ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы История, настоящее и будущее полимеров из "От колбы до реактора " Что стало бы с нашей щгаилизацией, если бы полимеров не было Но давайте раньше вспомним о том, что все животные и растительные организмы построены из макромолекул, т. е. из полимеров. Читатель, несомненно, уже знает много о белках, о ДНК, о биополимерах, а поэтому для него не прозвучит неожиданно заключение без полимеров не было бы и жизни на земле. Из популярных книг по археологии мы знаем, что первобытный человек широко использовал камень, дерево и кость для изготовления орудий труда и оружия. Дерево и кость-органические полимеры. Добавим сюда волокна растений, из которых получались нити и веревки, необходимые для соединения частей орудий, смолы растительного и минерального происхождения. Все это-природные полимеры. [c.8] Когда человек начал одеваться, то в дело пошли органические полимеры животного и растительного происхождения-это и леопардовая шкура африканского вождя, и тончайшие льняные покрывала египетских фараонов. Органические полимеры и прежде всего древесина сыграли выдающуюся роль в развитии домостроения, кораблестроения, транспорта и даже авиащ1и. [c.8] Многочисленные неудачные опыты химиков с давних времен нередко заканчивались тем, что на дне и стенках их колб и реторт оседала смола-т. е. нечто густое, темно-коричневое, вязкое, что далеко не всегда удавалось даже отделить от стекла.-Смола, опять смола,-в негодовании восклицал ученый и выбрасывал испорченную посуду. Однако нехватка лабораторной посуды и разнообразие образующихся смол должны были в конце концов привлечь внимание наиболее любознательных химиков. И вот уже смолистые остатки не выбрасывают с пренебрежением, а старательно выковыривают, нюхают, пробуют на вкус, пытаются анализировать и, иной раз, обнаруживают неизвестный в природе полимер. [c.9] Так или иначе, но многие широко известные теперь синтетические полимеры были получены более или менее случайно. Некоторые из них нашли промышленное применение спустя 50 и даже 100 лет. Полистирол был впервые получен в 1839 г., его промышленное производство началось в 1920 г. Честь получения полимера из формальдегида принадлежит А. М. Бутлерову, это произошло в 1859 г. Промышленное производство этого полимерного материала началось в 1960 г. [c.9] Вот как описывают, например, открытие полиэтилена. В 30-е годы XX века крупный английский химический концерн Ай-Си-Ай осуществлял программу исследований химических реакций под высоким давлением (50-150 МПа). Одна из целей этой научной работы состояла в проверке предположения, согласно которому при повышенном давлении некоторые реакции конденсации (т. е. соединения) молекул должны протекать с высокой скоростью без катализатора. [c.9] которой был предложен новый материал, как раз специализировалась на изготовлении оболочек кабелей из гуттаперчи. Важно также, что эта фирма располагала необходимым оборудованием. Уже через год стало ясно, что полиэтилену как новому электроизоляционному материалу открывается большое будущее. Теперь концерн Ай-Си-Ай мог решиться ассигновать крупные средства на создание уникального производства полимера этилена под давлением 150 МПа, и жизнь полиэтилена началась. [c.10] Среди самых первых полимерных материалов, запущенных в промышленное производство, были целлулоид, резина и эбонит. Это были еще не совсем настоящие синтетические продукты-их получали на основе природных полимеров. Целлулоид получали из нитрата целлюлозы и камфоры. Целлулоидные воротнички и манжеты когда-то составили целую эпоху в экипировке мужчин. Ему же обязаны развитием фотография и кинематограф. Заметьте-это были новые области техники, для которых традиционные материалы уже не подходили. Впоследствие целлулоид был вытеснен другими пластиками-уж очень легко он воспламенялся. Теперь даже куклы из него перестали делать, но вот для игры в настольный теннис целлулоид пока оказался незаменимым шарики для пинг-понга изготовляют именно из него. [c.10] Если целлулоид со временем уступил свои позиции, то резина продолжает их укреплять. Получали ее вулканизацией, т. е. нагреванием смеси натурального каучука (природного полимера, получаемого из растений-каучуконосов) с серой, сажей и другими добавками. Сера сшивает цепи каучука друг с другом, придавая материалу прочность. Чем больше взять серы, тем тверже получится продукт. Эбонит-это резина, содержащая около 30% серы, по свойствам на резину совсем не похожая. [c.11] Резина была получена впервые Гудьиром в 1839 г. Менее чем за 100 лет, прошедших с тех пор, потребность в резине для автомобилестроения, электротехники, химической промьпплен-ности и других областей хозяйственной деятельности настолько возросла, что натурального каучука стало катастрофически не хватать. Специалисты старшего поколения помнят, какие отчаянные попытки делались, чтобы найти новые природные источники каучука. Возлагались надежды на кок-сагыз. Но даже если всю тропическую область планеты засеять каучуконосами, все равно проблему не удалось бы решить. Выход был найден химиками-было создано производство синтетических каучуков (СК). Первый в мире завод СК был пущен в СССР в 1932 г. Но еще значительно раньше-в конце XIX века нужды электротехники вызвали к жизни и фенольные пластики-различные фенопласты, резолы, карболиты. Это уже были настоящие синтетические полимеры, получаемые из фенола и формальдегида. Из них начали прессовать электрические патроны, выключатели, розетки, телефонные аппараты, детали радиоприемников и т.п. Эра синтетических полимеров началась. [c.11] В русском языке утвердилось множество слов, обозначающих различные полимеры и полимерные материалы. Напомним читателю смысл некоторых терминов, это облегчит дальнейшее чтение. Итак, краткий словарик. [c.11] Большинство мономеров может существовать в твердом, жидком и газообразном состоянии в зависимости от температуры и давления. В обычных условиях это газы или маловязкие жидкости. Стирол, формальдегид, этилен-это все мономеры. [c.12] Часть полимеров может быть твердыми или жидкими в зависимости от температуры, часть-только твердыми. В теоретических расчетах иногда оперируют понятием газообразный полимер , но создать такой невозможно даже в космическом вакууме полимеры испариться не могут. [c.12] Смысл приставок поли- и моно- легко уловить, даже не вдаваясь в объяснения. В химии полимеров используется даже приставка стерео-, правда, не совсем в том смысле, как в радиотехнике. В химии она обозначает определенную пространственную структуру макромолекул. [c.12] Специфическими для химии полимеров являются приставки гомо-, со- и олиго-. [c.12] Гомополимер-это полимер, построенный из молекул только одного мономера. Например, можно сказать, что полиэтилен-это гомополимер этилена. [c.12] Сополимер-совместный полимер, молекулы которого построены из звеньев двух или нескольких мономеров. Иногда, если мономеров три, то продукт называют терполимером. Сополимеры не надо путать со смесями или сплавами гомополимеров. [c.12] Олигомер-это нечто среднее между полимером и мономером. Молекулы олигомера могут быть в 10-100 раз длиннее, чем молекулы мономера, но и они при определенных условиях способны соединяться друг с другом, образуя полимеры. Обычно олигомеры жидкие, но бывают и твердые. [c.12] Расплавленные полимеры текут как сосновая смола или вар, но отнюдь не как вода. Расплавленный полимер не вытечет из стакана, если последний перевернуть вверх дном. Жидкий олигомер течет как вода. [c.13] Сравнительно новым является термин биополимер. Это дань уважения бурно развивающимся биологическим дисщшлинам (вспомните биофизику, биохимию, биокибернетику). Именно из биополимеров построены все живые организмы. Древесина, хлопок, шерсть, кожа-все это биополимеры. [c.13] Некоторые твердые полимеры при нагревании ведут себя подобно металлам. Если такой полимер нагреть, то он начнет размягчаться, станет эластичным, тянущимся как резина. Течь как вода такой полимер не будет, но продавливать, передавливать его можно он становится пластичным. При охлаждении он вновь затвердеет. [c.13] Вернуться к основной статье