ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.04.2024
Просмотров: 38
Скачиваний: 1
более простое название этих полимеров — получило высокую оценку.
Секрет эффективности добавленных в смазочные масла полимеров заключается в том, что в них имеются азотсодержащие группы. Именно они поддерживают во взве шенном состоянии продукты окисления и осмоления масла, которые образуются при работе двигателя. В итоге на деталях двига теля откладывается меньше нагара и мотор работает с большей надежностью.
Полимеры, о которых рассказывалось, до бавляются к маслу в количестве нескольких процентов, но оказывается, что имеются полимеры, десятые доли процента которых способны действовать достаточно эффек тивно. Так, например, некоторые полимеггакрилаты, разработанные впервые у нас в Союзе в институте нефтяной промышлен ности (ВНИИ НП) профессором Л. А. Потоловским, резко снижают температуру за стывания масла. Если оно застывало при —20°, то после прибавления к нему всего лишь 0,4 процента этого полимера (это при близительно содержимое рюмки на канистру) масло оставалось подвижным при —40°! Важность этого при эксплуатации автомоби лей зимой трудно переоценить.
Полимеры этого типа при низких темпера турах препятствуют срастанию друг с другом кристаллов парафина в моторном масле и тем самым не дают им образовывать сплошной структуры, приводящей к застыванию масла.
21
Но полимеры в маслах оказались эффек тивными и в тысячных долях процента.
Кремнийорганичеекий полимер особой структуры, введенный в масло всего лишь в количестве 0, 002 процента (то есть всего два грамма на 100 килограммов масла), пода вил вредное для двигателя пенообразование и обеспечил более совершенную смазку тру щихся деталей. Более того, как показали ис следования и испытания, проведенные про фессором К. К. Папок, кандидатом техниче ских наук С. П. Беренсоном, кандидатом технических наук Б. С. Зусевой и другими, уже такие, казалось бы, ничтожные коли чества кремнийорганического полимера в масле приводят к меньшему его окислению и способствуют большему сроку службы масла.
Применение моторных масел с полимер ными присадками дает огромную выгоду в на родном хозяйстве. Подсчитано, например, что на один автомобиль экономится в этом случае не менее 50 рублей в год. Помножьте эту цифру на количество автомобилей в стране (а их миллионы) — сумма получится огром ная. При использовании масел с полимерны ми присадками значительно упрощается, осо бенно зимой, эксплуатация автотранспорта, исключаются расходы на периодические про гревы моторов автомобилей зимой на кратко временных остановках, повышается долговеч ность двигателя.
Загущенные масла — они известны и под таким названием — полностью себя оправда ли не только в суровых условиях Арктики и
22
Антарктики на дрейфующих станциях «Се верный полюс» и в высокоширотных экспе дициях к Южному полюсу, но и в жарких пустынях Каракумов.
Полимеры, о которых шла речь, приме няются в маслах сегодня, а завтра будут другие, еще более эффективные.
В ночь
под новый год
Есть один полимер, который громогласно напоминает о себе в новогоднюю ночь, но люди, сидящие за праздничным столом, его не замечают. В самом деле, кого может инте ресовать пробка от выпитой бутылки шам панского? Однако полимерная пробка, сде ланная из полиэтилена, могла б рассказать о многом. Возможно, она бы посетовала и на свою судьбу: за то, что из нее сделали пробку, а не легкие прочные полимерные трубы, не боящиеся кислот и щелочей, тру бы, которым не страшен мороз, разрушаю щий железные водопроводные трубы, если в них замерзнет вода. Перечень обид поли этиленовой пробки может быть продлен и далее... Но не будем ей портить праздничного настроения и поблагодарим ее: она свое дело сделала отлично!
23
Так что же представляет собой полиэти лен — полимер, область применения которого так велика: от пробок (в бутылках шампан ского) до различных пленок, литых и прессо ванных технических изделий, в том числе и замечательных труб, о которых уже упоми налось? Полиэтилен получается из газа этиле на1. Реакция полимеризации может протекать при высоком давлении (1500—2000 атмосфер), при среднем (35—70 атмосфер) и при низком (до 2—6 атмосфер). На первый взгляд кажет ся: зачем получать полиэтилен при давлении 2000 атмосфер? Ведь для этого нужно слож ное оборудование, мощные компрессоры и т. д.
Оказывается, необходим полиэтилен и вы сокого и низкого давления, потому что их качества различны. Полиэтилен высокого дав ления более эластичен, но менее прочен, чем полиэтилен низкого давления, второй к тому же имеет более высокую температуру плав ления.
В чем причина их различия? Химический их состав одинаков! Дело в том, что форма макромолекул у них различна. Полиэтилен низкого давления состоит из линейных моле кул —-длинных нитей, почти не имеющих боковых ответвлений. Поэтому такие макро молекулы могут в полимере располагаться
1 Попытки провести полимеризацию этилена были предприняты еще в прошлом веке (1884 г.) известным русским химиком Г. Г. Гуотавсоном, при этом, правда, были получены низкомолекулярные продукты.
24
более плотно и могут образовывать так назы ваемые кристаллиты (участки упорядоченно го расположения макромолекул). В полиэти лене высокого давления макромолекулы имеют разветвления и потому не могут упа ковываться так плотно, как в полиэтилене низкого давления. Например, кристаллич ность (компактное расположение макромоле кул в полимере) полиэтилена низкого давле ния и сами его кристаллиты примерно в два раза больше, чем в полиэтилене высокого давления.
Наличие в полимере большего количества аморфных участков (с хаотическим располо жением макромолекул) обусловливает луч шие эластичные свойства полиэтилена высо кого давления. Академик А. В. Топчиев и док тор химических наук Б. А. Крендель, успеш но разрабатывающие проблемы получения полимеров из углеводородных газов, образно сравнивают аморфные участки в полимере с суставами, которые придают материалу гиб кость и эластичность.
Более плотная упаковка макромолекул
вполиэтилене низкого давления повышает его химическую стойкость и делает его бо лее устойчивым к набуханию в бензоле, бен зине и в различных нефтяных маслах.
Мы были вынуждены коснуться некото рых вопросов о расположении макромолекул
вполимере для того, чтобы объяснить разли чие физико-химических свойств полиэтилена.
В Советском Союзе в этой области много 'сделано академиком В. А. Каргиным и его
25
сотрудниками. Используя методы электрон ной микроскопии, позволяющие достигать увеличения в сотни тысяч раз, и применяя другие способы исследования полимеров, ученому удалось объяснить многие сложные явления и сделать большие практические вы воды.
Интересна история открытия этого заме чательного полимера. Профессор А. И. Динцис и кандидат технических наук В. Н. Мона стырский рассказывают об этом так: «В один из погожих весенних дней 1936 года в Госу дарственном химическом институте высоких давлений царило необычайное оживление:
влаборатории сверхвысоких давлений было синтезировано новое вещество1. Эластичные матовые кусочки его ни в чем не растворя лись, на них не действовали крепкие кисло ты, а при нагревании они вытягивались в тон кие прочные нити». Авторов этого открытия ждало горькое разочарование. Новое вещест во не находило практического применения. Но недолго. Полиэтилен стал использоваться
вкачестве изоляционного материала. Только благодаря полиэтилену удалось создать эф фективно действующие радиолокаторы (ра дары), специальные кабели связи. А когда
полиэтилена стало выпускаться больше, из него стали делать и трубы, и резервуары,
ипленки, и массу бытовых вещей: различные
1Независимо от профессора А. И. Динциса полиэтилен высокого давления примерно в это же время был открыт и английскими учеными.
26
футляры, щетки, надувные ванны, скатерти, мешки, сумочки.
Высокие электроизоляционные свойства полиэтилена высокого давления, особенно в области токов высокой частоты, обусловле ны химическим составом и высокой чистотой этого полимера. Катализатором при его про изводстве служит... вода в количествах около 0,005 процента!
Полиэтилен же низкого давления полу чается с использованием некоторых катали заторов, содержащих металлы. Оставаясь в полимере, соединения металлов ухудшают электроизоляционные свойства полимера.
Правда, путем ряда технологических опе раций (отмывки) удается удалить из полиме ра эти нежелательные примеси, но все это приводит к лишним затратам. Любопытен один случай, способствовавший открытию полиэтилена низкого давления. Рассказывают, что в лаборатории, где проводились опыты с этиленом, инженеры случайно заметили, что в одном химическом аппарате образова лась течь. Но не это привлекло их внимание — нарушение герметичности аппаратуры слу чается довольно часто. Там, где нашел себе выход этилен, образовалось какое-то белое вещество, похожее на парафин. Было уста новлено, что это полиэтилен, но полиэтилен особенный, по ряду свойств значительно луч ше полимера, получаемого при 2 000 атмо сфер.
Вот это случайное наблюдение побудило ученых провести серьезные исследования, и
27
были решены пути синтеза полиэтилена низ кого давления, о котором уже рассказыва лось.
СТЕКЛО...
А НЕ БЬЕТСЯ!
Многие вещи, окружающие нас: прозрач ное настольное стекло из пластмассы, про зрачные ручки и портсигары из этого же материала, разные вазочки, шкатулки, пуго
вицы, небьющиеся |
стекла |
очков — сделаны |
из органического |
стекла — полиметилмета |
|
крилата, называемого |
иногда плекси |
гласом.
Прозрачность, красота, достаточная проч ность этого полимерного материала не раз интриговали своим происхождением. В самом деле, из чего же делают этот замечательный материал?
По одной из технологических схем его делают из синильной кислоты, ацетона и ме тилового (древесного) спирта. Да, скажет чи татель, вещества весьма неприятные. Синиль ная кислота и ее соль (цианистый калий) — страшнейший яд, метиловый спирт уже в де сятках граммов вызывает слепоту и даже смерть человека, да и ацетон не такой уже безвредный. Как же тогда химикам удается
28