Файл: Щеголев Н.В. Полимер вездесущий.pdf

вот об этом мы и хотим рассказать более под­

робно.

Цех, в котором это делают, скорее похож на цех ткацкой фабрики: шпули, ка­ тушки, перемоточные, намоточные станки

ит. д.

Всовременной технике производства элек­

трических машин, в технике связи к прово­ дам и в первую очередь к изоляции предъяв­ ляются повышенные требования.

Ведь для повышения мощности электро­ двигателей, трансформаторов при сохране­ нии их размеров по проводам необходимо пропускать электрический ток большей мощ­ ности. Для этого нужна высококачественная изоляция, так как увеличение нагрузки при­ ведет к повышенному разогреванию прово­ дов, разрушению изоляции и даже короткому замыканию и выходу двигателя из строя. По­ этому для создания электрических машин малых габаритов, но большой мощности не­ обходима изоляция, способная выдерживать высокую температуру до 200° и даже до

300°С.

Есть много и других специфических тре­ бований со стороны современной радиотех­ ники, телевидения, электроники...

Хлопчатобумажная изоляция не может прийти на помощь в данном случае: она не выдерживает температур выше 80—90°С, да и толщина ее весьма велика.

Обычные эмали, приготовленные на осно­ ве канифоли, льняного и более ценного тун­ гового масла, хотя и лучше, но также недо­

5 5

статочно пригодны. Такая изоляция плоха и по механической прочности.

Качество изоляции проверяется весьма простым, но оригинальным способом. По ис­ пытываемому проводу периодически с опре­ деленной нагрузкой скользит особая игла, она как бы царапает его. Через некоторое время изоляция нарушается, и металл иглы соприкасается с оголенным участком прово­ да. В этот момент происходит замыкание электрической цепи (к игле и проводу под­ веден ток) и счетное устройство останавли­ вается, указывая число царапаний иглы до разрушения изоляции.

Судите сами, если изоляция из обычной эмали выдерживает всего лишь пять-семь ца­ рапаний иглой, после чего она разрушается, то изоляция из полимера винифлекса выдер­ живает десятки царапаний и к тому же более стойка к повышенным температурам, она вполне работоспособна до 125°С. Полимерная эмаль с любопытным названием — винифлекс — поступает в цех в виде 20-процент- ного раствора в особых растворителях (этилцелозольве и хлорбензоле).

Готовится эмаль на основе поливинилацетатной и фенолформальдегидной смол на за­ водах химической промышленности.

Поливинилацетатная смола изготовляется сложным химическим путем. Вначале полу­ чают винилацетат из ацетилена и уксусной кислоты в присутствии солей ртути. Этот син­ тез стал возможен благодаря работам рус­ ского химика М. Г. Кучерова, открывшего

56

реакцию превращения ацетилена в уксусную кислоту при катализаторе реакции — солях ртути. Рассказывают, что Кучерову долго не удавалось провести этот синтез. Разные ката­ лизаторы были испытаны, но все они оказа­ лись неэффективными. Но вот произошла счастливая неприятность. Или лаборант, или сам Кучеров неосторожным движением раз­ бил ртутный термометр в колбе, где исследо­ валась эта реакция. Ртуть из термометра ока­ залась в продуктах реакции, и синтез пошел. Так в 1881 году была открыта всемирно из­ вестная реакция Кучерова.

А теперь вернемся к винилацетату. В его молекуле имеется двойная связь, и она может вступать в достаточно хорошо нам известную реакцию полимеризации. Получаемый при этом полимер носит название «поливинилацетат». Далее его превращают в другой поли­ мер— поливиниловый спирт, который обра­ батывают формалином и ацетальдегидом и смешивают с фенолформальдегидной смолой. Затем в виде готового лака этот продукт по­ ступает на заводы, где и производится изго­ товление проводов и изоляции.

Сам процесс нанесения изоляции выгля­ дит примерно так: голый медный провод последовательно пропускают через ванну, за­ полненную жидким лаком, затем провод по­ ступает в печь, где находится всего лишь 3— 5 секунд в зоне температур 250—300°С. Это­ го времени, однако, достаточно для того, что­ бы испарились растворители и в лаке завер­ шилась поликонденсация. Процесс нанесения

57

лака и сушку повторяют трижды. После этого изоляция приобретает необходимую проч­ ность.

Большие выгоды сулит замена тепловой сушки сушкой ультразвуком. Этот способ особо ценен при изготовлении проводов боль­ шого сечения, разумеется, и с более толстой изоляцией. Кроме того, печь в этом случае можно сделать более компактной и значи­ тельно меньше обычной, ведь участок нагре­ ва уменьшается ¡с пяти-шести метров до по­ лутора.

Радует глаз провод в полимерной изоля­ ции, придавшей ему высокие электротехни­ ческие свойства и обеспечившей его исполь­ зование и на космических кораблях, и при создании электрооборудования громадных реактивных самолетов, и в других областях техники.

Но не только полимерная изоляция из винифлекса нашла применение при изготовлеяии проводов. Капрон с успехом заменил на­ туральный шелк при изоляции специальных гроводов. Изоляция из стекловолокна и крем- -яийорганического лака повысила рабочий диапазон особых проводов до температур 250—300°С! Это позволило заменить в ряде случаев асбестовую изоляцию, которая была к тому же в три-четыре раза толще, что ска­ зывалось на конструктивных размерах элект­ рических машин.

58

ЧУДО-КАБЕЛЬ

Предположим, что вы хотите срочно пе­ редать товарищу из другого города какуюнибудь новость, приятное известие и полу­ чить от него сразу же ответ. Обмен письмами

обходимо сделать это очень срочно. Недолго думая, вы заказываете телефонный разговор. Но к вашему огорчению, его могут предоста­ вить только ночью. Перегружена линия, объясняют на телефонной станции, пропуск­ ная способность телефонного кабеля огра­ ниченна.

По одной паре проводов может происхо­ дить только пять-шесть одновременных раз­ говоров, а желающих получить разговор очень много.

Опечаленный, вы отправляетесь на теле­ граф. Будем надеяться, что вам все же вовре­ мя удалось лаконичным языком телеграфа связаться со своим другом, а сами поговорим о кабеле.

Кабель — действительно узкое место со­ временной телефонии.

Правда, проблема передачи по одной паре проводов более 200 одновременных разгово­ ров не представляет чрезмерно сложной тех­

5 9

нической задачи. Она решена. Но кабель, как его изготовить? Как сделать так, чтобы эти 200 разговоров не мешали друг другу? Какой выбрать для этого изоляционный материал? Где его взять? Долгое время инженерам не удавалось подобрать нужную изоляцию. Обычная бумажная была для этого непригод­ на, она гигроскопична, впитывает влагу, а влага даже в ничтожных количествах резко ухудшает электроизоляционные свойства материала, кроме того, кабель получался очень толстым. Другой изоляции не было.

Полимеры помогли решить эту проблему. Благодаря полистирольной изоляции из стирофлекса такой кабель изготовили. Вот как его сделали.

На медный провод, обычно диаметром 1,2 миллиметра, навивается тонкая нить из полистирола толщиной всего около 0,8 мил­ лиметра. Эта нить, называемая' корделем, на­ матывается на особых станках, внешне очень похожих на текстильные машины. Навивка производится при повышенной температуре (80°С) для того, чтобы придать полистироль­ ной нити необходимую эластичность. Нити делаются из цветного полимера. Это облегча­ ет работу телефонистов ¡при нахождении нужного провода во время монтажа и экс­ плуатации.

Затем на провод наматывается полистирольная лента толщиной всего лишь 0,06— 0,08 миллиметра. Таким образом изолирован­

ный провод и приобретает необходимые свойства.

6 0

Отдельные изолированные провода соеди­ няются в кабель, в котором может быть до 500 и даже 1000 пар проводов. После оконча­ тельной изоляции и покрытия свинцом ка­ бель готов.

Этот замечательный кабель позволяет ве­ сти по одной паре проводов 200 одновремен­ ных телефонных разговоров. И если между нашими городами будут везде проложены такие кабели, вы сможете поговорить со сво­ им товарищем в любое время.

Использование кабеля нового типа при­ ведет к огромной экономии цветных метал­ лов (свинца, меди). Достаточно сказать что при прокладке всего лишь 100-километрового участка линии связи с применением такого кабеля экономится более 500 тысяч рублей.

СДОБНЫЙ

ПОЛИМЕР

Бисквиты, куличи, сдобы... Почему они такие воздушные и мягкие? Ведь сама мука такими свойствами не обладает, вода — тоже. Читатель скажет — в муку добавляют дрож­ жи или питьевую соду. В обоих случаях в массе теста образуются пузырьки газа. Тесто, как принято говорить, поднимается. Затем его укладывают в формы и помещают

61

в печь. Здесь под действием тепла происхо­ дит дополнительное выделение газов, и пос­ ле окончания выпечки хозяйка вынимает из формы пышный кулич.

Нечто подобное происходит и при изго­ товлении пенопластов — новых легких поли­ мерных материалов. Разумеется, вместо муки химики используют различные полимеры, например, поливинилхлорид (белый поро­ шок), внешне весьма похожий на муку само­ го высшего сорта, а вместо дрожжей — порофор, вещество, выделяющее при нагревании большое количество газообразных продуктов. Здесь, как и при выпечке куличей, необхо­ димы формы, но они больших размеров и Иначе устроены. Поливинилхлорид, переме­ шанный с порофором, укладывают в форму. После этого постепенно нагревают до темпе­ ратуры 140—150°С. Выделяющиеся при этом газы раздувают массу; верхнюю часть фор­ мы постепенно поднимают и после охлажде­ ния получают поропласты определенного удельного веса. Такой поропласт не впитыва­ ет в себя воду, как обычная резиновая губка, обладает повышенными теплоизолирующими свойствами по сравнению с другими пори­ стыми материалами, но несколько уступает им по звукопоглощению. А почему — это станет понятно после знакомства с другими пористыми пластиками, получаемыми не­ сколько иначе.

62