Файл: Щеголев Н.В. Полимер вездесущий.pdf

готовления различных прокладок, рукавов, для покрытия химической аппаратуры.

Высокие электроизоляционные свойства каучука используются в электротехнике.

Если ввести в полимерную молекулу бутиАкаучука бром, то получаются бромбутилкаучуки, которые достаточно быстро вулка­ низируются и хорошо совмещаются с други­ ми каучуками.

Очень интересными оказались каучуки, содержащие хлор, так называемые хлорпреновые каучуки, известные также под назва­ нием найриты. Они обладают прекрасной эла­ стичностью, стойки к тепловому старению и динамическим нагрузкам, но относительно тяжелы. Их удельный вес примерно на 25 про­ центов больше обычных. И это становится понятным, если учесть, что они содержат около 35 процентов хлора — газа, как извест­ но, тяжелого.

Секрет высоких качеств этого каучука за­ ключается и в том, что его макромолекула имеет регулярную структуру.

Молекула хлорпрена имеет следующий вид:

С1

сн2=с—си=сн2

Назовем левую половину молекулы «голо­ вой», а другую «хвостом».

При реакции полимеризации, как мы уже знаем, двойные связи раскрываются, в цент­ ре создается одна новая, и происходит рост

117

макромолекулы. И вот если макромолекула будет построена по схеме «голова — хвост — голова — хвост...» и т. д.г мы получим макро­ молекулы регулярного строения, при усло­ вии, что и боковая группа (хлор) будет чере­ доваться в определенном порядке. Если мо­ номеры будут присоединяться беспорядочно, при нашей терминологии: «хвост — хвост — голова — хвост — голова...» и так далее — структура будет нерегулярной, хаотической.

Такое рааличие в строении макромолекул каучука оказывает большое влияние на его физико-химические свойства. Полимеры ре­ гулярной структуры обладают отличной эла­ стичностью.

Лучшая эластичность натурального каучу­ ка перед некоторыми массовыми синтетиче­ скими как раз и объясняется этим. Натураль­ ный каучук имеет регулярную структуру, а например, натрий-бутадиеновый ее не имеет. Многими ценными свойствами обладают хлорпрановые каучуки, к этому следует доба­ вить, что они дешевы в производстве и тре­ буют наименьших затрат при постройке но­ вых заводов.

В каучуке вместо хлора может присутст­

до 50 процентов этого элемента. Главное свой­ ство таких каучуков — стойкость к различ­ ным растворителям, щелочам, кислотам. Эти каучуки выдерживают температуры до 225°С. При очень низких температурах каче­ ства их становятся несколько хуже.

118

Ученые нашего времени создали несколь­ ко десятков различных каучуков, используя для этого и углеводороды, и некоторые произ­ водные фтора и хлора и соединения

кремния.

Каждый каучук является обладателем особых нужных технике и науке свойств.

Академик Лебедев в свое время говорил, что «синтез каучуков — источник бесконеч­ ного многообразия. Теория не кладет границ этому (Многообразию. А так как каждый но­ вый каучук является носителем своей ориги­ нальной шкалы свойств, то резиновая про­ мышленность, пользуясь, наряду с натураль­ ными, также и синтетическими каучуками, получит недостающую ей сейчас широкую свободу в выборе нужных свойств».

Уже в настоящее время ученые имеют в своем распоряжении целую палитру раз­ личных каучуков с весьма ценными свойст­ вами, и работы в этой области продолжаются.

РЕЗИНА, МЕТАЛЛ И СТЕКЛО

Повышение прочности было всегда одной из задач ученого и инженера при создании новых материалов и изделий из них. Возьмем, к примеру, автомобильную шину. Замена

119

хлопчатобумажного корда капроновым по­ высила срок службы шины до 40 процентов.

экономии.

Кроме того, шина получилась такой проч­ ной, что удается примерно на 10—15 процен­ тов повысить грузоподъемность автомобиля. Каждая тысяча четырехтонных грузовиков в этом случае может перевозить на 400—600 тонн больше груза.

Применение капрона при изготовлении транспортерных лент дает стране экономию около 10 миллионов рублей в год. А нельзя ли еще повысить прочность некоторых рези­ новых изделий, применив корд более проч­ ный?

Оказалось, это возможно. Решили приме­ нить стеклянное волокно диаметром 10 — 20 микрон, однако встретились с одной труд­ ностью: каучук очень плохо сцеплялся (склеи­ вался) со стеклянным волокном.

Но ученые знали, что стекло относитель­ но хорошо совмещается с металлом, а ме­ талл— с каучуком. Тогда стали тонкие стек­ лянные нити сначала покрывать алюминием, цинком или кадмием. Для этого обычно стек­ лянное волокно пропускается через ванну с расплавленным металлом. Вполне достаточ­ ным, оказалось, нанести слой металла толщи­ ной каких-нибудь 2—3 микрона.

Используя такой материал для упрочения резин, удалось получить изделия очень высо­ ких качеств.

120

МОРСКОЙ

ДРАКОН

Говорят, в море живет какое-то чудови­ ще — морской дракон. Пытались его даже ло­ вить, но пока безуспешно. Так во всяком случае об этом сообщала московская «Не­ деля».

Но дракон в море плавает действительно, и сделан он из... полимеров. «Драконом» остроумно назвала в свое время одна из ан­ глийских фирм новое средство для транспор­ тировки жидких грузов по морю. Это мяг­ кие контейнеры, напоминающие колбасы, начиненные сотнями и даже тысячами тонн нефти. Сравнительно тонкая оболочка такого контейнера изготовлена из полимеров. Внут­ ренняя сторона сделана из бензостойких сор­ тов резины, капрона или нейлона. Наружные слои из специальных резин, стойких к мор­ ской воде и солнечному свету. Резины в этом случае служат лучше капрона, который впи­ тывает воду и менее устойчив к воздействию солнечных лучей.

Нефтепродукты легче воды, поэтому кон­ тейнеры снабжены балластными цистернами. В случае шторма весь караван может продол­ жать путь в подводном положении. Делается это во избежание обрыва буксирных тросов,

121

порчи оболочек. Ну, а если перевозимый груз несколько тяжелее морокой воды, в опреде­ ленные отсеки контейнера может быть нака­ чен воздух.

После того как груз доставлен к месту назначения, остается только смотать пустой контейнер на большую катушку, погрузить

грузов очень экономичен. Считают, что стои­ мость таких контейнеров составляет около десяти процентов стоимости танкера рав­ ной грузоподъемности. Широкое исполь­ зование такого вида перевозок сулит боль­ шие выгоды.

Из синтетических материалов такого типа могут быть изготовлены резервуары для хра­

с точки зрения пожаробезопасности, так и из соображений более рационального исполь­ зования территорий вблизи крупных морских портов. Ведь современные морские пароходы потребляют в качестве топлива большие ко­ личества нефтепродуктов.

Интересно отметить, что нефтепродукты, хранящиеся в подводном резервуаре, не за­ мерзают даже в самые холодные зимы, так как температура воды в море никогда не бы­ вает ниже 0°С. Немаловажным является и то, что при заправке из подводного резервуара в ряде случаев можно обойтись и без приме­ нения насосов: малый удельный ве-с нефте­

122

продуктов по сравнению с морокой водой за­ ставляет подниматься топливо самотеком вверх.

Применение резины в самых различных областях служит делу технического прогрес­ са. Ученые продолжают создавать новые сорта ее, расширяют области применения. И то, что сегодня находится пока еще в сте­ нах лабораторий, завтра станет достоянием народа.

ЧЕЛОВЕК И ВОЛОКНО

Одна из чудесных легенд Древней Греции повествует о том, как дочь царя Миноса пре­ красная Ариадна помогла герою Тесею — сыну бога Посейдона — ¡спасти афинских де­ вушек и юношей от чудовища Минотавра. Ариадна дала герою клубок ниток, и, разма­ тывая их, Тесей проник в лабиринт, убил кро­ вожадного Минотавра и нашел обратный путь. «Нить Ариадны» — стало крылатым выражением.

И хотя события легенды относятся к мно­ гим тысячам лет до нашей эры, знакомство человека с нитью, волокном, пряжей произо­ шло еще раньше. С тех пор они честно слу­ жат человеку. В начале века были известны

123

лишь шерсть, лен и хлопок, вискозные во­ локна только начинали появляться, теперь химия полимеров дала их огромное множест­ во: капрон, нейлон, лавсан, нитрон, виньон

и т. д.

Рассмотрим технологию получения капро­ новой нити, тем более, что она имеет много

В нашей экскурсии на химический комби­ нат мы познакомились с тем, как из фенола, водорода, аммиака и других продуктов при­ готовили маслянистый на ощупь, похожий на стеарин капролактам и отправили его на комбинат химического волокна. Просле­ дим дальнейший путь превращения этого хи­ мического продукта в тончайшие нити шелка.

На комбинате белая масса капролактама вначале загружается в эмалированный изнут­ ри аппарат, называемый раюплавителем. Стенки аппарата обогреваются паром, при температуре 68—70°С капролактам плавится. К расплавленному капролактаму добавляют 5—10 процентов воды и около 0,5—1 процен­ та уксусной кислоты. Смесь фильтруют и по­ дают в автоклав, где образуется высокомоле­ кулярный капрон. Химизм процесса доволь­ но сложен.

При нагревании получается длинная це­ почка, состоящая из чередующихся молекул мономера. Росту макромолекулы способст­ вует добавленная в капролактам вода! А что­ бы длина цепей капрона не была чрезмерной,

124