天然ゴムは伸縮性と収縮性のあるポリマーです。自然界に存在し、人工的に合成することもできます。人類は太古の昔からゴムを使ってきました。しかし、19 世紀にはいくつかの目的で重要な工業原料になりました.
不純物を含み、環境条件や炭化水素に反応します。加硫のプロセスは、天然ゴムの物理的特性を向上させます。加硫ゴムの高い引張強度により、膨張や摩耗に対する耐性が向上し、広い温度範囲で弾力性が向上します。
ゴムの弾力性は、チェーンが引き離されて解放された後、チェーンが再結合することによるものです。天然ゴムには不純物が含まれており、環境条件や炭化水素に対して脆弱です。
ポリマー
高分子量 (通常は 103u から 107u の間) の分子はポリマーと呼ばれます。これらはさらに、結合して大きなポリマー単位を形成する小さな単位でできています。これらの繰り返し単位はしばしばモノマーと呼ばれ、共有結合によって結合されています。ポリマーは高分子とも呼ばれます。ポリセン、ナイロン 66、ベークライト、ゴム、その他の素材はポリマーの例です。
ポリマーの種類
ポリマーは、その構造に基づいて 3 つのカテゴリに分類されます。ポリマーには、直鎖ポリマー、分岐鎖ポリマー、架橋ポリマーの 3 種類があります。
直鎖ポリマー:
モノマー単位が結合して、この配置で直鎖を形成します。これらの長いチェーンは、上下に積み重ねられ、狭いスペースに詰め込まれています。高密度、引張強度、融点、沸点は、コンパクトな充填物から生じます。高密度のポリエチレンは、この種の例です。
分岐鎖ポリマー:
このタイプのポリマーでは、モノマー単位が結合して長い鎖を形成します。長鎖はまた、主要な長鎖の側面に存在するさまざまな長さの他の鎖に取り付けられています。これらのポリマーは、枝分かれの結果、ゆるく詰まっています。ゆるく詰まった枝は、融点と沸点が低く、密度が低く、引張強度が低くなります。ポリエチレンはこのタイプの例です。
架橋ポリマー:
架橋ポリマーは、ポリマー分子が共有結合によって結合している高分子です。ネットワーク ポリマーとも呼ばれるこれらのポリマーのモノマー単位は、結合して 3 次元ネットワークを生成します。
ラバーバリアント
ゴムは、原産地に基づいて 2 つのタイプに分類できます。
<オール>合成ゴムと
天然ゴム
合成ゴムは人工的に作られたポリマーです。規制された条件下でそれを生産するために、さまざまな石油化学製品が使用されています。石油化学製品を使用して、さまざまな形態の合成ゴムが製造されています。
合成ゴムの基本的なモノマー単位は 2-クロロ-1,3-ブタジエンまたは 1,3-ブタジエンですが、ネオプレンはクロロプレン モノマー単位で構成される合成ゴムです。その結果、すべての合成ゴムには異なるモノマー単位が存在します。
天然ゴムは、熱帯および亜熱帯の樹木の樹皮から抽出された有機成分イソプレンで構成されるポリマーです。ラテックスは、ゴム、タンパク質、脂肪酸、樹脂、および水の乳白色のコロイド状エマルジョンです。ラテックスは Hevea Brasiliensis という木に由来します。
架橋ポリマーとしての天然ゴム
架橋は、2 つのポリマー鎖を接続するリンクです。これらの架橋を形成するために、イオン結合または共有結合を使用することができます。これらの架橋は、重合プロセス中または重合プロセス後に形成することができます。架橋ポリマーは、ポリマー分子を結合する共有結合を持つ巨大分子です。ポリマー鎖間の架橋は通常の分子間引力よりも強いため、架橋により安定したより強力なポリマー材料が作成されます。合成ポリマーと天然ポリマーの両方に、架橋ポリマーが含まれています。
天然ゴムの構造
イソプレンは、天然ゴムに含まれるモノマー単位です。 2-メチル-1,3-ブタジエンはイソプレンの化学名で、無色で引火性の高い液体です。二重結合が2つあります。結果として、それは不飽和の炭化水素です。
天然ゴムはポリマーです。つまり、サブユニットまたはモノマーが繰り返される長い鎖状の分子です。天然ゴムの化学名はポリイソプレンです。イソプレンは、それが作られるモノマー (「一部」を意味する) です。
天然ゴムは、線状構造 (2-メチル 1-1,3-ブタジエン) を持つ 1,4 イソプレン ポリマーです。イソプレンの炭素 1 と炭素 2、炭素 3 と炭素 4 の間の元の二重結合は、天然ゴムの炭素 2 と炭素 3 の間で移動します。 1 つのユニットの炭素 1 は、別のユニットの炭素 4 に結合されます。ゴムの二重結合はすべてシスであるため、1,4 ポリイソプレンと呼ばれます。 cis-ポリイソプレン分子はコイル状であり、弱いファン デル ワールス相互作用と最小の分子間力によって結合された多くの鎖で構成されています。その結果、弾力性があり、バネのように伸ばすことができます。
天然ゴムの使用
天然ゴムは、減衰が大きく、断熱が必要な用途に使用されます。天然ゴムは、その強度と圧縮性から、防振マウント、マットレス、スプリング、靴の魂、接着剤などの技術的用途に使用されています。しかし、その強度と耐熱性から、天然ゴムの大部分 (約 50%) は、レース カー、バス、航空機用のハイギア タイヤに使用されています。パイプ、自動車部品、フォーム、バッテリー ボックスには天然ゴムが使用されています。
結論
天然ゴムはエラストマーポリマーの一種で、伸ばしても元の形に戻ることができます。天然ゴムは高温では柔らかくなり、低温ではもろくなります。加硫は、ゴムの物理的性質を高めるために採用されています。完成したゴムは耐久性が高く、つまり、膨潤や摩耗の影響を受けにくく、広い温度範囲でより弾力性があります。
