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Borracha natural

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Látex que está sendo coletado de uma aproveitado seringueira
Seringal de Tailândia (7 de Agosto de 2011)

Borracha natural, também chamado ?ndia borracha ou borracha, como inicialmente produzidos, consiste em adequado polímeros do composto orgânico isopreno com impurezas menores de outros compostos orgânicos mais água. Formas de poliisopreno que são úteis como borrachas naturais são classificados como elastômeros. Actualmente, a borracha é colhida principalmente sob a forma de a látex de algumas árvores. O látex é um pegajoso, leitoso colóide retirado por fazer incisões na casca e coleta do fluido em vasos. Este processo é chamado de "toque". O látex é então refinado em borracha pronto para o processamento comercial. Borracha natural é usado extensivamente em muitas aplicações e produtos, quer isoladamente ou em combinação com outros materiais. Na maior parte das suas formas úteis que tem uma grande razão de elasticidade, alta resiliência, e é extremamente impermeável.

Variedades

A principal fonte comercial de látex de borracha natural é o ?rvore Pará seringueira (Hevea brasiliensis), um membro da família spurge, Euphorbiaceae. Esta espécie é amplamente utilizado porque cresce bem cultivada e uma árvore adequadamente gerida responde a ferir, produzindo mais de látex durante vários anos.

Muitas outras plantas produzem formas de látex rica em polímeros de isopreno, embora nem todos produzir formas úteis de polímero tão facilmente como o látex de borracha Pará faz; alguns deles exigem um processamento mais elaborado para produzir qualquer coisa como borracha utilizável, ea maioria são mais difíceis de tocar. Alguns produzem outros materiais desejáveis, por exemplo guta-percha (Palaquium guta) e chicle de Espécie Manilkara. Outros que foram exploradas comercialmente, ou pelo menos têm mostrado promessa como fontes de borracha, incluem o figo borracha ( Ficus elastica), Panamá seringueira ( Castilla elastica), vários spurges ( Euphorbia spp.), alface ( Lactuca espécies), o relacionado Scorzonera tau-saghyz, vários Taraxacum espécies, incluindo-leão comum ( Taraxacum officinale) e dente de leão russo ( Taraxacum kok-saghyz), e guaiúle (Parthenium argentatum). Para distinguir a versão obtida de árvores de borracha natural a partir da versão sintética, a borracha de goma termo é usado às vezes.

Descoberta de potencial comercial

A seringueira Pará é indígena da América do Sul. Charles Marie de La Condamine é creditado com a introdução de amostras de borracha para o Académie Royale des Sciences de France em 1736. Em 1751, ele apresentou um documento por François Fresneau para a Académie (finalmente publicado em 1755), que descreve muitas das propriedades da borracha. Isto tem sido referido como o primeiro trabalho científico sobre a borracha. Em Inglaterra, observou-se por Joseph Priestley, em 1770, que um pedaço do material foi extremamente bom para raspagem marcas de lápis sobre papel, daí o nome de borracha. Mais tarde, ele fez o seu caminho lentamente em torno de Inglaterra.

América do Sul continuou a ser a principal fonte das quantidades limitadas de látex de borracha que foram utilizados durante grande parte do século 19. Em 1876, Henry Wickham se reuniram milhares de sementes de seringueira parágrafo do Brasil, e estes foram germinadas em Kew Gardens, na Inglaterra. As mudas foram, em seguida, enviado para a ?ndia , Ceilão ( Sri Lanka ), Indonésia , Singapura e Malaya britânico. Malaya (hoje Malásia ) mais tarde se tornou o maior produtor de borracha. No início de 1900, o Estado Livre do Congo na ?frica também foi uma fonte significativa de látex de borracha natural, principalmente recolhidas pela trabalho forçado. Libéria e Nigéria também iniciou a produção de borracha.

Na ?ndia, o cultivo comercial da borracha natural foi introduzido pelos colonos ingleses, embora os esforços experimentais para crescer de borracha em escala comercial na ?ndia foram iniciados tão cedo quanto 1873 nos jardins botânicos, Calcutá . As primeiras plantações de Hevea comerciais na ?ndia foram estabelecidos em Thattekadu em Kerala em 1902.

Em Cingapura e Malásia, a produção comercial de borracha foi fortemente promovido por Sir Henry Nicholas Ridley, que serviu como o primeiro diretor científico da Jardim Botânico de Cingapura de 1888 a 1911. Ele distribuiu sementes de seringueira para muitos fazendeiros e desenvolveu a primeira técnica para tocar árvores de látex sem causar sérios danos à árvore. Por causa de sua promoção muito fervoroso desta cultura, ele é popularmente lembrado pelo apelido de "Mad Ridley".

Propriedades

Látex de borracha

Borracha apresenta propriedades físicas e químicas únicas. Comportamento tensão-deformação da borracha exibe o Mullins efeito, o Payne efeito, e é frequentemente modeladas como hiperelástico. Borracha estirpe cristaliza.

Devido à presença de um ligação dupla em cada unidade de repetição, borracha natural é suscetível a vulcanização e sensível para craqueamento de ozônio.

Existem dois principais solventes para borracha: aguarrás e nafta (petróleo). O antigo tem sido em uso desde 1764, quando François Fresnau fez a descoberta. Giovanni Fabbroni é creditado com a descoberta de nafta como uma borracha solvente em 1779. Devido borracha não se dissolve facilmente, o material é finamente dividido por trituração antes da sua imersão.

Um amoníaco solução pode ser utilizada para prevenir o coagulação de látex bruto enquanto está a ser transportada a partir do seu local de recolha.

Elasticidade

Na maioria dos materiais elásticos, tais como os metais utilizados no molas, o comportamento elástico é causada por títulos distorções. Quando a força é aplicada, comprimentos de ligação desviar-se da (energia mínima) equilíbrio e energia de deformação é armazenada eletrostaticamente. Borracha é frequentemente assumido a comportar-se da mesma forma, mas acontece que esta é uma descrição pobre. A borracha é um material curioso porque, ao contrário de metais, energia de deformação é armazenada termicamente.

Em seu estado relaxado, borracha consiste em longas cadeias, enroladas-up. Quando a borracha é esticada, as cadeias estão tensos. Sua energia cinética é liberada na forma de calor. Os entropia e temperatura aumenta durante o alongamento, mas diminui durante o relaxamento. Esta variação de entropia é relacionada com as alterações em graus de liberdade. Relaxamento de uma esticada banda de borracha é, assim, accionada por um decréscimo na entropia e temperatura, e a força experimentada é um resultado do arrefecimento do material a ser convertida em energia potencial. Borracha relaxamento é endotérmica e, por esta razão, a força exercida por uma peça esticada de borracha aumenta com a temperatura. O material sofre resfriamento adiabático durante a contração. Este estabelecimento de borracha pode ser facilmente verificado pelo segurando um elástico esticado para seus lábios e relaxando-o. Alongamento de uma faixa de borracha é em alguns aspectos opostos para compressão (embora ambos submetidos a níveis mais elevados de energia térmica de um gás ideal, e relaxamento se opõe à expansão do gás (Nota elásticos duram mais tempo no frio. Um gás comprimido e aquecido também apresenta propriedades "elásticos", por exemplo, dentro de um carro inflado pneu. O facto de que o alongamento é equivalente à compressão é contra-intuitivo, mas isso faz sentido se borracha é visto como um gás unidimensional Além disso, é ligado a outras moléculas. Alongamento e calor aumentar o "espaço" disponível para cada seção da cadeia, porque as moléculas são separadas ou até mesmo derretido.

Vulcanização da borracha cria pontes dissulfeto entre as cadeias, por isso limita os graus de liberdade. O resultado é que as cadeias de apertar mais rapidamente para uma determinada estirpe, aumentando, assim, a constante de força elástica de borracha e tornando mais difícil e menos extensível.

Quando arrefecido abaixo da temperatura de transição vítrea, a segmentos da cadeia quase fluido "congelar" em geometrias fixos e a borracha abruptamente perde as suas propriedades elásticas, embora o processo é reversível. Este estabelecimento lo compartilhada pela maioria dos elastômeros. Em temperaturas muito baixas, de borracha é bastante frágil. Esta temperatura crítica é a razão pneus de Inverno usar uma versão mais suave de borracha que os pneus normais. A borracha não vedações o-ring que contribuíram para a causa do Desastre do Challenger foram pensados para ter arrefecido abaixo de sua temperatura crítica; o desastre aconteceu em um dia excepcionalmente frio. As moléculas do gás na borracha eram demasiado perto das suas moléculas sólidas ligadas (A mudança de fase parcial que separava as moléculas de borracha pode ter ocorrido), permitindo que a borracha para assumir uma forma mais sólida (uma mudança de fase parcial de um líquido e mais molecularmente forma separada não seria bom. gás aquecido tem uma energia superior e borracha devem ser mantidos a temperaturas específicas e, provavelmente, não deve ser usado em veículos que se submetem a mudanças extremas de temperatura.

Composição química

O látex é a cis-1,4-poliisopreno) - polímero com um peso molecular de 100.000 a 1.000.000. Tipicamente, uma pequena percentagem (até 5% de massa seca) de outros materiais, tais como proteínas , ácidos gordos , resinas e materiais inorgânicos (sais) são encontrados em borracha natural. Poliisopreno também pode ser criado sinteticamente, produzindo o que por vezes é referido como "borracha natural sintética", mas as vias sintéticas e naturais são completamente diferentes

Estrutura química de cis-poli-isopreno, o principal constituinte de borracha natural. Cis-poli-isopreno sintética e natural cis-poliisopreno são derivadas a partir de diferentes precursores.

Algumas fontes de borracha naturais chamados guta-percha são compostos por trans-1,4-poli-isopreno, uma isómero estrutural que tem semelhante, mas não idêntica, propriedades.

A borracha natural é uma e um elastómero termoplástico. Uma vez que a borracha é vulcanizada, ele vai se transformar em um termofixos. Mais borracha no uso diário é vulcanizada a um ponto em que partes propriedades de ambos; isto é, se é aquecida e arrefecida, é degradada mas não destruída.

As propriedades finais de um artigo de borracha não depende apenas do polímero, mas também em agentes de enchimento e modificadores como negro de carbono, factice, badejo, e uma série de outros.

Biossíntese

Partículas de borracha são formados na citoplasma das células produtoras de látex especializados chamado Laticíferos dentro de plantas de síntese de borracha. Partículas de borracha são cercadas por uma única membrana com phospholipid caudas hidrofóbicas apontada para dentro. A membrana permite que as proteínas biossintéticas para ser sequestrada na superfície da partícula de borracha crescente, o que permite que novas unidades monoméricas a ser adicionada a partir do lado de fora da biomembrana, mas dentro do lacticifer. A partícula de borracha é uma entidade activa enzimaticamente que contém três camadas de material, a partícula de borracha, uma biomembrana, e unidades monoméricas livres. A biomembrana é mantido firmemente ao núcleo de borracha devido à elevada carga negativa ao longo das ligações duplas do esqueleto do polímero de borracha. Unidades monoméricas de proteínas livres e conjugadas fazer-se a camada exterior. O precursor é de borracha pirofosfato de isopentenilo (um composto alílico), que se alonga por Mg 2+ dependente de condensação por acção de transferase de borracha. O monómero contribui para o fim pirofosfato de polímero em crescimento. O processo desloca o terminal de pirofosfato de alta energia. A reacção produz um polímero cis. O passo de iniciação é catalisada por prenil-transferase, que converte três monómeros de pirofosfato de isopentenilo em pirofosfato de farnesilo. O pirofosfato de farnesil transferase podem ligar-se de borracha para alongar um novo polímero de borracha.

O pirofosfato de isopentenilo necessária é obtida a partir da mevalonato (MVA) via, que é deriva acetil-CoA no citosol. Em plantas, isopreno pirofosfato também pode ser obtido a partir de 1-Deox-D-xyulose-5-fosfato / percurso de 2-C-metil-D-eritritol-4-fosfato dentro de plasmídeos. A proporção relativa da unidade de farnesil pirofosfato iniciador e monómero de pirofosfato de isoprenilo alongamento determina a taxa de síntese de novas partículas contra alongamento de partículas existentes. Apesar de borracha é conhecido por ser produzido por um único enzima, extractos de látex mostraram numerosas proteínas de pequeno peso molecular com função desconhecida. É possível que as proteínas servem como cofactores que haja uma redução da taxa de síntese com a remoção completa.

Usos

Moldados (curados) de compressão de borracha botas antes do flashes são removidos

A utilização de borracha é generalizado, que varia de agregado para produtos industriais, que entra no fluxo de produção na fase intermédia ou como produtos finais. Pneus e câmaras de ar são os maiores consumidores de borracha. Os restantes 44% são absorvidos pelo setor de bens de borracha gerais (GRG), que inclui todos os produtos, exceto pneus e câmaras de ar.

Usos pré-históricos

O primeiro uso de borracha foi pelos olmecas , que séculos mais tarde passaram no conhecimento de látex natural da árvore Hevea em 1600 BC para os antigos maias . Eles cozidos o látex colhido para fazer uma bola para um Jogo de bola mesoamericano.

Fabrico

Outros usos significativos de borracha são perfis de portas e janelas, mangueiras, correias, esteiras, pisos e amortecedores antivibração (montagens) para o indústria automotiva. Gloves (médicos, domésticos e industriais) e de brinquedos balões são também grandes consumidores de borracha, embora o tipo de borracha utilizada que é o látex de concentrado. Tonelagem significativa de borracha é usada como adesivos em muitos fabricação indústrias e produtos, embora os dois mais notáveis são a e o papel indústrias tapete. Borracha também é comumente usado para fazer bandas de borracha e lápis borrachas. Muitos pneus de aviões e câmaras de ar ainda são feitas de borracha natural devido ao alto custo da certificação para uso de aeronaves de substitutos sintéticos.

Aplicações têxteis

Borracha produzido como uma fibra, por vezes, chamado elástico, tem um valor significativo para utilização na indústria têxtil, por causa das suas excelentes propriedades de alongamento e de recuperação. Para estes fins, a fibra de borracha fabricado é feito como ou uma fibra redonda ou rectangular extrudido fibras que são cortadas em tiras a partir de película extrudida. Devido à sua baixa aceitação corante, sentir e aparência, a fibra de borracha ou é coberto por fio de outra fibra ou tecido directamente com outros fios no tecido. No início de 1900, por exemplo, fios de borracha foram utilizados no vestuário de fundação. Enquanto borracha ainda é usado na fabricação de têxteis, sua baixa tenacidade limita sua utilização em peças de vestuário ligeiras porque carece de látex resistência aos agentes oxidantes e está danificada pelo envelhecimento, luz solar, óleo e suor. Procurando uma maneira de resolver estas deficiências, a indústria têxtil se transformou em neopreno (polímero de cloropreno), um tipo de borracha sintética, bem como um outro elastómero fibras mais comumente utilizado, spandex (também conhecido como elastano), devido à sua superioridade para borracha em ambas a resistência e durabilidade.

Vulcanização

A borracha natural é muitas vezes vulcanizada, um processo pelo qual a borracha é aquecida e enxofre , ou peróxido bisfenol são adicionados para melhorar a resistência e elasticidade, e para impedir que a perecer. O desenvolvimento de vulcanização está mais associado com Charles Goodyear em 1839. O negro de carbono é muitas vezes utilizado como um aditivo de borracha para melhorar a sua resistência, especialmente em pneus de veículos.

As reações alérgicas

Algumas pessoas têm um sério alergia ao látex, e exposição a certos produtos de borracha de látex natural como luvas de látex pode causar choque anafilático. Dependendo de como o látex é processado, o proteínas antigénicas encontradas no látex Hevea pode ser significativamente reduzida, como em Vytex látex de borracha natural ou Espuma de borracha Talalay.

Latex é Guayule hipoalergênico e está sendo pesquisada como um substituto para o de indução de alergia Látex de seringueira. Ao contrário da árvore Hevea tappable, estes relativamente pequenos arbustos deve ser colhido todo e látex extraído de cada célula.

Algumas reacções alérgicas não são do látex, mas a partir de resíduos de outros ingredientes utilizados para processar o látex em vestuário, luvas, espuma, etc. Estas alergias são geralmente referidos como sensibilidade química múltipla (MCS).

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