Техника - молодёжи 1979-07, страница 16
=г ПЛАСТМАССЫ, химических наук / Эта чашка сделана из пластмассы. вот эта стена отделана пластиком. О чем мы сказали? Ни о чем. Тесто в пекарне тоже пластическая масса. И детский пластилин. И просто глина. Термин * пластмасса» до того укоренился в нашем сознании, что мы уже не отдаем себе отчета, что же это такое. Вот сегодняшняя формулировка: «Материал, содержащий в своем составе полимер и находящийся в период формования изделий в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, а при эксплуатации — в стеклообразном или кристаллическом». Ну а что такое полимер? С ним-то нет путаницы? Бывает. И потому нелишне напомнить: это химически чистое вещество, длинные линейные молекулы которого построены из тысячи одинаковых повторяющихся звеньев. Если не все звенья одинаковы, говорят — сополимер. А если громадные молекулы не линейны, употребляют термины: полимер разветвленный, сетчатый, пространственно сшитый. Полимеры бывают природные, искусственные и синтетические. Вот эти последние путают очень часто, хотя искусственные получают из природных путем небольших химических изменений, а синтетические создаются из мономеров, звеньев, их объединением. Все полимеры делятся на два типа (с точки зрения изменения их свойств при изменении температуры) — термопластичные и термореактивные. Их еще называют: термопласты и реактопласты. Разницу между ними легко понять. Возьмите кусок воска и комок глины. Слегка подогрев воск, вы придадите ему пластичность, необходимую для формования любой фигурки. Охладите «изделие» — оно станет чуть ли не вечным, как статуя в музее мадам Тюссо. Но попробуйте нагреть его снова — получите бесформенный комок. Воск— типичный термопласт. А теперь слепим фигурку из глины, подсушим ее, обожжем в печи, да пожарче. При обжиге в глине прошли необратимые химические реакции, она термореактивна. Именно из оценки тепловых условий эксплуатации будущего изделия химики исходят при выборе материалов. Есть опасность перегрева и деформации — надо брать термореактивный полимер. Нет опасности — можно использовать термопласт. Причем нужный полимер составляет основу полимерной композиции, пластмассы. Всегда это смесь 2—3, а иногда и 10— 15 различных веществ. Теперь мы несколько приблизились к пониманию термина «пластическая масса». Но это не все: путь, на который мы ступили, уводит нас все дальше и дальше. Существующие классификации делят полимерные материалы (природные, искусственные и синтетические) на три класса: эластомерные, пластики и волокна. Эластомеры в основном каучуки и резины. Характерное их отличие в том, что они способны к большим обратимым деформациям, от 50 до 500%. Образно говоря, «резину можно тянуть». Пластики жестковаты — для них обратимые удлинения составляют не более 100%, хотя в некоторых случаях хорошие пластики получают на основе каучуков. Например, общеизвестный эбонит — термообра-ботанная смесь каучука с 30—50% серы. Наконец, третий класс полимерных материалов — волокна — отличается не только формой, но и неодинаковостью механических свойств. Наилучшая прочность, упругость, гибкость по оси волокна. Существует еще одна классификация : материалы конструкционные, электро- и радиотехнические, фрикционные... А между прочим, все пластмассы родом из четырех разных «семейств». Их фамилии звучат достаточно непривычно: «линейные карбоцепные алифатические», «гетероцепные алифатические», «карбо- и гетероцепные с циклическими группировками в основной цепи», «полностью ароматические, жесткоцепные и элементо-органические» — от фамилии к фамилии повышается прочность материала, снижается эластичность, растет теплостойкость... «Алифатические карбоцепные» Они — термопласты. В промышленном масштабе такие полимеры появились в 20-х годах, а к 60-м объемы их производства перевалили за миллионы тонн в год. Если в первые годы они робко внедрялись в те области, которые были не по плечу ни реактопластам, ни иным материалам, то к нашим дням термопласты «заселили» уже три четверти всего пластмассового мира. Характерно, что почти 90% мирового «термопластического» производства составляют материалы на основе всего трех синтетических полимеров: поливинилхлорида, полистирола и полиэтилена. Полистирол — самый старый, полиэтилен — самый молодой. Еще в 1786 году Вильям Никольсон в «Словаре практической и теоретической химии» писал, что некий Ньюман, перегоняя какой-то растительный бальзам, получил «эмпири-оматическое масло», осмоляющееся при нагревании. В 1839 году Е. Симой повторил этот опыт и назвал полеченное масло стиролом. Дотошные архивокопатели, выискавшие эту публикацию Симона, считают, что осмоление масла было полимеризацией, а смола — полистиролом, первым синтетическим полимером в истории человечества. Промышленное производство полистирола началось лишь в 1927 году. Чистый полистирол—прозрачный термопласт; производство было затеяно с целью получить небьющееся стекло для автомобилестроения и авиации. Однако к 1930 году стало ясно, что в качестве органического стекла он малоподходящ— довольно хрупок, размягчается уже выше 100°... Материал нашел широкое применение в электротехнике. Из него стали делать аккумуляторные баки, каркасы катушек, детали конденсаторов, панели и изоляторы... «Второе дыхание» обрел полистирол в годы второй мировой войны. Боевые действия в Тихом океане отрезали США от источников натурального каучука, а автомобильная и авиационная промышленность жить не могли без резиновых шин. Оказалось, что сополимеризация 30% стирола с 70% бутадиена дает материал, вполне удовлетворяющий потребности этих и иных отраслей. Ныне синтетические каучуки производятся в мире миллионами тонн, и стирольный — один из главных. Попутно выяснилось, что сополимеризация стирола с бутадиеном в других соотношениях — до 99% стирола — дает отличные термопласты, которые не только не хрупки, а обладают высокой ударостойкостью, сохраняя прочность и великолепные электроизоляционные и диэлектрические свойства полистирола. Эти высокостирольные смолы (иначе называемые ударопрочным полистиролом) стали выпускать во всех странах мира для изготовления крупногабаритных деталей технического назначения и предметов широкого потребления. В третий раз выступил полистирол как первооткрыватель принципиально новых областей применения пластмасс уже на рубеже 14 |
