Istnieją dwa rodzaje gumy: naturalna i syntetyczna. Kauczuk naturalny pochodzi z lateksu, mlecznego soku występującego w roślinach tropikalnych. Kauczuk syntetyczny jest wytwarzany z produktów ropopochodnych i nie pochodzi z roślin.
Wprowadzenie: czym jest silikon i kauczuk naturalny i jakie są kluczowe różnice?
Kauczuk naturalny, pochodzący z lateksu drzewa Hevea brasiliensis, jest głównym źródłem kauczuku od czasu jego odkrycia przez europejsko-amerykańskich odkrywców w Ameryce Południowej w XVI wieku. Brazylia była głównym dostawcą aż do lat 16. XIX wieku, kiedy to inne kraje (zwłaszcza Malezja i Indonezja) rozpoczęły masową produkcję drzewek kauczukowych. Obecnie kauczuk naturalny jest nadal ważnym towarem, którego światowa produkcja szacowana jest na około 1860 milionów ton w 14 roku. Kauczuki syntetyczne zostały opracowane z różnym powodzeniem na początku XX wieku i dopiero podczas II wojny światowej zaczęto je produkować masowo, aby zastąpić kauczuk naturalny w wielu zastosowaniach. Najbardziej udanym kauczukiem syntetycznym jest poli(cis-2009-izopren) lub poliizopren (IR), który ma właściwości fizyczne i chemiczne bardzo podobne do kauczuku naturalnego.
Historia
Pierwsze użycie gumy miało miejsce w rdzennych kulturach Mezoameryki. Najwcześniejsze archeologiczne dowody na użycie naturalnego kauczuku pochodzą z kultury Olmeków, nawiasem mówiąc, w postaci piłek. Guma była używana przez kultury Majów i Azteków – oprócz robienia piłek Aztekowie używali gumy do wyrobu masek, sandałów i innych przedmiotów. Odbijające się właściwości gumy były kluczowe dla mezoamerykańskich gier piłkarskich, takich jak ulama, w które grało aż 2,000 osób. Do 1700 roku pne Olmekowie przeszli od robienia przedmiotów z gumy do używania jej jako fikcyjnego medium do malowania obrazów.
Kauczuk naturalny to elastomer otrzymywany z lateksu. Ten polimer jest niezwykły, ponieważ składa się całkowicie (z rzadkimi wyjątkami) z cis-1,4-poliizoprenu, bez nienasycenia (czyli podwójnych wiązań) między dwoma głównymi łańcuchami związanymi z sąsiednimi atomami w głównym łańcuchu. Łańcuchy są ułożone w indywidualne konfiguracje „S” (patrz ilustracja), co zapewnia naturalną gumę elastyczność w szerokim zakresie temperatur, od temperatury poniżej punktu zamarzania do około 170°C (340°F).
Produkcja
Kauczuk silikonowy jest wytwarzany z nieorganicznych lub syntetycznych polimerów, podczas gdy kauczuk naturalny pochodzi z lateksów niektórych roślin. Pod względem chemicznym kauczuk silikonowy różni się od kauczuku naturalnego obecnością grup metylowych w łańcuchach silikonowych, podczas gdy kauczuk naturalny ma w swoich łańcuchach tylko grupy winylowe. Miejsce utwardzania kauczuku silikonowego jest również inne niż w przypadku kauczuku naturalnego. Miejsca utwardzania to miejsca wzdłuż szkieletu polimeru, w których może zachodzić sieciowanie. W przypadku kauczuków silikonowych technologia wykorzystuje hydrolizowalne silany jako miejsca utwardzania, podczas gdy w technologii kauczuków naturalnych jako miejsce utwardzania wykorzystuje się atomy siarki.
Kauczuk silikonowy to nieorganiczny elastomer składający się z krzemu i tlenu. Jest również znany jako polisiloksan. W przeciwieństwie do kauczuku naturalnego, kauczuk silikonowy nie ma podwójnych wiązań w swoich łańcuchach polimerowych. Dzięki temu jest mniej podatny na utlenianie i degradację pod wpływem ciepła i światła słonecznego. Kauczuk silikonowy ma również wyższą temperaturę topnienia niż kauczuk naturalny, dzięki czemu jest bardziej odpowiedni aplikacje wysokotemperaturowe.
Kauczuk naturalny jest elastomerem organicznym składającym się z jednostek izoprenowych. Ma podwójne wiązania w łańcuchach polimerowych, co czyni go podatnym na utlenianie i degradację pod wpływem ciepła i światła słonecznego. Kauczuk naturalny ma również niższą temperaturę topnienia niż kauczuk silikonowy, co czyni go mniej odpowiednim do zastosowań w wysokich temperaturach.
Skład: z czego składa się każda z tych gum?
Skład gumy silikonowej
Kauczuk silikonowy składa się z polimerów ze szkieletem Si-O-Si. Oprócz tych polimerów kauczuk silikonowy zawiera również dodatki, takie jak wypełniacze, pigmenty i środki utwardzające. Skład kauczuku silikonowego można dostosować w celu uzyskania określonych właściwości.
Większość komercyjnych kauczuków silikonowych jest wulkanizowana, co oznacza, że zostały poddane działaniu chemikaliów lub ciepła w celu poprawy ich właściwości fizycznych. Wulkanizacja nadaje gumie silikonowej odporność na wysokie temperatury i ogólnie zwiększa jej trwałość.
Skład kauczuku naturalnego
Kauczuk naturalny składa się z polimerów ze szkieletem izoprenowym. Polimery te znajdują się w soku niektórych drzew, w szczególności drzewa Hevea brasiliensis. Ich struktura molekularna to łańcuch atomów węgla, z kilkoma atomami wodoru przyłączonymi do łańcuchów. Te atomy wodoru sprawiają, że kauczuk naturalny jest elastyczny. Ten sam proces (uwodornianie) jest stosowany do produkcji kauczuków syntetycznych.
Właściwości: jakie mają właściwości fizyczne?
Istnieje kilka kluczowych właściwości, które odróżniają kauczuk silikonowy od kauczuku naturalnego. Jednym z nich jest jego trwałość; kauczuk silikonowy może wytrzymać ekstremalne temperatury, promieniowanie UV i ekspozycję na ozon bez rozpadu, podczas gdy kauczuk naturalny z czasem ulegnie degradacji w tych warunkach. Ponadto kauczuk silikonowy jest znacznie bardziej odporny na chemikalia niż kauczuk naturalny, co czyni go preferowanym wyborem do zastosowań, w których może mieć kontakt z agresywnymi chemikaliami lub rozpuszczalnikami. Wreszcie kauczuk silikonowy ma znacznie mniejszą gęstość niż kauczuk naturalny, co oznacza, że jest lżejszy i bardziej elastyczny. Te właściwości sprawiają, że guma silikonowa jest idealnym materiałem do wielu zastosowań przemysłowych i konsumenckich.
Kauczuk silikonowy jest elastomerem składającym się z silikonu – który sam jest polimerem – zawierającym krzem wraz z węglem, wodorem i tlenem. Kauczuk silikonowy ma wiele zalet, które czynią go idealnym do stosowania w wielu różnych zastosowaniach.
Jest wyjątkowo odporny na ciepło, co oznacza, że może wytrzymać wysokie temperatury bez degradacji. Dzięki temu idealnie nadaje się do zastosowań, w których istnieje ryzyko uszkodzenia termicznego, np silikon uszczelki samochodowe i uszczelniaczy.
Kauczuk silikonowy ma również doskonałą odporność na niskie temperatury. Dzięki temu idealnie nadaje się do zastosowań, w których istnieje ryzyko uszkodzenia przez zimno, na przykład w pojemnikach do przechowywania żywności.
Guma silikonowa jest również bardzo trwała. Nie degraduje się z upływem czasu, jak kauczuk naturalny, co oznacza, że ma znacznie dłuższą żywotność. Dzięki temu idealnie nadaje się do zastosowań, w których ważna jest długoterminowa niezawodność, na przykład w urządzeniach medycznych.
Kauczuk naturalny to elastomer pozyskiwany z mlecznobiałego płynu zwanego lateksem, który jest wytwarzany przez liczne rośliny. Wykazuje dobre właściwości mechaniczne, takie jak elastyczność, odporność na ścieranie i wytrzymałość na rozciąganie, a także doskonałą wodoodporność i właściwości elektroizolacyjne.
Wpływ na środowisko: jaki mają ślad?
Dwa główne rodzaje kauczuku to kauczuk silikonowy i kauczuk naturalny. Oba mają inny ślad środowiskowy.
Kauczuk naturalny jest wytwarzany z soku niektórych drzew i jest zasobem odnawialnym. Łatwo rozkłada się w środowisku i nie uwalnia szkodliwych toksyn. Produkcja kauczuku naturalnego wymaga znacznych ilości ziemi, co może mieć negatywny wpływ na ekosystemy.
Kauczuk silikonowy jest wykonany z materiałów syntetycznych i nie jest zasobem odnawialnym. Nie rozkłada się łatwo w środowisku i może uwalniać szkodliwe toksyny. Produkcja kauczuku silikonowego nie wymaga dużych powierzchni ziemi, ale syntetyczne materiały, z których jest wykonany, mogą być szkodliwe dla środowiska.
Koszt: ile kosztują?
Koszt jest zawsze ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze materiału do projektu. Ile zatem kosztują silikony i kauczuki naturalne?
Kauczuk silikonowy jest zwykle droższy niż kauczuk naturalny. Dzieje się tak, ponieważ kauczuk silikonowy ma lepszą odporność na ciepło i chemikalia niż kauczuk naturalny. Ponadto kauczuk silikonowy może wytrzymać wyższe temperatury niż kauczuk naturalny, co czyni go preferowanym wyborem do wielu zastosowań.
Z drugiej strony kauczuk naturalny jest tańszy niż kauczuk silikonowy. Wynika to z faktu, że kauczuk naturalny nie jest tak odporny na ciepło i chemikalia jak kauczuk silikonowy. Jednak kauczuk naturalny może być stosowany w szerszym zakresie zastosowań niż kauczuk silikonowy ze względu na jego niższy koszt.
Wniosek: która guma jest ogólnie lepsza?
Zarówno kauczuk silikonowy, jak i kauczuk naturalny mają swoje wady i zalety. To naprawdę zależy od twoich konkretnych potrzeb, co do tego, który z nich będzie dla ciebie lepszy. Jeśli potrzebujesz materiału odpornego na wysokie temperatury, najlepszym rozwiązaniem jest guma silikonowa. Jeśli potrzebujesz materiału, który jest bardziej elastyczny i ma większą wytrzymałość na rozciąganie, lepszym wyborem jest kauczuk naturalny. Ostatecznie najlepsza guma do Twoich potrzeb zależy od tego, jakie cechy są dla Ciebie najważniejsze.
