ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение полимерных материалов из "Большие молекулы" Из таких молекул состоят газы, жидкости и кристаллические твердые тела. Однако существует множество веществ, которые нельзя отнести ни к одному из этих трех состояний. Таковы волокна, например шерсть и хлопок, таков каучук. Кроме того, известны многочисленные стекловидные смолы, которые едва ли можно считать твердыми веществами, поскольку при нагревании они размягчаются и, в конце концов, превращаются не в легкоподвижную, а в вязкую тягучую жидкость. [c.7] Все эти вещества состоят из множества больших молекул, или м а к р о м о л е ку л, как их называют, и особые свойства таких веществ обусловлены в основном специфическим строением их молекул. [c.8] К рассматриваемому классу веществ, называемых полимерами, относятся все волокна — как натуральные, так и полученные искусственным путем. Такие волокна, как шерсть, волосы, щетина, хлопок, лен, джут, мышечная ткань животных, шелк, найлон, терилен, при всем разнообразии химической структуры сравнимы по прочностным характеристикам. Очевидно, что волокнообразующие свойства этих материалов должны определяться каким-то общим фактором. Аналогично натуральный каучук и все синтетические каучуки, сырьем для которых обычно служат продукты переработки нефти, состоят из больших молекул. Хотя механические свойства каучуков, обладающих высокой эластичностью, очень сильно отличаются от свойств волокон, в строении молекул этих двух типов веществ много общего. Несколько ниже будет показано, что различия между волокнами и каучуками не так уж велики, и часто один материал может быть превращен в другой путем довольно простой химической обработки. [c.8] Кроме этих двух групп веществ, следует назвать природные и синтетические смолы, характерным свойством которых является способность медленно течь при нагревании и под давлением подобно жидкости однако при устранении причин, вызвавших течение, смола вновь твердеет. Наиболее известными в быту искусственными смолами являются плексиглас (прозрачный стекловидный материал), поливинилхлорид, широко применяемый для изготовления непромокаемых плащей, и полистирол, используемый в больших количествах для производства игрушек и многих других предметов домашнего обихода. [c.8] В состав тканей многих живых организмов входят высокомолекулярные вещества то же самое можно сказать о многих продуктах питания — муке, мясе, овощах. [c.9] К этому же классу можно отнести дерево, уголь. [c.9] В дополнение к многочисленным природным высокомолекулярным веществам химики научились получать аналогичные соединения искусственно, причем ассортимент таких веществ неизмеримо богаче. В настоящее время мы научились получать синтетические материалы, удовлетворяющие самым различным требованиям. [c.9] Огромный интерес, проявляемый к синтетическим полимерным материалам, объясняется тем, что новая отрасль знаний о том, как получать и перерабатывать такие материалы, очень молода — она насчитывает каких-нибудь два десятка лет полученные за последние 20 лет основные сведения в этой области химии и сделали возможными те огромные успехи, которые сейчас достигнуты. [c.9] Одним из основных элементов структуры больших молекул является углерод. В самом деле, именно свойства атома углерода делают возможным построение таких сложных структур. Следовательно, чтобы понять, каким образом образуются молекулы-гиганты, важно рассмотреть свойства атома углерода в обычных молекулах. [c.9] О положение центра атома углерода. [c.10] Молекула метана, увеличенная в 100000 000 раз. [c.10] Это молекула этана СгНе. [c.10] Соединения, содержащие меньще пяти атомов углерода в цепи, газообразны, содержащие от пяти до одиннадцати атомов — жидкости, и, если атомов углерода больше двенадцати,-—это твердые парафинообразные вещества. С современной точки зрения парафин не является высокомолекулярным веществом, однако посредством процесса, описанного выше, можно соединить в одну длинную цепь многие тысячи атомов углерода. Вещество, полученное таким образом, еще похоже на обычный парафин, но в отличие от последнего плавится при температуре выше 110°, образуя не легкоподвижную, а вязкую тягучую жидкость. [c.11] Образующееся вещество по своему химическому составу подобно соединению с прямыми цепями, но плавится оно при более низкой температуре и несколько мягче на ощупь. [c.11] Если этот процесс повторяется много раз, может образоваться очень большая и сложная молекула, в которой атомы углерода образуют кольца. Продолжая процесс до тех пор, пока не будут удалены все атомы водорода, можно получить структуру, состоящую из одного углерода. Если все четыре связи атома углерода активно участвуют в процессе образования поперечных связей, то получается прозрачное кристаллическое вещество — алмаз. [c.12] Таким образом, известны три типа высокомолекулярных соединений с прямыми (линейными) цепными макромолекулами, с разветвленными цепными макромолекулами и соединения с сетчатой (трехмерной) структурой, как мы будем их называть в дальнейшем. [c.12] Возникает вопрос, какую молекулу можно считать большой. Разумеется, нельзя провести резкую грань между низкомолекулярными и высокомолекулярными соединениями, но на практике вещество принято считать полимером в том случае, если оно обладает смолоподобными, каучукоподобными или волокнообразующими свойствами. Обычно это имеет место при длине цепи около 200 атомов углерода. Но даже такая молекула, будучи полностью вытянута, занимает всего миллионную долю сантиметра, т. е. все еще является мельчайшей частицей вещества весом всего — 10 ° г. [c.12] Например, если два атома водорода, находящиеся у каждого второго углеродного атома, заменить двумя группами СНз, то образуется вещество, из которого после соответствующей обработки получается синтетический каучук, называемый бутилкаучуком последний применяется для изготовления камер для автомобильных шин камеры из этого каучука удерживают воздух значительно дольше, чем камеры из других материалов. [c.13] В таких макромолекулах содержатся группы, родственные группам воды, поэтому полимер обладает гидрофильностью, т. е. проявляет сродство к воде и растворяется в ней, образуя вязкие растворы. Эти растворы можно использовать в качестве шлихты при переработке текстильных волокон при окончательной отделке они легко удаляются с волокон промывкой. Сам полимер на ощупь рогоподобен, но становится мягким и несколько эластичным при смешении с глицерином. Глицерин настолько хорошо совмещается с этим материалом, что почти не выпотевает и не теряется каким-либо другим путем. Этот полимер называется поливиниловым спиртом. Его можно перерабатывать в волокна, хотя, конечно, такие волокна не находят применения, поскольку они растворимы в воде. Однако посредством определенной химической обработки можно добиться образования связей между цепными молекулами при этом исчезает способность волокна растворяться в воде и из такого поливинилового спирта можно получать текстильные волокна. [c.14] Эти смолы используют для изготовления безоско-лочного стекла для автомобилей, склеивая ими листы обычного стекла. Сами смолы могут служить заменителями стекла там, где важна легкость конструкции. [c.15] Вернуться к основной статье