Каучук

С Википедије, слободне енциклопедије
За друге употребе, погледајте Вештачка гума и Аутомобилска гума
Сакупљање латекса
Плантажа дрвећа гуме у Тајланду

Гума или каучук (Природна гума, Индијска гума) је еластомер (еластични угљоводонични полимер) који је оригинално изведен из латекса, млечног колоида кога производе неке биљке. На биљкама се направи зарез у кори. Лепљиви, млеку слични латекс се сакупља и потом прерађује у гуму. Пречишћена форма каучука је полизопрен, који се може произвести и синтетичким путем. Природна гума се екстензивно користи у многобројним производима. Она је нормално веома растегљива, флексибилна и изузетно водоотпорна.[1][2]

Природна гума се екстензивно користи у многим видовима примене и производима, било сама или у комбинацији са другим материјалима. У већини својих корисних форми, она има велики однос истезања, високу еластичност и екстремну водоотпорност.[3]

Историја[уреди | уреди извор]

Открићем Америке 1491. године Европљани су упознали поред кукуруза, кромпира и смоласто-еластичну смесу, названу каучук. Тамошња племена, међу којима су племе Инка и Маја, правили су од каучука обућу, посуде за воду, лопте итд., што се данас сусреће код племена у долини реке Амазон.[4][5]

Прадомовина каучуконосне биљке (Hevea brasiliensis) је Бразил, а данас ову биљку узгајају плантажно готово у свим подручјима жарког појаса. Млечни сок, који цури из засеченог стабла хевеје називамо латекс. Згрушавањем тог млечног сока настаје каучук, а ова реч потиче од уродјеничке речи „Cahuchu“, што означава дрво које плаче.

Први комади довезеног каучука у Европу послужили су као врло занимљива ствар приказивана на вашарима, док су научници вршили испитивања како би открили могућност његове примене у практичне сврхе. Шарл Мари де ла Кондамин је представио узорке гуме Краљевској академији наука Француске 1736. године[6] Године 1751, он је са Франсоа Фресном објавио публикацију 1755. у којој су описана многа својства гуме. То се сматра првим научним радом о гуми.[6]

Покушано је прављење непромочивих кишних кабаница од платна премазаног раствором каучука. Велика лепљивост каучука при собној, а нарочито при нешто вишој температури, онемогућила је већу примену овог производа. Енглески научник Џозеф Пристли приметио је 1770. године, да каучук брише траг оловке, за шта га је и препоручио, па се стога и данас у Енглеској и Америци каучук назива rubber, што између осталог значи и „гумица за брисање“.

Први проналазак у процесу прераде каучука било је мастицирање, тј. претварање еластичног каучука гњечењем међу ваљцима у пластичну масу. Тако гњечени каучук много се лакше отапао у бензину, бензолу и другим органским растварачима. Овај проналазак дело је Томаса Ханкока из Енглеске, године 1820.

Пластичном каучуку додаване су разне хемикалије уз излагање различитим условима. Тако је 1839. године Чарлс Гудјир опазио да каучук са додатком сумпора, загревањем, даје смесу која показује знатно измењена својства. Касније је овај спој каучука и сумпора добио име гума, а сам процес назван је вулканизација. Гума за разлику од каучука не показује већу лепљивост и услед повећања температуре, а поред тога њена чврстина такође се повећава.

У прво време највећу примену има гума као електроизолациони материјал. Нагли пораст производње гуме јавља се појавом и развојем аутомобила. Прве аутогуме биле су од пуне гуме, а од 1888. године према патенту Дунлопа примењују се као и данас гуме испуњене ваздухом. Највећа количина каучука данас се примењује за израду пнеуматика, где је незаменљив.

Увидевши вредност каучука бразилске власти забраниле су извоз семенки и младица хевеје под претњом смртне казне. Упркос забрани Енглез Хенри Викам успео је око 1860. године, под изговором да купује орхидеје, накупити већу количину семенки и младица. Покушај узгајања хевеје у ботаничком врту крај Лондона због хладне климе није успео, па је остатак семенки и младица пренет на оток Цејлон (данашња Шри Ланка). Ускоро затим јављају се плантаже хевеје на читавом Малајском Архипелагу, који је и данас највећи произвођач каучука.

У Индији, комерцијалну култивацију увели су британски плантажери, иако су експериментални напори на узгоју гуме у комерцијалним размерама започели још 1873 у ботаничкој башти Колкате. Прве комерцијалне плантаже стабала рода Хевеа су успостављене у Татекаду у Керали 1902. године. Током каснијих година су плантаже проширене на Карнатаку, Тамил Наду и Андамани и Никобари острва Индије. Индија је у данашње време трећи произвођач по величини и четврта по потрошњи.[7]

У Сингапуру и Малезији се за коммерцијалну продукцију залагао Сер Хенри Николас Ридли, који је служио као први научни директор Сингапурске ботаничке баште од 1888 до 1911. Он је дистрибуирао семе каучука многим узгајивачима и развио је прве технике за зарезивање стабала ради ектракције латекса без узроковања озбиљних оштећења дрвета.[8] Због његове ватрене промоције ове културе, он је популарно запамћен по надимку „Залуђени Ридли” (енгл. Mad Ridley).[9]

Хемијска структура[уреди | уреди извор]

Хемијска структура цис-полиизопрена, главног конституента природне гуме. Синтетички цис-полиизопрен и природни цис-полиизопрен су изведени из различитих прекурсора, изопентенил пирофосфата и изопрена.

Латекс је полимер цис-1,4-полиизопрена – са молекулском тежином од 100.000 до 1.000.000 далтона. Типично, мали проценат (до 5% суве масе) других материјала, као што су протеини, масне киселине, резини, и неоргански материјали (соли) је присутан у природној гуми. Полиизопрен исто тако може да буде формиран синтетичким путем, чиме настаје оно што се понекад назива „синтетичком природном гумом”. Синтетички и природни приступи синтези су различити.[3] Неки природни извори гуме, као што је гутаперча, се састоје од транс-1,4-полиизопрена, структурног изомера који има слична својства.

Природна гума је еластомер и термопластика. Када се гума вулканизира, она постаје реактопласт. Већина гума у свакодневном животу је вулканизирана до степена у коме има оба својства; и.е., ако се загрева и хлади, она се деградира али не бива уништена.

Финална својства гуменог предмета не зависе само од полимера, него и од модификатора и пунилаца, као што је чађ, фактис и други.

Биосинтеза[уреди | уреди извор]

Честице гуме се формирају у цитоплазми специјализованих ћелија унутар биљке које стварају латекс, званих млечнице.[10] Честице гуме су окружене једнослојном фосфолипидном мембраном са хидрофобним реповима усмереним ка унутрашњости. Мембрана омогућава биосинтетичким протеинима да буду секвестерани на површину растућих честица гуме, што омогућава додавање нових мономерних јединица са спољашњости мембране, али унутар млечнице. Честица гуме је ензиматски активан ентитет који садржи три слоја материјала, гумену честицу, биомембрану и слободне мономерне јединице. Биомембрана је чврсто припијена уз гумену срж услед високог негативног наелектрисања дуж двоструких веза основе гуменог полимера.[11] Слободне мономерне јединице и коњуговани протеини сачињавају спољашњи слој. Прекурзор гуме је изопентенил пирофосфат (једно алилно једињење), које се продужава помоћу Mg2+-зависне кондензације посредством гумене трансферазе. Мономер се додаје на пирофосфатни крај растућег полимера.[12] Овим процесом се замењује терминални високоенергетски пирофосфат. Реакција производи цис полимер. Корак увођења мономера је катализован пренилтрансферазом, која конвертује три мономера изопентенил пирофосфата у фарнезил пирофосфат.[13] Фарнезил пирофосфат се може везати за трансферазу гуме ради продужавања растућег гуменог полимера.

Неопходни изопентенил пирофосфат се добија из мевалонатног пута, где је изведен из ацетил-КоА у цитосолу. У биљкама, изопрен пирофосфат се исто тако може добити из 1-деокс-D-ксилулоза-5-фосфат/2-C-метил-D-еритритол-4-фосфат пута унутар плазмида.[14] Релативни однос фарнезил пирофосфат иницијаторске јединице и изопренил пирофосфат елонгационог мономера одређује однос брзине синтезе нових честица у односу на продуживање постојећих честица. Мада је познато да је синтеза гуме посредована само једним ензимом, екстракти латекса садрже бројне протеине мале молекулске масе непознате функције. Претпоставља се да ти протеини служе као кофактори, јер се брзина синтезе умањује кад се они потпуно уклоне.[15]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Хорват, Звонимир, Технологија гуме, Удружење предузећа за индустрију гуме ФНРЈ, Београд, 1960.
  2. ^ С.К. Де, Ј.Р. Wхите (1996). Руббер Тецхнологист'с Хандбоок. Смитхерс Рапра Пресс. ИСБН 978-1-85957-262-7. 
  3. ^ а б Хеинз-Херманн Греве "Руббер, 2. Натурал" ин Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Индустриал Цхемистрy, 2000, Wилеy-ВЦХ, Wеинхеим. Греве, Хеинз‐Херманн (2000). „Руббер, 2. Натурал”. Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Индустриал Цхемистрy. ИСБН 9783527303854. дои:10.1002/14356007.а23_225. 
  4. ^ Еморy Деан Кеоке, Каy Марие Портерфиелд. 2009. Енцyцлопедиа оф Америцан Индиан Цонтрибутионс то тхе Wорлд: 15,000 Yеарс оф Инвентионс анд Инноватионс. Инфобасе Публисхинг
  5. ^ Туллy, Јохн (2011). Тхе Девил'с Милк: А Социал Хисторy оф Руббер. НYУ Пресс. ИСБН 9781583672600. 
  6. ^ а б „Цхарлес Марие де ла Цондамине”. боунцинг-баллс.цом. 
  7. ^ „Натурал руббер ин Индиа”. Архивирано из оригинала 1. 10. 2016. г. 
  8. ^ Цорнелиус-Такахама, Вернон (2001). „Сир Хенрy Ницхолас Ридлеy”. Сингапоре Инфопедиа. Архивирано из оригинала 4. 5. 2013. г. Приступљено 9. 2. 2013. 
  9. ^ Ленг, Др Лох Wеи; Кеонг, Кхор Јин (19. 9. 2011). „Мад Ридлеy анд тхе руббер боом”. Малаyсиа Хисторy. Архивирано из оригинала 27. 7. 2013. г. Приступљено 9. 2. 2013. 
  10. ^ Коyама, Танетосхи; Стеинбüцхел, Алеxандер, ур. (јун 2011). „Биосyнтхесис оф Натурал Руббер анд Отхер Натурал Полyисопреноидс”. Полyисопреноидс. Биополyмерс. 2. Wилеy-Блацкwелл. стр. 73—81. ИСБН 978-3-527-30221-5. 
  11. ^ Патерсон-Јонес, Ј.C.; Гиллиланд, M.Г.; Ван Стаден, Ј. (јун 1990). „Тхе Биосyнтхесис оф Натурал Руббер”. Јоурнал оф Плант Пхyсиологy. 136 (3): 257—263. ИССН 0176-1617. дои:10.1016/С0176-1617(11)80047-7. 
  12. ^ Сцхулзе Гроновер, Цхристиан; Wахлер, Даниела; Пруфер, Дирк (5. 7. 2011). „4. Натурал Руббер Биосyнтхесис анд Пхyсиц-Цхемицал Студиес он Плант Деривед Латеx”. Ур.: Магдy, Елнасхар. Биотецхнологy оф Биополyмерс. ИСБН 978-953-307-179-4. 
  13. ^ Xие, W.; МцМахан, C.M.; Дистефано, А.Ј. ДеГраw, M.D.; et al. (2008). „Инитиатион оф руббер сyнтхесис: Ин витро цомпарисонс оф бензопхеноне-модифиед дипхоспхате аналогуес ин тхрее руббер предуцинг специес”. Пхyтоцхемистрy. 69 (14): 2539—2545. ПМИД 18799172. дои:10.1016/ј.пхyтоцхем.2008.07.011. 
  14. ^ Цасеy, П.Ј.; Сеабра, M.C. (1996). „Протеин Пренyлтрансферасес”. Јоурнал оф Биологицал Цхемистрy. 271 (10): 5289—5292. ПМИД 8621375. дои:10.1074/јбц.271.10.5289 Слободан приступ. 
  15. ^ Канг, Х.; Канг, M.Y.; Хан, К.Х. (2000). „Идентифицатион оф Натурал Руббер анд Цхарацтеризатион оф Биосyнтхетиц Ацтивитy”. Плант Пхyсиол. 123 (3): 1133—1142. ПМЦ 59076 Слободан приступ. ПМИД 10889262. дои:10.1104/пп.123.3.1133. 

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Каучук на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Kaučuk&oldid=27558376”