Техника - молодёжи 1960-02, страница 21

ЕЩЕ ОДИН метод, которым пользуются творцы новых материалов, называется «сополимеризация». Он состоит в том, что полимеризации подвергают одновременно и совместно два разных мономера. Получается нов 1Й полимер, в молекуле которого атомные группы обоих мономеров связаны в разных сочетаниях, то есть в котором, как образно говорит академик Несмеянов, перемежаются два архитектурных мотива. Они могут перемежаться по-разному. Иногда очень примитивно: первый — второй, первый — второй... и т. д. Иногда более сложно, например: первый — два вторых — первый, потом второй — два первых — второй и т. д. Выведены даже уравнения, позволяющие предсказывать состав получаемого полимера в зависимости от состава смеси мономеров; существуют способы определенна скорости, с какой атомные группы одного мономера присоединяют к себе атомные группы собственные и чужие...

Методом совместной полимеризации получены многие облагороженные синтетические каучуки, в которых удалось соединить стойкость против бензина и масел с теплостойкостью, властич-ность с износоустойчивостью и т. д. Если так позволительно сказать — в совместной полимеризации мы получаем пример того, как математич ские уравнения дают возможность

ионтролировать характер потомства, Но уж совсем близкие аналогии с мичуринской практикой мы могли бы найти в следующем способе управлять качеством полимеров — способе, который называется «привитая сополимеризация».

Если очень грубо и примитивно изобразить этот процесс, то он может выглядеть так.

Сущ| ует уже готовая большая молекула. Она обладает некоторыми отличными качествами. Однако некоторых достоинств ей ие хватает. Этими достоинствами обладает другой полимер, состоящий тоже из больших молекул. Как привить достоинства этого другого полимера первой молекуле?

Подобно тому как плодовод не может привить к дереву целое дерево, а берет для этого только часть молодого побега или почку, так и химик берет не готовую молекулу прививаемого полимера, а лишь составные части ее — атомные группы, составляющие мономер, то есть вещество, еще не подвергшееся полимеризации. Например, этил! н В этот еще не полимеризованный мономер помещают то «дерево», к которому будут его прививать, то есть уже по-лимеризованное вещество, состоящее ив больших молекул. И создают условия для полимеризации мономера. Полимеризация начинается. Атомные группы мономера, скажем этилена, приобретают активность, приходят

в такое состояние, когда они «готовы», когда оии «способны» слипаться в большие молекулы.

— Ну и бог с ними, — скажет читатель, — пойдет полимеризация, этилен начнет превращаться в полиэтилен. А при чем тут прививка, при чем тут «дерево», то есть большие молекулы первого полимера? Эти молекулы ведь не будут принимать участия в полимеризации, поскольку оии уже полимеризованы, вернее — они уже представляют собой результат полимеризации? «Дерево» должно остаться неизменным?

Подобно тому как плодовод делает надрев на подвое, чтобы внедрить в Иего привой, чтобы привой мог прижиться иа подвое, химик тоже производит некую операцию со своим «подвоем». Ои воздействует на большие молекулы первого полимера разными веществами (кислотами, щелочами), или ультразвуком, или гамма-излучением и таким образом тоже делает «надрезы» в этих молекулах, выбивая из них атомы (обычно водородные). В эти «надрезы» и «садятся» атомные труппы мономера, которые, как сказано, к этому времьми уже возбуждены и «ищут» мест, где можно угнездиться. Они образуют веточки на стержне макромолекулы — «подвоя». Эта макромолекула действительно начинает приобретать вид дерева. Она ветвится, она становится как бы пушистой, но эти ве ви имеют уже иной состав, чем линейный остов макромолекулы основного полимера. Теперь эта макромолекула получает иные свойства.

Так, например, прививая стирол на целлюлозе, одевают молекулу целлюлозы как бы непромокаемой шерсткой, и ткани из такого ■< локна не пропускают воду.

Или, нвпример, есть вид синтетического каучука, который

обладает столь необходимым сейчас качеством, — он способен выдерживать высокие температуры. Однако он легко разрушается, когда иа него попадает бензин или масло. С другой стороны, в ассортименте синтетиков есть акрило-нитрил, который не обращает внимания на масло и бензин. Листы каучука помещают в раствор акрилонитрила и создают условия для полимеризации. Вместе с тем каучук подвергают действию гамма-лучей, и тем самым создают на его молекулах «надрезы» для прививки. Тогда акрилонитрил начинает полимеризоваться на остове макромолекул каучука, и тот как бы «одевается» веточками полиакрилонитрила, то есть ограждает себя стойкой одеждой от бензинного разъедания.

Так хозяйствует химия в недрах молекул, так создаются макромолекулы новых материалов, с заранее заданными свойствами.

ВЕЛИНИЕ

Однако как выглядят эти молекулы в куске материала?

Как они так располагаются, как они держатся друг за друга? Насколько прочна их связь? Это очень важно знать, потому что от этого зависит прочность куска или прочность волокна.

Две маленькие органические молекулы, которые оказались рядом, оторвать друг от друга легко. Силы, их связывающие, слабы. Эти силы гораздо слабее тех, которые связывают атомы внутри каждой из маленьких молекул.

Совсем иное наблюдается ■ в больших, в гигантских молекулах.

Если такие молекулы находятся рядом и расположены параллельно друг другу, то в каждом отдельном пункте силы связи между ними по-прежнему слаб i, ио таких пунктов сотии,

ПОЛИМЕРЫ

Борис АГАПОВ (Продолжение. Начало см. в М X)

Рис. в. КАЩЕНКО

даже тысячи! Сила сцепления в одном пункте помножается иа число пунктов и доходит до очень больших величин. Выходит даже, что оторвать одну макромолекулу от другой труднее, чем разорвать какую-нибудь нз них1 Понятно поэтому, что материал, состоящий из так крепко сцепленных молекул, сам оказывается очень прочным.

Но прочность полимерных материалов зависит не только от этого. Соседствующие большие молекулы могут по-разному лежать одна возле другой, образовывать разные структуры. До недавнего времени господствовало мнение, что в полимере часть молекулярных цепочек уложена в порядке, параллельно друг другу, а часть перепутана и образует нечто вроде войлока. Первые молекулы составляют кристаллические области полимера, вторые — аморфные. Однако советские ученые выступили против такой модели. Академик В. А. Каргин, профессора А. И. Китайгородский и Г. Л. Слонимский предложили недавно другую схему. По этой схема полимерное вещество состоит из пачек макромо лекул, как бы многожильных кабелей, в которых длинные це пи молекул «идут все время, сохраняя своих соседей». Часто, эти пачки изгибаются, находятся под углом друг к другу. Толщина пачки доходит до одной пятидесятитысячной миллиметра. Цепные молекулы могут быть расположены в пачках в очень высоком порядке, тогда это будет кристаллическая фаза структуры, они могут лежать менее упорядоченно, и тогда наблюдается аморфная фаза. Нужно думать, что прочность и другие качества полимеров во многом зависят от их структуры. Законы этой структуры еще недостаточно выяснены.

Удивительную картину представляет собою упорядочен-

16