天然ゴムと合成ゴム(IR、BR、CR、SBR、NBR)

gomu@2x
天然ゴム(生ゴム) ゴムの木から得られた乳濁液をラテックス(コロイド溶液)という. これを凝析すると天然ゴムになる. 天然ゴムは,\ イソプレン{C5H8}\;が{付加重合したシス形のポリイソプレンである. イソプレン(2–メチル–1,3–ブタジエン)付加重合}乾留}イソプレンゴム(IR)} 天然ゴムは,\ 機械的強度や弾性が弱く実用性がない. また,\ 空気中の酸化剤{O3}などにより,C=C}が酸化開裂して弾性を失うゴムの老化). そこで,\ 天然ゴムに数\%の硫黄を加えて加熱(加硫)する. すると,\ 鎖状分子が{C=C}の部分で架橋されて立体網目構造を形成し,\ 弾性や強度が増す. 天然ゴムに3~8\%の硫黄を加えて加熱すると,\ 弾性ゴム(輪ゴムなど)ができる. 30~40\%を加えた場合は,\ エボナイト(弾力性のない硬い黒色の樹脂状物質)ができる. 二重結合を2個もつ化合物を{ジエン}という. 元々1分子中に2個あった二重結合が,\ 付加重合によって一繰り返し単位に1個となる. IR}のR}は,\ ゴムを意味するrubber}(ラバー)の頭文字である. 熱可塑性樹脂は,\ 力を加えると変形し,\ 加えた力を除いたときに元に戻らない({塑性}). これに対し,\ ゴムのように加えた力を除くと元に戻る性質を{弾性}という. 二重結合がシス形のポリイソプレンは,\ 分子全体が丸まった構造になる. 分子同士が近づきにくく,\ 結晶化が起こらないために軟らかい物質となる. また,\ {C=C}は回転できないが{C-C}が回転できるため,\ 外力を加えると伸ばすことができる. ただし,\ 外力を除くと熱運動によって安定した元に状態に戻る(弾性). ブタジエンゴム(BR) 特徴} 耐摩耗性,\ 耐寒性,\ 耐熱性. 用途} タイヤ,\ ホース,\ スーパーボール,\ 他のゴムとのブレンド. クロロプレンゴム(CR) 特徴} 耐候性,\ 耐熱性,\ 難燃性. 用途} コンベアーベルト,\ 被覆材,\ ゴム引布. クロロプレンは,\ 2–クロロ–1,3–ブタジエン}\ である. {Cl}は,\ 電気陰性度(電子を引き寄せる強さ)が高い. よって,\ O₂によって電子を奪われにくく(酸化されにくく),\ Cl}を含む高分子化合物は燃えにくい}. スチレン–ブタジエンゴム(SBR){共重合 特徴} バランスが取れた特性.\ 耐熱性,\ 耐久性,\ 耐摩耗性,\ 機械的強度大. 用途} タイヤ,\ 工業用品,\ 靴底,\ 他のゴムとのブレンド. \ 2種類以上の単量体による付加重合を{共重合}という. 一般に,\ {ベンゼン環を含む高分子化合物は硬く,\ 強度が大きくなる}. アクリロニトリル–ブタジエンゴム(NBR) 特徴} 耐油性,\ 耐寒性,\ 耐摩耗性,\ 耐熱性. 用途} 石油ホース,\ パッキング, 接着剤. {シアノ基{- CN}は強い極性}をもつため,\ 無極性の油分子の浸透を妨げる. よって,\ アクリロニトリルの割合が多くなるほど耐油性が高くなる. SBR1.0gに十分な量の臭素を加えて反応させると,\ 臭素2.0gが消費された. このSBRのスチレンとブタジエンの物質量の比を求めよ.      [東工大] アクリロニトリルと1,3–ブタジエンを$2:3$の物質量比で用いてNBRを合成した.} このNBR0.536g中の窒素原子をすべて窒素ガスに変えたとすると,\ 標準状態で \ 何mLの窒素ガスが発生するか.                [京都薬大] 臭素の物質量はブタジエンの質量は\ スチレンの質量は  {スチレン:ブタジエン}={1}{320}:{1}{80}={1:4}$} ブタジエン1繰り返し単位あたり1個の二重結合がある. 1個の二重結合に1個の臭素分子が付加するから,\ {臭素分子の物質量とブタジエンの物質量は等しい.} なお,\ ブタジエン繰り返し単位の式量は54,\ スチレン繰り返し単位の式量は104である. NBRの分子量は   $532n+543n=268n$ { }NBRの物質量は    { }発生する窒素ガスは  物質量比2:3より,\ 2nと3nと設定できる. アクリロニトリル繰り返し単位の式量は53,\ ブタジエン繰り返し単位の式量は54である. ここから,\ まずNBR}の物質量が求められる. さて,\ NBR}分子1個あたり2n個の{N}原子が存在する. よって,\ NBR}分子{67}{33500n}mol}中には,\ ({67}{33500n}2n)mol}の{N}原子が存在する. {N}原子2個で{N₂}1個できるから,\ このNBR}から窒素分子は\ ({67}{33500n}2n12)mol}できる. 後はこれを体積に換算すればよい. つまりを解くことになる.
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