Синтетические каучуки представляют собой синтетические полимеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации. Составляют основную массу эластомеров. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то для получения синтетического каучука первоначально ученые также воспользовались диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном:
Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов:
Бутадиен очищают от непрореагировавшего этилового спирта, многочисленных побочных продуктов и подвергают полимеризации.
Для того чтобы заставить молекулу мономера соединиться друг с другом, их необходимо предварительно возбудить, то есть привести их в такое состояние, когда они становятся способными, в результате раскрытия двойных связей, к взаимному присоединению. Это требует затраты определённого количества энергии или участия катализатора.
В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена первоначально был выбран металлический натрий (метод академика С.В. Лебедева). Для избирательного или, так называемого, стереоспецифического цис-1,4-присоединения в настоящее время используют металлорганические катализаторы (например, бутил-литий C4H9Li, катализаторы на основе комплексных соединений титана, кобальта, никеля, неодима).
Отличительной особенностью процесса полимеризации является то, что при этом молекулы исходного вещества или веществ соединяются между собой с образованием полимера, не выделяя при этом каких-либо других веществ.
Виды синтетических каучуков
Общепринятой считается классификация по областям применения:
1) каучуки общего назначения – применяемые в массовом производстве изделий, в которых реализуется основное свойство резины — эластичность (шины, транспортерные ленты, резиновая обувь и др.);
2) каучуки специального назначения – применяемые в производстве изделий, которые наряду с эластичностью должны обладать стойкостью к воздействию различных агентов (растворителей, кислот, щелочей и др.), тепло– и морозостойкостью или другими уникальными свойствами.
Все известные в настоящее время каучуки являются полимерами – высокомолекулярными соединениями с повторяющимися одной или несколькими структурными единицами (звеньями). Поведение и свойства каучуков определяются строением, химическим составом, молекулярной массой, взаимным расположением макромолекул.
Эластомеры специального назначения очень важны для резиновой промышленности. Они придают резинам уникальные свойства, которые не могут обеспечить каучуки общего назначения.