Cómo tirar del caucho, o la historia de la creación del caucho sintético.
Rubber obtuvo su nombre de la palabra india "rubber", que significa literalmente "lágrimas de árboles". Maya y Aztec lo extrajeron del jugo de la Hevea brasileña (Hevea brasiliensis o árbol de caucho), similar al jugo de diente de león blanco, que se oscureció y endureció en el aire. Del zumo, se evaporó una "goma", una sustancia resinosa, pegajosa y oscura, que se convirtieron en zapatos impermeables, telas, recipientes, juguetes infantiles primitivos. Los indios también tenían un juego de baloncesto parecido a un equipo en el que se usaban pelotas de goma especiales, caracterizadas por su increíble capacidad de salto. En el momento de los grandes descubrimientos geográficos, Colón llevó varios balones de este tipo a España, entre otras maravillas de América del Sur. Se enamoraron de los españoles, quienes, cambiando las reglas de las competiciones indias, inventaron algo que se ha convertido en el prototipo del fútbol de hoy.La siguiente mención del caucho apareció solo en 1735, cuando el viajero y naturalista francés Charles Condamine, explorando la cuenca del Amazonas, descubrió el árbol Hevea y su savia lechosa para los europeos. El árbol descubierto por los miembros de la expedición desprendía una resina extraña que se endurecía rápidamente y que más tarde los pensadores de la Academia de Ciencias de París llamaron "caucho". Después de que en 1738, Condamine trajo al continente muestras de caucho y diversos productos del mismo, junto con una descripción detallada de los métodos de extracción, en Europa se inició la búsqueda de formas de utilizar esta sustancia. Los franceses tejían hilos de caucho con algodón y los usaban como ligas y tirantes. El zapatero hereditario inglés Samuel Peel recibió en 1791 una patente para la fabricación de tejidos impregnados con una solución de caucho en trementina, creando Peal & Co. Al mismo tiempo, surgieron los primeros experimentos para proteger los zapatos con fundas de este tipo de tela. En 1823, un tal Charles Mackintosh de Escocia inventó el primer impermeable impermeable, agregando una fina pieza de goma entre dos capas de tela. Los impermeables se hicieron populares rápidamente, recibieron el nombre de su creador y marcaron el comienzo de un verdadero "boom del caucho". Y pronto en Estados Unidos, en un clima húmedo, comenzaron a ponerse torpes zapatos de goma indios (chanclos) sobre sus zapatos. Hasta su muerte, Macintosh siguió mezclando caucho con diversas sustancias como hollín, aceites y azufre en un intento por cambiar sus propiedades. Pero sus experimentos no tuvieron éxito.
La ropa, los sombreros, los techos de las furgonetas y las casas estaban hechos de tela de goma. Sin embargo, estos productos tenían un inconveniente: el estrecho rango de elasticidad del caucho. En climas fríos, una tela de este tipo se endureció y pudo agrietarse, y en climas cálidos, por el contrario, se suavizó y se convirtió en una masa fétida y pegajosa. Y si la ropa se podía quitar en un lugar fresco, entonces los propietarios de los techos de tela de goma tenían que soportar olores desagradables. Así, la fascinación por el nuevo material pasó rápidamente. Y los calurosos días de verano trajeron la ruina a las empresas que establecieron la producción de caucho, ya que todos sus productos se convirtieron en gelatina de mal olor. Y el mundo volvió a olvidarse durante unos años del caucho y todo lo relacionado con él.
Sobrevivir al renacimiento de productos de caucho ayudó a caso. Charles Nelson Goodyear, quien vivió en Estados Unidos, siempre creyó que el caucho puede convertirse en un buen material. Pensó en esta idea durante muchos años, mezclándola obstinadamente con todo lo que tenía a mano: con arena, con sal, incluso con pimienta. En el año 1939, habiendo gastado todos sus ahorros y debiendo más de 35 miles de dólares, logró el éxito.
Los contemporáneos se burlaron del excéntrico explorador: "Si te encuentras con una persona con botas de goma, un abrigo de goma, un sombrero de copa y un bolso de goma, en el que no habrá un solo centavo, puedes estar seguro de que tienes Goodyear frente a ti".
Hay una leyenda de que el proceso químico descubierto por él, llamado vulcanización, apareció debido a un pedazo de la capa de macintosh olvidada en la estufa. De una forma u otra, son los átomos de azufre los que combinan las cadenas moleculares del caucho natural, convirtiéndolo en un material elástico resistente al calor y las heladas. Es su costumbre hoy en día llamada caucho. historia Este hombre terco tiene un final feliz, vendió una patente para un invento y pagó todas sus deudas.
Durante la vida de Goodyear, comenzó la rápida producción de caucho. Los Estados Unidos inmediatamente tomaron la iniciativa en la producción de chanclos, que se vendieron en todo el mundo, incluida Rusia. Eran caros, y solo los ricos podían permitirse comprarlos. Lo más curioso es que se usaron chanclos no para evitar que el calzado principal se moje, sino como zapatillas de casa para los huéspedes, para que no manchen las alfombras y el parquet. En Rusia, la primera empresa de fabricación de productos de caucho abrió en San Petersburgo en 1860. El empresario alemán Ferdinand Krauzkopf, que ya tenía una fábrica para la producción de chanclos en Hamburgo, apreciaba las perspectivas del nuevo mercado, encontró inversores y creó la "Asociación de la manufactura ruso-estadounidense".
Pocas personas saben que la empresa finlandesa Nokia, entre otras cosas, de 1923 a 1988, se especializó en la producción de botas de goma y sobretensiones. De hecho, durante los años de crisis, esto ayudó a mantener a la compañía a flote. El mundialmente famoso "Nokia" se ha convertido gracias a sus teléfonos celulares.
En la segunda mitad de 19, Brasil estaba en el apogeo de su apogeo, siendo un monopolista por el crecimiento de la hevea. Manaus, el antiguo centro de áreas de goma, se ha convertido en la ciudad más rica del hemisferio occidental. Lo que solo costó una casa de ópera fabulosa, construida en una ciudad oculta en la jungla. Fue creado por los mejores arquitectos de Francia, y los materiales de construcción para él fueron traídos desde Europa. Brasil ha guardado cuidadosamente la fuente de su lujo. Para intentar exportar semillas, Hevea se basó en la pena de muerte. Sin embargo, en 1876, el inglés Henry Wickham trajo secretamente setenta mil semillas de Hevea en las bodegas de la nave Amazonas. Sirvieron de base para las primeras plantaciones de caucho plantadas en las colonias de Inglaterra en el sudeste asiático. Así es como el caucho británico natural y barato se originó en el mercado mundial.
Pronto, una variedad de productos de caucho conquistaron el mundo entero. Las correas transportadoras de las cintas transportadoras, las correas de transmisión, los zapatos, el aislamiento eléctrico flexible, la goma de la ropa interior, los globos para niños, los amortiguadores, las juntas de sellado, las mangueras y mucho más, estaban hechos de goma. Simplemente no hay otro producto de goma. Tiene propiedades aislantes, impermeables, flexibles, puede estirarse y encogerse. Es duradero, fuerte, fácil de manejar y resistente a la abrasión. El patrimonio de los indios era mucho más valioso que todo el oro del famoso Eldorado. Sin el caucho es imposible imaginar toda nuestra civilización técnica.
El uso principal del nuevo material fue con el descubrimiento y la distribución del carro de goma primero, y luego los neumáticos de automóviles. A pesar del hecho de que las tripulaciones con neumáticos de metal eran muy incómodas y hacían un ruido terrible y temblaban, el nuevo invento fue recibido de mala gana. En Estados Unidos, incluso los equipos con neumáticos sólidos masivos fueron prohibidos, ya que se consideraron muy peligrosos debido a la imposibilidad de notificar a los transeúntes sobre la proximidad del vehículo.
En Rusia, tales carruajes tirados por caballos también causaron descontento. El principal problema radica en el hecho de que a menudo cubrían a los peatones que no rebotaban. Las autoridades de Moscú tuvieron que emitir una ley especial para equipar a las tripulaciones con neumáticos de goma con matrículas especiales. Esto se hizo para que los ciudadanos pudieran darse cuenta y llevar a sus delincuentes ante la justicia.
La producción de caucho ha aumentado muchas veces, pero su necesidad siguió creciendo. Durante unos cien años, los científicos de todo el mundo han estado buscando una manera de aprender cómo hacerlo químicamente. Poco a poco, se descubrió que el caucho natural es una mezcla de varias sustancias, pero el 90 por ciento de su masa es hidrocarburo de poliisopreno. Tales sustancias pertenecen al grupo de los polímeros: productos de alto peso molecular, formados por la combinación de muchas moléculas idénticas de sustancias mucho más simples llamadas monómeros. En el caso del caucho, estas fueron moléculas de isopreno. En condiciones favorables, las moléculas de monómero estaban conectadas entre sí en largas cadenas de hilo flexibles. Una reacción similar a la formación de un polímero se llama polimerización. El diez por ciento restante en el caucho consistía en sustancias minerales y proteínicas similares a la resina. Sin ellos, el poliisopreno se volvió muy inestable, perdiendo sus valiosas propiedades de elasticidad y fuerza en el aire. Por lo tanto, para aprender a obtener caucho artificial, los científicos necesitaban resolver tres cosas: sintetizar isopreno, polimerizarlo y proteger el caucho resultante de la descomposición. Cada una de estas tareas resultó ser extremadamente difícil. En el año 1860, el químico inglés Williams obtuvo isopreno del caucho, que era un líquido incoloro con un olor específico. En el año 1879, el francés Gustav Bouchard, calentó el isopreno y con la ayuda del ácido clorhídrico pudo realizar la reacción inversa: obtener caucho. En 1884, el científico británico Tilden identificó el isopreno, descomponiendo la trementina durante el calentamiento. A pesar del hecho de que cada una de estas personas contribuyó al estudio del caucho, el secreto de su fabricación quedó sin resolver en el siglo XIX, porque todos los métodos encontrados no eran adecuados para la producción industrial debido al bajo rendimiento del isopreno, el alto costo de las materias primas, la complejidad de los procesos técnicos y varios otros factores
A comienzos del siglo XX, los investigadores comenzaron a pensar, pero ¿es realmente necesario el isopreno para la fabricación de caucho? ¿Hay alguna forma de obtener la macromolécula necesaria de otros hidrocarburos? En el año 1901, el científico ruso Kondakov descubrió que el dimetilbutadieno, que se había dejado en la oscuridad durante un año, se convirtió en una sustancia gomosa. Este método fue utilizado más tarde durante Alemania durante la Primera Guerra Mundial por Alemania, aislado de todas las fuentes. El caucho sintético era de muy mala calidad, el proceso de fabricación era muy complicado y el precio era prohibitivamente alto. Después de la guerra, tal caucho de metilo nunca se produjo en ningún otro lugar. En 1914, los científicos de investigación Matthews y Strange de Inglaterra obtuvieron muy buena goma divinil usando sodio metálico. Pero otros descubrimientos en el laboratorio no fueron a sus descubrimientos, porque no estaba claro cómo, a su vez, producir divinilo. Tampoco lograron crear una planta para la síntesis en la fábrica.
Quince años después, nuestro compatriota Sergey Lebedev encontró la respuesta a estas dos preguntas. Antes de la Segunda Guerra Mundial, las fábricas rusas producían alrededor de doce mil toneladas de caucho al año a partir de caucho importado. Después de que terminó la revolución, las necesidades del nuevo gobierno, que está industrializando la industria, han crecido muchas veces en caucho. Un tanque requirió un kilogramo de goma 800, un automóvil 160 un kilogramo, un avión 600 por kilogramo, un barco 68 toneladas. Cada año, las compras de caucho en el extranjero aumentaron y aumentaron, a pesar de que en 1924, su precio alcanzó los dos mil quinientos rublos de oro por tonelada. La dirección del país no estaba tan preocupada por la necesidad de pagar tanto dinero como por la adicción a la que el estado soviético colocaba a los proveedores. En el nivel más alto, se decidió desarrollar un método industrial para la fabricación de caucho sintético. Con este fin, al final de 1925, el Consejo Supremo de Economía Nacional propuso un concurso para la mejor manera de obtenerlo. La competencia fue internacional, sin embargo, según las condiciones, el caucho debería haberse fabricado a partir de productos extraídos en la Unión Soviética, y su precio no debería exceder el promedio de los últimos cinco años. Los resultados de la competencia se resumieron en 1 el 1928 de enero del año en Moscú de acuerdo con los resultados del análisis de las muestras proporcionadas, que pesan al menos dos kilogramos.
Sergey Vasilyevich Lebedev nació el 25 de julio del año 1874 en la familia de un sacerdote en Lublin. Cuando el niño tenía siete años, su padre murió y su madre se vio obligada a mudarse con los niños a sus padres en Varsovia. Mientras estudiaba en el gimnasio de Varsovia, Sergei se hizo amigo del hijo del famoso científico y químico ruso Wagner. A menudo, en su casa, Sergei escuchaba las fascinantes historias del profesor sobre sus amigos Mendeleev, Butlerov, Menshutkin y también sobre la misteriosa ciencia involucrada en la transformación de sustancias. En el año 1895, después de haber completado con éxito un gimnasio, Sergey ingresó en la Facultad de Física y Matemáticas de la Universidad de San Petersburgo. El joven pasó todo su tiempo libre en la casa de María Ostroumova, que era la hermana de su madre. Ella tenía seis hijos, pero Sergey estaba especialmente interesado en su prima Anna. Era una artista prometedora, estudió con Ilya Repin. Cuando los jóvenes se dieron cuenta de que sus sentimientos estaban lejos de sus familiares, decidieron comprometerse. En 1899, Lebedev fue arrestado por participar en disturbios estudiantiles y expulsado de la capital por un año. Sin embargo, esto no le impidió graduarse de la universidad de manera brillante en 1900. Durante la guerra ruso-japonesa, Sergei Vasilyevich fue reclutado en el ejército, y después de regresar a 1906, se dedicó por completo a la investigación. Vivió en el laboratorio durante días enteros, haciéndose una cama de mantas en caso de incendio. Anna Petrovna Ostroumova varias veces encontró a Sergei en el hospital, tratado por quemaduras como resultado de experimentos peligrosos, que el químico siempre realizaba. Ya al final de 1909, trabajando casi solo, logró lograr resultados impresionantes al demostrar a los colegas el polímero de caucho de divinilo.
Sergey Vasilyevich Lebedev era perfectamente consciente de todas las dificultades en la producción de caucho sintético, pero decidió participar en la competencia. Fue un momento difícil, Lebedev dirigió el departamento de química general de la Universidad de Leningrado, por lo que tuvo que trabajar por las noches, los fines de semana y de forma totalmente gratuita. Afortunadamente, varios estudiantes decidieron ayudarlo. Para cumplir con la fecha límite, todos trabajaron con gran esfuerzo. Los experimentos complejos se llevaron a cabo en las peores condiciones. Los participantes de esta compañía recordaron más tarde que no había absolutamente nada y que tenían que hacer o encontrar por su cuenta. Por ejemplo, el hielo para enfriar los procesos químicos pinchados en el Neva. Además de su especialidad, Lebedev dominó la profesión de soplador de vidrio, mecánico y electricista. Y sin embargo se movió. Gracias a los años anteriores de investigación, Sergey Vasilyevich abandonó de inmediato los experimentos con isopreno y se decidió por el producto de partida con divinilo. Como materia prima disponible para la producción de divinilo, Lebedev probó el aceite, pero luego se detuvo en el alcohol. El alcohol era la materia prima primaria más real. El principal problema de la reacción de la descomposición del alcohol etílico a divinilo, hidrógeno y agua fue la ausencia de un catalizador adecuado. Sergey Vasilyevich sugirió que una de las arcillas naturales podría ser una. En el año 1927, pasando vacaciones en el Cáucaso, buscó y estudió constantemente muestras de arcilla. Encontró el necesario en Koktebel. La reacción en presencia de la arcilla que encontró dio un resultado excelente, y al final de 1927, se obtuvo divinilo a partir de alcohol.
La esposa del gran químico, Anna Lebedeva, recordó: “A veces, mientras descansa, se acuesta boca arriba con los ojos cerrados. Parecía que Sergey Vasilyevich estaba dormido, y luego sacó un cuaderno y comenzó a escribir fórmulas químicas. Muchas veces, sentado en un concierto y agitado por la música, sacó apresuradamente su cuaderno o incluso un póster, comenzó a escribir algo y luego se guardó todo en el bolsillo. Lo mismo podría pasar en las exposiciones ”.
Lebedev llevó a cabo la polimerización de divinilo según el método de los investigadores británicos con la presencia de sodio metálico. En la etapa final, el caucho resultante se mezcló con magnesia, caolín, hollín y algunos otros componentes para evitar la descomposición. Dado que el producto terminado se produjo en cantidades mínimas, un par de gramos por día, el trabajo fue casi hasta los últimos días de la competencia. A fines de diciembre, la síntesis de dos kilogramos de caucho había terminado, y fue enviado a la capital.
Anna Petrovna escribió en sus memorias: “En el último día, reinó un avivamiento en el laboratorio. Los participantes estaban alegres y contentos. Como de costumbre, Sergei Vasilyevich estaba callado y sobrio. Sonriendo levemente, nos miró, y todo indicaba que estaba contento. La goma parecía un gran pan de jengibre, similar en color a la miel. El olor era agudo y bastante desagradable. Después de que se completó la descripción del método de fabricación del caucho, se empacó en una caja y se llevó a Moscú ".
El jurado terminó de examinar las muestras enviadas en febrero del año 1928. Resultó bastante. Los resultados del trabajo de científicos de Francia e Italia, pero la lucha principal se desarrolló entre Sergey Lebedev y Boris Byzov, quien recibió divinilo del petróleo. En total, el caucho Lebedeva fue reconocido como el mejor. La producción de divinilo a partir de petróleo crudo fue más difícil de implementar a escala industrial en ese momento.
Periódicos de todo el mundo han escrito sobre la invención del caucho sintético en Rusia. A muchos no les gustó. El famoso científico estadounidense Thomas Edison declaró públicamente: "Es básicamente imposible fabricar caucho sintético. Intenté hacer la experiencia yo mismo y me aseguré de ello. Por lo tanto noticias Del país de los soviéticos es otra mentira ".
El evento fue de gran importancia para la industria soviética, permitiendo reducir el consumo de cauchos naturales. Además, el producto sintético tenía nuevas propiedades, por ejemplo, resistencia a la gasolina y aceites. Sergey Vasilyevich recibió instrucciones para continuar la investigación y la fabricación de un método industrial para la producción de caucho. El trabajo duro comenzó de nuevo. Sin embargo, ahora había muchas oportunidades para Lebedev. Entendiendo la importancia del trabajo, el gobierno dio todo lo necesario. La Universidad de Leningrado creó un laboratorio de caucho sintético. Para el año, se construyó una instalación experimental en ella, produciendo de dos a tres kilogramos de caucho por día. Al final de 1929, se completó la tecnología del proceso de la planta, y en febrero de 1930, se inició la construcción de la primera planta en Leningrado. El laboratorio de la fábrica, equipado por órdenes de Lebedev, era un verdadero centro científico de caucho sintético y, al mismo tiempo, uno de los mejores laboratorios químicos de esa época. Aquí, el famoso químico formuló las reglas que permitieron a sus seguidores identificar correctamente las sustancias para la síntesis. Además, Lebedev tenía el derecho de elegir a cualquier especialista para sí mismo. Si tiene alguna pregunta, debe aplicar personalmente a Kirov. La construcción de la planta piloto se completó en enero de 1931, y en febrero ya se recibieron los primeros kilogramos baratos de caucho sintético de 250. En el mismo año, Lebedev fue galardonado con la Orden de Lenin y elegido para la Academia de Ciencias. Pronto, la construcción de tres plantas gigantes más se inició de acuerdo con un solo proyecto: en Efremov, Yaroslavl y Voronezh. Y antes de la guerra, la planta apareció en Kazan. La capacidad de cada uno de ellos era de diez mil toneladas de caucho por año. Fueron construidos cerca de los lugares donde se produjo el alcohol. Las materias primas para el alcohol sirvieron inicialmente como productos alimenticios, principalmente papas. Una tonelada de alcohol requirió doce toneladas de papas, y para la fabricación de llantas para el automóvil en el momento en que tomó cerca de quinientos kilogramos de papas. Las fábricas se declararon sitios de construcción de Komsomol y se levantaron con una velocidad asombrosa. En 1932, el primer caucho fue dado por la planta Yaroslavl. Inicialmente, bajo condiciones de producción, la síntesis de divinilo pasó con dificultad. El equipo necesitaba ser ajustado, por lo que Lebedev, junto con su personal, fue primero a Yaroslavl, y luego a Voronezh y Efremov. En la primavera de 1934 en Efremov, Lebedev atrapó el tifus. Murió poco después de regresar a casa en el sexagésimo año de vida. Su cuerpo fue enterrado en el monasterio de Alexander Nevsky.
Sin embargo, el caso al que dio una base tan significativa, se ha desarrollado. En 1934, la Unión Soviética produjo once mil toneladas de caucho artificial, en 1935, veinticinco mil, y en 1936, cuarenta mil. El problema científico y técnico más difícil se resolvió con éxito. La capacidad de equipar los vehículos con neumáticos de producción doméstica ha jugado un papel importante en la victoria sobre el fascismo.
El segundo lugar en la producción de cauchos sintéticos en ese momento fue el de los alemanes, que se preparaban activamente para la guerra. Su producción se estableció en una fábrica en la ciudad de Shkopau, que la URSS, después de su victoria bajo los términos de las reparaciones, llevó a Voronezh. La tercera siderúrgica fue Estados Unidos de América luego de perder el mercado del caucho natural al comienzo de 1942. Los japoneses capturaron Indochina, los Países Bajos, India y Malaya, donde se extrajo más del 90 por ciento del producto natural. Después de la entrada de Estados Unidos en la Segunda Guerra Mundial, suspendió su venta, en respuesta, el gobierno de los Estados Unidos construyó la planta 51 en menos de tres años.
La ciencia tampoco se detuvo. Mejora de los métodos de fabricación y base de materias primas. Los cauchos de aplicación sintética se dividen en generales y especiales con propiedades específicas. Había grupos especiales de cauchos artificiales como látex, oligómeros curados, mezclas de plastificantes. A fines del siglo pasado, la producción global de estos productos alcanzó los doce millones de toneladas por año, producidas en veintinueve países. Hasta 1990, nuestro país ocupó el primer lugar en términos de producción de caucho sintético. La mitad de los cauchos artificiales producidos en la URSS fueron exportados. Sin embargo, después del colapso de la Unión Soviética, la situación cambió radicalmente. Desde una posición de liderazgo, nuestro país golpeó primero entre los rezagados, y luego cayó a la categoría de recuperación. En los últimos años, ha habido una mejora en la industria. La participación de Rusia en el mercado mundial para la producción de caucho sintético hoy es del nueve por ciento.
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