Лебедев синтетический каучук

Способ получения синтетического каучука по методу Лебедева

Предпосылки создания синтетического каучука

Одно дерево бразильской гевеи в среднем, до недавнего времени, было способно давать лишь 2-3 кг каучука в год; годовая производительность одного гектара гевеи до Второй Мировой войны составляла 300—400 кг технического каучука. Такие объёмы натурального каучука не удовлетворяли растущие потребности промышленности. Поэтому возникла необходимость получить синтетический каучук. Замена натурального каучука синтетическим даёт огромную экономию труда.

Современная, всё развивающаяся и усложняющаяся техника требует каучуки хорошие и разные; каучуки, которые не растворялись бы в маслах и бензине, выдерживали высокую и низкую температуру, были бы стойки к действию окислителей и различных агрессивных сред.

Получение синтетического каучука в России

В 1910 году С. В. Лебедеву впервые удалось получить синтетический каучук и бутадиен. Сырьём для получения синтетического каучука служил этиловый спирт, из которого получали 1,3-бутадиен (он оказался более доступным продуктом, чем изопрен). Затем через реакцию полимеризации в присутствии металлического натрия получали синтетический бутадиеновый каучук.

В нашей стране не было известно природных источников для получения натурального каучука, а из других стран каучук к нам не завозился. Ещё в 1931 году И. В. Сталин сказал: «У нас имеется в стране всё, кроме каучука. Но через год-два и у нас будет свой каучук».
Не прошло и года, как колхозник Спиваченко указал ботанику Л. Е. Родину в горах Тянь-Шаня в Казахстане на каучуконосный одуванчик кок-сагыз, содержащий в корнях от 16 до 28% каучука.
,

Необходимость создания сырьевой базы резиновой промышленности побудила советское правительство в начале 1926 г. объявить конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. Последний срок представления предложений (и одновременно 2 кг образца синтетического каучука) был назначен на 1 января 1928 г. На призыв правительства отозвался С. В. Лебедев, который организовал группу исследователей из семи человек. Первый успех в работе определился в середине 1927 г. И только 30 декабря 1927 г. 2 кг дивинилового каучука вместе с описанием способа С. В. Лебедева было отправлено на конкурсную комиссию. Его способ заключался в полимеризации 1,3-бутадиена под действием натрия.

  • С 1932 г. было начато промышленное производство 1,3-бутадиена по методу Лебедева, а из 1,3-бутадиена — производство каучука.
  • В 1926 году ВСНХ СССР объявил конкурс по разработке промышленного способа синтеза каучука из отечественного сырья. К 1 января 1928 года в жюри нужно было представить описание способа, схему промышленного получения продукта и 2 кг каучука. Победителем конкурса стала группа исследователей, которую возглавлял профессор Медико-хирургической академии в Ленинграде С. В. Лебедев.
  • В 1932 году именно на базе 1,3-бутадиена возникла крупная промышленность синтетического каучука. Были построены два завода по производству синтетического каучука. Способ С. В. Лебедева оказался более разработанным и экономичным.

  • В 1908—1909 годах С. В. Лебедев впервые синтезировал каучукоподобное вещество при термической полимеризации дивинила и изучил его свойства.
  • В 1914 году учёный приступил к изучению полимеризации около двух десятков углеводородов с системой двойных или тройных связей.
  • В 1925 году С. В. Лебедев выдвинул практическую задачу создания промышленного способа синтеза каучука. В 1927 году эта задача была решена.

Под руководством Лебедева были получены в лаборатории первые килограммы синтетического каучука. С. В. Лебедев изучил свойства этого каучука и разработал рецепты получения из него важных для промышленности резиновых изделий, в первую очередь автомобильных шин.

  • В 1930 году по методу Лебедева была получена первая партия нового каучука на опытном заводе в Ленинграде, а спустя два года в Ярославле пущен в строй первый в мире завод по производству синтетического каучука.

Казанский завод синтетического каучука

Позднее, на основе реакции Лебедева был построен и запущен завод Синтетического Каучука в г.Казани.

История Казанского завода Синтетического Каучука — одна из славных страниц развития индустриальной России. К концу 30-х годов в стране уже работали 3 завода СК, Казанский стал четвертым. Он так и назывался СК — 4. До пуска крупных нефтехимических производств, давших каучук из нефтепродуктов было еще далеко. И заводы СК оставались единственными поставщиками стратегически важных продуктов. В годы Великой Отечественной войны синтетический каучук шел на изготовление боевой техники, позже заводы СК активно участвовали в восстановлении разрушенной войной экономики, способствовали ускорению технического прогресса в 50 — 60-е годы.
Закладка фундамента завода СК — 4 была произведена в 1931 году. С 1935 года название предприятия — «Завод СК им. Кирова». В эксплуатацию завод был пущен в 17 ноября 1936 году, в мае 1939 года на заводе был получен самый дешевый каучук в мире. В 1940 году завершена полная реконструкция завода, позволившая увеличить мощность в 3,5 раза. В 1949 году запущено производство латекса, каучука ДА, введена в производство серия уникальных каучуков специального назначения, определяющая лицо завода и по сегодняшний день.

Получение синтетического каучука

В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе.

Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеном.
Сырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта. Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов.
Бутадиен очищают от непрореагировавшего этилового спирта, многочисленных побочных продуктов и подвергают полимеризации. Для того чтобы заставить молекулу мономера соединиться друг с другом, их необходимо предварительно возбудить, то есть привести их в такое состояние, когда они становятся способными, в результате раскрытия двойных связей, к взаимному присоединению. Это требует затраты определённого количества энергии или участия катализатора.

При каталитической полимеризации катализатор не входит в состав образующегося полимера и не расходуется, а выделяется по окончанию реакции в своём первоначальном виде. В качестве катализатора полимеризации 1,3- бутадиена С. В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау. Отличительной особенностью процесса полимеризации является то, что при этом молекулы исходного вещества или веществ соединяются между собой с образованием полимера, не выделяя при этом каких-либо других веществ.

Вклад участников

Сотников Виталий Александрович

В каком из городов производят каучук 1) ярославль 2) магнитогорск 3) тверь 4) соликамск

ПОЖАЛУЙСТА ОЧЕНЬ СРОЧНО!!!УМОЛЯЮ ПОЖАЛУЙСТА ПОМОГИТЕ!!!ЗАРАНЕЕ СПАСИБО ВАМ!!!♥♥♥♥ Тест по геодезии, помогите пожалуйста, кто что знает, сколько сможете. За половину дам 25 балов Помогите решить пожалуйста срочно​ В каких произведениях литературы живописи музыки иллюстрируются особенности погоды характерен для территории России Назовите данные типы погоды. Укажи те причины их возникновения. пж срочно надо Где в России преобразованные экосистемы преобладают над природными. Одним предложением пожалуйста, заранее спасибо <3 Изменение температуры воздухамс высотой Где в России преобразованные экосистемы преобладают над природными. Одним предложением пожалуйста, заранее спасибо <3 Схема круговорота растений в природе. Так учитель написал. вот именно, что «растений» . Нет ответа нигде. Может цикл имеется ввиду?! Определение среднемесячной температуры воздуха Прослідкуйте простягання зон широколистих і мішаних лісів. Поясніть чому площі цих лісів поступово зменшуються із заходу на схід ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУСТА СР ОЧНО​

Лебедев Сергей Васильевич

Химия

всего голосов 31


День рождения: 13 июля 1874 г.

День смерти: 2 мая 1934 г.

Место рождения: Люблин

Семейное положение: женат на Анне Петровне Остроумовой-Лебедевой (1905—1934)

Деятельность и интересы: наука о превращении веществ: полимеризация, изомеризация и гидрогенизация непредельных соединений

Сначала для получения дивинила использовал нефть, потом заменил ее на спирт, а сырьем для спирта служил картофель. Таким образом, поначалу на изготовление одной автомобильной шины уходило 500 килограммов картофеля. Еще факты

Образование, степени и звания

до 1895, Варшавская гимназия, Польша, Варшава

1932, Академия наук СССР: академик

Работа

1928-1934, Ленинградский государственный университет, Ленинград, Университетская наб., д. 7/9. Лаборатория синтетического каучука (впоследствии НИИ синтетического каучука): создатель и руководитель

Открытия

В 1908—1913 годах провел исследование по кинетике и механизму термической полимеризации углеводородов ряда бутадиена (дивинила), его производных и углеводородов ряда аллена. Установил фундаментальные закономерности, известные теперь как законы термополимеризации диеновых углеводородов. Предложенная Лебедевым трактовка этого процесса отвечает современным представлениям о механизме цепных реакций.

В 1909—1910 годах впервые получил образец синтетического бутадиенового каучука.

В 1912 году опубликовал работу «Исследование в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов» (ставшую его магистерской диссертацией в 1913-м). Исследование стало научной основой для промышленного синтеза каучука.

Биография

Сергей Васильевич Лебедев — советский ученый-химик, академик, ученик А.Е. Фаворского, создателя одной из школ современных химиков-органиков, работавшего в том числе у Д.И. Менделеева.

Лебедев — основоположник промышленного способа получения синтетического каучука, одного из важнейших разделов современной химической промышленности. Провел цикл работ в области высоко- и низкотемпературной полимеризации изобутилена, лежащей в основе методов производства бутилкаучука (новейшая разновидность синтетического каучука), 100-октановых компонентов моторных топлив и загустителей смазочных масел.

Один из немногих исследователей, внесших столь значительный вклад в развитие промышленности, в том числе оборонного значения.

С широкой научной деятельностью совмещал активную преподавательскую. После революции, когда в вузы стали принимать всех желающих, в том числе полуграмотных представителей беднейших сословий царской России, проявил себя как талантливый и терпеливый педагог.

Впервые каучук был завезен из Америки в Европу в XVI веке прославленным путешественником и первооткрывателем Христофором Колумбом. Наблюдая за игрой туземцев в мяч, Колумб обратил внимание на сам мяч, сделанный из неизвестного в Европе материала. Мяч легко подпрыгивал от земли, сжимался и быстро восстанавливал свою первоначальную форму. Вместе с другими диковинками в Европу привезли образцы и этого материала, получившего название «каучук», что переводится с индейского как «слезы дерева». Каучук представлял собой сок бразильской гевеи, который начинали собирать с дерева, достигшего семилетнего возраста. Белый, словно молоко, сок (латекс) собирали в подвешенные чашечки и сливали в большой сосуд. Сок быстро сворачивался при нагревании, превращаясь в темный смолообразный продукт. Это и был каучук.

Гевея — дерево природного каучука

Изначально европейцы не смогли в полной мере оценить материал по достоинству, хотя из Южной Америки завозили в Европу непромокаемые сапоги, дождевики, бутылки и другие предметы, изготовленные из каучука. Впервые каучук применили в Европе в виде стиральных резинок. Только в конце XVIII столетия патент на производство непромокаемых плащей из необычного материала взял английский ученый-химик Макинтош. Плащи из каучука стали называться по имени своего создателя «макинтошами». Недостатком таких плащей оказался тот факт, что в жару они становились липкими, а в мороз — твердыми. В результате многочисленных опытов был найден способ устранить эти недостатки путем вулканизации каучука. Американский химик Гудьир в 1839 году установил, что каучук меняет свои свойства при нагревании его с серой. Он становится менее чувствительным к изменениям температуры, более упругим и гибким. Новый вулканизированный каучук назвали резиной, он быстро завоевал большую популярность. Резина явилась идеальным материалом для изготовления покрышек для автомобилей, амортизаторов, приводных ремней, рукавов, транспортных средств, гибкой изоляции, различных прокладок и многого другого. С середины XIX века начинается массовый выпуск резиновых изделий. В несколько раз возрос спрос на каучук, дикая гевея уже не могла удовлетворять потребности промышленности. Гевею начали выращивать в тропиках Суматры, Явы, Малайского архипелага, были созданы каучуконосные плантации, но спрос на каучук продолжал расти.

Ученые усиленно искали способ получать каучук искусственным путем, но на это им понадобилось почти сто лет. В результате многочисленных исследований было установлено, что натуральный каучук на 9/10 состоит из углеводорода полиизопрена (формула (C5H8) n, где n — больше тысячи). Кроме полиизопрена каучук содержит минеральные вещества и смолоподобные белковые. Очищенный от белков и смол чистый полиизопрен довольно неустойчив и быстро теряет на воздухе эластичность и прочность. Для получения искусственного каучука необходимо было решить следующие задачи: 1 — научиться выделять изопрен из других веществ; 2 — выполнять реакцию полимеризации изопрена; 3 — найти нужные вещества для обработки полученного каучука, чтобы избежать его разложения. В 1860 году англичанин Вильямс сумел выделить из каучука изопрен путем сухой перегонки. Это была легкая бесцветная жидкость, обладающая своеобразным запахом. В 1879 году французский ученый Г. Бушарда получил каучукоподобный продукт, воздействуя на нагретый изопрен соляной кислотой. В 1884 году английский ученый Тилден сумел получить изопрен из скипидара путем его высокотемпературного разложения. Однако для промышленного производства эти способы не годились из-за дороговизны сырья, малого выхода изопрена,сложности технических процессов.

В 1901 г. русский ученый-химик Кондаков доказал, что в каучукоподобное вещество, помимо изопрена, превращается и диметилбутадиен, если в течение года держать его на рассеянном свету или в темноте. Правда, изделия из синтетического каучука, полученного из диметилбутадиена, были дорогими и низкого качества. В 1914 год англичанам Стренджу и Мэтьюсу удалось получить в лабораторных условиях каучук из дивинила. Однако им не удалось найти способ получения дивинила и создать установку для синтеза каучука на заводе. Через 15 лет академик С.В. Лебедев разработал способ получения синтетического каучука промышленным путем. В качестве исходного материала ученый взял дивилин, отказавшись от изопрена. Прежде всего необходимо было найти способ получения дивинила из легкодоступного и дешевого сырья. Таким исходным сырьем стал спирт. В качестве катализатора послужила глина из Коктебеля. В середине 1927 г. из спирта Лебедеву удалось получить дивинил. Полимеризация дивинила была сделана по способу Мэтьюса и Стренджа. Полученный каучук разминали с содержащимся в нем натрием в мешалке, а после смешивали с усилителями, каолином, сажей, магнезией и прочими компонентами, которые бы предохраняли каучук от разложения. К концу 1929 года Лебедевым была разработана и представлена технология заводского процесса. Уже в феврале следующего года приступили к строительству опытного завода в Ленинграде. В феврале 1931 года впервые в мире были получены 250 кг дешевого синтетического каучука промышленным способом. Позже были найдены еще ряд способов получения синтетического каучука. Синтетический каучук из изопрена в промышленных условиях впервые получили в 1965 г. в Советском Союзе.

4. 4. 037 Синтетический каучук С. В. Лебедева

4.4 Химия
4.4.037 Синтетический каучук С.В. Лебедева
Химик-органик; профессор Военно-медицинской академии, Ленинградского технологического, Психоневрологического и Женского педагогического институтов, ЛГУ; академик АН СССР; организатор и руководитель ряда лабораторий (химической переработки нефти, каменного угля, синтетического каучука, высокомолекулярных соединений АН СССР); заведующий химической частью завода «Нефтегаз»; кавалер золотой медали Международной выставки по железнодорожному делу, двух почетных золотых медалей Российской АН, ордена В.И. Ленина; лауреат большой премии И.Д. Толстого Российской АН, премии им. Ф.Э. Дзержинского за исследования в области каталитической гидрогенизации — Сергей Васильевич Лебедев (1874—1934) является основоположником промышленного способа получения синтетического каучука.
С появлением в начале XX в. автомобилей, аэропланов, танков и тракторов на резиновом ходу резко возросла потребность в шинах. Новые отрасли промышленности (в первую очередь, электротехническая) нуждались в электроизоляционных материалах, прорезиненных тканях, конвейерных лентах, приводных ремнях, уплотнителях, резиновых клеях, всевозможных шлангах и рукавах.
Ассортимент товаров широкого потребления пополнился резиновой обувью, одеждой, игрушками, спортивным инвентарем, предметами санитарии и гигиены. Появился спрос на водолазные костюмы и прочую экзотику.
Поначалу резины на эти цели хватало. Сырьем для нее служил натуральный каучук из млечного сока (латекса) бразильской гевеи, произраставшей на плантациях в тропических странах. («Каучу» — сок гевеи, с языка индейцев Амазонки).
Резину получают при вулканизации этого полимера — высокомолекулярного непредельного углеводорода элементарного состава (С5Н8)n. Главная способность каучука заключается в высокой эластичности при комнатных и умеренно низких температурах — метровую пластинку можно растянуть до 9 м без потери свойств.
В довоенной России резиновая промышленность была развита слабо, и отношение властей, да и научного сообщества к работам химиков, занимавшихся невероятно сложной «резиновой» проблемой, также оставляло желать лучшего.
Первая мировая война выявила колоссальную зависимость любой страны от каучука. Стоило Антанте отрезать Германию от импорта каучука, как у подданных кайзера Вильгельма II тут же начались серьезные проблемы с шинами для танков, пушек, машин.
Немецкие химики смогли получить из изопрена первый синтетический метилкаучук, но от него из-за дороговизны и крайне низких эксплуатационных свойств после войны тут же отказались.
Правительство СССР, не желая повторять печальный опыт противника, проявило максимум усилий по созданию резиновой промышленности на основе отечественного каучука. Прорабатывались два варианта получения каучука: натурального — поиск каучуконосов, пригодных для разведения в нашей стране (этой проблемой занимался Н.И. Вавилов); и синтетического, для чего в 1926 г. был объявлен всемирный конкурс на производство искусственного каучука с премиальным фондом 150 000 руб (100 000 — за первое место).
Через 2 года конкурсанты должны были передать в жюри 2 кг дешевого продукта, не уступающего по свойствам природному, описание лабораторного и заводского способов его получения.
С.В. Лебедев занимался синтезом каучука еще в 1900-х гг. параллельно с другими химиками — И.Л. Кондаковым и И.И. Остромысленским. В 1910 г. Лебедев впервые получил из дивинила синтетический бутадиеновый каучук. 19-граммовый образец произвел впечатление на коллег ученого, но никак не на представителей промышленности. «Исследование в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов» (1913) Лебедева стало в дальнейшем научной базой промышленного синтеза каучука, а целый цикл работ ученого по полимеризации этиленовых углеводородов лег в основу промышленных методов получения бутилкаучука и полиизобутилена.
Лебедев создал «великолепную семерку» энтузиастов-химиков, и в свободное от работы время и за свой счет занялся невероятно трудоемкой работой. Все приходилось делать самим — закупать подсобные материалы, колоть и таскать с Невы необходимый для опытов лед.
Руководитель группы был одновременно «и исполнителем, и лаборантом, и слесарем, и стеклодувом, и электромонтером». Без опыта и интуиции Лебедева, без его железной уверенности в правильности выбранного пути вряд ли это предприятие увенчалось успехом.
Разработав «одностадийный промышленный способ получения бутадиена из этилового спирта путем совмещенной каталитической реакции дегидрогенизации и дегидратации», ученый успел получить в лаборатории общей химии в Ленинградской военно-медицинской академии к установленному сроку 2 кг синтетического натрий-бутадиенового каучука — «диолифина».
Сырьем для получения каучука вначале была нефть, но вскоре перешли на этиловый спирт, получаемый из картошки. В качестве катализаторов Лебедев взял природные глины, а катализатором полимеризации послужил металлический натрий. Первоначальный 20-процентный выход дивинила на затраченный спирт затем был доведен до 40 %.
Жюри конкурса признало Лебедевский продукт победителем, способ его получения — перспективным и дало добро на его дальнейшую разработку, для чего правительством были отпущены необходимые средства.
Лебедев составил проект Опытного завода, который был построен в Ленинграде в 1930 г. В течение года синтетический каучук был получен в промышленных масштабах (первый блок весом 260 кг), изучены его свойства, найдены активные наполнители, предложены методы и технологии получения из него высокотехничной резины и резинотехнических изделий.
Автомобильные покрышки успешно выдержали серьезное испытание в знаменитом Каракумском пробеге (9400 км по дорогам и бездорожью маршрута Москва — Ташкент — Красноводск — Баку — Москва).
В 1931 г. Сергей Васильевич Лебедев был награжден орденом Ленина за «особо выдающиеся заслуги по разрешению проблемы получения синтетического каучука», а в следующем году избран действительным членом АН СССР.
Совет труда и обороны СССР принял решение о строительстве первых трех заводов синтетического каучука проектной мощностью 10 000 т в год каждый. Так в мире появилась новая промышленность синтетического каучука.
Когда американский изобретатель Т.А. Эдисон, тщетно занимавшийся каучуковой проблемой, узнал об успехе русских, он не поверил и заявил: «Этого нельзя сделать. Я бы сказал даже больше, весь этот отчет является фальшивкой. На основании моего собственного опыта и опыта других стран сейчас нельзя сказать, что получение синтетического каучука вообще когда-либо будет успешным» (В. Азерников).
Тем не менее именно СССР накануне Второй мировой войны занял первое место в мире по производству синтетического каучука.
В Германии каучук был синтезирован в 1936—1937 гг., а в США — в 1942 г.
В 1950-х гг. советские химики вернулись к одному из путей, которые осваивал С.В. Лебедев — к производству каучука из нефтяных газов и продуктов переработки нефти. Это был новый шаг в получении еще более высококачественного искусственного каучука.
Р.S. 2 мая 1934 г. Лебедев скончался от сыпного тифа. Его жена Анна Петровна Остроумова исполнила последнее желание Сергея Васильевича — «деньги за внедрение синтетического каучука передала на устройство будущей химической лаборатории в Академии наук» (http://www.1tv.ru/).