-->
|
|
|
Èñêóññòâåííûå è ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû § 21. Èñêóññòâåííûå ïîëèìåðûÊàê âû ñìîãëè óáåäèòüñÿ íà ïðèìåðå ðàññìîòðåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé æèâîé ïðèðîäû, ìíîãèå èç íèõ èìåþò ïîëèìåðíóþ ïðèðîäó. Ïîëèìåðíûå âåùåñòâà è ìàòåðèàëû íà èõ îñíîâå ïðî÷íî âîøëè â ïîâñåäíåâíóþ æèçíü ÷åëîâåêà. Ðàçíîîáðàçèå îáëàñòåé èõ ïðèìåíåíèÿ òðåáóåò ïðèäàíèÿ ýòèì âåùåñòâàì ñâîéñòâ, êîòîðûìè íå îáëàäàþò ïðèðîäíûå ïîëèìåðû. Õèìèêè íàøëè ñïîñîáû õèìè÷åñêîé ìîäèôèêàöèè ïðèðîäíûõ ïîëèìåðîâ. Ïðè ýòîì îñíîâíàÿ öåïü ìàêðîìîëåêóë íå ïðåòåðïåâàåò èçìåíåíèé, íî â ñîñòàâå âåùåñòâà ïîÿâëÿþòñÿ íîâûå ãðóïïû àòîìîâ, ïðèäàþùèå åìó íîâûå ôèçè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå ñâîéñòâà.
Ñõåìàòè÷íîå ïîëó÷åíèå èñêóññòâåííûõ ïîëèìåðîâ ìîæíî èçîáðàçèòü ñëåäóþùèì îáðàçîì:
Èñêóññòâåííûå ïîëèìåðû èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïëàñòìàññ, âîëîêîí è äðóãèõ ìàòåðèàëîâ.
Ïîëèìåð è ïëàñòìàññà — ýòî íå îäíî è òî æå. Ëþáàÿ ïëàñòìàññà ñîäåðæèò ïîëèìåð, íî êðîìå íåãî â åå ñîñòàâ ìîãóò âõîäèòü è äðóãèå êîìïîíåíòû: êðàñèòåëè (ïðèäàþò ìàòåðèàëó öâåò), íàïîëíèòåëè (îáåñïå÷èâàþò æåñòêîñòü ïëàñòìàññû), ïëàñòèôèêàòîðû (äåëàþò ìàòåðèàë áîëåå ýëàñòè÷íûì, ãèáêèì) è äð. Ïîæàëóé, ñàìûì óäîáíûì ïðèðîäíûì ïîëèìåðîì äëÿ õèìè÷åñêîé ðåêîíñòðóêöèè åãî ìîëåêóë ÿâëÿåòñÿ öåëëþëîçà. Ïåðâàÿ ïëàñòìàññà áûëà ïîëó÷åíà â êîíöå XIX â. â Àìåðèêå. Ïðè îáðàáîòêå öåëëþëîçû êîíöåíòðèðîâàííîé àçîòíîé êèñëîòîé â ïðèñóòñòâèè êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòû äâå ãèäðîêñèëüíûå ãðóïïû â ñòðóêòóðíîì çâåíå çàìåùàþòñÿ íà íèòðîãðóïïû. Ïîëó÷åííîå âåùåñòâî íàçûâàþò äèíèòðàòîì öåëëþëîçû:
Ïðè äîáàâëåíèè ê äèíèòðàòó öåëëþëîçû êàìôîðû (â êà÷åñòâå ïëàñòèôèêàòîðà) ïîëó÷àþò ïëàñòìàññó ìîëî÷íî-áåëîãî öâåòà, ïîõîæóþ íà ñëîíîâóþ êîñòü. Ýòà ïëàñòìàññà ïîëó÷èëà íàçâàíèå öåëëóëîèä. Ïåðâûìè èçäåëèÿìè, êîòîðûå áûëè èçãîòîâëåíû èç öåëëóëîèäà, ñòàëè áèëüÿðäíûå øàðû, çàòåì ìåëêèå áûòîâûå ïðåäìåòû: ðàñ÷åñêè, èãðóøêè, ëèíåéêè. Èç íèòðàòîâ öåëëþëîçû èçãîòàâëèâàëè êèíî- è ôîòîïëåíêó. Áîëüøèì íåäîñòàòêîì öåëëóëîèäà ÿâëÿåòñÿ åãî ãîðþ÷åñòü. Ââèäó ïîâûøåííîé ïîæàðîîïàñíîñòè îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ öåëëóëîèäà òåïåðü îãðàíè÷åíà.  íàñòîÿùåå âðåìÿ èç ýòîãî ìàòåðèàëà èçãîòàâëèâàþò òåííèñíûå øàðèêè è êðàñèâóþ, áëåñòÿùóþ îáëèöîâêó ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ. Íà îñíîâå íèòðàòîâ öåëëþëîçû èçãîòàâëèâàþò êëåé è ëàêè. Ëþäè íàó÷èëèñü ìíîãèå íåäîñòàòêè âåùåñòâ îáðàùàòü â äîñòîèíñòâà. Ñäåëàòü äèíèòðàò öåëëþëîçû åùå áîëåå ãîðþ÷èì ìîæíî, ïðåâðàòèâ åãî â òðèíèòðàò. Òðèíèòðàò öåëëþëîçû èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå ïîðîõà è íàçûâàþò ïèðîêñèëèíîì. Íà îñíîâå èñêóññòâåííûõ ïîëèìåðîâ ïîëó÷àþò íå òîëüêî ïëàñòìàññû, íî è âîëîêíà.
Ñàìà öåëëþëîçà — ýòî âîëîêíèñòûé ìàòåðèàë.  ýòîì ëåãêî óáåäèòüñÿ, ðàññìîòðåâ êóñî÷åê ìåäèöèíñêîé âàòû. Èç öåëëþëîçíûõ âîëîêîí ñîñòîÿò õëîï÷àòîáóìàæíûå è ëüíÿíûå òêàíè. Íàðÿäó ñ íåîñïîðèìûìè ïðåèìóùåñòâàìè èçäåëèÿ èç õëîïêà è ëüíà îáëàäàþò ñóùåñòâåííûìè íåäîñòàòêàìè. Îíè íåäîñòàòî÷íî ïðî÷íû (îñîáåííî ïðè íàìîêàíèè), ëåãêî ìíóòñÿ, íå èìåþò áëåñêà, ïîâðåæäàþòñÿ ãðèáêîì. Ýòèõ íåäîñòàòêîâ ëèøåíû èçäåëèÿ èç ñàìîãî ðàñïðîñòðàíåííîãî èñêóññòâåííîãî âîëîêíà — àöåòàòíîãî øåëêà. Ïðîöåññ ïîëó÷åíèÿ ïîëèìåðà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ àöåòàòíûõ íèòåé î÷åíü íàïîìèíàåò ïîëó÷åíèå äèíèòðàòà öåëëþëîçû. Òîëüêî â ýòîì ñëó÷àå öåëëþëîçó îáðàáàòûâàþò íå àçîòíîé, à óêñóñíîé êèñëîòîé. Âñå òðè ãèäðîêñèëüíûå ãðóïïû ñòðóêòóðíîãî çâåíà öåëëþëîçû âñòóïàþò â ðåàêöèþ ýòåðèôèêàöèè.  ðåçóëüòàòå îáðàçóåòñÿ ïîëèìåð ñ òðåìÿ ñëîæíîýôèðíûìè ãðóïïàìè — òðèàöåòàò öåëëþëîçû: öåëëþëîçà + ÑÍ3ÑÎÎÍ --—> òðèàöåòàò öåëëþëîçû + âîäà.
Òðèàöåòàò öåëëþëîçû, â îòëè÷èå îò èñõîäíîãî ïðèðîäíîãî ïîëèìåðà, âîëîêíèñòîé ñòðóêòóðîé íå îáëàäàåò. Êàê æå èçãîòîâèòü èç íåãî íèòè? Äëÿ ýòîãî áûë ïðèäóìàí ñïåöèàëüíûé òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ. Òðèàöåòàò öåëëþëîçû ðàñòâîðÿþò â îðãàíè÷åñêîì ðàñòâîðèòåëå äî îáðàçîâàíèÿ âÿçêîãî ðàñòâîðà è ïîä áîëüøèì äàâëåíèåì ïðîäàâëèâàþò åãî ÷åðåç êîëïà÷êè ñî ìíîæåñòâîì ìåëü÷àéøèõ îòâåðñòèé — òàê íàçûâàåìûå ôèëüåðû. Ñòðóéêè ðàñòâîðà îáäóâàþòñÿ òåïëûì âîçäóõîì, ðàñòâîðèòåëü èñïàðÿåòñÿ, ïîëèìåð çàòâåðäåâàåò â òîí÷àéøèå íèòè (ðèñ. 83). Òêàíè èç àöåòàòíîãî âîëîêíà (àöåòàòíîãî øåëêà) î÷åíü êðàñèâû, ëåãêî îêðàøèâàþòñÿ è ìíîãîôóíêöèîíàëüíû: èç íèõ ñ îäèíàêîâûì óñïåõîì èçãîòàâëèâàþò è ïîäêëàäî÷íûé ìàòåðèàë, è íàðÿäíûå áàëüíûå ïëàòüÿ. Ïîìèìî àöåòàòíîãî øåëêà, ê èñêóññòâåííûì âîëîêíàì îòíîñÿòñÿ òàêæå âèñêîçà, ìåäíî-àììèà÷íîå âîëîêíî. Âèñêîçó òàêæå ïîëó÷àþò íà îñíîâå öåëëþëîçû ïóòåì ïîñëåäîâàòåëüíîé îáðàáîòêè ðàñòâîðîì ùåëî÷è, ñåðîóãëåðîäîì CS2, ðàñòâîðîì êèñëîòû. Âèñêîçíîå âîëîêíî ïî êðàñîòå ïî÷òè íå óñòóïàåò íàòóðàëüíîìó, îíî òàêæå ãèãèåíè÷íî (ïðîïóñêàåò íàðóæó âëàãó) è, ÷òî íåìàëîâàæíî, íàìíîãî äåøåâëå íàòóðàëüíîãî. Ìîæíî ëè ñîâñåì îòêàçàòüñÿ îò ïðèðîäíîãî ïîëèìåðíîãî ñûðüÿ ïðè ïðîèçâîäñòâå ïëàñòìàññ è âîëîêîí? Äëÿ ñîâðåìåííîé õèìèè íåò íè÷åãî íåâîçìîæíîãî! Î ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëèìåðàõ ïîéäåò ðå÷ü â ñëåäóþùåì ïàðàãðàôå.
1. Êàêèå ïîëèìåðû íàçûâàþò èñêóññòâåííûìè?  ÷åì èõ îòëè÷èå îò ïðèðîäíûõ? Ïëàñòìàññû èíîãäà íàçûâàþò êîìïîçèöèîííûìè ìàòåðèàëàìè. Îáúÿñíèòå ïðîèñõîæäåíèå ýòîãî òåðìèíà. 2. Êàêóþ ïëàñòìàññó íàçûâàþò öåëëóëîèäîì? Êàê è èç ÷åãî åå ïîëó÷àþò? Óêàæèòå íåäîñòàòîê ýòîãî ïîëèìåðà. Ïåðå÷èñëèòå îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ öåëëóëîèäà. 3. Íà óïàêîâêàõ ñ íèòðîöåëëþëîçíûì êëååì èìååòñÿ ïðåäóïðåæäåíèå î ñîáëþäåíèè ïðè ðàáîòå ñ íèì ìåð ïîæàðíîé áåçîïàñíîñòè. Ñ ÷åì ýòî ñâÿçàíî? 4. ×òî òàêîå âîëîêíà? Êàêèå íàòóðàëüíûå âîëîêíà (æèâîòíîãî è ðàñòèòåëüíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ) è èñêóññòâåííûå âîëîêíà âû çíàåòå? 5. Ê êàêîìó òèïó ðåàêöèé îòíîñÿò ïîëó÷åíèå òðèàöåòàòà öåëëþëîçû? Ê êàêîìó êëàññó îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé îòíîñÿò ïðîäóêò ýòîé ðåàêöèè? 6. Êàê èç òðèàöåòàòà öåëëþëîçû ôîðìóþò âîëîêíî? Äëÿ ÷åãî èñïîëüçóþò òêàíè èç àöåòàòíîãî øåëêà?
|
|
|