Каучуки та їх застосування
Важлива роль у розв'язанні проблеми синтезу каучуку нале¬жить вітчизняним ученим — О. М. Бутлерову, О. Є. Фаворському, І. Л. Кондакову, С. В. Лебедеву, Б. В. Бизову, М. Д. Зелінському. Ці вчені протягом багатьох років вивчали хімічні пе¬ретворення ненасичених органічних сполук, особливо докладно досліджували вуглеводні, що можуть утворювати каучукоподібні речовини.
В 1888 р. російський хімік І. Л. Кондаков добув штучний ізопрен з триметилетилену. Пізніше І. Л. Кондакову вдалося добути каучук з іншого вуглеводню, подібного хімічними власти¬востями до ізопрену,— диметилбутадієну. Проте, каучук, до¬бутий з цього вуглеводню, був дуже дорогим (у 20 разів дорожчим від натурального каучуку). Тому насамперед треба було розв'я¬зати проблему сировини — вона мала бути придатною для перероб¬ки і дешевою. Крім того, треба було знайти найшвидший і найпростіший спосіб перетворення її в каучук.
Важливий вклад у розв'язання цієї важливої проблеми вніс радянський учений С. В. Лебедев. За роки роботи в галузі полі¬меризації ненасичених вуглеводнів С. В. Лебедев вивчив цілий ряд вуглеводнів — ізопрен, бутадієн та ще 14 сполук цього типу. Оскільки способи добування дешевого ізопрену ще не були розроблені, добувати з нього каучук не було рації. С. В. Лебедев зосередив свою увагу на вивченні іншої речовини — бутадієну. Це — газ, який можна добувати з нафти і спирту. У зв'язку з цим проб¬лема сировини розв'язувалася легко. Завдяки наполегливій пра¬ці С. В. Лебедеву вдалося відшукати каталізатор, який сприяв полімеризації бутадієну. Це був металічний натрій.
У 1909 р. на засіданні Російського фізико-хімічного товарист¬ва С. В. Лебедев доповів про метод добування першого синтетич¬ного каучуку. Проте у царській Росії в промисловість його не було введено. Промислове виробництво синтетичного каучуку було налагоджено лише за часів Радянської влади в 1932 р. на Ярославському заводі. У роки перших п'ятирічок було споруд¬жено і введено в дію 4 заводи, які поклали початок створенню в нашій країні промисловості синтетичного каучуку. Отже, бать¬ківщиною синтетичного каучуку є Радянський Союз. За кордоном виробництво синтетичного каучуку налагодилось значно пізніше і (у Німеччині — 1936—1938 pp., в США — 1942 p., Канаді— 1943 p., Англії, Італії — 1958 p.). Успішне розв'язання проблеми промислового синтезу каучуку належить до найвизначніших досягнень науки і техніки XX століття.
Хімічна промисловість випускає два типи каучуків: загаль¬ного (універсального) і спеціального призначення. Перший тип синтетичних каучуків використовують для масового виробництва таких виробів, для яких найважливішим показником є еластич¬ність, — шини, транспортерні стрічки, взуття, іграшки. Каучуки спеціального призначення ідуть для виготовлення виробів, які, крім еластичності, повинні мати специфічні властивості—стій¬кість проти дії різних агентів (розчинників, кислот, нафтопродук¬тів, кисню), тепло- і морозостійкість та інші цінні властивості залежно від умов застосування каучуків. Синтетичні каучуки часто класифікують також за хімічним складом макромолекул: бутадієн-стирольні, ізопренові, бутадієнові та ін. Більшість синте¬тичних каучуків належить до карболанцюгових полімерів.Синтетичні каучуки знаходять досить широке застосування. Номенклатура гумових виробів на основі синтетичного каучуку налічує близько 50 000 назв. Найбільше синтетичних каучуків використовує шинна промисловість (більш як ½ загального об'єму використання), машинобудівна (виготовлення деталей для автомобілів, тракторів та інших машин). Широко використову¬ють синтетичні каучуки для виробництва технічних виробів, гумового взуття, прогумованих тканин, побутових гумових виро¬бів, медичних товарів та ін. В електротехніці використовуються каучуки для ізоляції проводів і оболонок кабелів. Рідкі каучуки застосовують для виготовлення клеїв, антикорозійних матері¬алів, як зв'язуючу речовину при виготовленні твердого ракет¬ного палива.
Розвиток сучасної реактивної і атомної техніки, застосування атомної енергії в мирних цілях, технічний прогрес у ряді галу¬зей промисловості потребують від промисловості синтетичних каучуків розширення температурних меж використання гумових виробів, підвищення їх стійкості проти дії агресивних середовищ, іонізуючого випромінювання тощо.
Бутадієнові каучуки (СКБ) є продуктами поліме¬ризації бутадієну-1,3 (СН2 = СН—СН = СН2). Бутадієн —це газ з температурою кипіння — 4,5° С. Його можна добути з етилового спирту і продуктів переробки нафти з так званої бутан-бутиленової фракції.
Бутадієн у промисловості добувають з етилового спирту спосо¬бом С. В. Лебедева:
Реакція відбувається під час пропускання пари етилового спирту в присутності каталізатора — металічного натрію.
Найдешевше і найперспективніше добування бутадієну з га¬зів крекінгу нафти — бутану і бутилену — способом каталітич¬ного дегідрування. Дегідрування бутану відбувається у дві стадії: спочатку утворюються бутилени, а при дальшому дегідруванні бутиленів — бутадієн: