Литература -->  Катафорез - движение частиц 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

себя при коагуляции совершенно одинаково с нормальным.

Свойства получаемого К. в сильной степени зависят от условий и вида коагуляции и последующей истории его Точно так ле не решен вопрос о том, происходит ли какое-либо изменение в самих каплях при коагуляции, т. е., если они состоят из каучукового вещества, то не претерпевает ли оно при этом дальнейшей полимеризации. Дефрис (De Vries) показал, что уд. в. капель равен 0,915, т. е. равен.уд. в. самого К.,- следовательно здесь трудно предполагать какие-либо химич. изменения. Во всяком случае коагуляция-процесс необратимый, и выделенный К. неспособен вновь распускаться с водой в млечный сок. Для того чтобы получить вновь коллоидно-дисперсную систему из каучука и воды (так как водные эмульсии его представляют технич. интерес), необходимо подвергать смесь К. с защитными коллоидами продолжительной мастикации с водой. Другой, кружных! путь состоит в растворении К. в каком-либо легко летучем растворителе, смешении полученного раствора с водой и постепенном удалении растворителя отгонкой. Однако эти искусственные эмульсии дают каучук, который в механическом отношении значительно уступает полученному непосредственно из латекса.

Помимо добычи каучука, млечный сок начинает применяться и для других технических целей. С плантаций начинают вывозить непосредственно латекс, идущий на переработку, в различные страны. Так, вывоз латекса с Малайского полуострова был следующий :

Годы

, .Яатекс ; Соотв. коли-в галлонах]чество К. в т*

1922 1923 19-14 1925 1926

270 362 1 583 Ь57

1 418 764

2 100 ООО 2 500 ООО

503 2 376

2 128

3 150 3 750

* Принимая концентрацию сока в 33.3% К.

Промышленное применение латекса поставило на очередь важную задачу-концентрацию его до высшего предела, для сокращения количества воды, перевозимой к месту потребления. Такое концентрирование латекса должно стремиться к тому, чтобы полученный продукт снова был способен давать с водой млечный сок любой концентрации. Произведенные в этом направлении П0ПЫТКР1 увенчались успехом. При помощи центрифугирования удалось повысить содержание К. в млечном соке до 60%. Фильтрование через очень тонкие фильтры дало 80 %-ный латекс. Конечно во всех случаях к исходному млечному соку для избежания свертывания при концентрировании приходится добавлять защитные коллоиды в виде мыл, декстрина, белков, отваров разных растительных продуктов (напр. исландского мха) и т. п. Простое отстаивание дает уже латекс с 60%-ным содерншни-ем каучука. Другие способы концентрирования латекса заключаются в выпаривании части воды продуванием воздуха. Особенно удачным невидимому оказался способ по-

лучения т. н. revertexa []. Он заключается в том, что млечный сок после прибавления необходимых защитных коллоидов помещают во вращающийся горизонтальных! цилиндр; внутри этого цилиндра лежит другой, такой же длины, но меньшего диаметра (раза в 4-5), свободно катающийся в первом. При вращении наружного цилиндра создается тахшм образом все время хховая и довольно значительная поверхность испа-реххия; через внешний цилиндр одноврем<.Н-но продувается горячий воздух. Благодаря этому вода довольно быстро испаряется, а сам .яатекс непрерывно перемешивается, что мешает образованию местных сгустков. TaiiHM образом удается сконцентрировать млечный сок до содержания каучука 75- 80%, причем он принимает вид густых сливок и может быть разбавлен водой до требуемой концентрации.

Потребителями млечного сока становятся и резиновые ф-ки, прх4меняющие его для пропитки тканей, так как млечный сок дает очень прочное связывание ткани с К., что очень важно при изготовлении пневматич. шин. Помимо этого назначеххия, млечных! сок служит основой совершенно новых методов производства резиновых изделий, минуя обычные способы смешения, вальцевания и хсаландрирования. Принцип новых методов заключается в элехтроосажде-н и и хаучука. В виду того что млечный сохе представляет собохо отрицательно-заряженную эмульсххю, катафорез (см.) заставляет К. при прохоледении электрическ. тока осаждаться на положительном полюсе. Однако технически это осаждение вначале не удавалось провести так, чтобы получить ров-нухо и непорххстую пластину каучука. Изучая вопрос ближе, удалось установить, что здесь не только необходима определенная плотность тока на аноде, но и сам анод дол-нсен давать возможность уходить образующимся прхг электролизе газам, чтобы они не оставались в каучуковом слое и не давали пузырьков. Полученные таким образом пластины оказались значительно более прочными, чем обычные каландрированные, и могли быть подвергнуты холодной вулка-иизахщи. Таким же образом можно получатх не только пластины, но и неносредственно формовые изделия, осаждая каучуковый слой на соответствухощей форме, служащей анодом. Для того чтобы получить изделия или пластины, хоторые могли бы впоследствии быть вулканизованными горячим способом, нужно, чтобы они содержали в себе все необходимые примеси, вклхочая серу. Поэтому следует вводить все эти примесхх в млечный сок с тахим расчетом, чтобы оххи осаждались катафоретххчески вместе с К., образуя слой, однородный по составу во всей своей толще. Это и составляет известную технич. трудность. Tai например прибавление сухих порошков, отнимающих воду, может вызвать местное повышение концентрации К. в млечном соке и повести к коагуляцих!; для предотвращения этого не-обходн:мо прибавлять порошки, предварительно смоченные водой. Опыт показывает, что достаточно прибавки след. количеств воды (в см из расчета на 1 кг порошка):



Глета.......150 Окиси щпша ... 600

Барита...... 200 Талька......700

Литопона..... 300 Сажи .......750

Мела........ 350 Сурьмы серппсгой 950

Каолина......500

Серу нужно смачивать небольшими количествами водного аммиака. Для предотвращения коагуляции полезно прибавлять таюке 0,5 % казеина или 2 % едкого кали по весу млечного сока. Кроме того жидкость, подверга101цаяся действию электрического тока, должна быть постоянно перемешиваема, ч обы более тяжелые частицы не оседали нл дно. Работа должна вестись при низких напряжениях-нилсе потенциала разложения электролитов, выделяющих кислород. Этого можно достигнуть, в особенности избегая разложения воды или вообще выделения ОН-иоиа. Для этой цели прибавляют электролиты, разлагающиес51 легче, т. е. требующие более низкого потенциала, напр. сульфиды, тиосульфаты и т. п. Последние особенно удобны, потому что отлагают на аноде серу. Низкое напряжение дает малую производительность процесса, но зато позволяет осаждать К. прямо на металле, без диафрагмы.

Для характеристики электроосалоденного К. по сравнению с обыкновенным, полученным вальцеванием, можно привести механич. свойства обоих при одном и том же составе смеси и одинаковой степени вулканизации: сонротивление на разрыв элек-троосажденного К.-3,2-f-3,5 кг/мм, обычного-1,5 кг/мм; испытание на старение электроосаледенный К. выдерживает хорошо. Дальнейшее расширение практического применения описанного при1щипа зависит от стоимости расходуемой электроэнергии и других экономических факторов, учет которых должен определить будущность процесса. В настоящее лее время (1929 г.) элек-троосалодение каучука находится еще в начальной стадии развития.

Химический состав К. Полученные на плантациях каучуки настолько чисты, что не требуют дополнительной очистки. Дикие сорта подвергаются дополнительно промывке и просушке, после чего они принимают вид т. и. технически чистого К. Этот продукт состоит не из одного только К., но содерлеит примеси, являющХГеся естественными его спутниками. Состав технически чистого К. в среднем люжет быть принят следующим:

Воды.......до 1 Белков .... ок. 3

Золы....... 1 Каучука ... 92

См.)Л.......ок. 3

Анализ сырого К. производят след. образом. Влажность определяют нагрева-[шем навески ок. 2 г до 105-110° в сушильном шкафу в течение нескольких часов (обычно ок. 3) до постоянного веса. При более длительном нагревании вес пробы начинает увеличиваться вследствие происходящего окисления; поэтому вес, отвечающий полной потере воды,нужно для большей точности экстраполировать по кривой дальнейшего изменения веса во времени. Нельзя рекомендовать применения различи, инертных газов для избежания окисления,так как, они в свою очередь также поглощаются

каучуком в разной степени. Строго говоря, при нагревании удаляется не только вода, но и нек-рые другие летучие вещества, могущие содержаться в К.; однако содержание их обыкновенно так мало, что его можно не принимать в расчет. Определение золы производится постепенным сжиганием отдельных порций навески в виде небольших кусочков (в 2-3 г). Не следует давать загораться выделяющимся газообразным продуктам, чтобы не затруднять анализа сжиганием образовавшейся сажи. С молы определяют экстрагированием навески (ок. 4- 5 г) горячим ацетоном в экстракторе Радер-махера; продолжительность экстрагирования-8--10час.После отгонки растворителя остаток просушивают при 100° с последующим продуванием воздуха и взвешивают. Полезно определять кислотное чрхсло смол обычным титрованием спиртовой щелочью, как для жирных масел.

Смолы К. представляют собою сложную смесь различных органич. соединений [ ]. Смола К. из гевеи состоит из нерастворимой в холодном ацетоне части (d-валин, сетосте-рин и эфир С17Н33О2С27Н45) и растворимой. Последняя содержит жирные к-ты-стеариновую, олеиновую и линоленовуго-и азотистые органические вещества Р].

Содержание белков устанавливают определением азота в навеске ок. 1-2 г ипо-множением полученного % на 6,25. Содержание чистого К. получается арифметически вычитанием суммы перечисленных примесей (в %) из 100. Предлол-сенные методы, основанные на переводе К. в тетрабромид или нитрозиты (см. ппже), не дают надежных результатов. Нельзя считать надел<ным и определение К. по йодному числу, т. к. опыт приходится вести в определенных, не всегда уловимых и воспроизводимых условиях р]. Полезнее определять содерлгание К. в испытуемом препарате, хотя и с ошибкой в 2-3%, следующим образом: навеску около 1 г растворяют в 100 см бензола при постоянном встряхивании; полученный раствор оса-лсдают прибавлением 200-250 . см спирта и образовавшийся сгусток хорошо промывают спиртом; после высушивания сгусток взвешивают, что дает приблилсенное соде})-жание чистохо К.

Физические свойства К. (сырого, невулканизованного). С внешней стороны К. представ.пяет собою просвечивающую, почти прозрачную массу аморфного характера, мягкую наощунь и окрашенную в цвета-от слабол-селтоватого до темнокорпчневого, почти черного. Уд. в. колеблется в пределах от 0,915 до 0,930. Как аморфное или коллоидное вещество, К. не имеет определенной t°fiA.; при t° ок. 150-180° он начинает размягчаться и по мере продолжения нагревания плавится в смолоподобную массу, улсо пе возвращающуюся при охлалсдепии к своему первоначальному состоянию. Коэф. объемного расширения при Г от О до 30° равен 0,000670; средняя теп.т1оемкость при t° от О до 100° равна 0,33; теплопроводность равна 0,0004 cal cmjcM ск. °С; показатель преломления при 15° равен 1,525; диэлектрическая постоянная равна 2,12-2,34; ди-электрич. крепость равна 180-250 кУ/ж>/.



Эластичность в сильной мере зависит от температуры и сорта Ххаучука. Эластичность невулканизованного каучука характеризуется следующими цифрами (приведены средние величины):

Рагтягираю- л-тгпипр Растягиваю- vnniTHP-щее усилие о щее усилие ни о/ в г/мм /о в г/мм /°

15,6 31,2 62,4

Г!, 6 335

124,8 385

166 (разрыв) 405 (разрыв)

Под влиянием лучей света К. становится смолистым и постепенно теряет эластичность; наиболее активными в этом отноще-нии являются ультрафиолетовые лучи с длиной волны ок. 3 ООО А. Как показали опыты Асапо, это изменение происходит в К. даже в атмосфере инертных газов. Поэтому основной причиной подобного старения каучука нельзя считать окисление; окисление же вызывает дополнительные изменения, если в окрулающей среде присутствует кислород.

Отношение К. к растворителям имеет большое значение в технике. Несмотря на необратимость коагуляции, К. все же поглощает довольно значительное количество воды. В известных условиях t° он способен поглотить ее до 25%, сильно при этом набухая. Такое отношение к воде дает нек-рым исследователям повод считать К. обратимым кол-.поидом. Действительно, ввальцовывая защитные коллоиды и мастицируя К. с водой, можно получить водную дисперсию К.; однако это требует большой механич. работы. Техника по.яьзуется пока преимущественно растворами К. в органич. растворителях. Растворителями К. могут служить довольно iMHorne жидкости; трудно говорить о сравнительной растворимости К. в тех или других веществах, так как понятие о насьщенных растворах к коллоидам не применимо. Тем не менее на основании косвенных данных можно судить о степени растворимости К. Так напр. холодная вулканизация К. протекает легче в тех растворителях, к-рые растворяют его лучше Р*]. С другой стороны, при набухании К. в смесях жидкостей происходит вытеснение одной из них другою, по к-рому mojkho составить себе некоторое представление о большей или меньшей растворимости в них К. На основании практич. опытов можно считать, что лучшим растворителем К. является сероуглерод, затем идут последовательно-четыреххлористыи углерод, хлороформ, бензол, бензин и эфир (см. Спр. ТЭ, т. III). Скипидар хотя и растворяет К., но практически применяется редко, так как при последующем испарении трудно удалить последние его следы, что способствует скорейпгему окислению К. Можно отметить, что как правило К. заметно растворяется в нормальных, неассо-циированных жидкостях, в то время как ассоциированные способны осаждать его из растворов.

Техника пользуется растворами К. как клеем для склеивания резиновых или других частей. Чрезвычайно валено поэтому иметь какой-либо объективный метод для определения клеящей способности растворов К. и сопоставить ее с какими-либо дру-

гими свойствами их, допустсающими быстрое определение. До сих пор таких критериев еще нет. Практически принимается (правда, без достаточного основания), что клеящая способность идет параллельно вязкости: поэтому измерение (язкости (см.) растворов составляет значительную область работ по каучуку. До сих пор еще не получено однообразных результатов, потому что растворы каучука, как сугубо коллоидные системы, обладают крайне непостоянными свойствами, зависящими от самых разнообразных условий. Поэтому и определение качества к. по признаку вязкости его растворов не удержалось на практике, т. к. нет еще достаточно надежных данных, к-рые позволяли бы, зная вязкость раствора какого-либо К., предсказать его технич. качества. Другой метод определения достояния сырого К. (по неопубликованным еще данным) основан на набухании его в смесях спирта, наполовину смешанного с изоамиловым эфиром. Количество такой смеси, поглощенное за 24 часа при обыкновенной текпегатуре, меняет служить до известной степени показателем степени размягчения каучука и на практике в заводском контроле дает полезные указания.

Кроме жидкостей, К. обнаруживает спог собностъ поглощать также и различные газы, причем на первом месте стоят водяные пары, сероводород и аммиак, а также пары многих органич. соединений. В некоторой связи с этим стоит и диффузия газов через К. По опытам Грема, скорость диффузии различных газов через слой К. при одинаковых условиях выранеается следующими относительными числам1К

Азот....... 1 Киелород .... 2,556

Отшгь углерода . 1,113 Водород ... 5,;,00

Во:ДУХ...... 1,149 Углекисл. газ . 13,585

Метай...... 2,148

Дьюар показал, что лары воды при 15° диффундируют через каучук в 163 раза, а спирта-в 145 раз быстрее, чем воздух (считая по объему продиффундировавш! го га.за).

Как видно из предыдущего, физические свойства К. характеризуют его больше как технический материал, чем как химическое вещество. И на самом деле, при изучении химических свойств К. мы больше всего убелсдаемся в том, что он не является химическим индивидуумом.

Анализ и синтез К. Для исследования химич. природы К. его следует получить в чистом виде. Обычный метод очистки К. заключается в тщательной промывке его водой, последующем экстрагировании ацетоном и растворении освобоноденного от смол материала в бензоле. Раствор фильтруют и затем осангдают спиртом или ацетоном. В последнее время очищенный К. для научных целей получают непосредственно из латекса 1] после разложения белков щелочами и выделения К. растворителями. При этом удалось даже получить подобие кристаллов. Нужно заметить, что очистка К. - очень трудное дело. Особенно трудно удалять из него остатки реактивов. Кроме того К. легко поглощает кислород воздуха. Этими обстоятельствами объясняют наблюдаемые расхождения в элементарн. анализе.



1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152