Материалы портала «Научная Россия»

10 самых известных пластмасс

Природа создала множество различных материалов, но человеку вечно чего-то не хватает. Соревнуясь с природой, он создал искусственные материалы.

Природа мастеровито создала множество различных материалов. Но человеку вечно всего не хватает. Соревнуясь с природой, человек создал новые – искусственные материалы. 

1. Целлулоид 

Первые пластмассы начали создавать от большой практической нужды: поголовье слонов резко сократилось, залежи слоновой кости истощились, да и дорого, а из чего, скажите на милость, бильярдные шары прикажете делать?

В 1870 году американец Джон Уэсли Хайатт соединил нитроцеллюлозу, то есть целлюлозу, обработанную смесью азотной и серной кислоты, с камфарой и получил новый материал.

Хайатт запатентовал процесс и дал материалу фирменное название «целлулоид».  Из первой в мире пластмассы получились прекрасные шары для бильярда. А еще лучше из нее вышли вставки в воротнички и манжеты джентльменов. Целлулоид здорово помог Джорджу Истмену, изобретателю пленочного фотоаппарата – заменил бумагу в качестве носителя светочувствительного слоя. На целлулоиде снято все великое кино. Несколькими слоями целлулоиида Юрий Норштейе добился эффекта тумана для своего Ежика.
Начав «трудовую деятельность» в качестве шара, целлулоид работает шаром до сих пор: лучшего материала для пинг-понговых шариков не придумали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 2. Целлофан

 Швейцарский текстильный инженер Жак Эдвин Брандербергер очень хотел изобрести пропитку, которая бы оберегала скатерти от загрязнения. Он экспериментировал с растворами целлюлозы в разных солях и эфирах сложных кислот. Пропитка не удавалась: покрытие застывало прозрачным листом и легко отделялось от ткани. Изобретатель добавил глицерина и лист стал гнуться. Получилась, по мнению Брандербергера, светлая целлюлоза. Он сократил «целлюлозу» и взял греческое слово «светлый» – «фанос», вот вам и целлофан – прозрачная упаковка для дорогих товаров. Было это, кстати, в начале ХХ века.

И без глицерина вещество не пропало: эту штуку со сложным названием ксантогенат целлюлозы разбавили едким натром, то есть обыкновенной каустической содой, и получили то, что сейчас называется вискоза. А уж это-то название вам наверняка встречалось: «искусственный шелк», как называют вискозу за блеск получаемых из нее нитей, широко используется в текстильной промышленности. Другой некогда распространенный продукт из вискозы сейчас встречается все реже, а жаль – из вискозы делали искусственную кожу кирзу, а из нее популярную обувь.

 3. Полиэтилен

 Простенькая формула С2H4 описывает углеводород этилен. В 1899 году у немецкого инженера Ганса фон Пехманна этилен, вы не поверите, совершенно случайно полимеризировался, то есть отдельные его молекулы связались друг с другом в длинную цепочку. Увы Пехманну: он не придал этому малейшего значения. Да и «второоткрыватели» полиэтилена Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон в 1933 году не разглядели его великого будущего: первоначально полиэтилен использовался лишь в кабельной промышленности. В 1939 году британская  корпорация «Imperial Chemical Industries» освоила промышленное производство полиэтилена. Но до простой идеи – выкроить из пленки сумку с ручками додумались только через 20 лет, совсем в другой стране – Швеции и вовсе даже не ученые, а обыкновенный продавец гуталина Уильям Гамильтон. Непрактичный Гамильтон не запатентовал идею, а потому был вознагражден только в 1989 году, зато щедро: ему присвоили титул «Швед-89». К этому моменту в мире использовалось одновременно несколько миллиардов сумок-пакетов Гамильтона, больших и маленьких, с рисунками и без.

Одна беда – облегчив жизнь домохозяйкам, британские химики и примкнувший к ним Гамильтон нанесли большой ущерб окружающей хозяек среде: полиэтилен очень плохо разлагается, а значит, замусоривает планету. Тем не менее, полиэтилен остается пластмассой №1 по объемам производства. Понятно, что пакетами дело не ограничивается: упаковочная пленка, в том числе любимая многими «антидепрессантная», с воздушными пузырьками, трубы, разнообразная тара, электроизоляция и даже искусственные катки, где катаются на коньках не по льду, а по полиэтилену, смоченному хитрой химией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4. Искусственный каучук

 Еще в 1839 году увековеченный в современным бренде шин американский изобретатель Чарльз Гудьир нашел способ превращать каучук, который ломался на морозе и таял на жаре, в устойчивую к погоде резину. Резина вошла в быт и технику, начался каучуковый бум. Растущие потребности в природном каучуке перекрывали добычу. В 1932 году проблему решили кардинально: получили первый в мире синтетический каучук.  И благодарить за это нужно русского химика-органика Сергея Васильевича Лебедева. Он получил синтетический каучук полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия.  И сырье нашел – куда уж доступнее: бутадиен он получил из этилового спирта. А сырьем для спирта служила обыкновеннейшая картошка. Правда, её требовалось много: поначалу на изготовление одной автомобильной шины уходило пятьсот килограммов картофеля.

 5. Бакелит

 Бельгиец Лео Хендрик Бакеланд был удачлив и терпелив: до него многие химики пытались воздействовать формальдегидом на фенол, но не смогли дойти до практического результата. А  у Бакеланда после долгих экспериментов с катализаторами и наполнителями вышла твердая нерастворимая пластмасса с прекрасными электроизоляционными свойствами. Полученную в 1909 году пластмассу назвали бакелит и сразу же пустили в дело: как замену материалу для грампластинок шеллаку – природной смоле, вырабатываемой лаковыми червецами.

Чего только не делали из бакелита: корпуса электроприборов и телефонов, ступени эскалаторов метро, тормозные колодки, ручки для столовых приборов, шашки и домино. В общем – все его видели, все им пользовались. Незатвердевший бакелит используют при изготовлении фанеры и древесно-стружечных плит, гетинакса и текстолита. Прославленный клей БФ – это бакелито-фенольный клей.

Не удивляйтесь, если встретите название карболит – это тот же бакелит, но изобретенный в России. Название его произошло от карболовой кислоты, то есть  от того же фенола.

Всем бы хороши были фенол-формальдегидные смолы, но очень вредны для здоровья и экологии – и их составные части, и их производство.

 6. Нейлон, капрон

 Свиней не хватало. Привычка чистить зубы дважды в день захватывала земной шар подобно эпидемии. И тогда американская химическая  фирма E.I. du Pont de Nemours and Company (обычно называемая просто DuPont) вознамерилась создать искусственную щетину для зубной щетки. Группа ученых под руководством Уоллеса Хьюма Карозерса много лет трудилась над созданием синтетического волокна. 16 февраля 1937 года работа увенчалась получением патента на чудо-волокно под названием «нейлон».

Откуда взялось название? Это тайна, которая известна лишь первым фабрикантам нового волокна. Английский этимологический словарь выводит нейлон из Лондона с Нью-Йорком, а толкователи добавляют, что группа Карозерса трудилась сразу в двух этих городах. Школьный словарь иностранных слов просвещает недорослей, что фирма  DuPont объявляла специальный конкурс, и нейлон побил 349 конкурентов. 

В 1939 году к радости дам новому материалу нашли достойное применение: выпустили первые нейлоновые чулки. 15 мая следующего года их одновременно выбросили в продажу по всей Америке и рекламировали на все лады, в том числе с помощью огромных многометровых ног, выставленных и вывешенных у магазинов. На один чулок шло 5,5 километров тончайшей нити, которая выдерживала 30 тысяч перегибов.

Тот же самый синтетик в разных странах выпускали под разными названиями: у нас – капрон, в Германии – перлон и дедерон (в честь ГДР, которая по-немецки пишется DDR), в Японии – грилон, в Италии – лилион и далее по земному шару и алфавиту.

Нейлон и его родственники годятся не только для чулок, рубашек и плащей «болонья» (да-да, это тоже он), но и для других надобностей – прочный, эластичный, износостойкий и устойчивый к высокой температуре материал применяют в электротехнике, изготовлении шин и много где еще.

 7. Лавсан, дакрон, полиэстер

 У лавсана своя занимательная  история. По-научному этот полимерный материал называют трудным словом полиэтилентерефталат или сокращенно ПЭТ. Лавсаном его назвали по месту получения – Лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук СССР. Лавсан – это сугубо советское название: в других странах подобный материал называют полиэстером – от английской транскрипции слова «полиэфир», а в США еще есть и специальное название – дакрон. В советские времена ткани с лавсаном очень любили отечественные потребители – они не мялись. Советским потребителям в массе были неведомы другие замечательные свойства лавсана: термостойкость, устойчивость к агрессивным средам, износостойкость, высокая прочность и биологическая инертность, что делает его незаменимым в качестве хирургической нити.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   8. Тефлон

 Острые на язык журналисты называют тефлон скользким типом, и это исключительно верно. Политетрафторэтилен, как называют этот материал химики, обладает уникальными физическими и химическими свойствами. Он совершенно не горит, его не берут такие известные химические агрессоры, как галогены, щелочи, фтороводородная кислота, и даже царская водка. Он не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических  растворителей. И  скользкий он на самом деле удивительно: тефлон имеет коэффициент трения  самый низкий среди всех твердых материалов. Он даже более скользкий, чем тающий лёд! Поэтично настроенные ученые даже прозвали тефлон «алмазным сердцем в шкуре носорога».

Политетрафторэтилен открыл Рой Планкетт, который работал на все ту же фирму DuPont. У него вышло, как у Христофора Колумба, он тоже попал, куда  не целился. 6 апреля 1938 года случайно обнаружилось, что закачанный в баллон под высоким давлением и охлажденный  газообразный тетрафторэтилен полимеризовался.

Где используют тефлон, который в СССР и России называют еще фторопластом? Об этом знает каждая домохозяйка: тефлоновой пленкой покрывают кастрюли и сковородки, и в такой посуде еда не пригорает. К утюгу с тефлоновой подошвой ничего не прилипнет. Лезвия бритвы, покрытые тефлоном, бреют лучше и служат дольше. И это еще не считая промышленности – там все области применения тефлона невозможно перечислить.

 9. Кевлар

 Всем известно, что из  этого пара-арамидного (полипарафенилен-терефталамид) материала изготавливают бронежилеты и защитные шлемы. Еще бы: нет современного боевика или полицейской хроники, где бы ни мелькали спрятанные в черные чехлы (прочность материала уменьшается от воды и ультрафиолета) кевларовые жилеты. Хотя разрабатывался материал как кордовая ткань для автомобильных шин: именно над этой проблемой работала группа Стефани Кволек все в том же концерне DuPont. Группа добилась успеха в 1964 году, коммерческое производство начали в 1970-м.

Хотелось бы иметь статистику, сколько пуль и осколков поймал в свои сети кевлар, сколько жизней спасло изобретение Кволек, но, увы, статистика знает не все. Зато известно, что кроме шин и бронежилетов кевларом укрепляют оптоволоконные кабели и комбинезоны байкеров, используют в авиации и судостроении, при изготовлении износостойких протезов.

 10. Органическое стекло

 В конце 20-х годов прошлого века самолеты стали летать быстро. А, значит, возникла нужда в закрытой кабине летчика. Эта нужда потребовала прозрачного, прочного и безосколочного материала. В 1928 году немецкая Röhm and Haas Company  создала такой материал. Назвали его плексиглас. Как и много позже копир фирмы «Xerox» и многие другие вещи, плексиглас дал свое имя всем органическим стеклам. По крайней мере, на время. В наше политкорректное и для материалов время принято все же название органическое стекло, в русском языке удобно сокращаемое до оргстекла.

Оргстекло – это метилметакрилат, только полимеризованный, то есть искусственно соединенный в длинные цепочки молекул.

Он мало годится для современных самолетов, но не теряющий прозрачности, легкий, устойчивый к влаге, бактериям и микроорганизмам, экологичный материал широко применяют в осветительной технике, в торговом оборудовании, строительстве, приборостроении. Самое благородное применение оргстекла – в офтальмологии: из них делают контактные линзы и искусственные хрусталики.

бакелит каучук пластмасса полиэтилен целлофан целлулоид

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий