Интересно, что существует природный геометрический изомер каучука – гуттаперча, представляющая собой транс-1,4?полиизопрен.
Различия в пространственном расположении заместителей у каучука и гуттаперчи приводят к тому, что и форма макромолекул этих веществ тоже различна. Молекулы каучука закручены в клубки. Если ленту из каучука растягивать, деформировать, то молекулярные клубки будут выпрямляться в направлении прилагаемой силы, и лента будет удлиняться. Однако молекулам каучука энергетически выгоднее находиться в первоначальном состоянии, поэтому, если натяжение прекратить, молекулы опять свернутся в клубки, и размеры ленты станут прежними. Конечно, нельзя увеличивать нагрузку на ленту до бесконечности – рано или поздно деформация будет необратимой, лента порвется.
Молекулы гуттаперчи не закручены в клубки так, как в каучуке. Они вытянуты даже без нагрузок, поэтому гуттаперча менее эластична.
Эластичность – это способность к обратимой деформации, особое свойство некоторых полимеров, характерное лишь при определенных значениях температур. При нагревании каучук из эластичного состояния переходит в вязко-текучее. Силы взаимодействия между молекулами ослабевают, полимер не сохраняет форму и напоминает очень вязкую жидкость. При охлаждении же каучук из эластичного переходит в стеклообразное состояние, становится похож на твердое тело. Такой полимер не растягивается легко и обратимо при приложении нагрузки. Он сразу рвется, если нагрузка слишком велика. Полимеры в стеклообразном состоянии могут быть хрупкими, их можно сломать или даже разбить, например, морозной зимой может растрескаться сумка из кожзаменителя.
Что же происходит с каучуком при вулканизации? Когда каучук нагревают с серой, макромолекулы каучука «сшиваются» друг с другом серными мостиками. Из отдельных макромолекул каучука образуется единая трехмерная пространственная сетка. Изделие из такого материала (резины) прочнее, чем из каучука, и сохраняет свою эластичность в более широком интервале температур.
С появлением технологии производства синтетических каучуков резиновая промышленность перестала быть всецело зависимой от природного каучука, однако синтетический каучук не вытеснил природный, доля натурального каучука в общем объеме производства каучука составляет 30 %. Ведущие мировые производители натурального каучука – страны Юго-Восточной Азии (Таиланд, Индонезия, Малайзия, Вьетнам, Китай). Благодаря уникальным свойствам натуральный каучук незаменим при производстве крупногабаритных шин, способных выдерживать нагрузки до 75 тонн. Лучшие фирмы-производители изготавливают покрышки для шин легковых автомобилей из смеси натурального и синтетического каучука, поэтому до сих пор главной областью применения натурального каучука остается шинная промышленность (70 %). Кроме того, натуральный каучук применяется при изготовлении конвейерных лент высокой мощности, антикоррозийных покрытий котлов и труб, клея, тонкостенных высокопрочных мелких изделий, в медицине и т. д.
Во многих странах в начале XX в. изучались местные виды растений-каучуконосов. В Советском Союзе систематический поиск таких растений предпринимался в 1930?х гг., общий их список составил 903 вида. Наиболее эффективные каучуконосы, в частности тянь-шанский одуванчик кок-сагыз, выращивали на полях России, Украины, Казахстана, работали заводы по выделению каучука, который по качеству не уступал каучуку из гевеи. В конце 1950?х гг. с увеличением производства синтетического каучука возделывание одуванчика-каучуконоса было прекращено.
Исследованиями в области получения синтетического каучука на рубеже XIX–XX вв. занимались многие научные лаборатории мира. Этому способствовал не только бурный рост потребления натурального каучука, но и географические факторы. Страны, удаленные от экваториальной зоны, попадали в зависимость от импорта.
Впервые каучукоподобное вещество при обработке изопрена (2?метилбутадиена-1,3) соляной кислотой получил в 1879 г. французский химик Г. Бушарда. Русский химик И. Кондаков (г. Юрьев) синтезировал эластичный полимер из диметилбутадиена в 1901 г. Первые промышленные партии синтетического каучука – диметилкаучука – были выпущены на основе разработок Кондакова в 1916 г. в Германии. Было получено около 3000 т синтетического каучука, из которого изготовляли аккумуляторные коробки для подводных лодок, однако широкого распространения диметилкаучук не получил, и его производство было прекращено.
Основателем первого в мире крупномасштабного производства синтетического каучука по праву считается русский ученый С.В. Лебедев, посвятивший проблеме полимеризации диенов значительную часть своей научной деятельности. Он впервые получил синтетический бутадиеновый каучук в 1910 г. А магистерская работа Лебедева, посвященная исследованию кинетики полимеризации дивинила (бутадиена-1,3) и его производных, в 1914 г. была удостоена премии Российской академии наук. К процессу полимеризации бутадиена Лебедев вернулся в 1932?м, когда правительство СССР объявило конкурс на разработку промышленного производства синтетического каучука. Лебедевым и его сотрудниками был успешно разработан недорогой и эффективный метод.
Благодаря работам Лебедева промышленное широкомасштабное производство синтетического каучука было начато в Советском Союзе в 1932?м – впервые в мире (следующей была Германия, которая начала производить синтетический каучук только в 1936?м). Значение этого события трудно переоценить: возможность оснастить отечественную технику шинами собственного производства сыграла важную роль в Великой Отечественной войне.
С 1932-го и вплоть до 1990 г. СССР по объемам производства синтетического каучука занимал первое место в мире. И сегодня Россия сохраняет позиции экспортера мирового значения. На внутреннем рынке остается примерно половина продукции. Основными потребителями синтетического каучука являются шинные заводы, а около 40 процентов каучука идет на широкий ассортимент резинотехнических изделий, среди которых наиболее заметное место занимают технические изделия из мягкой резины, подошвы для обуви, ленточные транспортеры, разнообразные трубы и шланги всех видов, электроизоляция, герметики, клеи и краски на латексной основе.
1912
Открытие Южного полюса
В феврале 1913 г. известный норвежский полярный исследователь Руаль Амундсен заявил в связи с гибелью английской полюсной группы во главе с Робертом Скоттом: «Я пожертвовал бы славой, решительно всем, чтоб вернуть его к жизни. Мой триумф омрачен мыслью о его трагедии, она преследует меня».
Чем же была вызвана такая реакция норвежца? Какие события этому предшествовали? Что объединяло этих двух людей из разных стран?
Амундсен и Скотт… Они никогда не были в одной экспедиции, в одной «связке», но именно так, «Амундсен – Скотт», ныне называется американская антарктическая научная станция, расположенная прямо на Южном полюсе. И в этом есть нечто символичное. Ибо в именах двух великих полярников навечно слились воедино триумф первого и трагедия второго…
Когда в 1887 г. пятнадцатилетний норвежский мальчик по имени Руаль Амундсен вполне осознанно поставил перед собой цель – стать полярным исследователем, девятнадцатилетний мичман Роберт Скотт проходил службу на одном из кораблей военно-морского флота Великобритании и даже не помышлял о суровых полярных странах.
Но вот что интересно: именно в этом году на умного и энергичного Скотта обратил внимание секретарь Королевского географического общества Клементс Маркхэм. Находясь на корабле, в гостях у командира учебной эскадры, он был поглощен размышлениями о неведомой Антарктике – и поделился этими мыслями с юным мичманом… Конечно же ни Скотт, ни Маркхэм тогда не могли предвидеть последствий их случайной непродолжительной встречи.
В 1897 г. Амундсену удается попасть первым штурманом в международный экипаж бельгийской антарктической экспедиции на корабле «Бельжика». Она должна была исследовать район магнитного полюса, но начальник экспедиции оказался недостаточно опытным. Корабль попал в ледяной плен у берега Антарктиды – и пробыл там долгих тринадцать месяцев. Большинство членов экспедиции не были готовы к подобному развитию событий.