CAUCIUCUL NATURAL SI CAUCIUCUL SINTETICCauciucul natural, indiferent de forma sub care se afla (latex, diferite sortimente de crep, foi afumate etc.) este un produs

macromolecular de origine vegetala. In plantele care cresc in deosebi in regiunile tropicale, cauciucul se gaseste fie in niste canale sub forma de suc alb/laptos sau sub forma de latex, fie sub forma de incluziuni in celulele cojii, ale tulpinii, ale radacinii etc.

Primele informatii despre cauciuc au aparut inca din anul 1496. Astfel, istoriograful Antonio de Herrera arata cum a observat Cristofor Columb ca bastinasii din insula Haiti se jucau cu mingi confectionate dintr-un material al carui nume insemna “rasina elastica” (sau, in argou indian, “cauchio” inseamna “lacrimi de arbore”).

Un veritabil descoperitor al cauciucului a fost insa omul de stiinta si exploratorul Charles Marie de La Condamine care a calatorit intre anii 1735-1737 in Ecuador, Peru si Brazilia. Aici el a observat cum bastinasii din Valea Amazonului isi impermeabilizau imbracamintea prin inmuiere in sucul laptos al unui arbore si expunere apoi pentru uscare la soare.

In lumea veche cauciucul a devenit o marfa cautata de populatie abia dupa ce s-a observat posibilitatea de a-l dizolva in anumiti solventi pentru a prepara un clei util in diferite scopuri si dupa ce chimistul englez Priesteley a observat, in 1770, ca o hirtie scrisa cu creionul si frecata cu o bucata de cauciuc devine curata.

Prelucrarea la scara industriala a cauciucului a inceput insa abea in prima jumatate a secolului XIX, o data cu descoperirea metodei de plastifiere pe valt (1826) si a procedeului de vulcanizare descoperit de chimistul american Charles Goodyear, care in 1839 descopera si efectul sulfului asupra cauciucului natural.

Asadar, cauciucul natural este un produs care se extrage din latex. Prin crestarea scoartei arborilor de cuciuc (ex. specia Hevea braziliensis, care este principalul arbore producator de cauciuc), se colecteaza un suc laptos sub forma unei emulsii numite latex. Componentii principali ai latexului sunt: o faza apoasa, denumita ser, si o faza solida, formata din particule coloidale de cauciuc avand marimea intre 0.5 si 4 microni. Sa stabilit ca intr-un gram de latex se gasesc peste 500 de miliarde de globule de cauciuc.

Prin distilarea uscata a cauciucului la temperaturi peste 3000oC se obtine izoprenul. Produsii de oxidare degradativa au dus la concluzia ca structura cauciucului natural corespunde la un polimer al izoprenului.

nCH2=C-CH=CH2 -CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2…..

CH3 CH3 CH3

Datorita dublei legaturi din unitatea structurala, lantul macromolecular poliizoprenic are doua structuri spatiale (doi izomeri geometrici).

Poliizoprenul

-CH2 CH2- -CH2 HC=C C=C

CH3 H n CH3 CH2- nizomerul cis- cauciucul izomerul trans- gutaperca

(elastic) (lipsita de elasticitate)Dupa recoltare, latexul este coagulat cu acid acetic sau acid formic, presat si afumat, formand cauciucul brut, numit si crep.Cauciucul crep se obtine din cauciucul solid care cu ajutorul unor valturi cu role striate este sfasiat, masticat si spalat, dupa care se

supune valtuirii mai multe srtaturi suprapuse de cauciuc solid, obtinandu-se foi mai groase. Materialul este apoi uscat in vid sau in camere cu aer cald, ferit de radiatiile solare.

Alti produsi macromoleculari naturali poliizoprenici ca si cauciucul sunt gutaperca si batata care se obtin din anumite specii de plante ce cresc mai ales in insulele Oceaniei sau Antile.

. Latexurile de gutaperca si batata sunt mult mai vascoase decat latexul de cauciuc natural. Formula bruta este (C 5 H 8 )n. Ambele sunt substante solide, de culoare alba-cenusie, putin elastice la temperatura de aproximativ 50oC, peste aceasta temperatura devenind plastice.

Gutaperca se prezinta in comert ca o masa solida, rezistenta la actiunea acizilor halogenati, dar putin rezistenta la acizii oxigenati. Ambii polimeri se apropie mai mult de plastomeri decat de elastomeri, in ceea ce priveste atat aspectul cat si insusirile fizico-mecanice. Se pot folosi cu succes in industria izolatoarelor electrice si a cablurilor, precum si sub forma de solutie in anumite compozitii si amestecuri (amestecuri de ebonita etc.)

Cauciucul natural prezinta o serie de proprietat fizice, tehnice si mecanice.Acestea sunt in general determinate de compozitia chimica, de constitutia si de structura fizica a cauciucului. Un interes deosebit prezinta proprietatile fizice cum ar fi: starea de agregare (cristalizata, amorfa), starea elastica si starea plastica, comportarea la caldura, solubilitatea, proprietatile electrice, permeabilitatea la apa si la gaze etc. La o pastrare mai indelungata, cauciucul se intareste, pierde din elasticitate, fenomen numit si imbatranire. Pentru a preintampina imbatranirea si a-i pastra elasticitatea, cauciucul natural este supus procesului de vulcanizare.

Vulcanizarea consta in tratarea cauciucului la 130- 140oC cu sulf (0,5-5% S). Pentru imbunatatirea calitatilor mecanice se adauga in proces oxid de zinc, negru de fum, antioxidanti, acceleratori de vulcanizare etc.

Notiunea de cauciuc sintetic cuprinde produsele obtinute prin sinteza chimica, cu structura macromoleculara (liniara, ramificata, tridimensionala) care prezinta in stare bruta sau vulcanizata proprietati fizico-mecanice, elastice, plastice si de prelucrare industriala, asemanatoare cauciucului natural.

Istoria cauciucului sintetic este de data recenta. Despre o productie industriala propriu-zisa se poate vorbi abia din perioada Primului Razboi Mondial. Datorita consumului mare de cauciuc, productia de cauciuc natural nu mai putea satisface cerintele de aceea el este inlocuit in parte cu cauciucul sintetic.

Pentru prima data cauciucul sintetic a fost fabricat la scara industriala in Germania, in cursul Primului Razboi Mondial. In Rusia s-a aplicat, incepand cu anul 1932, obtinerea industriala a cauciucului sintetic prin procedeul Lebedev: polimerizarea butadienei in prezenta de sodiu (cauciuc SK). In perioada 1930-1945 s-a fabricat polibutadiena prin metoda polimerizarii in solutie, cu sodiul metalic drept catalizator. Cauciucul obtinut numit in URSS, „SK“, iar in Germania „Buna“, era de o calitate inferioara, ceea ce a facut ca in perioada de dupa cel de-al Doilea Razboi Mondial sa se renunte la fabricarea lui, locul fiindu-i luat de copolimerul butadien-stirenic, polimerizat in emulsie.

Cauciucurile sintetice se obtin prin reactii de polimerizare sau poliaditie a unui singur monomer sau a doi monomeri diferiti care in anumite conditii chimice reactioneaza intre ei dand produsi cu o anumita structura moleculara si de o anumita greutate moleculara.

La randul ei polimerizarea poate avea loc in faza gazoasa in solutie, in bloc, si in emulsie. Cea mai larga raspandire o are polimerizarea in emulsie ( a monomerilor de acelasi fel) sau copolimerizarea cand participa monomeri diferiti).

Monomerii care pot participa la sinteza principalelor tipuri de cauciuc sunt: butadiena, stirenul, alfa-metil-stirenul, acrilonitrilul, cloroprenul, izoprenul, izobutilena etc.

In mod conventional, procesul de polimerizare se exprima prin urmatoarea reactie:

n(CH2 = CHR) (-CH2-CHR-)n

De exemplu, pentru obtinera cauciucului butadien-stirenic se utilizeaza butadiena si stirenul, doi monomeri care, prin copolimerizare in emulsie apoasa in anumite conditii de reactie, formeaza urmatoarea structura macromoleculara:

nCH2=CH-CH= CH2 + nH2C=HC [-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-

C6H5 C6H5

CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH-]n

C6H5

Tipurile de cauciucuri sinetice difera intre ele din punct de vedere al principalelor proprietati ca: elasticitate, caracteristici fizico-mecanice, posibilitati de prelucrare, durabilitate in conditii de utilizare, regularitatii constructiei lantului molecular, masei moleculare, gradului de ploimerizare, etc.

Proprietatile fizico-chimice ale cauciucurilor sintetice, ca: punct de inmuiere, limite de curgere, rezistenta la uleiuri si benzine, rezistenta la actiunea agentilor de oxidare, rezistenta la actiunea altor substante chimice ca acizi, baze, saruri, permeabilitate la gaze, rezistenta la temperaturi inalte si joase, etc. depind de unitatea structurala de baza, insa intr-o foarte mare masura de sistemul lantului macromolecular

Latexurile sintetice se obtin prin polimerizarea diferitilor monomeri in emulsii apoase si pot fi utilizate si in amestec cu latex de cauciuc natural.

In urma prelucrarii cauciucului se obtine o varietate de obiecte dintre care enumeram: anvelope si camere de aer, incaltaminte si auxiliare, articole tehnice presate, tuburi si furtunuri, izolatii la cablurile electrice, benzi si curele, covoare si placi, panze cauciucate, articole sanitare etc.

La noi in tara s-a produs pentru prima data caucuic sintetic in anul 1963, la Combimatul de Cauciuc Sintetic Gheorge Gheorghiu. Dej. In anul 1966 acest combinat a produs circa 36.000 t cauciuc. Din anul 1990 combinatul s-a transformat in Societatea Comerciala CAROM S.A. ONESTI, aceasta fiind singura producatoare de cauciuc din Romania.

In CAROM se fabrica urmatoarele tipuri de cauciucuri: cauciucuri tip butadien-stirenice si butabien-alfametilstirenice (SBR), cauciucul butadien-acrilonitrilice (NBR), cauciucuri termoplastice (TL 30, TS 30, 484), latexuri sintetice speciale. Fabricarea cauciucurilor sintetice a cunoscut pana in anul 1990 o dinamica puternic ascendenta, cu marire de capacitati de productie, cu diversificarea sorturilor de cauciucuri.

Astfel capacitatile cauciucurilor SBR emulsie (sorturile 1500, 1502, 1508, 1712 etc) au crescut substantial din 1963 pana in 1990. Au fost asimilate in timp noi sortimente de latexuri, ca urmare a cresterii cererii de latexuri in industria usoara.

Anul acesta, pe data de 17 mai, CAROM SA ONESTI vor sarbatori 40 de ani de la fabricarea primului balot de cauciuc sintetic.

Bibliografie.

- Gh. Vlantoiu- CAUCIUCUL, , Editura stiintifica, Bucuresti, 1968- O. Petrescu, G. Dobrescu -CHIMIE, cls. a XI a, Editura Aramis, Bucuresti, 2002- MONOGRAFIA SC CAROM SA ONESTI- S. Pintilie, V. Pascu -PRELUCRAREA CAUCIUCUL, , Editura Tehnica, Bucuresti