Полимеры

С развитием техники появилась  нужда в таких веществах, которые  в природе не существуют. Например, нужны вещества, прочные, как металл, но легкие и не пропускающие электрический  ток. Если природа «забыла» их создать, то надо создать их самим. Этим трудным, но важным делом занимается химия  полимеров.

Полимеры – это вещества, длинные молекулы которых состоят из повторяющихся небольших звеньев. Таких звеньев в одной молекуле может быть несколько десятков тысяч. Длинные молекулы полимеров могут располагаться прямолинейными параллельными пучками, тогда вещество приобретает свойство очень прочного волокна или очень гибкого твердого тела. Если же молекулы свернуты в клубочки, спирали, то вещество, состоящее из таких молекул, гибкое, эластичное, как резина, его можно растянуть, а оно опять сожмется.

Из таких веществ –  полимеров – и сделаны пластмассы. Пластмасса – это буквально – пластическая масса. Нагретая пластмасса напоминает пластилин, из нее можно изготавливать предметы различной формы, которая сохраняется при застывании массы. Химики создали пластмассы и начали с ними работать с середины XVIII века. Сейчас синтезируется множество различных полимеров, из которых делают пластмассы. Например, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, фенолформальдегидная смола и т.д.

Наиболее известным является полиэтилен. Где только не встретишь  его в наши дни! Космонавты – лунопроходцы ссыпают пробы лунного грунта в полиэтиленовые капсулы. Хозяйки  хранят в полиэтиленовых пакетах  разнообразные продукты. В огромных полиэтиленовых цистернах хранят и  перевозят жидкости. По полиэтиленовым трубам перекачивают кислоты. Его столь  широкое применение связано с  полезными для человека свойствами: он ни в чем не растворяется и  не проводит ток, на него не действуют  даже крепкие кислоты, при нагревании его можно вытянуть в длинные  нити, а кроме того, он легкий и  довольно прочный. Но полиэтилен горюч. В огне он быстро съеживается и вспыхивает.

А есть полимеры негорючие. Например, поливинилхлорид. Из него делают изоляцию для проводов и кабелей, плитки для полов, а также искусственную  кожу. Очень ценными свойствами обладают стеклопластики, которые готовятся  пропиткой стеклоткани синтетическими смолами. Лучшие сорта стеклопластиков  превосходят по прочности некоторые  сорта сталей. Кроме того, стеклопластики в 5 раз легче стали. Судостроители  давно используют пластики для изготовления шлюпок и судов среднего водоизмещения. О прочности судов свидетельствует  такой случай. Южноафриканский траулер  «Тритон» с корпусом из стеклопластика врезался в борт стального судна, пробил его и застрял в пробоине; при этом на «Тритоне» оказались  поврежденными только деревянные и  металлические части.

Пластмассам можно придать  требуемую форму самыми разнообразными способами – их можно отливать и прессовать, прокатывать и протягивать, выдувать, прясть, сваривать, склеивать. Пластмассы хорошо поддаются механической обработке, их можно строгать, фрезеровать, обтачивать, сверлить. Они с успехом  заменяют цветные металлы во многих отраслях промышленности, строительстве.

В 1872 году немецкий химик  А.Байер смешал формальдегид и раствор  фенола и получил смолообразную, вязкую массу. При нагревании она  превращалась в твердое нерастворимое  вещество, которое далее уже не плавилось. Через 35 лет бельгийский  исследователь Бакеланд разработал способ получения этого вещества, пригодный для промышленности. За сходство с природными смолами продукт назвали синтетической смолой. Эта смола производится промышленностью под названием бакелит. Он выдержал конкуренцию с давно известными материалами, оказался отличным электроизолятором, обладающим высокой прочностью. У себя дома можно обнаружить штепсельные розетки, вилки, электрические выключатели. Они изготовлены из реактопластов, то есть таких пластмасс, которые при нагревании не могут изменять свою форму. Бакелит и родственные ему пластмассы широко используются в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

В конце 30-х годов в  арсенале химиков появилось вещество, против которого бессильна даже «царская водка» (смесь двух очень мильных и крепких кислот – азотной и соляной, которая способна растворить даже царя металлов – золото). Это пластмасса – фторопласт-4, известная также под названием тефлон.

Самые ценные свойства фторсодержащих пластмасс – их химическая и термическая  устойчивость, небольшой удельный вес, низкая влагопроницаемость, отличные электроизоляционные характеристики, отсутствие хрупкости даже при очень низких температурах. Эти свойства обусловили широкое применение фторопластов в химической, авиационной, электротехнической, атомной, холодильной, пищевой и фармацевтической промышленности, а также в медицине. Из этих полимеров прессуют многие важнейшие детали самолетов, машин, станков.