ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Краткая историческая справка из "Физика полимеров" Утверждение в предисловии, что химии и физике полимеров предшествовала технология, не совсем точно. Если взять технологию химических волокон, то, строго говоря, она была известна еще в древнем Китае, где натуральный шелк получали искусственным образом (подробности об этом и других исторических парадоксах читатель найдет в уже цитированном обзоре [5]). Суть процесса сводилась к следующему. Из гусе-ниц-шелкопрядов выдавливали секрет их желез, состоящий из смеси двух протеинов (белков) — фиброина и серицина. Эту жидкость, представляющую собой очень концентрированный [ 30% (масс.)], но крайне маловязкий (в силу причин, на которых мы остановимся в гл. IV) водный раствор, заливали в некий сосуд (обычно скорлупу ореха), потом бамбуковой палочкой вытягивали струю раствора при этом растяжении происходил очень своеобразный фазовый переход (подробно мы его рассмотрим в гл. XV и XVI применительно к любым гибкоцепным полимерам), в результате которого вязкость струи увеличивалась настолько, что ею удавалось вытянуть из сосуда все содержимое. Разумеется, работнику для этого приходилось бежать, причем на довольно большую дистанцию, ибо струя была очень тонкая — порядка десятков микрометров. Наряду с подскоком вязкости в этом процессе из струи практически вся вода выжималась и она, таким образом, превращалась в волокно почти неотличимое от тех волокон, которые получали обычным способом при разматывании коконов шелкопряда. [c.9] Джоуль интересовался другим натуральным полимером — каучуком, подобие технологии переработки которого тоже уже существовало. Именно Джоуль тщательно исследовал замеченный еще в 1805 г. Гафом фундаментальный факт, что каучук при растяжении нагревается, т. е. ведет себя подобно сжимаемому газу, но с переменой знака деформации. При желании можно считать, что с этих опытов началась теория каучукоподобной эластичности, хотя в действительности она была разработана лишь в 30-е гг. нашего века такими основателями современной физики полимеров, как Марк, Гут, Кун, Кобеко, Я. Френкель и Бреслер, и развита в 40—50-е гг. Флори и Воль-кенштейном. [c.10] В первой трети XX в.— хотя по-прежнему вокруг природы полимеров (макромолекулы или коллоиды ) велись ожесточенные дискуссии — ассортимент материалов для синтетических волокон пополняется другими эфирами целлюлозы, а также полиамидами, возникает уже реальная промышленность синтетических волокон и синтетических каучуков. В последнем случае решающая роль принадлежит отечественным химикам— Ипатьеву и Лебедеву, который не только впервые синтезировал полибутадиеновый каучук, но и впервые предложил для укрепления каучука при превращении его в резину использовать в качестве наполнителя сажу. Некоторые подробности о значимости этого фундаментального физического открытия читатель найдет в третьей части. [c.10] Теперь нетрудно понять причины перерастания пластмассового бума в полимерный бум кажется, что из полимеров можно делать все — во всяком случае предназначенное работать иа сопротивление внешним механическим или температурным воздействиям. Эта потребность заменять более тяжелые или более дорогие металлы, минералы и другие природные материалы полимерами и привела к трактовке их как незаменимых заменителей . Такая трактовка не только сильно задержала развитие химии и физики полимеров, подчинив их технологии, но и оказала вредное влияние на саму технологию и материаловедение, ибо истина о том, что полимеры на самом деле следует применять там, где именно их нечем заменить (подробно см. [5]), стала доходить до сознания исследователей и технологов лишь сравнительно недавно. [c.11] Не обсуждая более подробно этот вопрос и ограничиваясь только материаловедческими аспектами, можно констатировать тенденцию к переходу на следующий виток развития, когда уже полимеры пытаются заменить минералами. Разумеется, эта замена целесообразна только тогда, когда плотность не имеет большого значения. В равной мере, идея состоит не в том, чтобы сэкономить полимеры, которые, в связи с энергетическим кризисом, оказались не такими уж дешевыми (напомним, что большинство синтетических полимеров получают из нефти или природного газа), а чтобы существенно усовершенствовать технологию переработки. [c.11] Типичным примером является принадлежащая Ениколопо-ву идея так называемых норпластов (неорганически-органиче-ских пластиков). Вкратце она сводится к тому, что на минеральных частицах наращивается в результате химической реакции относительно тонкий слой полимера (общая его доля. в конечной композиции может составлять лишь 10 % так что уместно говорить о минерале, модифицированном полимером, а не о наполненном полимере). [c.11] Выше температуры плавления или размягчения полимера такие составные частицы проявляют реологические свойства почти чистых расплавов полимеров, что неизмеримо облегчает и упрощает технологию и снижает энергетические (а значит и экономические) затраты, поскольку теперь удается получать напоминающие бетон строительные или конструкционные материалы теми же способами, что изделия из термопластов, т. е. литьем, прессованием и т. п. [c.11] Характерно, что научные центры японских университетов и фирм в настоящее время принимают во внимание лишь три градации полимеров. Первая — это полимеры, годичное производство которых ограничивается сотнями граммов, вторая — килограммами и третья — до тонны или нескольких тонн. Все так называемые крупнотоннажные полимеры, области применения которых твердо установлены, отданы на откуп технологам, ибо считается, что научные проблемы для них решены.. Можно предполагать, что полимеры первой градации связаны с проблемами биологии, микроэлектроники и кибернетики, второй— с собственно энергетическими проблемами (полимерные металлы, генераторы и преобразователи энергии) и разработкой запоминающих или воспроизводящих информацию систем,, а третьи — с биотехнологией, экологией или весьма специальными техническими проблемами, где, снова, доминируют не статические свойства, а превращения. [c.12] Поскольку информация закладывается в макромолекулы на стадии их синтеза (см. гл. I), это соотношение показывает, что химия полимеров может, в принципе, обеспечить развитие без-энергетических технологий, напоминающих процессы, происходящие в биологических системах. [c.13] Разумеется, нелепо было бы попытаться при этом отвергать сегодняшние технологии, которые приносят бесспорную пользу и просуществуют еще достаточно долго. Но нельзя забывать о том, что новое всегда рождается в борьбе со старым история науки и техники дает много примеров технологической инерции , тормозившей развитие как науки, так и самой технологии или техники, достаточно напомнить, что в 30-е гг. занятия ядерной физикой по меньшей мере не поощрялись, как технически бесперспективные , а занятия жидкими кристаллами считались формой физического снобизма — в то время как сегодня трудно назвать области так называемой новой техники, где жидкие кристаллы бы не применялись. Поэтому следует с большой осмотрительностью относиться к тем новым направлениям химии и физики полимеров, которые не приносят сиюминутных результатов. [c.13] Вернуться к основной статье