Техника - молодёжи 1987-12, страница 13

ЕЩЕ ОДНА НАУКА

Впервые о полимерологии я услышал лет пятнадцать назад, от молодого тогда доктора химических наук Ю. С. Черкинского, теоретика и практика, одного из самых первых исследователей и пропагандистов единого учения о полимерах. Слово это произведено от ставшего всем нам привычного «полимер» и греческого «логос» (что означает «учение»). Стало быть, полимероло-гия — наука о полимерах. Этого названия вы пока не найдете в учебниках. Для того чтобы новая наука обрела официальный статус, нужно убедить в необходимости ее появления самых закоренелых скептиков.

Могут возразить, например, что издавна существует химия высокомолекулярных соединений, а все полимеры и относятся к ним. Но любому химику ясно, что понятия «полимеры» и «высокомолекулярные соединения» неидентичны. Первые отличаются от других веществ не одними лишь молекулярными массами, но и многократной повторяемостью основных структурных элементов. И — что не менее важно — характером химических связей. Полимерология должна обобщить закономерности и особенности веществ подобного строения.

В наш век мир вступил, производя в год примерно 20 тыс. т органических полимеров и пластмасс всех видов. К концу века мировое производство только синтетических полимерных материалов, судя по прогнозам, достигнет 200 млн. т. По масштабам потребления, особенно если считать в объемных единицах, они постепенно догоняют сталь. Предел насыщения ими мирового рынка пока никем не прогнозируется.

Происходит революционное, по своей сути, замещение неполимерных материалов полимерными. Мы даже не всегда сознаем, насколько глубоко проникли они в нашу жизнь. Большинство из ученых, говоря о полимерах, имеют в виду только Органические соединения. Вне комплексного научного подхода остаются целые отрасли, оперирующие материалами, полимерными по сути. Во-первых, это традиционное изготовление текстиля — ведь волокна этой ткани состоят из полимерных молекул. Во-вторых — многотоннажная строительная ин

дустрия, широко использующая неорганические полимеры. Это прежде всего хорошо знакомый нам бетон. Если продолжать полимероло-гический анализ дальше, необходимо сказать и о синтетических аналогах драгоценных и поделочных камней — искусственных алмазах, рубинах... Наконец, о керамиках. Не исключено, что создание японскими специалистами гибких керамик для разного рода двигателей, в том числе автомобильных, стало результатом именно полимерологи-ческого подхода к неорганическим материалам.

В целлюлозе и белках, полиэтилене и капроне, кварце и бетоне, в угле и алмазе — у всех природных и синтетических, органических и неорганических полимеров молекулы образованы цепями атомов, связанных между собой преимущественно ковалентной связью. (Напомним, что ковалентная химическая связь объединяет атомы по обобществленной паре электронов, она очень прочная.) Отсюда определение: полимер есть химическое соединение с цепью ковалентно связанных атомов.

Полимерологию нужно рассматривать не как раздел химии, а как равновеликую ей часть естествознания, потому что количество органических и неорганических полимерных материалов на нашей планете по крайней мере не меньше, чем веществ, построенных иначе. Подсчитано, что полимерами сейчас занимается третья часть всех химиков мира (и половина химиков с высшим образованием).

Сегодня есть основания говорить об общей, эволюционной и прикладной полимерологии как триединой науке. Еще не все в ней разложено по полочкам, не все феноменологические наблюдения можно жестко обосновать ссылкой на тот или иной постулат. Но это естественно для живой неканонизированной науки. Системный подход к любым явлениям, происходящим в веществах полимерной природы, рано или поздно найдет, говоря словами Д. И. Менделеева, свой практический эквивалент.

Вот, например, древесина. Это природный полимерный композиционный материал, меньше чем на половину состоящий из целлюлозы. Но пока при химической обработ-

НАШИ ДИСКУССИИ

ке используют только целлюлозу (главным образом добывая из древесины хвойных пород). Беречь лес — значит использовать его комплексно. Например, если мы научимся перерабатывать лигнин и геми-целлюлозы — эти пока что бесполезные древесные «шлаки», то труд-новозобновляемые лесные ресурсы для нас увеличатся вдвое.

Есть и другой путь повышения КПД деревообрабатывающей промышленности. Он тоже предполагает комплексное изучение свойств полимеров. Специалисты хорошо знают, что обработка жидким аммиаком облегчает формование древесины. Менее известно, что химическая прививка таких мономеров, как стирол и метилметакрилат (с их последующей полимеризацией), позволяет значительно увеличить твердость древесины и использовать ее соответственно для изготовления более прочных изделий и деталей. Сочетание древесины и продуктов ее переработки с термопластами дает возможность получать новые материалы многократного использования на так называемой сверхтрадиционной основе...

Наметились сдвиги и в использовании лигнинов и сульфолигнинов. В Институте химии древесины АН Латвийской ССР разработали процесс получения высококачественных пенополиуретанов (торговая марка Рипор) из отходов целлюлозно-бумажного производства. Рипор — высококачественный теплоизоляционный материал.

Уже сейчас из растительного сырья можно делать без малого сотню различных пластиков и эластомеров.

Органические полимеры используются в таких многообещающих строительных материалах, как поли-мербетоны. Это бетоны, в которых связующим служит не цемент, а фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и прочие смолы. Такие бетоны отличаются большей, чем у обычных, эластичностью и пластичностью, химической стойкостью, лучшими прочностными характеристиками, особенно на растяжение.

Полимербетоны намного дороже обычных, однако во многих случаях их применение экономически оправдано — прежде всего надежностью и долговечностью конструкций. Работают они в шахтных крепях, канализационных коллекторах, в несущих конструкциях и перекрытиях наземных построек.

1 1