v_mire_plastmass

В науке всегда находились ученые, заглядывавшие на
десятилетия, а иногда и на века вперед. Великий русский
химик А.М. Бутлеров в середине 19 века первым разработал
те основные принципы, на которых впоследствии были
основаны методы получения полимеров . Еще в 1909 г. С.В.
Лебедев связал молекулы бутадиена – газообразного
продукта, вырабатываемого из спирта в длинные цепочки
и получил полимер, сходный с естественным каучуком.
Бельгийский химик Л. Бакеланд, работал с фенолом и
формальдегидом , растворенными в воде. Однажды,
нагревая эту смесь под давлением, он получил твердое и
прозрачное вещество, которое прекрасно выдержало
высокую температуру, было очень устойчиво к действию
химических веществ, хорошо противостояло механическому
износу, не боялось влаги и в довершении всего оказалось
великолепным изолятором электрического тока. Новый
материал в честь его создателя был назван бакелитом.
Бакелит стал первым продуктом новой отрасли
промышленности – индустрии пластических масс.
В
молекулах некоторых углеводородов атомы углерода связаны
между собой двойными и даже тройными связями.
Особенность молекул непредельных углеводородов
заключается в том , что при определенных условиях одна из
связей между атомами углерода может быть разорвана, и
тогда молекула приобретает способность присоединять к себе
одну за другой множество таких же молекул. Образуется одна
гигантская макромолекула, состоящая из нескольких десятков
и сотен тысяч метиленовых групп CH₂-- .
Таким путем
появился на свет полиэтилен. Из газа возникает твердое
вещество, обладающее большой механической прочностью.
Благодаря своим исключительным свойствам и
промышленности, изготовляющей электрические кабели и
провода, 1 m легкого полиэтилена заменяет 3 m очень
дорогого свинца
Из полиэтилена можно изготовлять и всевозможную тару:
химическую, обычную посуду и даже огромные цистерны для
перевозки жидкости . Полиэтилен- отличный материал для
футеровки ( облицовки изнутри металлических труб,
применяемых для перекачки кислот и других жидкостей,
разъедающих металлы. Там, где стальные трубы приходилось
менять каждые 2 месяца, трубы , облицованные изнутри
полиэтилена, служат больше 3х лет.



Из полиэтилена изготовляют и сплошные трубыпрочные, гибкие, практически «вечные». Трудно даже
подсчитать, какое количество газовых, водопроводных и
иных металлических труб можно будет заменить на
более стойкие и дешевые- пластмассовые. Можно
представить себе машину будущего, которая на ходу
роет траншею, тут же отливает полиэтиленовую трубу,
укладывает ее на место и засыпает землей
Свыше двух миллионов химических соединений знают
теперь химики-органики, и это количество
увеличивается буквально каждый день.
Если в молекуле этилена один из 4х атомов водорода
замещен атомом хлора , то получается уже другой
мономер - винил хлорид, из которого образуется
полимер поливинилхлорид. Он обладает меньшей
горючестью, большей жесткостью и высокой
механической прочностью . Из пропитанной им ткани
изготовляют прочные ремни для шахтных
транспортеров, плитки для полов, водопроводные трубы
Поливинилхлорид заменяет металлы . В
южных районах вода ценится на весь золота.
Для орошения полей вода поступает через
сильно разветвленную сеть ирригационных
сооружений при этом большая часть воды
просачивается сквозь стенки каналов . Но если
стенки каналов выстлать тонкой
поливинилхлоридной пленкой, утечка воды
прекратится.
Замена в этилене одного из атомов водорода
группой CN приводит к образованию мономера
акрилонитрила.
Из него получается
полиакрилонитрил- материал для
изготовления синтетических волокон -орлон,
нитрон, акрилан. Меха, ковры, одеяла,
перчатки, носки, свитера из нитрона также
теплы и мягки, как и сделанные из верблюжьей
шерсти.
.

Замена в этилене одного из атомов водорода
группой CN приводит к образованию мономера
акрилонитрила.
Из него получается
полиакрилонитрил- материал для
изготовления синтетических волокон -орлон,
нитрон, акрилан. Меха, ковры, одеяла,
перчатки, носки, свитера из нитрона также
теплы и мягки, как и сделанные из
верблюжьей шерсти.
Полимеризация




тефлона
В процессе полимеризации получаются гигантские
молекулы-цепочки из сотен тысяч и даже миллионов
составных звеньев. Если в поликонденсации участвуют
молекулы и на концах у них заранее заготовлены
«крючочки», с помощью которых они соединяются в
цепочки полимера, то в процессе полимеризации эти
«крючочки» создаются лишь в тот момент, когда каждый
мономер становится на свое место.
Не все мономеры сразу, без предварительной
подготовки, пригодны для создания полимеров. По
этому их чаще всего приходится перестраивать и только
после этого приступать к «сшиванию» в длинные
цепочки.
Процесс создания синтетической пластической
массы политетрафторэтилена, или фторопласта
(тефлона). Это один из самых сложных процессов . Он
наглядно покажет методы и приемы, к каким приходится
прибегать современной химии молекулярных
соединений.


Химики заранее задались целью получить
вещество, которое обладало бы сочетанием
свойств, невстречающихся в природе :
высокой таплостойкостью , устойчевостью к
самым сильным окислителями , механической
прочностью . В качестве исходного вещества
был взят газ метан. Для этого атомы водорода
в нем нужно заменить на атомы фтора.
Вначале метан подвергают действию хлора. В
ходе химической реакции из молекулы метана
удаляются три атома водорода и на их место
становятся три атома хлора. Вместо молекулы
метана образуется молекула хлороформа
CHCl3.
Один атом водорода еще сохраняется.
Хлороформ подвергают воздействию
фтористого водорода. Из молекулы
хлороформа удаляются два атома хлора, и на
их место становятся два атома фтора.
Образуется молекула дифторхлорметана
CHF2Cl .













Сейчас уже можно приступить к созданию тетрафторэтилена
– исходного мономера, необходимого для постройки цепочки
задуманного полимера.
Из новой молекулы удаляют «вспомогательный» атом
хлора и атом водорода, которые тяготеют друг к другу . Это
может произойти лишь в ходе взаимодействия двух молекул
дифторхлорметана.
F
H
Cl
F
F
F
F
F
\
/
\
/
\
/
\
/
C
+
С
C==C
+
C==C
+ 2HCl
/
\
/
\
/
\
/
\
F
Cl
H
F
F
F
F
F
Заготовка исходного вещества закончена. Можно приступить к
«сшиванию» полученных мономерных молекул в политетрафторэтилен.
Процесс полимеризации проводят под высоким давлением в присутствии
катализатора, например – перекиси водорода:
F
F
F
F
F
F
F
F
|
|
|
|
|
|
|
|
C == C
C --C --C --C --C --C
|
|
|
|
|
|
|
|
F
F
F
F
F
F
F
F



Полученный полимер – белая твердая маска – обладает
необыкновенными свойствами и сохраняет их в очень широких
температурных пределах, от -60° до +300°.

На фторопласт не действуют ни щелочи, ни кислоты. Его
не растворяет даже так называемая «царская водка»
(смесь соляной и азотной кислот), разъедающая золото
и платину. Поэтому фторопласт, который иногда
называют «органической платиной», - идеальный
материал для изготовления химической посуды, труб
и аппаратуры. Кроме того, пока это самое скользкое
вещество в мире. Брошенная на стол пленка из
фторопласта может буквально «стечь» на пол. Если
скользящую поверхность лыж подбить такой пленкой,
скорость спуска с горы резко увеличится.
Фторопластовые подшипники в некоторых приборах и
машинах могут работать бесконечно долго без всякой
смазки! Фторопласт – прекрасный диэлектрик,
обладающий к тому же исключительно высокой
теплоемкостью. Защищенные им электрические провода
и обмотки могут выдерживать перегрев до 400°.
(Температура, при которой плавится свинец).
Единственный недостаток полимера – трудность и
сложность переработки его в изделия – пленки, волокна

.

Фторопластовые подшипники в некоторых
приборах и машинах могут работать
бесконечно долго без всякой смазки!
Фторопласт – прекрасный диэлектрик,
обладающий к тому же исключительно высокой
теплоемкостью. Защищенные им электрические
провода и обмотки могут выдерживать
перегрев до 400°. (Температура, при которой
плавится свинец). Единственный недостаток
полимера – трудность и сложность
переработки его в изделия – пленки, волокна
Фторопластовые подшипники в некоторых
приборах и машинах могут работать бесконечно
долго без всякой смазки! Фторопласт –
прекрасный диэлектрик, обладающий к тому же
исключительно высокой теплоемкостью.
Защищенные им электрические провода и обмотки
могут выдерживать перегрев до 400°.
(Температура, при которой плавится свинец).
Единственный недостаток полимера – трудность и
сложность переработки его в изделия – пленки,
волокна