Резина Гудьира
До появления резины человечество не знало упругого непромокаемого материала. В качестве уплотнителей и водоизоляционных прокладок использовали кожу. О существовании природного эластичного материала — каучука — европейцы узнали после открытия Америки. Но быстро ссыхающийся и растрескивающийся каучук оказался недолговечным. Открытие Чарльзом Гудьиром в 1839 г. процесса вулканизации — способа стабилизации (сохранения) эластичности каучука — подарило миру долгожданную резину.
Застывающие слёзы
Христофор Колумб в своих донесениях об Америке упоминал об упругих мячах, которыми играли индейцы. Их лепили из застывшей смолы южноамериканского дерева гевеи, которое индейцы называли «кау-учу» — «плачущее дерево» (от индейских слов «кау» — дерево, «учу» — течь, плакать). Индейцы собирали каучук — белую, похожую на густое молоко смолу, сочащуюся из надрезов в коре, и использовали её в быту. Каучуком промазывали днища пирог (лодок) для предохранения от течи, в каучуковых флягах носили воду. Обмакнув в каучук ноги в кожаной обуви и просушив смолу, обзаводились непромокаемыми сапогами. Каучук также использовали как клей.
Ластики и плащи
Европейцев каучук заинтересовал не сразу. Лишь во второй половине XVIII в. каучуку нашли применение — из него стали делать ластики (от названия смолы гевеи — «латекс») для стирания карандашных пометок с бумаги.
В 1823 г. шотландский химик Чарльз Макинтош, экспериментируя с продуктами коксования, смешал каучук с бензолосодержащей смесью, полученной от перегонки каменноугольной смолы. Каучук растворился, и Макинтош испачкал в этом растворе рукав пиджака. Растворённый каучук не ссохся и остался липким. Пытаясь отмыть пятно, Макинтош выяснил, что пятно не пропускает воду. Так родилась идея создания водонепроницаемых тканей для плащей, перчаток, почтовых сумок и даже для галош. Чтобы ткань не липла, Макинтош предложил пропитывать материю с одной стороны и склеивать куски ткани меж собой липкой стороной внутрь. Прорезиненные ткани в мороз твердели и трескались, а в жару — начинали неприятно пахнуть, но непромокаемые плащи стали популярны и в честь создателя получили название макинтоши.
Покорение каучука
В 1930-х гг. каучуком заинтересовался американский производитель сельхозинструментов Чарльз Гудьир. Забросив свой бизнес, Гудьир с увлечением смешивал каучук с разными веществами, пытаясь сохранить эластичность латекса, но избавиться от липкости. Ему удалось улучшить качество каучука, и он наладил производство прорезиненных вещей, по качеству превосходящих изделия Макинтоша. Но настоящего прорыва в преобразовании каучука Гудьир добился случайно — смесь каучука и серы попала на раскалённую плитку и не расплавилась, как другие каучуковые смеси, а затвердела.
Исследовав полученный материал, Гудьир понял, что ему наконец удалось создать новый материал. Так в 1839 г. появилась резина (от лат. «resina» — смола) — нелипкий, стойкий к жаре и холоду, упругий материал, из которого можно было отливать изделия разных форм. Процесс получения резины нагреванием каучука с серой Гудьир назвал вулканизацией.
Полимеры и вулканизация
Каучук относится к полимерам (от греч. «поли» — много, «мерос» — часть) — веществам, состоящим из длинных макромолекул. Макромолекулы образуются цепным соединением повторяющихся мономерных звеньев (от греч. «моно» — один), состоящих из одинакового количества атомов одного типа.
При нагревании каучука с серой атомы серы (S), соединяясь с атомами каучука, образуют «мостики» между полимерными цепями каучука, скрепляя его линейные макромолекулы и создавая более прочную трёхмерную сетчатую структуру.
Сетчатый полимер приобретает иные качества: теряет липкость, приобретает упругость и становится твёрже. Свойства полимера можно изменять, уменьшая или увеличивая количество «связующего» вещества. Так, чем больше серы будет соединено с каучуком, тем более твёрдой и менее эластичной получится резина. Предельно «связанный» серой каучук (содержащий до 50% серы) превращается в твёрдый и недеформирующийся эбонит — материал, похожий на пластмассу.
Развитие идеи
Гудьир, всю жизнь терпевший лишения во имя мечты и подорвавший здоровье при работе с химикатами, в 1860 г. умер в нищете. Резина оказалась востребована только в 1880-х гг., из неё стали изготавливать надувные шины, изоляцию для электропроводов, различные прокладки, уплотнители, шланги, мячи. Началась «каучуковая лихорадка» — Южная Америка, а потом и тропическая Азия покрылись плантациями теплолюбивой гевеи и других латексных деревьев, поставляющих каучук для нужд европейской промышленности.
Природный каучук оставался единственным материалом для производства резины до конца 1920-х гг. В 1928 г. советский химик В. С. Лебедев открыл способ промышленного получения синтетического каучука из этилового спирта. Дешёвый и качественный синтетический каучук для производства резины сейчас используется даже чаще, чем природный.
Открытие процесса полимеризации сделало возможным появление других искусственных полимеров — пластмасс и искусственных волокон.