天然ゴムと合成ゴム・加硫
着眼点天然ゴムはイソプレンの付加重合体(シス形)。重合後も C=C が残る。硫黄を加えて加硫すると架橋して弾性が増す。
イソプレン \ce{CH2=C(CH3)-CH=CH2} は両端の炭素で付加重合し、中央に二重結合が移る:
\ce{nCH2=C(CH3)-CH=CH2 -> [-CH2-C(CH3)=CH-CH2-]_{n}}- 天然ゴムはシス形。トランス形のものはグッタペルカ(硬く弾性が小さい)。
- 加硫:硫黄を数%加えて加熱 → 鎖どうしが S で橋かけされ、弾性・強度が増す。多量の硫黄を加えると硬いエボナイト。
- ゴムは空気中の酸素やオゾンで C=C が酸化されて劣化する。
| 合成ゴム | 単量体 |
|---|---|
| ブタジエンゴム | 1,3-ブタジエン \ce{CH2=CH-CH=CH2} |
| クロロプレンゴム | クロロプレン \ce{CH2=CCl-CH=CH2} |
| スチレン-ブタジエンゴム(SBR) | スチレン+1,3-ブタジエン(共重合) |
| アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR) | アクリロニトリル+1,3-ブタジエン(共重合) |
例題
1
原子量 \ce{H}=1.0,\ \ce{C}=12 とする。ポリブタジエン 5.4\ \mathrm{g} に含まれる C=C をすべて水素と反応させるのに必要な \ce{H2} は何 mol か。
解答
繰り返し単位 \ce{-CH2-CH=CH-CH2-} は \ce{C4H6}、式量 54。単位は \dfrac{5.4}{54}=0.10\ \mathrm{mol}。
単位1つに C=C が1つなので \ce{H2} は 0.10\ \mathrm{mol}。
(検算:単量体ブタジエンは C=C が2つだが、重合で1つ使われて1つ残る。)
単位1つに C=C が1つなので \ce{H2} は 0.10\ \mathrm{mol}。
(検算:単量体ブタジエンは C=C が2つだが、重合で1つ使われて1つ残る。)
確認問題
1
加硫の目的は?
答え
硫黄で鎖どうしを架橋し、弾性・強度・耐久性を高めるため。