5.2.2 Полимерные материалы

Высокомолекулярными соединениями или полимерами называются сложные вещества с большими молекулярными массами (порядка сотен, тысяч и миллионов), молекулы которых построены из множества повторяющихся элементарных звеньев. Эти звенья образуются в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных простых молекул – мономеров. К образованию полимеров приводят процессы полимеризации и поликонденсации. Примерами природных высокомолекулярных соединений служат крахмал и целлюлоза, белки, натуральный каучук. Синтетические полимеры производят из дешевого и доступного сырья, на их основе производят пластмассы – сложные композиции, в которые вводят различные добавки и наполнители. Полимеры и пластмассы на их основе являются ценными заменителями многих природных материалов.

Массовое производство пластмасс началось в середине XX века. В настоящее время объем выпуска пластмасс в мире сравним с объемом производства стали – сотни миллионов тонн в год. Трудно перечислить все многообразие современных пластмасс и описать сферы их применения. С каждым годом растет доля пластмасс, применяемых в строительстве, автомобилестроении, авиационной и ракетной технике. Изделия из пластмасс широко применяется в быту.

Важной разновидностью полимерных материалов являются эластомеры, отличительным свойством которых является эластичность. Долгое время был известен только один эластичный материал – натуральный каучук. Сырой каучук добывается из млечного сока каучуконосных растений (бразильской гевеи), он липок, непрочен, а при понижении температуры становится хрупким. Для придания изделиям прочности и эластичности каучук подвергают процессу вулканизации, заключающейся в образовании поперечных сшивок между полимерными цепями. Для этого в каучук вводят вулканизующие агенты (серу или ее доноры, некоторые органические соединения) и нагревают. Однако запасы натурального каучука ограничены. Кроме того, изделия из него не могут обеспечить всего разнообразия необходимых эксплутационных характеристик, они имеют сравнительно невысокую термостойкость, не отличаются высокой маслостойкостью и подвержены старению. Современные технологии позволяют получить каучук с гораздо лучшими эксплуатационными свойствами. К настоящему времени разработано более 10 видов синтетических каучуков и не менее 500 их различных модификаций.

Сфера применения эластомеров весьма разнообразна – от машиностроения до обувной промышленности. Значительная доля эластомеров идет на производство шин, потребность в которых с ростом производства автомобилей постоянно возрастает.

Полимерные материалы находят все более широкое применение, развитие современной техники требует создания новых полимерных материалов и изделий из них с заданным комплексом необходимых эксплуатационных характеристик.

5.2.3 Синтетические ткани

Внедрение химических технологий в текстильную промышленность началось около 200 лет назад. В это время удалось существенно улучшить качество стирки и отбеливания с помощью соды и хлорной извести. Во второй половине XIX в. началось широкое внедрение синтетических органических красителей тканей. С начала XX в. химические технологии стали ориентироваться на создание новых волокнистых материалов. Первое чисто синтетическое волокно – нейлон произведено в середине прошлого века. Затем появились акрил, полиамид, полиэфирные волокна и т.д. Потребители быстро оценили как достоинства, так и недостатки синтетических тканей. Сегодня многие предпочитают носить одежду из натуральных тканей, однако и они подвергаются химической обработке. Эта обработка придает, например, хлопку упругость, а льняную ткань делает не столь мнущейся. В ряде случаев синтетические ткани имеют несомненное преимущество перед натуральными. Так, эластик очень удобен в спортивной одежде, а синтетическая ткань с внедренными мельчайшими шариками, отражающими свет, удобна для формы регулировщиков автотранспорта.

Одна из разновидностей синтетики – кевлар. Он в 5 раз на разрыв прочнее стали и используется для пошива пуленепробиванмых курток. Оригинальна технология изготовления ткани для одежды космонавта. Эта ткань должна уберечь его от леденящего холода космоса и палящей жары Солнца. Секрет такой одежды заключается во множестве микроскопических капсул с парафином, встроенных в ткань. При нагревании они плавятся, забирая тепло, а при охлаждении затвердевают, выделяя тепло.

Производство разнообразных синтетических материалов с удивительными свойствами свидетельствует о высоком уровне современных химических технологий. Нет сомнения, что эти технологии и дальше будут успешно развиваться.