vlastnosti kaučuku
Post on 23-Jan-2016
51 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Vlastnosti kaučuku
Střední odborná škola Otrokovice
www.zlinskedumy.cz
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil VašíčekDostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.
Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.
Charakteristika DUM 1
Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice
Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2
Autor Ing. Emil Vašíček
Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHS/2-PV-5/15
Název DUM Vlastnosti kaučuku
Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání
Kód oboru RVP 28-52-H/01
Obor vzdělávání Gumař-plastikář
Vyučovací předmět Chemické suroviny
Druh učebního materiálu Výukový materiál
Cílová skupina Žák, 16 – 17 let
Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího, Náplň: složení kaučuku, vlastnosti fyzikální a chemické, vulkanizace
Vybavení, pomůcky Dataprojektor
Klíčová slova Vlastnosti kaučuku fyzikální a chemické, složení kaučuku, anizotropie, vulkanizace
Datum 13. 11. 2012
Vlastnosti kaučuku
Náplň výuky:
Složení kaučukuFyzikální vlastnostiChemické vlastnosti
polymeracehalogenaceoxidacevulkanizace
Složení kaučuku
Přírodní kaučuk (NR – Natural Rubber) není nikdy čistý kaučukový uhlovodík, ale obsahuje bílkoviny, mastné kyseliny, pryskyřice…Příklad složení uzeného kaučuku:
Obr. 1: složení kaučuku
Komponenta %
Kaučukový uhlovodík 93,3
Acetonový extrakt 2,9
Bílkoviny 2,8
Voda 0,6
Nespalitelná zbytek 0,4
Acetonový extrakt je podíl extrahovatelný acetonem – mastné kyseliny, estery, tuky a pryskyřice. Kyseliny jsou aktivátory vulkanizace a některé působí jako přirozené antioxidanty.Bílkoviny – dusíkaté látky složené z různých aminokyselin. Aminokyseliny aktivují vulkanizaci a ovlivňují absorpci vody a tím elektrické vlastnosti pryže.Nespalitelný podíl (popel co zbude po vyžíhání kaučuku) obsahuje fosforečnan draselný a dále kationty Ca2+, Mg2+, Na+ a anionty (S03)2- a Cl-.
Fyzikální vlastnosti
Jsou dány strukturou (délka, větvení a propletení makromolekul). Ta způsobuje tuhost, pevnost a pružnost. Přírodní kaučuk je cis forma; ve formě trans je neelastická gutaperča.
Obr. 2: přírodní kaučuk
Obr. 3: gutaperča
Fyzikální vlastnosti
NR je elastomer schopný značných deformací. Tato schopnosti však ubývá se stupněm vulkanizace – čím více vulkanizačního činidla (síry), tím více sirných můstků a materiál přestává být pružný a stává se tuhý
Obr. 4: vlastnosti kaučuku
síra
tuho
st
tažn
ost
pruž
nost
Při velké tahové deformaci nastává krystalizace a polymer tuhne.
Fyzikální vlastnosti
Při zpracování válcováním nebo vytlačováním se makromolekuly orientují ve směru zpracování a proto v tomto směru má materiál velkou pevnost a malou tažnost. V kolmém směru pak má větší tažnost a menší pevnost. Tento jev se označuje jako válcovací účinek – tato anizotropie vlastností je nežádoucí v hotovém výrobku. Proto se např. při míchání a ohřívání směs prořezává, překládá a kříží.
Obr. 5: anizotropie vlastností
Pevnost
Tažn
ost
Pevn
ost
Tažnost
Směr válcování
Chemické vlastnosti
Přírodní kaučuk je po chemické stránce složen z monomeru izopren (2-methyl-buta-1,3-dien)
Obr. 6: izoprén – kalotový model
Z chemických reakcí pro nás jsou důležité
polymerace
halogenizace
oxidace
vulkanizace
Obr. 7: izoprén – kuličkový model
Polymerace
Izopren (2-methyl-buta-1,3-dien) patří mezi terpeny – má v molekule dvě dvojné vazby. V přírodě z něho samovolnou polymerací vzniká polyizopren, přírodní kaučuk (NR):
CH2= C – CH = CH2 → -CH2– C = CH – CH2– CH2– C = CH – CH2- I I I CH3 CH3 CH3
NR je nenasycený polymer (každý mer obsahuje jednu dvojnou vazbu) a to je příčinou jeho reakcí.Molekulová hmotnost se pohybuje v rozsahu 100 000 – 1 000 000.
Halogenizace
Praktický význam má reakce s chlórem. Do roztoku kaučuku v benzínu se vhání plynný chlór při teplotě 100 °C. V první fázi je chlorem nahrazen H:
... – CH2 – C = CH – CH2 – ... + Cl2 → ... – CH2 – C = CH – CH -... + HCl l l l CH3 CH3 Cl
Ve druhé fázi se chlór váže na dvojné vazby:
Cl Cl l l
...- CH2 – C = CH – CH –... + Cl2 → ... – CH2 – C – CH – CH –... l l l l CH3 Cl CH3 Cl
Na kaučuk se může vázat 62 – 65 hmotnostních % chlóru. Po oddestilování rozpouštědla zůstává práškový bílý nebo nažloutlý chlorkaučuk.
Oxidace Stárnutí pryže je způsobeno oxidací – kyslík se váže na dvojné vazby
O – O I I-CH2 – C = CH – C H2- + O2→ - CH2 – C – CH – CH2- I I CH3 CH3
Peroxidická skupina se působením kyslíku časem štěpí a přeruší řetězec
O – O I I - CH2 – C – CH – CH2- + O2 → -CH2 – C = O + O = CH – CH2- I I CH3 CH3
Vulkanizace
Nejdůležitější chemická reakce kaučuku – vulkanizace: působením vulkanizačního činidla a energie dochází ke změnám struktury, makromolekuly jsou vzájemně propojeny příčnými vazbami – sirné můstky.
Vulkanizovat lze různými látkami, výsadní postavení si však udržuje síra.
Obr. 7: kaučuk a pryž
Vlastnost Kaučuk Pryž
Deformace plastická elastická
Stav tvárný pružný
Struktura lineární síťovaná
Pevnost nízká vysoká
Rozpustnost rozpustný nerozpustná
Strukturní pevnost nízká vysoká
Kontrolní otázky:
1. Porovnej fyzikální vlastnosti kaučuku a pryže.
2. Jaké je složení přírodního kaučuku?
3. Jak se mění vlastnosti kaučuku při vulkanizaci?
Seznam obrázků:
Obr. 1: vlastní
Obr. 2: vlastní
Obr. 3: vlastní
Obr. 4: vlastní
Obr. 5: vlastní
Obr. 6: Sbrools, [vid. 13. 11. 2012], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Isoprene-3d.png
Obr. 7: Jag123, [vid. 13. 11. 2012], dostupné z: http://it.wikipedia.org/wiki/File:Isoprene-BS.jpg
Obr. 8: vlastní
Seznam použité literatury:
[1] Vašíček Emil, ing., Chemické suroviny, učební texty, vydání druhé, Střední odborná škola Otrokovice, 2009
Děkuji za pozornost
top related