Dabīgais kaučuks ir polimērs (makromolekula), kas veidots no izoprēna molekulām (metilbut-1,3-diena). To parasti iegūst, ekstrahējot lateksu no gumijas koka (Havea brasiliensis), kā parādīts zemāk:
Latekss (dabīgais kaučuks) tiek iegūts no gumijas koka (Hevea brasiliensis)
Šo lateksu izkāš un pievieno ar amonjaku (NH3), lai to saglabātu un arī no dažādām konservējošām skābēm vai sāļiem, lai tas izietu koagulācijas procesā un atdalīt no šķidruma, veidojot baltu pastveida masu, kas ir samalta un apstrādāta, lai noņemtu iespējamos piesārņotājus un sauss.
Tomēr gumijai, tādējādi neapstrādātai, ir dažas nevēlamas īpašības, ko tā izmanto rūpniecībā, piemēram, zema stiepes izturība, šķīdība šķīdinātājos organisks, viegli oksidējams un maz izturīgs pret karstumu un temperatūras svārstībām, jo karstās dienās tas kļūst mīksts un lipīgs, savukārt aukstās - grūti un trausls.
Lai novērstu šīs problēmas, gumijai tiek veikts process, ko sauc par vulkanizāciju, kuru 1838. gadā nejauši atklāja Čārlzs Gudjērs (1800-1860)
, kad viņš uz karstās plīts nometa gumijas un sēra maisījumu un pamanīja, ka šis maisījums ir nedaudz sadedzis, bet nav izkusis.
Čārlzs Gudjērs
Tādējādi Vulkanizācija ir sēra pievienošana gumijai, karsējot un izmantojot katalizatorus. Zemāk redzamajā diagrammā ņemiet vērā, ka poliizoprēna (gumijas polimēra) dubultās saites ir sadalītas un tiek veidoti sēra tilti, tas ir, sānu saites starp ķēdēm, padarot polimēru trīsdimensiju:
Gumijas vulkanizācijas process
Šie sēra tilti izraisa gumijas zemu histerēzi un zemu pastāvīgu deformāciju. Histerēze attiecas uz sistēmas atbildes kavēšanos, kad tiek veikts ārējs pieprasījums. Piemēram, ja jūs saspiežat neapstrādātas gumijas gabalu, būs vajadzīgs zināms laiks, lai atgrieztos sākotnējā formā, kas nozīmē, ka tam ir augsta histerēze. Vulkanizētā gumija ātri atgriezīsies sākotnējā formā, kad sērs starp tām veidojas ķēdes ir ļoti elastīgas un ļauj šīm ķēdēm viegli slīdēt viena virs otras. citi. Materiāls ir arī izturīgāks, jo sēra tilti apgrūtina gumijas saplīšanu, kad tā ir izstiepta.
Vulkanizējot gumijai pievienotā sēra daļa svārstās no 2 līdz 20%, atkarībā no vēlamā, un jo vairāk gumijai pievienota sēra, jo lielāka ir tā cietība. Skaties:
Parastās gumijas: sēra saturs no 2 līdz 10%;
Riepās izmantotās gumijas: sēra saturs ir no 1,5 līdz 5%;
Ķīmiskās rūpniecības mašīnu un iekārtu aizsargpārklājumos izmantotās gumijas: aptuveni 30% sēra saturs.
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/vulcanizacao-borracha.htm