Элементоорганические полимеры

Элементоорганические полимеры обладают рядом цепных свойств, что делает их весьма перспективными для применения в народном хозяйстве и быту.

Кремнийорганические полимеры применяются для получе­ния различных масел и смазок, устойчивых к действию высо­ких и низких температур, используются в качестве термо- и морозостойких каучуков и пластмасс, цементирующих и гидрофобизирующих составов, электроизоляционных составов, пред­ставляют ценность в тех областях техники, где требуются ма­териалы, устойчивые к воздействию агрессивных сред, раство­рителей, перегретого пара и др.

Полимерные титанорганические соединения обладают вы­сокой теплостойкостью, химической устойчивостью, хорошей адгезией к металлам и стеклу, непроницаемы для воды, ис­пользуются в качестве теплостойких защитных покрытий.

Алюминийорганические полимеры, благодаря высокой теплостойкости, применяют в качестве связующих для красок, выдерживающих нагревание до 600° и обладающих высокой адгезией к металлам.

Химические волокна

Существуют две группы волокон. К первой относятся нату­ральные волокна (хлопок, шерсть, шелк, стеблевые волокна, асбест и др.), ко второй группе - химические волокна. Послед­ние делятся на искусственные, образуемые из природных высо­комолекулярных соединений (целлюлоза, белки), и синтетиче­ские, для которых исходным сырьем являются заранее приго­товленные в заводских условиях синтетические смолы. Химиче­ские волокна имеют ряд серьезных преимуществ перед нату­ральными. Производство химических волокон требует значи­тельно меньших затрат, чем производство натурального волок­на, не

зависит от природных, географических и климатических условий, и, кроме того, химические волокна по многим свойст­вам значительно превосходят натуральные, что позволяет ши­ре использовать их в народном хозяйстве.

Для получения волокна природные и синтезируемые высо­комолекулярные соединения должны обладать раствори­мостью в определенных растворителях или плавкостью, так как только в растворе или расплаве они могут быть подвергнуты продавливанию через тонкие отверстия в фильерах. Образовав­шаяся нить затем проходит обработку и отделку до товарной формы. Самым распространенным видом химических волокон является пока вискозное волокно, которое вырабатывают из целлюлозы. Из вискозного волокна выпускают шелк, кордное и штапельное волокно, различные ткани, детское белье с пу­шистым начесом и др. Более прочное искусственное волокно - ацетатное - идет для изготовления детской одежды, пижам­ных и плательных тканей, трикотажных изделий. Это волокно хорошо пропускает ультрафиолетовые лучи.

Синтетические волокна (полиэтиленовое и полипропилено­вое) отличаются высокой эластичностью, прочностью и долго­вечностью.

Из полипропиленового волокна выпускают ткани для обивки мебели, обуви, сумок, одеял, ковров, канаты, кото­рые не тонут и по прочности не уступают стальным, хорошо сопротивляются гниению и плесени.

Капрон (перлон, силон, стилон), анид (нейлон), энант и др. относятся к группе синтетических полиамидных волокон. Они эластичны, прочны, упруги, мало поглощают влаги. При­меняются для изготовления высокопрочного корда, тканей, ка­натов, сетей, чулочных и трикотажных изделий.

Лавсан (терилен, дакрон, амилан, ланон) - полиэфирное синтетическое волокно. Прочные ткани из лавсана не выгора­ют на солнце, не линяют, не разрушаются молью, благодаря водонепроницаемости из него изготовляют легкие шланги для нефтепродуктов, приводные ремни, пожарные рукава, брезен­ты, палатки, паруса и т. д.

Нитрон (орлон, дралон, куртель) получается из полиакрилонитрила. Шерсть из нитрона не боится моли, светоустойчива, не гниет и в воде не набухает. Из нитрона изготовляют оби­вочные ткани, занавеси, тонкое белье, костюмы, пушистые кофточки, объемную пряжу, искусственные меха и т. д.

Из поливинилхлорида после дополнительной обработки хлором получается дешевое волокно хлорин. Оно исключитель­но устойчиво к действию кислот и щелочей, не боится плесени, микроорганизмов, не гниет в воде. Применяется для различ­ных технических целей: фильтровальные ткани, рыболовные сети, электроизоляция. Из хлорина изготовляют лечебное белье, которое благотворно влияет на больных ревматизмом, радикулитом, с заболеваниями периферической нервной систе­мы, суставов, мышц. Недостатком хорина является слабая устойчивость к нагреву (до 50°С) и низкая светостойкость.

Из раствора поливинилового спирта получают волокно винол (куралон), отличающееся прочностью, устойчивостью к действию бактерий, химических реагентов; мало набухает в воде, но гигроскопично. Применяется для изготовления

белья, спецодежды, швейных ниток и т. д. В настоящее время разрабатываются синтетические волок­на специального назначения, обладающие анестезирующими, антимикробными, противовоспалительными свойствами, для изготовления хирургических материалов, кровеносных сосудов, протезов внутренних органов.

Каучуки

Каучуки - самые эластичные материалы. Они являются составной частью резины, изделия из которой играют исключи­тельно важную роль во всех областях человеческой деятельности. Из каучука выпускают огромное количество изделий, в том числе авиационные, автомобильные, велосипедные шины и камеры, приводные ремни, транспортер­ные ленты, рукава, шланги, электроизоляцию, резиновую обувь, плащи, водолазные костюмы, обмундирование для летчиков, детские игрушки и т. д. Слово «каучук» в переводе с индийско­го языка означает «слезы дерева» («као» - дерево, «чу» - плакать). Такое название объясняется тем, что натуральный каучук получается из млечного сока древесных каучуконосов, главным образом из гевеи,

произрастающей в тропических ле­сах Бразилии, Перу, Индии, Вьетнама. Кору дерева гевеи над­резают, и из надрезов вытекает белый густой млечный сок - латекс

(влага, сок). Латекс представляет собой взвесь мель­чайших частичек каучука в воде. Исследования показали, что натуральный каучук представляет собой цис-форму полимера 2-метил-1, 3-бутадиена (изопрена).

Каучук применяется для изготовления резины. Для этого составляют резиновую смесь, в которую, кроме каучука, вводят еще ряд веществ определенного назначения. Одним из них яв­ляется вулканизирующий агент (чаще всего сера). В резуль­тате вулканизации каучук превращается в прочную, эластич­ную, упругую массу - резину. При вулканизации атомы серы присоединяются к линейным молекулам каучука, «сшивая» их в трехмерные сетки. В резиновую смесь добавляют наполните­ли (глина, мел, сажа), которые облегчают переработку рези­новой смеси и улучшают свойства каучука. Для предупрежде­ния «старения» каучука в резиновую смесь вводятся стабили­заторы - антиокислители. С целью ускорения процесса вулка­низации используются также органические вещества: ускори­тели (меркаптобензтиазол, дифенилгуанидин) и активаторы (окиси металлов).

Вулканизацию проводят или после формо­вания из резиновой смеси соответствующих изделий (труб, листов и т. д.), или одновременно с процессом формования из­делий.

Синтетический каучук впервые был получен в Советском Союзе из дивинила по методу С. В. Лебедева, добившегося вы­деления дивинила с большим выходом из этилового спирта. Синтетический каучук из дивинила получают полимеризацией в массе или в водной среде методом эмульсионной полимериза­ции. Эмульсионная полимеризация позволяет производить совместную полимеризацию бутадиена с различными другими мономерами (стиролом, акрилонитрилом), т. е. получать сопо­лимеры, обладающие более ценными свойствами. Так, бутади­ен-стирольные каучуки характеризуются высокой прочностью, эластичностью и большим сопротивлением истиранию.

Из них изготовляют автомобильные покрышки и камеры, транспортер­ные ленты и другие изделия.

Бутадиен-нитрильный каучук отличается высокой стой­костью к нефтепродуктам. Из этого каучука изготовляют шланги, рукава, применяемые на нефтепромыслах, нефтепере­рабатывающих заводах, бензинораздаточных станциях. С бутадиен-нитрильным каучуком сходен по свойствам и областям применения хлоропреновый каучук (найрит). Он обладает по­вышенной озоностойкостью и огнестойкостью.

При совместной полимеризации изобутилена (96-99%) и изопрена (1-4%) получают бутилкаучук, который, в отличие от натурального каучука, обладает высокой химической стой­костью против кислот, щелочей, окислителей и некоторых орга­нических растворителей. Поэтому он применяется для изготов­ления автомобильных камер, защитной одежды и деталей для химической аппаратуры.

В последние годы разработаны способы получения ряда вы­сококачественных стереорегулярных каучуков. Среди них за­служивают внимания цис-полиизопрен, заменяющий натураль­ный каучук в производстве шин и резинотехнических

изделий, цис-полибутадиен, обладающий высоким сопротивлением истиранию, морозостойкостью. Развивается производство маслонаполненных каучуков, отличающихся высокой пластич­ностью и износостойкостью.

Представляют большой интерес и сажевые каучуки. В этом случае сажа прибавляется в латекс и получается саженаполненный каучук, способствующий созданию более однородных смесей, образующих после вулканизации высокоизносостойкие резины.

Кремнийорганические (силиконовые) каучуки легко обра­батываются, и резины на их основе выдерживают температуру от - 75 до +250°С. Из этого каучука изготовляют прокладоч­ные, уплотняющие, электроизоляционные материалы, приме­няемые в условиях Севера или используемые для подачи го­рячего воздуха. Высокой устойчивостью к нагреву отличаются каучуки, вырабатываемые на основе фторсодержащих орга­нических соединений. Широкое применение фторсодержащих каучуков ограничено пока их высокой стоимостью.

Среди новых видов синтетических каучуков весьма перспективны сопо­лимеры этилена и пропилена и тройные сополимеры этилена, пропилена и диена.

В связи с тем, что сырьем для получения этиленпропиленового каучука служат доступные вещества (этилен и пропилен), при крупных масштабах производства это будет самый деше­вый каучук.

Перечисленные выше синтетические материалы представля­ют собой лишь основные виды пластических масс, химических волокон и каучуков, вырабатываемых мировой промышлен­ностью и используемых в народном хозяйстве и быту. Несом­ненно, что количество их с каждым годом будет увеличивать­ся, а качество улучшаться.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бучаченко, А.Л.Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы//Успехи химии.-1999.-68(2).-С.99-117.

2. Степин, Б.Д.Применение международной системы единиц физических величин в химии /Б.Д.Степин.- М.: Высш. шк.1990.- 96 с.

3. Ахметов, Н.С.Общая и неорганическая химия / Н.С.Ахметов - М.: Высш. шк. 2003.- 640с.

4. Горбунов, А.И.Периодический закон и химическая связь в свете квантовой теории атомов и молекул / А.И. Горбунов, Г.Г.Филиппов, А.Д. Смирнов – М.: Изд-во МГТУ им. И.Э.Баумана. 1999.-136с.

4. Павлов, И.В.Физика твердого тела / И.В.Павлов, А.Ф. Хохлов– М.: Высшая школа. 1985.-754с.

5. Дей, К.Теоретическая неорганическая химия / К.Дей, Д. Селбин– М.: Химия. 1976.-568с.

6. Наумов,В.И.Атом. Химическая связь и строение вещества / В.И.Наумов, Г.А.Паничева, Л.Н.Четырбок, Ж.В Мацулевич– Н.Новгород.:Изд-во НГТУ им. Р.Е.Алексеева. 2012. -343с.

7. Пригожин, И.А.Химическая термодинамика / И.А.Пригожин, Р.Дефэй– Новосибирск: Наука. Сибирское отделение. 1966.-428с.

8. Карапетьянц, М.Х.Химическая термодинамика / М.Х. Карапетьянц– М.: Химия, 1975.-487с.

9. Карапетьянц, М.Х.Общая и неорганическая химия / М.Х.Карапетьянц, С.И. Дракин– М.: Химия.1993.-592с.

10. Семиохин, И.А.Кинетика химических реакций / И.А.Семиохин, Б.В. Страхов, А.И. Осипов– М.: Изд-во МГУ. 1995.-563с.

11. Боресков, Г.К.Гетерогенный катализ / Г.К. Боресков– М.:Наука.1986.-314с.

12. Беспамятнов, Г.П.Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П.Беспамятнов, Ю.А.Кротов– Л.:Химия. 1985.-42с.

13. Синюков, В.В.Структура одноатомных жидкостей, воды и водных растворов электролитов / В.В. Синюков– М.: Наука.1976.-173с.

14. Смирнова,Н.А.Молекулярная теория растворов /Н.А.Смирнова– Л.:Химия.1987.-252с.

15. Васильев, В.П.Термодинамические свойства растворов электролитов / В.П. Васильев– М.: Высшая школа.1982.-75с.

16. Дерягин, Б.В.Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок / Б.В. Дерягин– М.:Наука.1986.-486с.

17. Щукин, Е.Д.Коллоидная химия / Е.Д.Щукин, А.В.Перцов, Е.А. Амелина- М.: Высшая школа. 2004.-617с.

18. Стромберг, А.Г.Физическая химия. Учебник /А.Г.Стромберг, Д.П.Семченко– М.: Высшая школа. 1988. – 527с.

19. Кудрявцев, А.А.Составление химических уравнений / А.А.Кудрявцев– М.: Высшая школа. 1991.-359с.

20. Ротинян, А.Л.Теоретическая электрохимия / А.Л.Ротинян, К.И.Тихонов, И.А. Шошина– Л.: Химия. 1981.-624с.

21. Дамаскин, Б.Б.Электрохимя / Б.Б.Дамаскин, О.А. Петрий- М.: Высшая школа. 1987.-285с.

22. Дамаскин, Б.Б.Введение в электрохимическую кинетику / Б.Б.Дамаскин, О.А. Петрий -М.: Высшая школа.1975.-415с.

23. Багоцкий,В.С.Химические источники тока / В.С.Багоцкий, А.М.Скундин - М.: Энергоиздат.1981.-396с.

24. Жуков, А.П.Основы металловедения и теории коррозии /А.П. Жуков, А.И. Малахов- М.: Высшая школа, 1991.- 493с.

25. Жук, Н.П.Курс теории коррозии и защиты металлов / Н.П.Жук –М.: Металлургия. 1976.-472с.

26.Скалли, Дж.Основы учения о коррозии и защите металлов:[пер.с англ.А.В.Шрейдера]. Дж.Скалли –М.:Мир,1978.-317с.