Каучуки — натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений.

Натуральный каучук получают коагуляцией млечного сока (латекса) каучуконосных растений. Основной компонент каучука — углеводород полиизопрен (91-96%). Природный каучук встречается в очень многих растениях, не составляющих одного определённого ботанического семейства. В зависимости от того, в каких тканях накапливается каучук, каучуконосные растения делят на:

Паренхимные — каучук в корнях и стеблях;

Хлоренхимные — каучук в листьях и зелёных тканях молодых побегов.

Латексные — каучук в млечном соке.

Травянистые латексные каучуконосные растения из семейства сложноцветных (кок-сагыз, крым-сагыз и другие), произрастающие в умеренной зоне, в том числе в южных республиках, содержащие каучук в небольшом количестве в корнях, промышленного значения не имеют.

Что такое синтетический каучук? Это - синтетические полимеры, способные перерабатываться в резину путем вулканизации, составляют основную массу эластомеров. В каком из городов производят каучук в России? Например, в Тольятти, Красноярске.

Синтетический каучук - высокополимерный, каучукоподобный материал. Его получают полимеризацией или сополимеризацией бутадиена, стирола, изопрена, неопрена, хлорпрена, изобутилена, нитрила акриловой кислоты. Подобно натуральным каучукам, синтетические имеют длинные макромолекулярные цепи, иногда разветвленные, со средним молекулярным весом, равным сотням тысяч и даже миллионам. Полимерные цепи в синтетическом каучуке в большинстве случаев имеют двойные связи, благодаря которым при вулканизации образуется пространственная сетка, получаемая при этом резина, приобретает характерные физико-механические свойства.

Обычно приняты классификация и наименование каучуков по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые и т. д.) или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или боковых группах (уретановые, полисульфидные и др.) Синтетические каучуки также подразделяют по признакам, например, по содержанию наполнителей (наполненные и ненаполненные), по молекулярной массе (консистенции) и выпускной форме (твердые, жидкие, порошкообр.). Часть синтетических каучуков выпускают в виде водных дисперсий - синтетических латексов. Особую группу каучуков составляют - термоэластопласты.

Некоторые виды синтетических каучуков (например полизобутилен, силиконовый каучук) представляют собой полностью предельные соединения, поэтому для их вулканизации применяют органические перекиси, амины и др. вещества. Отдельные виды синтетических каучуков по ряду технических свойств превосходят натуральный каучук.

По области применения синтетические каучуки разделяют на каучуки общего и специального назначения. К каучукам общего назначения относят каучуки с комплексом достаточно высоких технических свойств (прочность, эластичность и др.), пригодных для массового изготовления широкого круга изделий. К каучукам специального назначения относят каучуки с одним или несколькими свойствами, обеспечивающими выполнение специальных требований к изделию и иго работоспособности в часто экстремальных условиях эксплуатации.

Каучуки общего назначения: изопреновые, бутадиеновые, бутадиенстирольные и др.

Каучуки специального назначения: бутилкаучук, этиленпропиленовые, хлорпреновые, фторкаучуки, уретановые и др. Многие не знают, что в СССР выпускали хлоропреновый каучук и задаются вопросом - в каком из городов производят каучук сейчас? К сожалению, хлоропреновый каучук выпускали в Армении на заводе Наирит, который уже несколько лет, как остановлен.

В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

1. Натуральный каучук

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трёх миллионов лет. Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло пять веков назад, а в США вещи из каучука стали популярными в 1830-х годах, резиновые бутылки и обувь, сделанные южноамериканскими индейцами, продавались в больших количествах. В 1839 году Американский изобретатель Чарльз Гудьир (Charles Goodyear) обнаружил, что нагревание каучука с серой устраняет его неблагоприятные свойства. Он положил на печь кусок покрытой каучуком ткани, на которую был нанесён слой серы. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией. Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было выпущено на рынок уже более 40 000 различных изделий из резины.

Природные каучуконосы

Слово «каучук» происходит от двух слов языка тупи-гуарани: «кау» — дерево, «учу» — течь, плакать. «Каучу» — сок гевеи, первого и самого главного каучуконоса. Европейцы прибавили к этому слову всего одну букву. Среди травянистых растений России есть всем знакомые одуванчик, полынь и молочай, которые тоже содержат млечный сок.

Промышленное значение имеют латексные деревья, которые не только накапливают каучук в большом количестве, но и легко его отдают; из них наиважнейшее — гевея бразильская (Hevea brasiliensis), дающая по разным оценкам от 90 до 96% мирового производства натурального каучука.

Сырой каучук из других растительных источников обычно засорён примесями смол, которые должны быть удалены. Такие сырые каучуки содержат гуттаперчу — продукт некоторых тропических деревьев семейства сапотовых (Sapotaceae).

Каучуконосы лучше всего произрастают не далее 10° от экватора на север и юг. Поэтому эта полоса шириной 1300 километров по обе стороны от экватора известна как «каучуковый пояс». Здесь каучук добывается и поступает для продажи во все страны мира.

Физические и химические свойства натурального каучука

Натуральный каучук — аморфное, способное кристаллизоваться твёрдое тело.

Природный необработанный (сырой) каучук — белый или бесцветный углеводород.

Он не набухает и не растворяется в воде, спирте, ацетоне и ряде других жидкостей. Набухая и, затем, растворяясь в жирных и ароматических углеводородах (бензине, бензоле, эфире и других) и их производных, каучук образует коллоидные растворы, широко используемые в технике.

Натуральный каучук однороден по своей молекулярной структуре, отличается высокими физическими свойствами, а также технологическими, то есть, способностью обрабатываться на оборудовании заводов резиновой промышленности.

Особенно важным и специфическим свойством каучука является его эластичность (упругость) — способность каучука восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших деформацию. Каучук — высокоэластичный продукт, обладает при действии даже малых усилий обратимой деформацией растяжения до 1000%, а у обычных твёрдых тел эта величина не превышает 1%. Эластичность каучука сохраняется в широких температурных пределах, и это является характерным его свойством. Но при долгом хранении каучук твердеет.

При температуре жидкого воздуха -195°C он жёсткий и прозрачный; от 0 ° до 10 °C — хрупкий и уже непрозрачный, а при 20 °C — мягкий, упругий и полупрозрачный. При нагреве свыше 50 °C он становится пластичным и липким; при температуре 80 °C натуральный каучук теряет эластичность; при 120 °C — превращается в смолоподобную жидкость, после застывания которой уже невозможно получить первоначальный продукт. Если поднять температуру до 200—250 °C, то каучук разлагается с образованием ряда газообразных и жидких продуктов.

Каучук — хороший диэлектрик, он имеет низкую водо- и газопроницаемость. Каучук не растворяется в воде, щёлочи и слабых кислотах; в этиловом спирте его растворимость небольшая, а в сероуглероде, хлороформе и бензине он сначала набухает, а уж затем растворяется. Легко окисляется химическими окислителями, медленно — кислородом воздуха. Теплопроводность каучука в 100 раз меньше теплопроводности стали.

Наряду с эластичностью, каучук ещё и пластичен — он сохраняет форму, приобретённую под действием внешних сил. Пластичность каучука, проявляющаяся при нагревании и механической обработке, является одним из отличительных свойств каучука. Так как каучуку присущи эластические и пластические свойства, то его часто называют пласто-эластическим материалом.

При охлаждении или растяжении натурального каучука наблюдается переход его из аморфного в кристаллическое состояние (кристаллизация). Процесс происходит не мгновенно, а во времени. При этом в случае растяжения каучук нагревается за счёт выделяющейся теплоты кристаллизации. Кристаллы каучука очень малы, они лишены чётких граней и определённой геометрической формы.

При температуре около -70 °C каучук полностью теряет эластичность и превращается в стеклообразную массу.

Вообще все каучуки, как и многие полимерные материалы, могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. Высокоэластическое состояние для каучука наиболее типично.

Каучук легко вступает в химические реакции с целым рядом веществ: кислородом (O2), водородом (H2), галогенами (Cl2, Br2), серой (S) и другими. Эта высокая реакционная способность каучука объясняется его ненасыщенной химической природой. Особенно хорошо реакции проходят в растворах каучука, в которых каучук находится в виде молекул сравнительно крупных коллоидных частиц.

Почти все химические реакции приводят к изменению физических и химических свойств каучука: растворимости, прочности, эластичности и других. Кислород и, особенно, озон, окисляют каучук уже при комнатной температуре. Внедряясь в сложные и большие молекулы каучука, молекулы кислорода разрывают их на более мелкие, и каучук, деструктурируясь, становится хрупким и теряет свои ценные технические свойства. Процесс окисления лежит также в основе одного из превращений каучука — перехода его из твёрдого в пластичное состояние.

Состав и строение натурального каучука

Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена.

Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом, тропических (например, бразильского дерева гевея). Другой природный продукт — гуттаперча — также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Длинную молекулу каучука можно было бы наблюдать непосредственно при помощи современных микроскопов, но это не удаётся, так как цепочка слишком тонка: диаметр её, соответствует диаметру одной молекулы. Если макромолекулу каучука растянуть до предела, то она будет иметь вид зигзага, что объясняется характером химических связей между атомами углерода, составляющими скелет молекулы.

Звенья молекулы каучука могут вращаться не беспрепятственно в любом направлении, а ограниченно — только вокруг одинарных связей. Тепловые колебания звеньев заставляют молекулу изгибаться, при этом концы её в спокойном состоянии сближены.

При растяжении каучука концы молекул раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если устранить усилие, вызвавшее растяжение каучука, то концы его молекул вновь сближаются и образец принимает первоначальную форму и размеры.

Молекулу каучука можно представить себе как круглую, незамкнутую пружину, которую можно сильно растянуть, разведя её концы. Освобождённая пружина вновь принимает прежнее положение. Некоторые исследователи представляют молекулу каучука в виде пружинящей спирали. Качественный анализ показывает, что каучук состоит из двух элементов — углерода и водорода, то есть, относится к классу углеводородов.

Первоначально принятая формула каучука была С 5 Н 8 , но она слишком проста для такого сложного вещества как каучук. Определение молекулярной массы показывает, что она достигает нескольких сот тысяч (150 000 — 500 000). Каучук, следовательно, природный полимер.

Экспериментально доказано, что в основном макромолекулы натурального каучука состоят из остатков молекул изопрена, а сам натуральный каучук — природный полимер цис-1,4-полиизопрен.

Молекула натурального каучука состоит из нескольких тысяч исходных химических групп (звеньев), соединённых друг с другом и находящихся в непрерывном колебательно-вращательном движении. Такая молекула похожа на спутанный клубок, в котором составляющие его нити местами образуют правильно ориентированные участки.

Основной продукт разложения каучука — углеводород, молекулярная формула которого однозначна с простейшей формулой каучука. Можно считать, что макромолекулы каучука образованы молекулами изопрена. Существуют подобные полимеры, которые не проявляют такой эластичности, какую имеет каучук. Чем же объясняется это его особое свойство?

Молекулы каучука, хотя и имеют линейное строение, не вытянуты в линию, а многократно изогнуты, как бы свёрнуты в клубки. При растягивании каучука такие молекулы распрямляются, образец каучука от этого становится длиннее. При снятии нагрузки, вследствие внутреннего теплового движения, звенья молекулы возвращаются в прежнее свёрнутое состояние, размеры каучука сокращаются. Если же каучук растягивать с достаточно большой силой, то произойдёт не только выпрямление молекул, но и смещение их относительно друг друга — образец каучука может порваться.

2. Синтетический каучук

В России не было известно природных источников для получения натурального каучука, а из других стран каучук к нам не завозился, а что такое синтетический каучук тогда ещ не знали. И вот, 30 декабря 1927 г. 2 кг дивинилового каучука было получено путем полимеризации 1,3-бутадиена под действием натрия. С 1932 г. было начато промышленное производство 1,3-бутадиена, а из 1,3-бутадиена — производство каучука.

Сырьём для синтеза 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 не прореагировавшего 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 синтеза бутадиенового каучука 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.

Важнейшие виды синтетического каучука

Вышерассмотренный бутадиеновый каучук (СКБ) бывает двух видов: стереорегулярный и нестереорегулярный. Стереорегулярный бутадиеновый каучук применяют главным образом в производстве шин (которые превосходят шины из натурального каучука по износостойкости), нестереорегулярный бутадиеновый каучук — для производства, например, кислото- и щелочестойкой резины, эбонита.

В настоящее время химическая промышленность производит много различных видов синтетических каучуков, превосходящих по некоторым свойствам натуральный каучук. Кроме полибутадиенового каучука (СКБ), широко применяются сополимерные каучуки — продукты совместной полимеризации (сополимеризации) бутадиена с другими непредельными соединениями, например, со стиролом (СКС) или с акрилонитрилом (СКН). В молекулах этих каучуков звенья бутадиена чередуются со звеньями соответственно стирола и акрилонитрила.

Бутадиен-стирольный каучук отличается повышенной износостойкостью и применяется в производстве автомобильных шин, конвейерных лент, резиновой обуви.

Бутадиен-нитрильные каучуки — бензо- и маслостойкие, и поэтому используются, например, в производстве сальников.

Винилпиридиновые каучуки — продукты сополимеризации диеновых углеводородов с винилпиридином, главным образом бутадиена с 2-метил-5-винилпиридином.

Резины из них масло-, бензо- и морозостойки, хорошо слипаются с различными материалами. Применяются, в основном, в виде латекса для пропитки шинного корда.

В России разработано и внедрено в производство получение синтетического полиизопренового каучука (СКИ), близкого по свойствам к натуральному каучуку. Резины из СКИ отличаются высокой механической прочностью и эластичностью. СКИ служит заменителем натурального каучука в производстве шин, конвейерных лент, резин, обуви, медицинских и спортивных изделий.

Кремнийорганические каучуки, или силоксановые каучуки, применяются в производстве оболочек проводов и кабелей, трубок для переливания крови, протезов (например, искусственных клапанов сердца) и др. Жидкие кремнийорганические каучуки — герметики.

Полиуретановый каучук используется как основа износостойкости резины.

Хлоропреновые каучуки — полимеры хлоропрена (2-хлор-1,3-бутадиена) — по свойствам сходны с натуральным каучуком, в резинах применяются для повышения атмосферо-, бензо- и маслостойкости.

Находит свое применение вспененный каучук. Вспениванию подвергаются различные виды каучуков. Существует и неорганический синтетический каучук — полифосфонитрилхлорид.

3. Резина

Вулканизация каучука

Натуральные и синтетические каучуки используются преимущественно в виде резины, так как она обладает значительно более высокой прочностью, эластичностью и рядом других ценных свойств. Для получения резины каучук вулканизируют. Многие учёные работали над вулканизацией каучука. Только получив качественную резину, они до конца поняли что такое синтетичесий каучук.

Современная технология резинового производства осуществляется по следующим этапам:

1. Изготовление полуфабрикатов:

Развеска каучуков и ингредиентов;

Пластикация каучука;

Прорезинивание тканей, каландрирование, шприцевание;

Раскрой прорезиненных тканей и резиновых листов, сборка изделий из полуфабрикатов.

2. Вулканизация, после которой из сырых резиновых смесей получают готовые резиновые изделия.

Из смеси каучука с серой, наполнителями (особенно важным наполнителем служит сажа) и другими веществами формуют нужные изделия и подвергают их нагреванию. При этих условиях атомы серы присоединяются к двойным связям макромолекул каучука и «сшивают» их, образуя дисульфидные «мостики». В результате образуется гигантская молекула, имеющая три измерения в пространстве — как бы длину, ширину и толщину. Такой каучук (резина) будет, конечно, прочнее невулканизированного.

Меняется и растворимость полимера: каучук, хотя и медленно, растворяется в бензине, резина лишь набухает в нём. Если к каучуку добавить больше серы, чем нужно для образования резины, то при вулканизации линейные молекулы окажутся «сшитыми» в очень многих местах, и материал утратит эластичность, станет твёрдым — получится эбонит. До появления современных пластмасс эбонит считался одним из лучших изоляторов.

Вулканизированный каучук имеет большую прочность и эластичность, а также большую устойчивость к изменению температуры, чем невулканизированный каучук; резина непроницаема для газов, устойчива к царапанию, химическому воздействию, жаре и электричеству, а также показывает высокий коэффициент трения скольжения с сухими поверхностями и низкое — с увлажнёнными.

Ускорители вулканизации улучшают свойства вулканизаторов, сокращают время вулканизации и расход основного сырья, препятствуют перевулканизации. В качестве ускорителей используются неорганические соединения (оксид магния MgO, оксид свинца PbO и другие) и органические: дитиокарбаматы (производные дитиокарбаминовой кислоты), тиурамы (производные диметиламина), ксантогенаты (соли ксантогеновой кислоты) и другие.

Активаторы ускорителей вулканизации облегчают реакции взаимодействия всех компонентов резиновой смеси. В основном, в качестве активаторов применяют оксид цинка ZnO.

Антиокислители (стабилизаторы, противостарители) вводят в резиновую смесь для предупреждения «старения» каучука.

Наполнители — повышают физико-механические свойства резин: прочность, износостойкость, сопротивление истиранию. Они также способствуют увеличению объёма исходного сырья, а, следовательно, сокращают расход каучука и снижают стоимость резины. К наполнителям относятся различные типы саж (технический углерод), минеральные вещества (мел CaCO3, BaSO4, гипс, тальк, кварцевый песок SiO2).

Пластификаторы (смягчители) — вещества, которые улучшают технологические свойства резины, облегчают её обработку (понижают вязкость системы), обеспечивают возможность увеличения содержания наполнителей. Введение пластификаторов повышает динамическую выносливость резины, сопротивление «стиранию». В качестве пластификаторов используются продукты переработки нефти (мазут, гудрон, парафины), вещества растительного происхождения (канифоль), жирные кислоты (стеариновая, олеиновая) и другие.

Прочность и нерастворимость резины в органических растворителях связаны с её строением. Свойства резины определяются и типом исходного сырья. Например, резина из натурального каучука характеризуется хорошей эластичностью, маслостойкостью, износостойкостью, но в то же время мало устойчива к агрессивным средам; резина из каучука СКД имеет даже более высокую износостойкость, чем из НК. Бутадиен-стирольный каучук СКС способствует повышению износостойкости. Изопреновый каучук СКИ определяет эластичность и прочность резины на растяжение, а хлоропреновый — стойкость её к действию кислорода.

В каком из городов выпускают каучук и когда началось его производство? В России первое крупное предприятие-производитель в резиновой промышленности было основано в Петербурге в 1860 году, впоследствии названное «Треугольником» (с 1922 года — «Красный треугольник»). За ним были основаны и другие российские заводы резиновых изделий (РТИ): «Каучук» и «Богатырь» в Москве, «Проводник» в Риге и другие.

Применение резины в промышленных товарах

Каучук имеет огромное народнохозяйственное значение. Чаще всего его используют не в чистом виде, а в виде резины. Резиновые изделия применяют в технике для изоляции проводов, изготовления различных шин, в военной промышленности, в производстве промышленных товаров: обуви, искусственной кожи, прорезиненной одежды, медицинских изделий.

Резина — высокоэластичное, прочное соединение, но менее пластичное, чем каучук. Она представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из полимерной основы (каучука) и различных добавок.

Наиболее крупными потребителями резиновых технических изделий являются автомобильная промышленность и сельскохозяйственное машиностроение. Степень насыщенности резиновыми изделиями — один из основных признаков совершенства, надёжности и комфортабельности массовых видов машиностроительной продукции. В составе механизмов и агрегатов, современных автомобиля и трактора имеются сотни наименований и до тысячи штук резиновых деталей, причём одновременно с увеличением производства машин возрастает их резиноёмкость.

Виды резины и их применение

В зависимости от структуры резину делят на непористую (монолитную) и пористую.

Непористую резину изготовляют на основе бутадиенового каучука. Она отличается высоким сопротивлением истиранию. Срок износа подошвенной резины в 2—3 раза превышает срок износа подошвенной кожи. Предел прочности резины при растяжении меньше, чем натуральной кожи, но относительное удлинение при разрыве во много раз превышает удлинение натуральной подошвенной кожи. Резина не пропускает воду и практически в ней не набухает.

Резина уступает коже по морозостойкости и теплопроводности, что снижает теплозащитные свойства обуви. И, наконец, резина является абсолютно воздухо- и паронепроницаемой. Непористая резина бывает подошвенная, кожеподобная, и транспарентная. Обычную непористую резину применяют для изготовления формованных подошв, накладок, каблуков, полукаблуков, набоек и других деталей низа обуви.

Пористые резины применяют в качестве подошв и платформ для весенне-осенней и зимней обуви.

Кожеподобная резина — это резина для низа обуви, изготовленная на основе каучука с высоким содержанием стирола (до 85%). Повышенное содержание стирола придаёт резинам твёрдость, вследствие чего возможно снижение их толщины до 2,5—4,0 мм при сохранении хороших защитных функций. Эксплуатационные свойства кожеподобной резины сходны со свойствами натуральной кожи. Она обладает высокой твёрдостью и пластичностью, что позволяет создавать след обуви любой формы. Кожеподобная резина хорошо окрашивается при отделке обуви. Она имеет высокую износостойкость благодаря хорошему сопротивлению истиранию и устойчивости к многократным изгибам.

Срок носки обуви с подошвой из кожеподобной резины составляет 179—252 дня при отсутствии выкрашивания в носовой части. Недостатком этой резины являются невысокие гигиенические свойства: высокая теплопроводность и отсутствие гигроскопичности и воздухонепроницаемости.

Кожеподобную резину выпускают трёх разновидностей: непористой структуры с плотностью 1,28 г/см3, пористой структуры, имеющую плотность 0,8-0,95 г/см3, и пористой структуры с волокнистым наполнителем, плотность которых не выше 1,15 г/см3. Пористые резины с волокнистыми наполнителями называются «кожволон». Эти резины по внешнему виду сходны с натуральной кожей. Благодаря волокнистому наполнителю повышаются их теплозащитные свойства, они отличаются лёгкостью, эластичностью, хорошим внешним видом. Кожеподобные резины применяют в качестве подошвы и каблука при изготовлении летней и весенне-осенней обуви клеевого метода крепления.

Транспарентная резина — это полупрозрачный материал с высоким содержанием натурального каучука. Отличается высоким сопротивлением истиранию и твёрдостью, по износостойкости превосходит все виды резин. Транспарентные резины выпускают в виде формованных подошв (вместе с каблуками), с глубоким рифлением на ходовой стороне. Разновидностью транспорентной резины является стиронип, который содержит большее количество каучука. Сопротивление многократному изгибу у стиронипа в три с лишним раза выше, чем у обычных непористых резин. Стиронип применяется при изготовлении обуви клеевого метода крепления.

Резина пористой структуры имеет замкнутые поры, объём которых в зависимости от вида резины колеблется от 20 до 80 % её общего объёма. Эти резины имеют ряд преимуществ по сравнению с непористыми резинами: повышенные мягкость, гибкость, высокие амортизационные свойства, упругость. Недостатком пористых резин является способность давать усадку, а также выкрашиваться в носочной части при ударах. Для повышения твёрдости пористых резин в их состав вводят полистирольные смолы.

В настоящее время освоено производство новых видов пористых резин: порокрепа и вулканита. Порокреп отличается красивым цветом, эластичностью, повышенной прочностью. Вулканит — пористая резина с волокнистыми наполнителями, обладающая высокой износостойкостью, хорошей теплозащитностью. Пористые резины применяют в качестве подошв для весенне-осенней и зимней обуви.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Кафедра Химической Технологии Топлива.

Курсовая работа по курсу

«Общая химическая технология »

Производство синтетического каучука.

Выполнил:

Студент 2курса

гр.МАХПуск-08-1

Шаферов Ю.А

Проверил:

Кандидат хим. наук

Раскулова Т.В.

Ангарск 2011

1. Введение

2. Основные свойства каучуков общего назначения

2.1 Сопоставление свойств основных видов каучуков

3. Технологии и производство

3.1 Виды полимеризации

4. Бутадиен-стирольные каучуки

4.1 Физические характеристики эмульсионных бутадиен-стирольных каучуков с различным содержанием стирольных звеньев

4.2 Свойства вулканизаторов низкотемпературных эмульсионных бутадиен-метилстирольных каучуков, содержащих около 23% стирольных звеньев

5. Реактор-полимеризатор

6. Заключение

6. Список литературы

1. Введение

В настоящее время на рынке присутствует большое разнообразие каучуков, по свойствам и характеристикам их можно разделить на два крупных сегмента: каучуки общего назначения и каучуки специального назначения.

Целый ряд событий повлиял на изобретение синтетического каучука: индустриальная революция, прогресс в моторостроении, две мировые войны, растущий спрос на каучук и дефицит натурального каучука спровоцировали мировой спрос на эластомеры. Синтетические каучуки стали необходимой альтернативой натуральному каучуку и придали дополнительные свойства изделиям.

В настоящее время на рынке присутствует большое разнообразие каучуков по свойствам и характеристикам. Но в самом общем виде их можно разделить на два крупных сегмента: каучуки общего назначения и каучуки специального назначения.

Таблица 1

Каучуки общего назначения используются в тех изделиях, в которых важна сама природа резины и нет каких-либо особых требований к готовому изделию. Каучуки специального назначения имеют более узкую сферу применения и используются для придания резино-техническому изделию (шинам, ремням, обувной подошве и т.д.) заданного свойства, например, износостойкости, маслостойкости, морозостойкости, повышенного сцепления с мокрой дорогой и т.д. Чаще всего один каучук сочетает в себе несколько свойств, поэтому подбор каучуков в рецептуре резино-технического изделия для определенных областей является тщательной работой технологов.

Спецкаучуки применяются в резино-технической промышленности в гораздо меньших количествах по сравнению с каучуками общего назначения. Области применения каучуков общего назначения и специального назначения также имеют различия. Поэтому в данном обзоре будут подробно рассмотрены только каучуки общего назначения, которые имеют схожие способы получения, переработки и применения.

Свойства синтетических каучуков определяют их области применения. Создание рецептуры резино-технического изделия сопровождается подбором различных видов каучуков, наполнителей, мягчителей и др. Правильное сочетание всех компонентов в рецептуре позволяет получить резино-техническое изделие с заданными свойствами.

2.Основные свойства каучуков общего назначения

Бутадиен-стирольный каучук

Бутадиен-стирольный каучук обладает отличным сочетанием функциональных свойств в различных областях применения. Этот каучук считают лучшим каучуком общего назначения благодаря отличным свойствам высокой стойкости к истиранию и высокому проценту наполняемости. С увеличением содержания звеньев стирола (α-метилстирола) в сополимере снижается эластичность каучука, ухудшается морозостойкость, но увеличиваются прочностные показатели. Характерной особенностью бутадиен-стирольных (α-метилстирольных) каучуков является низкое сопротивление разрыву ненаполненных вулканизатов. Эти каучуки имеют более высокую температуру стеклования по сравнению с натуральным каучуком и уступают натуральному каучуку по морозостойкости. Важным преимуществом бутадиен-стирольных каучуков перед натуральным каучуком является меньшая склонность к образованию трещин, более высокая износостокость, паро- и водонепроницаемость, лучшее сопротивление тепловому, озонному и световому старению. Хорошими диэлектрическими свойствами обладают каучуки с высоким содержанием стирола (количество стирола в смеси мономеров 50 вес. % и выше).

Полибутадиеновый каучук

Большая часть полибутадиенового каучука в настоящее время производится 1,4-цис типа, но некоторые имеют смешанную структуру звеньев. Будучи ненасыщенным каучуком, он с легкостью вулканизуется с серой. Полибутадиеновый каучук обладает отличной стойкостью к низким температурам и к истиранию. Но при этом, он не обладает высокой прочностью при растяжении и обычно наполняется упрочняющими добавками. Он также имеет меньшую прочность на растяжение, плохую технологическую переработку и плохое сцепление с дорогой по сравнению с натуральным каучуком. Поэтому в рецептурах резинотехнических изделий он перемешивается с натуральным каучуком или бутадиен-стирольным каучуком.

Полибутадиеновые каучуки используются в большом количестве в смесях с другими эластомерами, для придания хорошего свойств гистерезиса и стойкости к истиранию. Смеси полибутадиена с бутадиен-стирольным или натуральным каучуками широко используются в легковых и грузовых шинах для улучшения устойчивости к растрескиванию. Кроме этого полибутадиеновый каучук используется как модификатор в смесях с другими эластомерами для улучшения морозостойких свойств, стойкости к тепловому старению, истиранию и растрескиванию.

Бутилкаучук

Бутилкаучук имеет уникальную способность удерживать воздух, что обеспечивает ему безусловный приоритет в шинной промышленности при производстве камер и диафрагм. Автомобильные камеры из бутилкаучука сохраняют исходное давление воздуха в 8-10 раз дольше, чем аналогичные камеры из натурального каучука, что повышает срок службы шины минимум на 10-18% по сравнению с натуральным каучуком. Каучук стоек к воздействию озона и имеет хорошую стойкость к полярным растворителям, водным растворам кислот и окисляющих реагентов. Он обладает хорошей стойкостью к животному и растительному маслу, но бутилкаучук нестоек к воздействию минеральных масел.

Прочность на разрыв бутилкаучука немного меньше по сравнению с натуральным каучуком, но при высоких температурах этот показатель одинаковый для обоих каучуков. Стойкость к истиранию хорошая, когда каучук тщательно наполнен (также как остаточная деформация сжатия), но упругость все же остается очень низкой. К недостаткам бутилкаучука относятся его низкая скорость вулканизации, неудовлетворительная адгезия к металлам, плохая совместимость с некоторыми ингредиентами, малая эластичность при обычных температурах, высокое теплообразование при многократных деформациях.

Некоторые из этих существенных недостатков бутилкаучука (такие, как низкая скорость вулканизации, препятствующая его применению в смесях с другими каучуками, низкая адгезия ко многим материалам, особенно металлам) устраняются частичным изменением химической природы полимера. Например, введением в макромолекулы каучука небольшого количества атомов галогенов. Бромбутилкаучук (от 1 до 3.5 вес. % брома) перерабатывается и смешивается с ингредиентами так же, как и бутилкаучук. Но при этом бромбутилкаучук вулканизуется значительно быстрее, чем бутилкаучук. Скорость вулканизации бромбутилкаучука сравнима со скоростью вулканизации натурального, бутадиен-стирольного и других каучуков, что делает возможным его применение в смесях с этими эластомерами. Близкими свойствами обладают и другие галогенированные бутилкаучуки, например, хлорбутилкаучук (1.1 - 1.3 вес. % хлора). Однако скорость вулканизации и свойства вулканизатов хлорбутилкаучука несколько ниже, чем бромбутилкаучука.

Этиленпропиленовые каучуки

Этиленпропиленовые каучуки самые легкие каучуки, которые имеют плотность от 0,86 до 0,87. Свойства зависят от содержания и вариации этиленовых звеньев в сополимерных звеньях. Этиленпропиленовый каучук не содержит двойных связей в молекуле, бесцветный, имеет отличную стойкость к воздействию тепла, света, кислорода и озона. Для насыщенных этилен-пропиленовых каучуков применяется перекисная вулканизация. Каучук этилен-пропилен-диеновый, который содержит частичную ненасыщенность связей, допускает вулканизацию с серой. Он немного меньше устойчив к старению, чем этилен-пропиленовый каучук.

Насыщенный характер сополимера этилена с пропиленом сказывается на свойствах резин на основе этого каучука. Устойчивость данных каучуков к теплу и старению намного лучше, чем у бутадиен-стирольного и натурального каучуков. Готовые резиновые изделия имеют также отличную стойкость к неорганическим или высокополярным жидкостям таким, как кислоты, щелочи и спирты. Свойства резины на основе данного вида каучука не изменяются после выдерживания ее в течение 15 суток при 25С в 75%-ной и 90%-ной серой кислоте и в 30%-ной азотной кислоте. С другой стороны стойкость к алифатическим, ароматическим или хлорсодержащим углеводородам достаточно низкая.

Все виды этилен-пропиленовых каучуков наполняются упрочняющими наполнителями, такими как сажа, чтобы придать хорошие механические свойства. Электрические, изоляционные и диэлектрические свойства чистого этилен-пропиленового каучука экстраординарны, но также зависят от выбора наполняющих ингредиентов. Их эластичные свойства лучше, чем у многих синтетических каучуков, но они не достигают уровня натурального каучука и бутадиен-стирольного каучука. Эти каучуки имеют два значительных недостатка. Они не могут быть перемешаны с другими простыми каучуками и неустойчивы к воздействию масла.

Промышленность полимерных материалов (полимеров)

Это главная отрасль нефтехимии (производство синтетических смол, пластмасс, химических волокон, синтетического каучука), где начальные стадии технологического процесса привязаны к источникам сырья, а последующая переработка ориентируется на потребителя и потому может осуществляться в других регионах.

Изменения в технологии и сырьевой базе химии полимеров (переход от ранее использовавшихся отходов переработки древесного и сельскохозяйственного сырья на нефть и газ), развитие трубопроводного транспорта привели к существенным сдвигам в географии отрасли.

Вырабатывается углеводородное нефтегазовое сырье на нефтеперерабатывающих и газобензиновых заводах, основная часть которых сконцентрирована в европейской части страны. Они размещаются в районах добычи нефти и газа (Поволжье, Урал, Северный Кавказ, Западная Сибирь) или ориентируются на потребителя, располагаясь на трассах и в конечных пунктах магистральных нефте- и газопроводов (Ярославль, Рязань, Москва, Нижний Новгород, Омск, Тобольск и др.).

В химии полимеров выделяют несколько направлений.

Производство синтетических смол и пластических масс наиболее крупное направление химической промышленности, которое исторически сложилось в Центральном (Москва, Владимир), Приволжском (Казань, Дзержинск, Уфа), Уральском (Нижний Тагил, Салават, Екатеринбург), Сибирском (Тюмень, Кемерово, Новосибирск), Северо- Западном (Санкт-Петербург), Южном (Волгоградская, Ростовская области и Краснодарский край), Северо-Кавказском (Ставропольский край) федеральных округах.

Крупнейший российский производитель синтетических смол и пластмасс – ОАО "Уралхимпласт", основные производственные мощности которого находятся в Нижнем Тагиле (Свердловская область). Холдинг занимает ключевые позиции на рынках многих видов товаров химической продукции.

Отдельные технологически зависимые предприятия отрасли обычно являются монопольными поставщиками и потребителями полуфабрикатов и связаны продуктопро- водами, например "Саянскхимпласт" и Ангарский завод полимеров (этилен), "Казаньоргсинтез" и "Нижнекамск нефтехим" (этилен), "Каустик" (Стерлитамак) и "Салаватнефтеоргсинтез" (этилен).

Промышленность химических волокон и нитей, которые бывают искусственными и синтетическими, требует большого количества сырья, материалов, топлива и воды. Искусственные волокна из природных полимеров служат для производства ацетата и вискозы. Предприятия по их выпуску расположены в Балаково, Рязани, Твери, Санкт-Петербурге, Красноярске, восстанавливается завод в г. Шуя (Ивановская область).

Комбинаты по изготовлению синтетических волокон (капрон, лавсан) работают в Курске, Саратове, Волжском. Совместное производство искусственных и синтетических волокон находится в городах Клин, Серпухов, Энгельс, Барнаул. Основное количество химических волокон (более 2/3) вырабатывается в европейской части страны, ориентируясь на размещение текстильной промышленности.

Производство синтетического каучука

Каучук как сырье используется для изготовления шин (65–70%) и резинотехнических изделий (около 25%).

Предприятия по производству синтетического каучука первоначально возникли на основе использования этилового спирта из пищевого сырья – картофеля, зерна (города Ярославль, Ефремов, Воронеж, Казань), затем гидролизного спирта (Красноярск). Начиная с 1960-х гг. они перешли на углеводородное сырье, получаемое при переработке нефти, попутных нефтяных газов и природного газа. Основные регионы производства синтетического каучука – Поволжье (Тольятти, Нижнекамск, Казань), Урал (Стерлитамак), юг Сибири (Омск, Красноярск). Суммарная мощность заводов синтетического каучука в стране оценивается более чем в 2 млн т, а его производство в 2011 г. составило 1,4 млн т.

Ведущей компанией на рынке синтетических каучуков является "СИБУР", на долю которой приходится свыше 2/5 их производства в России. Компания объединяет крупнейших производителей синтетического каучука – ООО "Воронежсинтезкаучук", ООО "Тольяттикаучук" и ОАО "Красноярский завод синтетического каучука".

Производство синтетического каучука приближено к центрам шинного и резинотехнического производства. Существуют целые комплексы взаимосвязанных производств: нефтепереработка – синтетический каучук – шинное производство (Омск, Ярославль); гидролиз древесины – этиловый спирт – синтетический каучук – производство шин (Красноярск).

Наибольшее развитие химический комплекс получил в четырех федеральных округах: Приволжском (доля округа в общем объеме производства химического комплекса РФ составляет 44%), Центральном (24%), Сибирском (11%) и Южном (10%).

В химической индустрии получили широкое развитие процессы территориальной концентрации и комбинирования производства. Крупнейшие химические узлы сформировались в ряде регионов страны: в республиках Татарстан и Башкортостан, Алтайском, Пермском и Красноярском краях, Тульской, Тюменской, Ярославской, Нижегородской, Волгоградской, Самарской, Кемеровской и Иркутской областях, что, с одной стороны, в значительной степени способствовало социально-экономическому развитию этих регионов, но с другой – существенно обострило в них экологическую обстановку и качество жизни населения. Ведь химический комплекс является крупным загрязнителем окружающей среды: по сбросу загрязненных сточных вод он занимает 2-е место (по общему объему выбросов вредных веществ в атмосферу – 10-е место) среди отраслей промышленности.

За последние полвека химическая промышленность прошла непростой путь: от бурного развития в 1950–1980-х гг., когда в отрасли был создан значительный производственный потенциал, до упадка в конце 1980-х гг., когда темпы капитального строительства резко снизились, а в 1990-е гг. инвестиции в отрасль практически прекратились.

Сегодня позиции России на мировом рынке химических товаров существенно различаются для разных товарных групп. Так, по производству минеральных удобрений отечественная химическая промышленность – один из мировых лидеров: ей принадлежит 3-е место. По объему производства синтетических каучуков Россия занимает 4-е место в мире (10% мирового производства), но по производству полипропиленов только 13-е место (1–2%), а нефтехимической продукции – 19-е место (1%). Выпуск многих прогрессивных видов химической продукции, даже необходимых для самой российской экономики, незначителен или вовсе отсутствует.

В то же время производство продукции относительно глубокой переработки в целом стагнировало, что привело к захвату российского рынка иностранными производителями, в результате чего с начала 2000-х гг. Россия превратилась в нетто-импортера химической продукции.

Будущее химической промышленности России тесным образом связано с перспективами развития мирового рынка химической продукции. По оценке экспертов, к 2030 г. он может превысить 4 трлн долл., что обусловлено ростом населения планеты. С учетом сложившихся тенденций среднегодовой рост оборота химической продукции прогнозируется до 2030 г. для Китая на уровне 13%, Индии – 11, России – 5, Европейского союза (ЕС) – 4, США – 3%. В это время основным направлением развития химии будет создание качественно новых высокотехнологичных материалов. Решение этой задачи и структурная модернизация отраслей химического комплекса связаны с деятельным участием государства в реализации приоритетов, провозглашенных им в Концепции социально-экономического развития России до 2020 года.

В настоящее время основными факторами, сдерживающими развитие отрасли, являются: недостаточная инвестиционная активность; ограничение доступа российской химической продукции на рынки отдельных зарубежных стран; высокая доля импортозависимости от поставок химической продукции; несоответствие имеющейся транспортной инфраструктуры экспортному потенциалу отрасли; рост цен (тарифов) на продукцию (услуги) субъектов естественных монополий, который будет сдерживать темпы роста производства азотных удобрений, аммиака, пластмасс и повлечет рост цен на них; недостаточные темпы внедрения инновационных технологий с использованием химической продукции в смежных областях (строительство, ЖКХ, автомобилестроение и др.).

Главная цель Стратегии развития химической и нефтехимической промышленности России до 2015 года, утвержденной приказом Минпромэнерго России от 14 марта 2008 г. № 119, и проекта "План развития газо- и нефтехимии России на период до 2030 года" (Плане-2030), разрабатываемого Минэнерго России, – повышение конкурентоспособности и объемов выпуска разнообразной химической продукции российскими предприятиями, прежде всего – на основе создания и внедрения ресурсосберегающих технологий.

Развитие мощностей отечественной нефтегазохимии в Плане-2030 предполагается осуществлять в рамках шести кластеров: Волжского, Западно-Сибирского, Каспийского,

Восточно-Сибирского, Дальневосточного и Северо-Западного. Они создаются вблизи источников сырья и рынков сбыта. Функционирование кластеров предполагает активное взаимодействие предприятий всей нефтехимической производственной цепочки, включая производителей конечной продукции, органов местного управления, научных институтов, вузов.

В 2015 г. доля химической промышленности в ВВП должна увеличиться с 1,7 до 3%. При этом объемы производства должны вырасти в три-четыре раза, а доля продуктов высокого передела возрасти с 30 до 70% при соответствующем сокращении доли сырья. Всего в нефтехимическую и химическую отрасли в рамках стратегии планируется вложить около 4 трлн руб., включая расходы на НИОКР. Однако в стратегии больше внимания следует уделять и мерам, направленным на экологизацию химического производства, внедрение инновационных технологий и ресурсосбережению.

В стратегии определены основные направления структурной перестройки отрасли на основе государственной поддержки: стимулирование инновационной и инвестиционной активности; осуществление таможенно-тарифной политики с целью защиты отечественного товаропроизводителя на внутреннем и внешнем рынках; проведение инвестиционных преобразований для более эффективного управления химическим комплексом РФ; совершенствование российского законодательства с целью создания благоприятных условий для развития химического сектора экономики.

Каучук – это натуральный и синтетический эластомер. Он имеет хорошую водонепроницаемость, эластичность и электроизоляционные свойства. Как видите, он имеет много положительных характеристик, которые используются в различных областях. Производство каучука в настоящее время является одним из самых востребованных видов бизнеса, так как его сейчас используют в огромных масштабах.

Производство природного каучука + видео как делают

Конечно же, какая-то доля природного каучука имеется в разнообразных растениях, но, естественно, что не во всех. Не все знают, но даже в одуванчиках имеется небольшое количество каучука, но его необходимо правильно уметь добывать.

Добываемое в растениях вещество смешивается с углеводородами и также их походными. Самое интересное, что природный каучук практически нигде не имеет возможность растворяться. Он не набухает и никак не взаимодействует с такими веществами, как бензин, ацетон, вода, спирт. Зато во время того, когда каучук находится при комнатной температуре, он начинает стареть. То есть, он сморщивается и становится совершенно не пригодным к использованию. Все происходит это, потому что, при комнатной температуре начинается присоединение к каучуку кислорода. Конечно же, при старении каучука его эластичность уменьшается и соответственно прочность его тоже становится намного меньше. А при высокой температуре (около 200 градусов) каучук начинает разлагаться. Когда он соединяется с серой или другими растворами серы, то это ему придает большую эластичность и прочность. Так как природный каучук не имеет никаких вредных веществ, его достаточно легко и быстро перерабатывают в резину. Именно из такого сырья может получиться достаточно крепкая и качественная резина, которую можно использовать в самых разнообразных сферах.

Натуральный каучук имеет большое количество положительных характеристик, его достаточно часто используют для . Более 60% от всего каучука используется именно в этом производстве.

Производство синтетического каучука + видео как делают

Синтетический каучук имеет большое количество разнообразных добавок, без которых он не будет иметь все то, что необходимо для нормальной работы с ним. Синтетический каучук производят чаще всего на специализированных предприятиях или заводах, так как именно там имеется все самое необходимое для такого производства. Самый первый каучук произвели достаточно давно.

Для производства каучука использовали полибутадиен. Сначала всем людям казалось, что он замечательный и подходит для использования. Но, через время было замечено, что данный вид имеет слишком низкие механические свойства. Для использования, причем длительного использования он совершенно не подходит. Конечно же, что синтетический каучук делается только из химических материалов, так как получить качественный материал только из безвредных материалов совершенно невозможно.

Синтетический каучук пользуется большой популярностью, и естественно, что его производство пользуется популярностью. Это все связано с тем, что производство синтетического осуществляется намного быстрее, чем природного каучука. Так как для синтетического вида используется большое количество техники и разнообразных технологий, которые упрощают все производство.

Подробное видео как делают синтетический:

Имеется большое количество разнообразных каучуков, но это касается только его химического состава. Достаточно часто любой вид каучука используется в основном в автомобильной промышленности. Так как там он пользуется популярностью. Из него очень легко произвести отличную шину для автомобиля. Каучук, как сказано ранее, совершенно неприхотливый материал, который может выдержать любое внешнее воздействие. Также его можно использовать для производства различных резиновых медицинских препаратов. Как видите, любой каучук считается совершенно безвредным.

Несмотря на хорошую конъюнктуру, наши производители каучука все менее заметны на мировом рынке. Чтобы сохранить позиции, им надо срочно модернизировать производство. Денег для этого у них более чем достаточно, однако инвестиционный процесс упирается в дефицит сырья, вызванный сырьевой дуополией и нежеланием развиваться.

Российская промышленность синтетического каучука, наверное, является одной из наиболее конкурентоспособных и успешных частей нашей нефтехимии. Несмотря на то, что производители работают на советских активах, испытывают определенные трудности с сырьем, объемы отгружаемого на экспорт каучука год от года не сокращаются. Более того, ряд предприятий не так давно перешли на выпуск принципиально новой продукции, для которой открыты любые рынки. В других секторах химпрома, например в том же производстве полимеров, ситуация куда менее благоприятная - российские производители с трудом борются с импортом внутри страны и с большим запозданием пытаются реализовать крупные инвестпроекты. Тем не менее, индустрия синтезкаучука стагнирует. На фоне сокращения внутреннего спроса со стороны шинников производители не могут резко увеличить экспорт продукции. Рост цен на каучуки, которые с начала года подорожали примерно на четверть, с лихвой компенсирует производителям недополученную прибыль и позволяет на время забыть о техническом состоянии отрасли, повышении цен на сырье и усиливающихся конкурентах.

Сырьевая дуополия

Синтетический каучук в СССР, пожалуй, был главным продуктом для всей химической промышленности. Дело тут не в стратегических приоритетах (изначально советский каучук шел на оборонные нужды), а в том, что это чуть ли не единственный инновационный продукт нефтехимии, производство которого Страна Советов сумела наладить самостоятельно.

Хотя к концу 1980−х СССР был мировым лидером по производству каучуков, проверку рыночной экономикой отрасль проходила с трудом. Правда, обвального спада производства с последующим массовым закрытием предприятий, как это произошло, например, в индустрии химволокна, удалось избежать. Главная заслуга в этом принадлежит колоссальному технологическому потенциалу, созданному в советское время, часть которого оказалась бесполезной, а часть - более чем востребованной. Если предприятия могли получить доступ к дешевому газовому сырью, то спокойно продавали продукцию за рубеж. Однако именно проблема сырья, как это ни странно, сейчас значится в повестке дня отрасли и сдерживает ее развитие.

Если посмотреть на карту сырьевых потоков российской индустрии синтезкаучука, становится видно, что большая их часть так или иначе исходит от одного предприятия - нефтехимического комбината в Тобольске. Этот гигантский завод перерабатывает в год до трех миллионов тонн ШФЛУ (широкая фракция легких углеводородов - основное сырье нефтехимии, получается на газоперерабатывающих заводах из попутного нефтяного газа). В частности, он является крупнейшим в стране производителем бутадиена и изобутилена - главного сырья для производства каучуков. Тобольский НХК был первым и самым важным из приобретенных «собирателем» «Сибура» Яковом Голдовским активов. Всем, кто хоть немного знаком с отраслью, очевиден факт, что тот, кто контролирует Тобольский НХК, контролирует не только львиную долю индустрии синтезкаучука, но и значимую часть всей российской нефтехимии.

Сейчас под контролем «Сибура» находится производство порядка 60% всего синтетического каучука в России, если отнести к нему также зависящий от холдинга завод в Стерлитамаке. Основным конкурентом на этом рынке для теперь уже бывшей «дочки» «Газпрома» является «Нижнекамскнефтехим». На эти две компании приходится 100% всего выпуска каучуковых мономеров в стране. Производителей каучуковых полимеров, помимо указанных предприятий, существует еще четыре. Однако из-за сырьевого диктата российская индустрия синтезкаучука плавно движется к дуополии (см. график 1). В чем же выражается сырьевой диктат? Нижнекамское предприятие стремится максимально перерабатывать сырье на своих мощностях, что подтверждает его инвестиционная программа, поэтому на рынок оно поставляет все меньше и меньше бутадиена. «Сибур» же, торгующий товарным бутадиеном, ведет себя как заправский монополист, не стремясь к его переработке, но и не допуская его «переизбытка» на рынке.

Некоторое количество каучукового сырья можно получить с нефтехимических комбинатов и с НПЗ, где оно образуется в виде побочного продукта. Так, в частности, работает Омский завод синтезкаучука. Однако как объемы производства, так и качество этого сырья, которое требует предварительной доработки перед использованием, совершенно не подходят для того, чтобы заместить газовое сырье, на котором привыкли работать российские предприятия. Еще один вариант обойти сырьевую дуополию «Сибура» и «Нижнекамскнефтехима» - производить бутадиен самостоятельно из бутана. Традиционно бутан и бутадиен получают на больших и дорогих установках центрального газофракционирования на крупных нефтехимических комбинатах вроде Тобольского. Но эти установки производят и другие ключевые продукты нефтехимии. Существуют гораздо менее громоздкие и менее дорогие установки дегидрирования бутана. Производителей бутана в России немало (в частности, ими являются некоторые НПЗ). Чтобы избежать дуополии «Сибура»-«Нижнекамскнефтехима», не зависимые от них каучуковые заводы могли бы инвестировать в подобные установки. Правда, есть проблема. Когда рыночная конъюнктура спокойна, цены на бутан и бутадиен почти не отличаются, поэтому окупить такие установки почти нереально. Однако в последние годы цены на бутадиен значительно выше, чем на бутан (см. график 2), и технологии его производства из бутана становятся эффективными даже в Европе.

Есть такой опыт и в России. Не так давно на базе «Нижнекамскнефтехима» было создано совместное предприятие, реанимировавшее мощности комбината по дегидрированию бутана. В частности, именно оттуда получает бутадиен Ефремовский завод синтезкаучука. Впрочем, гендиректор завода Владимир Беликов скептически относится к идее дальнейшего развития этой технологии: «Для синтеза бутадиена из бутана в России нет ресурсов доступного бутана, в сырьевом обеспечении мы вынуждены полагаться на фракцию ББФ (бутан-бутадиеновая фракция), которую покупаем у нескольких нефтехимических комплексов». Следует заметить, что на этой фракции работает большинство мировых производителей синтетических каучуков, поскольку она образуется как побочный продукт при пиролизе, т. е. при производстве этилена и пропилена. Более того, по всему миру на таком сырье работает множество каучуковых заводов с неприлично малой по российским меркам мощностью 40–60 тыс. тонн, встроенных в комбинаты оргсинтеза и производящих наиболее массовые виды каучуков.

Тем не менее, при общем прогрессе российского органического синтеза (которого пока не наблюдается) ресурсы сырья для выпуска бутадиена могут значительно возрасти. С установки на 500 тыс. тонн этилена можно получать сырье для выпуска 60 тыс. тонн бутадиена, и большинство новых комбинатов оргсинтеза, например, в Иране такими установками оснащаются. При наличии инвестиций и желания даже с имеющейся сырьевой базой в России выпуск этилена легко может быть увеличен вдвое, до 4 млн тонн. Нетрудно посчитать, что при полном использовании всех продуктов пиролиза это увеличило бы предложение бутадиена почти на четверть миллиона тонн, то есть в полтора раза в сравнении с тем, сколько его производится в России сейчас.

Логистика, экспорт и инвестиции

Второй источник головной боли производителей каучуков - логистика. С экономико-географической точки зрения чем дальше от источника сырья (то есть, как мы выяснили выше, от Тобольска) находится завод, тем хуже, потому что каучук как твердое вещество гораздо транспортабельнее газового сырья, из которого он производится. Учитывая гигантские транспортные плечи, становится понятно, почему в структуре себестоимости каучука доля затрат на транспорт сырья превышает 15%. С другой стороны, построенные в 1930−х предприятия не виноваты, что спустя десятилетия оказались в столь невыгодном транспортном положении, потому что были переведены с картофеля на газ.

Поскольку большинство наших заводов находится в глубине европейской части страны, в том числе в Центральной России, проблемой для них является не только транспортировка сырья, но и вывоз самих каучуков за пределы страны. По словам Владимира Беликова, «каучук в Юго-Восточной Азии значительно дороже, чем в Европе, но довезти его туда непросто. Единственный вариант - экспорт через балтийские порты». Для предприятий Урало-Поволжья, где выпускается две трети российского каучука, проблема экспортной логистики стоит еще острее. Во многом именно из-за логистического барьера российские экспортеры ориентируются в основном на европейский, а не на более интересный азиатский рынок.

Основной вопрос, впрочем, не в том, по какому маршруту, а в том, имеет ли вообще смысл везти наш каучук за рубеж. Статистика дает уверенный ответ: имеет (см. график 3), более половины российского каучука экспортируется. Однако присутствие наших компаний на мировом рынке сокращается (см. график 4), причем в наибольшей степени это относится к самым массовым стирольным каучукам. Парадокс объясняется просто: развиваться дальше на советских активах российские производители уже не могут, а их обновление идет достаточно медленно (см. график 5). Лишь 40% бутадиеновых каучуков в России выпускаются на современных неодимовых или литиевых катализаторах, тогда как на Западе это давно является нормой. И хотя, по словам российских производителей, многие западные шинники сохранили в своих рецептурах старые типы каучуков, которые и покупают в России, очевидно, что будущее явно не за ними. Именно поэтому в последние годы наши производители каучуков спохватились и начали массово переводить мощности на новые катализаторы.

Примерно так же обстоят дела и с выпуском бутилкаучуков. Хотя мировой рынок этой продукции близок к олигополии (на нем доминируют американская ExxonMobil и германская Lanxess) и обеспечивает высокую маржу, инвестиции необходимы и здесь. Сейчас в мире три четверти всех произведенных бутилкаучуков - это галобутилкаучуки. Последние выгодно отличаются от традиционных каучуков, например, более быстрой вулканизацией (производство шины занимает меньше времени) и износостойкостью. В России, однако, около двух третей выпуска приходится на традиционные немодифицированные бутилкаучуки. И это при том, что наряду с бутадиеновыми бутилкаучуки сейчас основной объект инвестирования в каучуковую отрасль; их доля в общем выпуске растет, а стирольных, в которые почти ничего не вкладывается, - падает (см. график 6).

Что касается ценовой конкурентоспособности, то тут российским производителям в очередной раз сделала подарок мировая конъюнктура. При этом в самой России наиболее ходовые марки каучуков стоят либо столько же, сколько в Европе, либо не намного дешевле. В то же время, по оценкам представителя одного из российских производителей каучуков, себестоимость их выпуска в стране сейчас лишь на 10–20% ниже, чем в Европе. Впрочем, если европейские производители, по данным консалтинговой компании CMAI, работают с рентабельностью около 20%, у их российских конкурентов с учетом затрат на логистику этот показатель должен составлять не меньше 30%. Однако маржа наших поставщиков все в большей степени съедается за счет удорожания сырья. «За последние несколько лет на нашем заводе доля бутадиена в себестоимости каучука выросла с 40 до 60 процентов», - говорит Владимир Беликов. По его словам, сейчас бутадиен, предлагаемый к реализации на рыночных условиях, в России стоит дороже, чем в Европе.

Засучить рукава и работать

Что же делать российским производителям каучуков в такой ситуации? Главная проблема, на наш взгляд, в том, что большинство из них и не пытаются ответить на этот вопрос, не уделяя стратегическому планированию должного внимания и уповая лишь на дары конъюнктуры. Единственное исключение из данного правила - это, пожалуй, лишь «Нижнекамскнефтехим», обновивший за последние годы половину мощностей, вложивший средства в удешевление производства изопрена и вынашивающий амбициозные планы по дальнейшей модернизации каучукового бизнеса.

Может быть, у российской каучуковой индустрии банально нет денег на инвестиционное развитие? Однако при рентабельности в 30% (оцененной, заметим, только для экспортных поставок, где по производителям бьет логистика) и выручке в 3,5–4 млрд долларов общий объем прибыли в отрасли составляет около 1 млрд долларов ежегодно. Для строительства современного завода галобутилкаучуков мощностью 100 тыс. тонн «с нуля» нужно 600 млн долларов, для создания выпуска бутадиеновых каучуков на современных катализаторах мощностью 50 тыс. тонн - около 50 млн. Словом, годовой прибыли каучуковой отрасли вполне хватило бы на то, чтобы привести себя в относительно приемлемое состояние.

Но это только полдела. Чтобы вернуть позиции на мировом рынке, российским производителям уже недостаточно обновления оборудования - необходимо работать с конечными потребителями. Именно тесное сотрудничество с потребителями позволяет западным производителям каучуков относительно хорошо себя чувствовать, даже не имея такой сырьевой форы, какой располагает Россия. Это естественно, поскольку мировой рынок шин, а значит, и мировой рынок каучука определяется всего несколькими грандами. Другое дело, что им не очень выгодно предлагать нашим поставщикам такие же условия сотрудничества, какие они предлагают западным контрагентам. Например, они пытаются фиксировать в долгосрочных контрактах не формулу цены, а сами цены, что в условиях удорожания сырья делает такие поставки малоприбыльными. Дело тут не только в том, что наша индустрия выпускает, образно выражаясь, ширпотреб, а западные заводы предлагают более продвинутую продукцию. У шинников есть рычаги, на которые можно давить: они могут ссылаться на несоответствие российской продукции, выпускаемой на советском оборудовании, собственным стандартам, предлагать услуги по сертификации и продвижению на рынок в обмен на выгодные для себя контракты и т. д. и т. п.

Интересно, что у наших производителей каучуков большой опыт заключения долгосрочных контрактов по поставкам за рубеж, где, как мы отметили выше, есть серьезные логистические проблемы и ценовое давление западных шинных компаний. В то же время опыт заключения таких контрактов на внутреннем рынке почти отсутствует, хотя на российских заводах западных компаний производится уже примерно четверть всех легковых шин в стране. Западные шинные компании кровно заинтересованы в покупке местного сырья для местного производства, и проиграть здесь конкурентную борьбу нашим производителям каучука никак нельзя. Сейчас отсутствие таких контрактов имеет вескую причину. Ни Nokian, ни Michelin еще не имеют на российских заводах производства резиновых смесей, для которых, собственно, и нужен каучук. По имеющейся информации, завод Nokian во Всеволожске получает смесь из Финляндии, завод Michelin в Давыдово - из Польши. Но через несколько лет ситуация изменится (Nokian уже сейчас строит цех резиносмешения), и тогда потребление каучука в России снова начнет расти. Вопросы модернизации производства и улучшения переговорных позиций в дискуссии с шинными грандами станут к этому моменту делом чести и выживания для российских заводов синтезкаучуков.

Влас Рязанов, корреспондент журнала