Натуральный каучук. История открытия и применения.
История каучука началась со времен Великих географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привез из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью. Индейцы делали такие мячи из белого сока растения гевея, растущего на берегах р.Амазонки. Этот сок темнел и затвердевал на воздухе. Мячи считались священными и использовались в религиозных обрядах. У племен майя и ацтеков существовала командная игра с использованием мячей, напоминающая баскетбол. Впоследствии испанцы полюбили играть вывезенными из Южной Америки мячами. Модифицированная ими индейская игра послужила прообразом современного футбола. Сок гевеи индейцы называли «каучу» – слезы млечного дерева («кау» – дерево, «учу» – течь, плакать). От этого слова образовалось современное название материала – каучук. Кроме эластичных мячей индейцы делали из каучука непромокаемые ткани, обувь, сосуды для воды, ярко раскрашенные шарики – детские игрушки. Однако в Европе забыли про южноамериканскую диковинку до 18 в., когда члены французской экспедиции в Южной Америке обнаружили дерево, выделяющее удивительную, затвердевающую на воздухе смолу, которой дали название «резина» (по латыни resina – смола).
В 1738 французский исследователь Ш.Кондамин представил в Парижской академии наук образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки. С тех пор начались поиски возможных способов применения этого вещества. Во Франции изобрели удобные подтяжки и подвязки из сплетенных с хлопком резиновых ниток. А после 1823, когда шотландец Ч.Макинтош придумал прокладывать тонкий слой резины между двумя кусками ткани, начался настоящий «резиновый бум». Непромокаемые плащи из этой ткани, которые стали называть в честь их создателя «макинтошами», получили широкое распространение. Примерно в то же время в Америке стало модно в дождливую погоду поверх башмаков носить неуклюжую индейскую резиновую обувь – галоши. Огромную, хоть и недолгую популярность в Европе и Северной Америке резиновые изделия получили после того, как англичанин Чаффи изобрел прорезиненную ткань. Он растворял сырую резину в скипидаре, добавлял сажу и, с помощью специально сконструированной машины, наносил тонкий слой смеси на ткань. Из такого материала делали не только одежду, обувь и головные уборы, но и крыши домов и фургонов. Однако у изделий из прорезиненной ткани был большой недостаток. – эластичность каучука проявляется лишь в небольшом интервале температур, поэтому в холодную погоду резиновые изделия твердели и могли растрескаться, а летом размягчались, превращаясь в липкую, издающую зловоние массу. Одежду и обувь на лето приходилось прятать в прохладный погреб, с прорезиненными крышами было хуже – приходилось терпеть неприятные запахи. Энтузиазм по поводу нового материала быстро иссяк. А когда однажды в Северо-Американских Соединенных Штатах выдалось жаркое лето, наступил кризис резиновой промышленности – вся ее продукция превратилась в мерзко пахнущий кисель. Фирмы по производству резины разорились. И все бы забыли про макинтоши и галоши, если бы не американец Чарльз Нельсон Гудьир, который верил, что из каучука можно создать хороший материал. Он посвятил этой идее несколько лет и потратил все свои сбережения. Современники смеялись над ним: «Если вы увидите человека в резиновом пальто, резиновых ботинках, резиновом цилиндре и с резиновым кошельком, а в кошельке ни единого цента, то можете не сомневаться – это Гудьир». Однако Гудьир упорно смешивал каучук со всем подряд: с солью, перцем, песком, маслом и даже с супом и, в конце концов, добился успеха. В 1839 он обнаружил, что добавляя в каучук немного серы и нагревая, можно улучшить его прочность, твердость, эластичность и тепло- и морозоустойчивость. Сейчас именно новый материал, изобретенный Гудьиром, принято называть резиной, а открытый им процесс – вулканизацией каучука. История упорного изобретателя имеет счастливый конец: предложение о покупке патента на новый материал, обладающий отличными качествами, Гудьир получил, находясь в отчаянном финансовом положении – у него к этому времени был долг в 35 000 долларов, который вскоре он смог оплатить. С этого времени начинается бурный рост производства каучука. Еще при жизни Гудьира только в резиновой промышленности США работало больше 60 000 человек. Вторая половина 19 в. – время процветания Бразилии, которая долгое время была монополистом по выращиванию деревьев-каучуконосов. Центр каучуконосных районов, Манаус, был богатейшим городом западного полушария. Достаточно упомянуть, что великолепный оперный театр в затерянном в джунглях Манаусе не только строили лучшие французские архитекторы, но даже стройматериалы для него привозились из Европы. Неудивительно, что Бразилия берегла источник своего богатства. Вывоз семян гевеи был запрещен под страхом смертной казни. Однако в 1876 британский шпион Генри Уикхем в трюмах английского судна «Амазонас» тайно вывез 70 000 семян гевеи. В британских колониях Юго-Восточной Азии были заложены первые плантации каучуконосов. На мировом рынке появился натуральный английский каучук, более дешевый, чем бразильский. А мир завоевывали разнообразные изделия из резины – транспортерные ленты конвейеров и электроизоляция, «резинки» для белья, резиновая обувь, детские воздушные шары и т.д. Но основное применение этот материал получил с изобретением и распространением резиновых экипажных, а затем автомобильных шин. Изобретение резиновых шин вместо металлических сначала было встречено без энтузиазма, хотя экипажи с металлическими шинами были не слишком комфортны – за страшный шум и тряску в Англии их называли «истребителями воробьев». Новые тихие экипажи на цельнолитых массивных шинах в Америке были запрещены. Они считались опасными, так как не предупреждали прохожих о приближении экипажа. В России тихие конные экипажи на резиновом ходу также вызывали недовольство – они обдавали грязью не успевших посторониться пешеходов. Поэтому московские власти вынесли решение специально помечать такие экипажи: «Дабы обиженные шинниками обыватели могли заметить своих обидчиков, чтобы привлечь их к законной ответственности, экипажи на резиновом ходу должны снабжаться номерными знаками особого цвета, чем обычные номера извозчиков». Природный каучук. Строение и свойства. С изобретением конвейерного метода сборки автомобилей потребность в резине стала настолько велика, что настоятельно возник вопрос об ограниченности производства природного сырья. Надо было искать другие источники каучука. Поэтому неудивительно, что в конце 19 – первой половине 20 в. во многих странах исследовались строение каучука, его физические и химические свойства, эластичность, процесс вулканизации. То, что при нагревании из каучука можно получить молекулы изопрена долгое время объясняли с помощью теории К.Харриеса, который считал, что каучук состоит из множества колец-звеньев изопрена, которые составляют устойчивую мицеллу, т.е. он представляет собой обычную коллоидную частицу. Оппонентом К.Харриеса выступал Г.Штаудингер, доказавший, что каучук является высокомолекулярным соединением, т.е. состоит из обычных, хотя и гигантских молекул, атомы в которых связаны ковалентными связями. На основании своих исследований каучука и резины он выдвинул теорию цепного строения макромолекул, предположил существование разветвленных макромолекул и трехмерной полимерной сетки.
Источник
Чарльз Макинтош: Химик, который создал отбеливатель, но прославился на плаще
Чарльз Макинтош (англ. Charles Macintosh; 29 декабря 1766, Глазго — 25 июля 1843) — шотландский химик и изобретатель. Известен изобретением непромокаемой ткани, из которой начал изготовлять плащи «макинтош».
В день юбилея Чарльза Макинтоша современники создают дудлы и листают хроники изобретения великого химика со странной судьбой.
Чарльз Макинтош родился в Глазго в семье известного красильщика в 1766 году. Он очень рано заинтересовался наукой, но свои главные изобретения создал в довольно зрелом возрасте. Более того, химик был успешным предпринимателем. И по большому счету все его работы были своевременны и необходимы. Да что там, они пользуются популярностью до сих пор. Итак. в 1786 году начал работу на химической фабрике, а в 1797 году открыл собственное производство, первую в Шотландии фабрику квасцов. Затем, вместе с Чарльзом Теннантом изобрёл отбеливающее средство для тканей (хлорную известь). А еще смог «приручить» процесс восстановления оксидов железа монооксидом углерода — сделал уго более быстрым, чем известный в то время процесс получения стали. Впрочем, имя Макинтоша увековечено не в отбеливателе и, тем более, не в названном выше процессе. Весь смак оказался в его совершенно случайном изобретении. Но. и тут есть две версии.
Каждый знает, Чарльз Макинтош — изобретатель водонепроницаемой одежды (плащ макинтош). Так вот, рассказывая, как он изобрел плащ, историки расходятся в мнениях. По одной из версий это открытие он совершил случайно:
«В ходе эксперимента испачкал рукав пиджака раствором каучука, но забыл удалить пятно и через некоторое время заметил, что рукав пиджака не промокает».
По второй версии Макинтош пытался найти применение продуктам перегонки угля:
«Использовал нафту, побочный продукт этой перегонки, в качестве растворителя каучука. Предложил склеивать одежду из кусков пропитанной этим составом ткани».
Как бы там ни было, очень скоро свое изобретение Макинтош перекинул на коммерческие рельсы. Решив проблемы, возникавшие из-за сильного запаха резины, в 1823 году он получил патент, а в 1836 году начал производство плащей «Макинтош», пользовавшихся большим спросом.
Источник
Чарльз Макинтош: Химик, который создал отбеливатель, но прославился на плаще
Чарльз Макинтош (англ. Charles Macintosh; 29 декабря 1766, Глазго — 25 июля 1843) — шотландский химик и изобретатель. Известен изобретением непромокаемой ткани, из которой начал изготовлять плащи «макинтош».
В день юбилея Чарльза Макинтоша современники создают дудлы и листают хроники изобретения великого химика со странной судьбой.
Чарльз Макинтош родился в Глазго в семье известного красильщика в 1766 году. Он очень рано заинтересовался наукой, но свои главные изобретения создал в довольно зрелом возрасте. Более того, химик был успешным предпринимателем. И по большому счету все его работы были своевременны и необходимы. Да что там, они пользуются популярностью до сих пор. Итак. в 1786 году начал работу на химической фабрике, а в 1797 году открыл собственное производство, первую в Шотландии фабрику квасцов. Затем, вместе с Чарльзом Теннантом изобрёл отбеливающее средство для тканей (хлорную известь). А еще смог «приручить» процесс восстановления оксидов железа монооксидом углерода — сделал уго более быстрым, чем известный в то время процесс получения стали. Впрочем, имя Макинтоша увековечено не в отбеливателе и, тем более, не в названном выше процессе. Весь смак оказался в его совершенно случайном изобретении. Но. и тут есть две версии.
Каждый знает, Чарльз Макинтош — изобретатель водонепроницаемой одежды (плащ макинтош). Так вот, рассказывая, как он изобрел плащ, историки расходятся в мнениях. По одной из версий это открытие он совершил случайно:
«В ходе эксперимента испачкал рукав пиджака раствором каучука, но забыл удалить пятно и через некоторое время заметил, что рукав пиджака не промокает».
По второй версии Макинтош пытался найти применение продуктам перегонки угля:
«Использовал нафту, побочный продукт этой перегонки, в качестве растворителя каучука. Предложил склеивать одежду из кусков пропитанной этим составом ткани».
Как бы там ни было, очень скоро свое изобретение Макинтош перекинул на коммерческие рельсы. Решив проблемы, возникавшие из-за сильного запаха резины, в 1823 году он получил патент, а в 1836 году начал производство плащей «Макинтош», пользовавшихся большим спросом.
Источник
Резина Гудьира
До появления резины человечество не знало упругого непромокаемого материала. В качестве уплотнителей и водоизоляционных прокладок использовали кожу. О существовании природного эластичного материала — каучука — европейцы узнали после открытия Америки. Но быстро ссыхающийся и растрескивающийся каучук оказался недолговечным. Открытие Чарльзом Гудьиром в 1839 г. процесса вулканизации — способа стабилизации (сохранения) эластичности каучука — подарило миру долгожданную резину.
Застывающие слёзы
Христофор Колумб в своих донесениях об Америке упоминал об упругих мячах, которыми играли индейцы. Их лепили из застывшей смолы южноамериканского дерева гевеи, которое индейцы называли «кау-учу» — «плачущее дерево» (от индейских слов «кау» — дерево, «учу» — течь, плакать). Индейцы собирали каучук — белую, похожую на густое молоко смолу, сочащуюся из надрезов в коре, и использовали её в быту. Каучуком промазывали днища пирог (лодок) для предохранения от течи, в каучуковых флягах носили воду. Обмакнув в каучук ноги в кожаной обуви и просушив смолу, обзаводились непромокаемыми сапогами. Каучук также использовали как клей.
Ластики и плащи
Европейцев каучук заинтересовал не сразу. Лишь во второй половине XVIII в. каучуку нашли применение — из него стали делать ластики (от названия смолы гевеи — «латекс») для стирания карандашных пометок с бумаги.
В 1823 г. шотландский химик Чарльз Макинтош, экспериментируя с продуктами коксования, смешал каучук с бензолосодержащей смесью, полученной от перегонки каменноугольной смолы. Каучук растворился, и Макинтош испачкал в этом растворе рукав пиджака. Растворённый каучук не ссохся и остался липким. Пытаясь отмыть пятно, Макинтош выяснил, что пятно не пропускает воду. Так родилась идея создания водонепроницаемых тканей для плащей, перчаток, почтовых сумок и даже для галош. Чтобы ткань не липла, Макинтош предложил пропитывать материю с одной стороны и склеивать куски ткани меж собой липкой стороной внутрь. Прорезиненные ткани в мороз твердели и трескались, а в жару — начинали неприятно пахнуть, но непромокаемые плащи стали популярны и в честь создателя получили название макинтоши.
Покорение каучука
В 1930-х гг. каучуком заинтересовался американский производитель сельхозинструментов Чарльз Гудьир. Забросив свой бизнес, Гудьир с увлечением смешивал каучук с разными веществами, пытаясь сохранить эластичность латекса, но избавиться от липкости. Ему удалось улучшить качество каучука, и он наладил производство прорезиненных вещей, по качеству превосходящих изделия Макинтоша. Но настоящего прорыва в преобразовании каучука Гудьир добился случайно — смесь каучука и серы попала на раскалённую плитку и не расплавилась, как другие каучуковые смеси, а затвердела.
Исследовав полученный материал, Гудьир понял, что ему наконец удалось создать новый материал. Так в 1839 г. появилась резина (от лат. «resina» — смола) — нелипкий, стойкий к жаре и холоду, упругий материал, из которого можно было отливать изделия разных форм. Процесс получения резины нагреванием каучука с серой Гудьир назвал вулканизацией.
Полимеры и вулканизация
Каучук относится к полимерам (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть) — веществам, состоящим из длинных макромолекул. Макромолекулы образуются цепным соединением повторяющихся мономерных звеньев (от греч. «моно» — один), состоящих из одинакового количества атомов одного типа.
При нагревании каучука с серой атомы серы (S), соединяясь с атомами каучука, образуют «мостики» между полимерными цепями каучука, скрепляя его линейные макромолекулы и создавая более прочную трёхмерную сетчатую структуру.
Сетчатый полимер приобретает иные качества: теряет липкость, приобретает упругость и становится твёрже. Свойства полимера можно изменять, уменьшая или увеличивая количество «связующего» вещества. Так, чем больше серы будет соединено с каучуком, тем более твёрдой и менее эластичной получится резина. Предельно «связанный» серой каучук (содержащий до 50% серы) превращается в твёрдый и недеформирующийся эбонит — материал, похожий на пластмассу.
Развитие идеи
Гудьир, всю жизнь терпевший лишения во имя мечты и подорвавший здоровье при работе с химикатами, в 1860 г. умер в нищете. Резина оказалась востребована только в 1880-х гг., из неё стали изготавливать надувные шины, изоляцию для электропроводов, различные прокладки, уплотнители, шланги, мячи. Началась «каучуковая лихорадка» — Южная Америка, а потом и тропическая Азия покрылись плантациями теплолюбивой гевеи и других латексных деревьев, поставляющих каучук для нужд европейской промышленности.
Природный каучук оставался единственным материалом для производства резины до конца 1920-х гг. В 1928 г. советский химик В. С. Лебедев открыл способ промышленного получения синтетического каучука из этилового спирта. Дешёвый и качественный синтетический каучук для производства резины сейчас используется даже чаще, чем природный.
Открытие процесса полимеризации сделало возможным появление других искусственных полимеров — пластмасс и искусственных волокон.
История каучука началась со времен Великих географических открытий. Когда Колумб вернулся в Испанию, он привез из Нового Света множество диковин. Одной из них был эластичный мяч из «древесной смолы», который отличался удивительной прыгучестью. Индейцы делали такие мячи из белого сока растения гевея, растущего на берегах р.Амазонки. Этот сок темнел и затвердевал на воздухе. Мячи считались священными и использовались в религиозных обрядах. У племен майя и ацтеков существовала командная игра с использованием мячей, напоминающая баскетбол. Впоследствии испанцы полюбили играть вывезенными из Южной Америки мячами. Модифицированная ими индейская игра послужила прообразом современного футбола. 
