Сначала каучук был только природным – высокомолекулярный углеводород (C5H8)n, цис-полимер изопрена, который содержится в млечном соке (латексе) растений гевеи, кок-сагыза (многолетнего травянистого растения рода одуванчиков) и других каучуконосных растений. Впервые образцы каучука, а также изделия из него, взятые у туземцев, доставил из Южной Америки (Эквадора) во Францию почетный член Петербургской Академии наук Шарль Мари де ла Кондамин в 1735 г. Сразу после этого события одновременно в нескольких странах ученые и исследователи начали работать с этим природным материалом. Постепенно ученые сами научились выделять каучук, растворять и перерабатывать его.
В 1823 г. английский фабрикант из Глазго Карл Макинтош организовал производство непромокаемых тканей для изготовления плащей, накидок и т.д., пропитывая обычные ткани раствором каучука.
В 1832 г. Людерсдорф и Гудьир независимо друг от друга получили не липкую, прочную и упругую резину путём нагревания смеси каучука с серой. Это химическое открытие вызвало переворот в технике и послужило мощным толчком к развитию массового производства резиновых изделий.
С этого времени натуральный каучук находил все более широкое применение. Однако его стоимость была довольно высока. Цена одной шины для легкового автомобиля составляла около 50 долларов, а большого автомобиля – более 100. К тому же качество натурального каучука было нестандартным.
В промышленных масштабах натуральный каучук до сих пор производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме и Таиланде. Более 60 % добываемого в настоящее время натурального каучука используется для изготовления автомобильных шин.
Учеными разных стран были предприняты попытки заменить натуральный каучук синтетическим продуктом. В 1826 г. английский ученый Майкл Фарадей указал на углеводородную природу каучука.
В 1860 г. Вильямс выделил из каучука низкомолекулярный продукт С5Н8, который назвал изопреном, и установил его способность к полимеризации с образованием эластичного твердого вещества.
В 1884 г. Тильден получил изопрен из скипидара и обнаружил, что для получения синтетического каучука может быть использована склонность изопрена к наращиванию цепи.
Целым рядом ученых: Бушарду во Франции, Тильдену в Англии, Валлаху в Германии – удалось путем нагревания изопрена получить каучукоподобные продукты. Ряд научных работ и открытий, имеющих прямое отношение к проблеме получения синтетического каучука, принадлежит выдающимся русским химикам А. М. Бутлерову, А. М. Зайцеву, В. В. Марковникову.
Предпосылками создания синтетического каучука в 1885–1888 гг.. можно считать работы русского химика И. Л. Кондакова, который получил изопрен путем отщепления хлористого водорода от непредельного монохлорида и описал его строение, а также осуществил самопроизвольную полимеризацию 2,3-диметилбутадиена. Но до Кондакова И.Л. в 1863 г дивинил из сивушного масла был получен французским химиком Е. Кавенту.
Новую страницу в области синтеза дивинила открыл также русский химик – В. Н. Ипатьев в 1903 году, он осуществил синтез дивинила из этилового спирта. Честь первого промышленного способа синтеза синтетического каучука по праву принадлежит российским учёным – А. М. Бутлерову, А. Е. Фаворскому и их ученикам, и, в первую очередь, С.В. Лебедеву.
Лебедев Сергей Васильевич родился 13 (25) июля 1874г. в Люблине (Польша) в семье священника. Гимназическое образование получил в Варшаве, где увлёкся химией. В 1895 году он поступил на естественное отделение физико-математического факультета Петербургского университета. В 1897–1899 годах под руководством профессора, будущего академика А. Е. Фаворского Лебедев С.В. выполнил дипломную работу на тему «Исследование трихлорметил-о-метоксифенилкарбинола», а в 1899 году за участие в студенческих волнениях Лебедев был арестован и почти на год выслан из столицы. Тем не менее, в 1900 году Лебедев С.В.с отличием окончил Петербургский университет.
Не имея возможности остаться в университете для продолжения научной работы, Лебедев был вынужден работать лаборантом на мыловаренном заводе А. М. Жукова. Затем он перешёл на работу в Комиссию по исследованию рельсовой стали при Институте инженеров путей сообщения, разработки которой были в 1907 году удостоены золотой медали на Международной железнодорожной выставке в Милане. В 1902 году Лебедев, продолжая работать в Комиссии по исследованию рельсовой стали, получил должность лаборанта отделения технической и аналитической химии Петербургского университета. Его научная работа была прервана в 1904 году мобилизацией на военную службу, но после окончания службы он продолжил заниматься химической наукой под руководством А. Е. Фаворского.
В 1909 г. на заседании отделения химии Русского физико-химического общества с докладом выступил молодой ученый – Сергей Васильевич Лебедев. Никому в то время не известный ученик А.Е. Фаворского впервые представил научной общественности каучукоподобный полимер дивинила – бутадиен, аналог изопрена. Дивинил оказался более доступным продуктом, чем изопрен. Именно на базе этого полимера и возникла впоследствии крупная промышленность синтетического каучука.
В декабре 1911 г. на одном из заседаний II Менделеевского съезда И. И. Остромысленский выступил с докладом о новом способе получения дивинила из спирта. В 1913 – 1915 гг. к этим работам были привлечены Б. В. Бызов, ученик А. Е. Фаворского, и Ю. С. Залькинд.
Попытки осуществить промышленный способ получения синтетического каучука были предприняты накануне первой мировой войны. Бурно развивающиеся в тот период времени автомобильная, авиационная и военная промышленности требовали доступный и относительно недорогой материал для массового изготовления шин, покрышек, прорезиненных тканей, резиновых изделий и т.д. В годы первой мировой войны в России на фабрике «Треугольник» была организована лаборатория синтетического каучука.
Следует упомянуть, что во время первой мировой войны в Германии выпускался в промышленных масштабах каучукоподобный полимер – 2,3 диметил-бутадиен-1,3. Но этот метилкаучук был настолько низкого качества, что сразу после окончания войны его производство было прекращено и больше не возобновлялось. В то же время, предложенный Лебедевым С.В. полибутадиеновый каучук и в настоящее время является во всем мире одним из важнейших промышленных каучуков.
В 1926 году Высший совет народного хозяйства СССР объявляет Международный конкурс на разработку промышленного получения синтетического каучука. Кроме описания способа, требовалось представить два килограмма синтетического каучука и разработанную схему его заводского получения. Сырьё для технологического процесса должно было быть доступным и дешёвым. Полученный каучук должен был не уступать натуральному каучуку по качеству и не быть более дорогим. По итогам конкурса лучшим был признан разработанный в 1926–1927 годах С.В. Лебедевым с группой сотрудников метод получения натрий-бутадиенового каучука из этилового спирта. А уже осенью 1928 года Лебедев С.В. представил в Главхимпром план работ, необходимых для составления проекта опытного завода.
В 1928–1931гг. Лебедев С.В. исследовал свойства натрий-бутадиенового каучука, нашёл для него активные наполнители и предложил рецептуру резиновых изделий из синтетического каучука.
В 1930 г. в Ленинграде был построен Опытный завод, на котором в 1931 году был получен первый блок синтетического каучука весом 260 килограммов. Таким образом, 15 февраля 1931 г. на опытном заводе в Ленинграде была получена первая крупная партия синтетического каучука по методу С. В. Лебедева. Этот день по праву считается днем рождения промышленности синтетического каучука не только в России, но и во всем мире.
Также, 30 апреля 1931 г. на опытном заводе «Резинообъединение» была получена первая партия искусственного каучука из нефти весом 500 кг по способу Б. В. Бызова. Таким образом, в начале 1931 г. советские ученые, инженеры и рабочие осуществили в заводском масштабе синтез каучука, как из спирта, так и из нефти. Синтетическим каучуком, имевшим большое промышленное значение, стал полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу Сергея Васильевича Лебедева.
Каучук был получен из этилового спирта, бутадиена с последующей анионной полимеризацией жидкого бутадиена в присутствии натрия. Позднее, в 1932 году в Ярославле был пущен завод «СК-1» работающий на основе этого метода, который и стал самым первым в мире заводом по производству синтетического каучука в промышленных масштабах.
В 1931 году С.В. Лебедев «за особо выдающиеся заслуги по разрешению проблемы получения синтетического каучука» был награждён орденом Ленина. Он один из немногих исследователей, внесших столь значительный вклад в развитие промышленности, в том числе оборонного значения. Научная деятельность учёного получила признание Академии наук СССР.
В 1932 году были введены в эксплуатацию два завода по производству синтетического каучука в г. Ярославле и в г. Воронеже. В 1933 г. был пущен завод в г. Ефремове, а в 1936 г. – в Казани. Сырьем для получения дивинила служил этиловый спирт. Заслуга С.В. Лебедева заключалась и в том, что ему и его сотрудникам удалось разработать промышленный катализатор одностадийного получения дивинила из спирта с хорошим выходом.
После выхода первых советских заводов синтетического каучука на промышленный режим работы Лебедев С.В. скоропостижно скончался: он умер 2 мая 1934 г. от сыпного тифа.
Наряду с крупнотоннажными каучуками на основе полидиенов в настоящее время имеется широкий ассортимент каучуков разнообразного химического строения с широким спектром свойств. По производству стереорегулярного изопренового каучука, наиболее приближающегося по свойствам к натуральному каучуку. Россия занимает первое место в мире.
В 1945 году имя С.В. Лебедева было присвоено Всесоюзному НИИ синтетического каучука, в котором он работал. В настоящее время это ФГУП «НИИСК» имени академика С.В. Лебедева.
За прошедшие годы в ФГУП «НИИСК» учениками школы С.В. Лебедева разработан большой ассортимент специальных каучуков: хлоропреновых, силиконовых, фторкаучуков. Одновременно с созданием промышленности синтетических каучуков были налажены работы по изучению структуры, свойств и технологий применения синтетических каучуков.
Российская академия наук с 1995 года присуждает премию имени С. В. Лебедева «За выдающиеся работы в области химии и технологии синтетического каучука и других синтетических полимеров».
Литература:
1. Волков В.А., Вонский Е.В., Кузнецова Г.И. Выдающиеся химики мира. – М.: ВШ, 1991. – 656 с.
2. Синтетический каучук/ Под ред. И.В. Гармонова. – Л.: Химия. – 1976.– 752 с.
3. Евстратов В.Ф. Освоение синтетических каучуков в шинной промышленности. /Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. – 1981.– Том XXIV.– № 3. – С. 247–252.
4. Кормер В.А.. Высоцкий З.З. К 60-летию промышленности СК в СССР и Всесоюзного научно-исследовательского института синтетического каучука имени академика С.В.Лебедева. / Каучук и резина. – 1991. – №1. – С.3–7.
