
Những nỗ lực ban đầu nhằm thiết lập việc sản xuất giày chống thấm nước đã không thành công. Galoshes, mặc dù chúng trở nên khá thời trang trong một thời gian ngắn, nhưng thực tế không khác nhau. Trong thời tiết lạnh, chúng có thể nứt ra, còn ở nhiệt độ nóng chúng gần như tan chảy và tỏa ra mùi khó chịu.
Sự nhiệt tình của các nhà phát minh không tồn tại được lâu. Vào một trong những năm đó, có một mùa hè rất nóng ở nhiều nơi ở Châu Âu. Dưới tác động của nhiệt độ cao, các sản phẩm của ngành công nghiệp cao su biến thành một khối có mùi kinh khủng. Tất cả các doanh nghiệp trong ngành này sau đó đều phá sản.
Khám phá về Charles Goodyear
Và không ai có thể nghĩ đến những chiếc galoshes và mackintosses, nếu không nhờ sự kiên trì của Charles Goodyear người Mỹ. Ông đã dành nhiều năm để tìm cách tạo ra một vật liệu tốt từ cao su.
Goodyear đã thực hiện rất nhiều thí nghiệm, trộn cao su với hầu hết mọi thứ. Anh ấy đã thêm muối, tiêu, cát, và thậm chí cả súp vào đó. Đã tiêu hết tiền bạc và sức lực của mình, nhà phát minh đã hết hy vọng. Nhưng những nỗ lực của anh ấy đã thành công rực rỡ. Bằng cách thêm lưu huỳnh vào chất này, ông đã phát hiện rarằng cả độ bền, độ đàn hồi và độ ổn định nhiệt độ đều được cải thiện.
Vì vậy, anh ấy đã quản lý để cải thiện cao su. Các đặc tính và ứng dụng của hợp chất mới một lần nữa trở thành chủ đề nghiên cứu của các nhà khoa học và nhà công nghiệp. Vật liệu mà Goodyear thu được là cái mà ngày nay chúng ta gọi là cao su và quá trình thu được nó là quá trình lưu hóa cao su.
Cần cao su
Sau phát hiện giật gân, rất nhiều lời đề nghị mua bằng sáng chế cho vật liệu được phát minh đã trút xuống nhà khoa học may mắn. Việc sử dụng cao su để sản xuất cao su đã trở nên rất lớn. Để làm được điều này, hầu hết các quốc gia đều bắt đầu tìm cách trồng cây cao su trên lãnh thổ của mình. Về điểm này, Brazil là người may mắn nhất, vì chính bang này là chủ sở hữu của trữ lượng thực vật khổng lồ như vậy. Chính phủ Brazil đã có nhiều nỗ lực để duy trì độc quyền trong lĩnh vực này, cấm xuất khẩu hạt giống và cây Hevea non. Án tử hình thậm chí còn được đưa ra cho tội danh này.
Nhưng người Anh Wickham, người có hành vi gián điệp, đã xâm nhập được vào bờ rừng Amazon, nơi anh ta bí mật lấy và gửi 70.000 hạt giống cây cao su đến Anh. Và mặc dù các nhà lai tạo địa phương không thành công ngay lập tức trong việc trồng loại cây nhiệt đới này ở một vùng lãnh thổ có khí hậu khác, nhưng nhờ những nỗ lực của họ, sau một thời gian, cao su Anh rẻ hơn và hợp túi tiền hơn đã xuất hiện trên thị trường.
Trong khi đó, việc sử dụng cao su tự nhiên đã trở nên phổ biến đến mức số lượng sản phẩm cao su đã vượt quá 100.000.số lượng sản phẩm mới: băng tải và vật liệu cách điện, "dây cao su" cho vải lanh, giày cao su, bóng bay trẻ em, v.v. Nhưng việc sử dụng chính của cao su tự nhiên đã gắn liền với ngành công nghiệp ô tô, khi lốp xe vận tải đầu tiên được phát minh, và sau đó lốp xe ô tô.
Việc sử dụng cao su và cao su ở nước ta từ lâu đã dựa vào sản xuất từ nguyên liệu thô của nước ngoài. Chỉ khi cây bồ công anh được phát hiện ở Kazakhstan, rễ của chúng có chứa cao su, thì những sản phẩm cao su đầu tiên từ nguyên liệu trong nước mới xuất hiện. Nhưng đó là một quá trình rất tốn công sức, vì việc chiết xuất cao su từ rễ cây bồ công anh mất rất nhiều thời gian do nồng độ của nó thấp (16-28%).
Lấy cao su tổng hợp
Tài nguyên thiên nhiên của cao su thiên nhiên không đáp ứng được nhu cầu cao của người dân về hàng hóa làm từ nguyên liệu này. Giờ đây, việc sản xuất cao su tổng hợp lớn hơn nhiều.
S. V. Lebedev năm 1910 lần đầu tiên nhận được cao su tổng hợp. Nguyên liệu để sản xuất là butadien, được phân lập từ rượu etylic. Sau đó, bằng cách thực hiện phản ứng trùng hợp với kim loại natri, người ta thu được cao su tổng hợp butađien.
Công nghiệp sản xuất cao su tổng hợp
Năm 1925, SV Lebedev đặt cho mình nhiệm vụ tìm ra một phương pháp công nghiệp để tổng hợp cao su. Hai năm sau, nó đã được giải quyết thành công. Vài kg cao su đầu tiên được tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Lebedev là người đảm nhậnnghiên cứu các đặc tính của loại cao su này và phát triển các công thức để thu được các sản phẩm cần thiết cho người tiêu dùng từ nó.
Và trong những năm tiếp theo, việc sử dụng cao su là nhiệm vụ quan trọng nhất trong công việc của S. V. Lebedev. Theo phương pháp của ông, lô nguyên liệu này đầu tiên ở quy mô công nghiệp đã được thu được tại nhà máy đầu tiên trên thế giới sản xuất nguyên liệu này.
Trong giai đoạn từ 1932 đến 1990, Liên Xô dẫn đầu về sản lượng trong ngành này. Việc sử dụng cao su tổng hợp giúp mở rộng phạm vi sản phẩm cao su, cụ thể là: các sản phẩm cao su mềm, đế giày, các loại ống và ống mềm khác nhau, chất trám và chất kết dính, sơn làm từ cao su và các loại khác.
Tính chất và ứng dụng của cao su tổng hợp
Hiện nay, các loại cao su tổng hợp đã phát triển đáng kể so với giữa thế kỷ 20. Các loại khác nhau của nó có thể khác nhau rất nhiều về thành phần hóa học và tính chất tiêu dùng. Việc phân loại cao su tổng hợp dựa trên sự khác biệt trong các monome được sử dụng trong sản xuất của nó. Vì vậy, có isoprene, butadiene, chloroprene và các loại khác. Theo một cách phân loại khác, cao su được chia thành nhiều loại tùy thuộc vào nhóm nguyên tử đặc trưng tạo nên thành phần của chúng. Ví dụ, các loại cao su polysulfide, organosilicon, v.v. đã được biết đến.
Phương pháp chính để sản xuất cao su tổng hợp là trùng hợp đien và anken. Các monome phổ biến nhất trong trường hợp này có thể được gọi là butadien, isoprene, ethylene, acrylonitrile, v.v.
Một số loại cao su polysulfide, polyurethane thu được trong phản ứng polycondensation.
Cao su cho các mục đích chung và đặc biệt
Theo các ứng dụng, cao su có thể được chia thành các vật liệu mục đích chung và đặc biệt. Các đại diện của nhóm thứ nhất có một tập hợp các đặc tính có thể sử dụng chúng để sản xuất các loại hàng hóa khác nhau, các đặc tính đàn hồi của chúng nên xuất hiện ở nhiệt độ bình thường. Nhưng việc sử dụng cao su tổng hợp cho các mục đích đặc biệt ngụ ý bảo toàn tài sản trong các tình huống khắc nghiệt, ví dụ như dưới tác động của băng giá và lửa, ôzôn và ôxy, v.v.
Ứng dụng cao su isoprene
Thành phần của cao su isoprene rất giống với cao su tự nhiên. Do đó, phạm vi tính chất của các chất này phần lớn giống nhau.
Nhược điểm của nó bao gồm khả năng chống chịu nhiệt độ cao, ozone và ánh nắng trực tiếp kém. Độ bền kết dính thấp của cao su dựa trên chúng là một đặc tính làm cho cao su isoprene ít phổ biến hơn. Việc sử dụng nó rất khó khăn do độ dính tăng lên, khung xương không đủ và tính linh hoạt. Nhưng trong các sản phẩm nguyên khối không yêu cầu ghép nhiều bộ phận, cao su isoprene được sử dụng rộng rãi.
Miếng dán cao su
Việc sử dụng cao su trong y học cũng diễn ra. Sản phẩm phổ biến nhất của ngành y tế, thu được từ việc sử dụng cao su, là miếng dán. Nó là một hỗn hợp của cao su, thuốc vànhững chất liên quan. Lợi ích của các bản vá này:
- bám lâu;
- tương thích với nhiều loại thuốc;
- lợi bất cập hại;
- dễ sử dụng.
Quy trình sản xuất là hòa tan 1 phần cao su trong 12 phần xăng. Và sau đó các thành phần đi kèm khác được đưa vào dung dịch: nhựa thông (làm tăng độ dính), lanolin (bảo vệ khỏi bị khô), oxit kẽm (giảm kích ứng), thuốc (tạo hiệu quả điều trị).
Cấy ghép cao su
Sản phẩm cao su thực sự quan trọng là cấy ghép nội tạng người. Việc sử dụng cao su trong sản xuất của họ đã bắt đầu tương đối gần đây và đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới trong sự phát triển của y học.
Cấy ghép khí quản là vật liệu được làm từ polyactylat, polysiloxan, polyamit. Trái tim nhân tạo và các bộ phận của nó được làm từ polyurethanes và polyoxylanes. Polyethylene và polypropylene là vật liệu để sản xuất mô cấy các bộ phận của thực quản, và polyvinyl clorua là thành phần chính của mô cấy ghép các bộ phận khác của hệ tiêu hóa. Mạch máu nhân tạo được làm từ polyethylene terephthalate, polytetrafluoroethylene và polypropylene. Polyacrylate, polyamide, polyurethanes giúp người khuyết tật tìm thấy xương và khớp mới.
Sử dụng cao su trong các sản phẩm công nghiệp
Tầm quan trọng của cao su trong nền kinh tế quốc dân là rất lớn. Nhưng việc sử dụng cao su tự nhiên ở dạng nguyên chất là mộtviệc hiếm có. Thông thường nó được sử dụng ở dạng cao su. Các sản phẩm làm từ vật liệu này được tìm thấy trong cuộc sống hàng ngày ở mọi bước. Điều này bao gồm cách điện dây, sản xuất giày và quần áo, lốp xe ô tô, v.v.
Trong ngành công nghiệp giày, theo quy luật, các loại cao su sau được sử dụng: xốp (đế), giống da (phần dưới của giày), trong suốt (gót).
Việc sử dụng cao su tự nhiên và các chất tương tự tổng hợp của nó không ngẫu nhiên trở nên phổ biến. Chúng đáp ứng phần lớn nhu cầu của con người, là một trong những vật liệu linh hoạt nhất.
