-->
|
|
|
Èñêóññòâåííûå è ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû § 22. Ñèíòåòè÷åñêèå îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿÂû óæå ïîçíàêîìèëèñü ñ ïðèðîäíûìè è èñêóññòâåííûìè ïîëèìåðàìè, íî âñå ÷àùå è ÷àùå â ïîâñåäíåâíîé æèçíè âàì ïðèõîäèòñÿ ñòàëêèâàòüñÿ ñ ïîëèìåðàìè, êîòîðûå ñîçäàíû íå ïðèðîäîé è íå íà îñíîâå ïðèðîäíîãî ïîëèìåðíîãî ñûðüÿ, à ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì ðàáîòû õèìèêîâ. Ýòî òàê íàçûâàåìûå ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû. Ñëåäîâàòåëüíî, ïî ïðîèñõîæäåíèþ âñå ïîëèìåðû ìîæíî ðàçäåëèòü íà òðè ãðóïïû (ñõåìà 2):
Êàê è ïåðâûå äâà êëàññà ïîëèìåðîâ, ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû ïî ôîðìå ìàêðîìîëåêóë áûâàþò ëèíåéíûìè, ðàçâåòâëåííûìè è ïðîñòðàíñòâåííûìè (òðåõìåðíûìè) (ðèñ. 84). Ê ëèíåéíûì ñèíòåòè÷åñêèì ïîëèìåðàì ìîæåò áûòü îòíåñåí ïîëèýòèëåí, îäíàêî ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ðå÷ü èäåò íå î ïîëèýòèëåíå âîîáùå, à ëèøü î ïîëèýòèëåíå íèçêîãî äàâëåíèÿ. Ïîëèýòèëåí íèçêîãî äàâëåíèÿ ïîëó÷àþò èç ýòèëåíà ñ èñïîëüçîâàíèåì îñîáûõ êàòàëèçàòîðîâ, êîòîðûå ñïîñîáñòâóþò óâåëè÷åíèþ ëèíåéíûõ ìàêðîìîëåêóë è íå òðåáóþò èñïîëüçîâàíèÿ âûñîêîãî äàâëåíèÿ â ïðîèçâîäñòâåííîì ïðîöåññå. Òàêîé ïîëèýòèëåí áëàãîäàðÿ áîëåå êîìïàêòíîé óïàêîâêå ïîëèìåðíûõ öåïåé èìååò âûñîêóþ ïëîòíîñòü, áîëüøóþ ìåõàíè÷åñêóþ ïðî÷íîñòü. Îí èäåò ãëàâíûì îáðàçîì íà èçãîòîâëåíèå òðóá, áûòîâîé è õèìè÷åñêîé ïîñóäû. Ìàêðîìîëåêóëû ïîëèýòèëåíà âûñîêîãî äàâëåíèÿ èìåþò ðàçâåòâëåííóþ ñòðóêòóðó. Åãî ïëîòíîñòü íèæå, à ýëàñòè÷íîñòü âûøå, ÷åì ó ïîëèýòèëåíà íèçêîãî äàâëåíèÿ. Ýòî íåçàìåíèìûé ìàòåðèàë äëÿ èçãîòîâëåíèÿ óïàêîâêè ïèùåâûõ è íåïèùåâûõ ïðîäóêòîâ, ïàêåòîâ. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ñèíòåòè÷åñêîãî àíàëîãà ïîëèýòèëåíà èñïîëüçóþò åùå îäèí àëêåí — ïðîïèëåí. Îí ïîëèìåðèçóåòñÿ â ñîåäèíåíèå, êîòîðîå, êàê âàì íåòðóäíî äîãàäàòüñÿ, íàçûâàþò ïîëèïðîïèëåíîì:
Ïîëèïðîïèëåí îáëàäàåò áîëüøåé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòüþ, ÷åì ïîëèýòèëåí. Èç íåãî èçãîòîâëÿþò êàíàòû, òðîñû, âåðåâêè. Âàì çíàêîìû áåëûå ïîëèïðîïèëåíîâûå ìåøêè äëÿ ñàõàðà, êðóï è äðóãèõ ïðîäóêòîâ — ÷ðåçâû÷àéíî ïðî÷íûå, î÷åíü ëåãêèå è àáñîëþòíî áåçîïàñíûå äëÿ ÷åëîâåêà. Âû, î÷åâèäíî, íåðåäêî âèäåëè òîðãîâöåâ (¦÷åëíîêîâ»), êîòîðûå òðàíñïîðòèðóþò ñâîé òîâàð â áîëüøèõ ñóìêàõ èç ïîëèïðîïèëåíà. Îäíàêî ïîëèïðîïèëåí — ýòî åùå è ìàòåðèàë äëÿ èçãîòîâëåíèÿ êîâðîâ, äåòñêèõ èãðóøåê, õèìè÷åñêèõ ðåàêòîðîâ, ïîñóäû, êîðïóñîâ êîìïüþòåðíîé òåõíèêè è ìíîãîãî äðóãîãî. Ïðè èçó÷åíèè ñâîéñòâ àöåòèëåíà âû ïîçíàêîìèëèñü åùå ñ îäíèì ñèíòåòè÷åñêèì ïîëèìåðîì ëèíåéíîãî ñòðîåíèÿ — ïîëèâèíèëõëîðèäîì (âñïîìíèòå îñíîâíûå îáëàñòè åãî ïðèìåíåíèÿ). Ëèíåéíóþ ñòðóêòóðó èìåþò òàêæå ñèíòåòè÷åñêèå âîëîêíà, êîòîðûå âìåñòå ñ èñêóññòâåííûìè îòíîñÿò ê õèìè÷åñêèì âîëîêíàì, â îòëè÷èå îò ïðèðîäíûõ (ñõåìà 3).
Ñ ïðèðîäíûìè è èñêóññòâåííûìè õèìè÷åñêèìè âîëîêíàìè âû óæå ïîäðîáíî îçíàêîìèëèñü, ïîýòîìó îñòàíîâèìñÿ íà âîëîêíàõ ñèíòåòè÷åñêèõ. Èõ, â ñâîþ î÷åðåäü, òàêæå ìîæíî ðàçäåëèòü íà îòäåëüíûå ãðóïïû (ñõåìà 4). Î ïîëèïðîïèëåíîâîì âîëîêíå ìû óæå ãîâîðèëè âûøå. Êàïðîíîâîå âîëîêíî îòëè÷àåòñÿ âûñîêîé ïðî÷íîñòüþ, óñòîé÷èâîñòüþ ê èñòèðàíèþ, íå âïèòûâàåò âëàãó. Ïîýòîìó åãî ïðèìåíÿþò äëÿ ïîëó÷åíèÿ êàïðîíîâûõ òêàíåé, èç êîòîðûõ èçãîòàâëèâàþò êîâðû, èñêóññòâåííûé ìåõ, êîðäíóþ òêàíü, îäåæäó. Èç êàïðîíîâîé ñìîëû ïîëó÷àþò ïëàñòìàññû äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé ìàøèí è äðóãèõ êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ. Ïî÷åìó êàïðîí îòíîñÿò ê ïîëèàìèäíûì âîëîêíàì? À ïîòîìó, ÷òî â ìàêðîìîëåêóëå êàïðîíà ìíîãî ðàç ïîâòîðÿåòñÿ çíàêîìàÿ âàì ïåïòèäíàÿ ñâÿçü —ÑΗNH—, êîòîðóþ ïî-äðóãîìó íàçûâàþò àìèäíîé: ... NH—(ÑÍ2)5—ÑΗNÍ—(ÑÍ2)5—ÑΗNH—(ÑÍ2)5—ÑΗ... Ê àìèäíûì âîëîêíàì îòíîñÿò òàêæå õîðîøî çíàêîìîå âàì èç æèçíåííîé ïðàêòèêè âîëîêíî íàéëîí. Èíòåðåñíà èñòîðèÿ îòêðûòèÿ ýòîãî ìàòåðèàëà. Àâòîð ýòîãî îòêðûòèÿ, àìåðèêàíñêèé õèìèê Ó. Êàðîçåðñ, ðàáîòàë íàä ñîçäàíèåì ýòîãî âîëîêíà â Íüþ-Éîðêå è Ëîíäîíå. Èç íàçâàíèé ýòèõ ãîðîäîâ ñëîæèëîñü íàçâàíèå íîâîãî ñèíòåòè÷åñêîãî ïîëèìåðà.  òîì, ÷òî ýòî ïîëèàìèäíîå âîëîêíî, âû ñìîæåòå óáåäèòüñÿ, åñëè ïîñìîòðèòå íà ôîðìóëó ôðàãìåíòà åãî ìàêðîìîëåêóëû: .. .-NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2)4-CO-...
Ïîëèýôèðíîå âîëîêíî ëàâñàí èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü êîñòþìíûõ òêàíåé, ïîñêîëüêó îí îáåñïå÷èâàåò èì íåñìèíàåìîñòü è ýëåãàíòíóþ ôàêòóðó. Óäèâèòåëüíî ïîõîæè íà íàòóðàëüíóþ øåðñòü èçäåëèÿ èç âîëîêíà íèòðîí. Òêàíè èç íèòðîíà èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñïîðòèâíûõ êîñòþìîâ, òðèêîòàæà, ïàëüòî. Ïðèìåíåíèå ïîëèàìèäíûõ è ïîëèýôèðíûõ âîëîêîí ïðåäñòàâëåíî íà ðèñóíêå 85. Ðàçâåòâëåííóþ ñòðóêòóðó èìåþò òàêèå ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû, êàê êàó÷óêè. Ñèíòåòè÷åñêèå êàó÷óêè äåëÿò íà êàó÷óêè îáùåãî è ñïåöèàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ (ñõåìà 5). Áóäóùèì òåõíîëîãàì è ìåäèêàì áóäåò èíòåðåñíî çíàòü, ÷òî ìíîãèå ñèíòåòè÷åñêèå ïîëèìåðû øèðîêî èñïîëüçóþò êàê ìàòåðèàë äëÿ èçãîòîâëåíèÿ èìïëàíòàíòîâ äëÿ ÷åëîâå÷åñêîãî îðãàíèçìà (òàáë. 9).
Ê ïîëèìåðàì ñ òðåõìåðíîé ñòðóêòóðîé îòíîñÿò ðåçèíó è ôåíîëîôîðìàëüäåãèäíûå ñìîëû, ñ êîòîðûìè âû çíàêîìèëèñü ðàíåå. Ôåíîëîôîðìàëüäåãèäíûå ñìîëû, â îòëè÷èå îò ìíîãèõ äðóãèõ ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ, íàçûâàåìûõ òåðìîïëàñòè÷íûìè (ïîëèýòèëåí, ïîëèâèíèëõëîðèä, êàïðîí), îòíîñÿòñÿ ê òåðìîðåàêòèâíûì ïîëèìåðàì. Ïîíÿòíî, ÷òî ïðåâðàùàòü â ãîòîâûå èçäåëèÿ óäîáíåå òå ïëàñòìàññû, êîòîðûå îáðàòèìî òâåðäåþò è ðàçìÿã÷àþòñÿ. Ýòî òàê íàçûâàåìûå òåðìîïëàñòû, èëè òåðìîïëàñòè÷íûå ïîëèìåðû. Èõ ìîæíî ðàöèîíàëüíî îáðàáàòûâàòü è ïåðåðàáàòûâàòü ìåòîäîì ëèòüÿ ïîä äàâëåíèåì, âàêóóìíîé ôîðìîâêè, ïðîôèëüíûì ïðåññîâàíèåì. Åñëè æå â ïðîöåññå ôîðìîâàíèÿ èçäåëèÿ ïðîèñõîäèò ñøèâêà ìàêðîìîëåêóë è ïîëèìåð, òâåðäåÿ, ïðèîáðåòàåò ñåò÷àòîå ñòðîåíèå, òî ýòî âåùåñòâî óæå íåëüçÿ âîçâðàòèòü â âÿçêîòåêó÷åå ñîñòîÿíèå íàãðåâàíèåì èëè ðàñòâîðåíèåì. Òàêèå ïîëèìåðû íàçûâàþò òåðìîðåàêòèâíûìè. Êðîìå ôåíîëîôîðìàëüäåãèäíûõ, ê íèì îòíîñÿò êàðáàìèäíûå è ïîëèýôèðíûå ñìîëû. È â çàêëþ÷åíèå îñòàíîâèìñÿ åùå íà îäíîé êëàññèôèêàöèè ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëèìåðîâ ïî ïðèçíàêó «âèä ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêîãî ïðîöåññà ïðè èõ ïîëó÷åíèè». Âû, î÷åâèäíî, ñàìè ñìîæåòå óêàçàòü, ÷òî ïî ýòîìó ïðèçíàêó ìîæíî âûäåëèòü äâå ãðóïïû ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëèìåðîâ: ïîëèìåðèçàöèîííûå, ò. å. ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ïîëèìåðèçàöèè, è ïîëèêîíäåíñàöèîííûå, ò. å. ïîëó÷åííûå ïóòåì ïîëèêîíäåíñàöèè. Íàì æå îñòàíåòñÿ òîëüêî ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïîëèìåðèçàöèîííûå ïîëèìåðû ïîëó÷àþò èç ìîíîìåðîâ ñ êðàòíûìè ñâÿçÿìè, à ïîëèêîíäåíñàöèîííûå — èç ìîíîìåðîâ, êîòîðûå ñîäåðæàò â ìîëåêóëàõ ôóíêöèîíàëüíûå ãðóïïû. Òàêîé ïîäðîáíûé î÷åðê î ñèíòåòè÷åñêèõ ïîëèìåðàõ ìû ïðèâåëè äëÿ òîãî, ÷òîáû ïîêàçàòü, êàê êîíñòðóêòèâíî ðàáîòàåò ÷åëîâå÷åñêàÿ ìûñëü. Ñìååì íàäåÿòüñÿ, ÷òî íåêîòîðûå èç âàñ ñìîãóò âíåñòè çàìåòíûé âêëàä â ðåøåíèå íåñòàíäàðòíûõ ñèòóàöèé â ñôåðå áóäóùåé ïðîôåññèîíàëüíîé äåÿòåëüíîñòè, è íåîáÿçàòåëüíî õèìè÷åñêîé.
1. Êàê êëàññèôèöèðóþò ïîëèìåðû ïî ïðîèñõîæäåíèþ? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû èçâåñòíûõ âàì ïðåäñòàâèòåëåé ãðóïï ïîëèìåðîâ ïî ýòîìó ïðèçíàêó. Ðàññêàæèòå î çíà÷åíèè ýòèõ ïîëèìåðîâ â ïðèðîäå è æèçíè ÷åëîâåêà. 2. Êàê êëàññèôèöèðóþò ïîëèìåðû ïî ôîðìå ìàêðîìîëåêóë? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû èçâåñòíûõ âàì ïðåäñòàâèòåëåé ãðóïï ïîëèìåðîâ ïî ýòîìó ïðèçíàêó. Ðàññêàæèòå î çíà÷åíèè ýòèõ ïîëèìåðîâ â ïðèðîäå è æèçíè ÷åëîâåêà. 3. Êàê êëàññèôèöèðóþò ïîëèìåðû ïî îòíîøåíèþ ê íàãðåâàíèþ? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû èçâåñòíûõ âàì ïðåäñòàâèòåëåé ãðóïï ïîëèìåðîâ ïî ýòîìó ïðèçíàêó. Ðàññêàæèòå î çíà÷åíèè ýòèõ ïîëèìåðîâ â ïðèðîäå è æèçíè ÷åëîâåêà. 4. Êàê êëàññèôèöèðóþò ïîëèìåðû ïî ñïîñîáó ïîëó÷åíèÿ? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû èçâåñòíûõ âàì ïðåäñòàâèòåëåé ãðóïï ïîëèìåðîâ ïî ýòîìó ïðèçíàêó. Ðàññêàæèòå î çíà÷åíèè ýòèõ ïîëèìåðîâ â ïðèðîäå è æèçíè ÷åëîâåêà. 5. Ïðèãîòîâüòå ñîîáùåíèå íà òåìó «Ðîëü ïîëèìåðîâ â ìîåé áóäóùåé ïðîôåññèè». 6. Ïðèãîòîâüòå ñîîáùåíèå îá èñòîðèè îòêðûòèÿ êàêîãî-íèáóäü ñèíòåòè÷åñêîãî ïîëèìåðà, èñïîëüçóÿ äîïîëíèòåëüíóþ ëèòåðàòóðó. 7. Ïðèãîòîâüòå ñîîáùåíèå íà òåìó «Ïëàñòìàññû — ñîâðåìåííûå êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû». 8. Ïðèãîòîâüòå ñîîáùåíèå íà òåìó «Ðîëü ïîëèìåðîâ â ñîâðåìåííîì ñàìîëåòîñòðîåíèè (àâòîìîáèëåñòðîåíèè, ñòðîèòåëüíîé èíäóñòðèè, ìåäèöèíå, íåôòå- è ãàçîäîáû÷å è ò. ä.)».
|
|
|