100 знаменитых изобретений

С давних времен химики во время опытов получали на дне и стенках колб смолу – густое, вязкое вещество, которое не всегда удавалось отделить от стекла. Сначала посуду просто выбрасывали, позже химики начали исследовать странные вещества.

Подобные исследования иногда позволяли обнаружить неизвестный ранее полимер. Многие известные сейчас синтетические полимеры были открыты случайно. Их широкое применение началось лишь десятилетия спустя.

Так, полистирол впервые был получен в 1839 г., его промышленное производство началось в 1920 г. Приоритет получения полимера из формальдегида принадлежит А. М. Бутлерову, сделавшему это в 1859 г. Промышленное же производство его началось 101 год спустя, в 1860 году.

Одними из первых полимерных материалов, запущенных в промышленное производство, были целлулоид, резина и эбонит. Их получали на основе природных полимеров.

Целлулоид получали из нитрата целлюлозы и камфоры. Его применение в качестве материала для биллиардных шаров спасло жизни тысячам слонов, бивни которых служили сырьем для изготовления главного атрибута этой благородной игры. В конце XIX – начале XX в. непременным атрибутом мужчин были целлулоидные воротнички и манжеты. Целлулоиду обязаны своим развитием фотография и кинематограф. Это были новые области техники, для которых традиционные материалы не подходили. Впоследствии целлулоид из-за своей легковоспламеняемости был вытеснен другими пластиками. Теперь он применяется лишь для изготовления шариков для настольного тенниса.

Эбонит – резина, содержащая около 30 % серы. По свойствам он совсем не похож на резину.

В конце XIX в. нужды электротехники вызвали к жизни фенольные пластики – различные фенопласты, резолы, карболиты. Это уже были настоящие синтетические полимеры, получаемые из фенола и формальдегида. Из них прессовали электрические патроны, выключатели, розетки, телефонные аппараты, детали радиоприемников и т. п. Настала эра синтетических полимеров.

В конце XIX – начале XX в. на основе формальдегида и фенола стали изготавливаться бакелиты, названные по имени бельгийского ученого.

В 30-е годы XX в. английский химический концерн «Ай-Си-Ай» развернул программу исследований химических реакций под высоким давлением (50–150 МПа). Одна из целей этой работы состояла в проверке предположения, согласно которому при повышенном давлении некоторые реакции конденсации (соединения) молекул должны протекать с высокой скоростью без катализатора. Случайно одной из первых изученных реакций было взаимодействие этилена с бензальдегидом. Ожидаемого продукта конденсации в лабораторном автоклаве обнаружено не было. Но иногда на стенках сосуда находили белый твердый налет рогоподобного вещества.

Сначала ему не придавали значения, так как, согласно данным анализа, он не содержал фрагментов бензальдегида. Но позже его начали исследовать. Вскоре было установлено, что это полимер этилена, по свойствам схожей с гуттаперчей – одним из видов натурального каучука. Гуттаперча, благодаря высокому электрическому сопротивлению, водонепроницаемости и пластичности, в то время широко применялась для изоляции подводных электрических, телеграфных и телефонных кабелей.

Фирма, которой был предложен новый материал, специализировалась на изготовлении оболочек кабелей из гуттаперчи. Она располагала необходимым оборудованием. Уже через год стало ясно, что перед полиэтиленом как новым электроизоляционным материалом открывается большое будущее. Теперь концерн «Ай-Си-Ай» выделил крупные средства на создание уникального производства полимера этилена под давлением 150 МПа, и началась «полиэтиленовая» жизнь.

Коротко остановимся на других, наиболее распространенных видах пластмасс.

Фторопласт сейчас более известен под названием тефлон. Он представляет собой полностью фторированный полиэтилен. Фтор придает полиэтилену высокую химическую стойкость. Фторопласт применяется для уплотнения трубопроводов, производства посуды.

Нейлон – это волокнообразующий полимер из группы полиамидов, разработанный американской фирмой «Дюпон».

Лавсан, получивший название от лаборатории высокомолекулярных соединений Академии наук СССР – волокнообразующий полиэфир – полиэтилентерефталат.

Все пластмассы делятся на термопласты и реактопласты.

Термопласты построены из длинных нитевидных макромолекул. Температура размягчения термопластов от 100 до 250 °C в зависимости от химического состава.

Термопласты при нагревании ведут себя подобно металлам. Если такой полимер нагреть, он начнет размягчаться, станет эластичным, тянущимся, как резина. Он становится пластичным, его можно продавливать, придавать ему любую форму. При охлаждении вновь затвердеет.

Основными видами термопластов являются полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, полиформальдегид, фторопласт, полиамиды, поликарбонаты.

Нитевидные макромолекулы называют линейными макромолекулами. Если у макромолекулы есть боковые ответвления – это разветвленные макромолекулы.