Техника в ее историческом развитии

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

История пластических масс и каучуков неразрывно связана с развитием общих представлений о природе высокомолекулярных соединений. В течение второй половины XIX в. в результате достижений органической и аналитической химии был расшифрован состав природных высокомолекулярных веществ — каучука и целлюлозы, даны первые определения процесса полимеризации, положенного в основу синтеза высокомолекулярных веществ из низкомолекулярных соединений (мономеров). Огромное значение в области полимеризации имели работы А. М. Бутлерова, впервые подошедшего к рассматриваемой проблеме с позиции теории химического строения. Это и некоторые другие выдающиеся достижения в области химии способствовали получению ряда искусственных и синтетических полимерных материалов.

К концу XIX в. в наиболее развитых в техническом отношении капиталистических странах уже были созданы производства пластических масс на основе натурального каучука, целлюлозы и белка.

В конце 30-х — начале 40-х годов XIX в. появился абонит — твердый упругий материал, продукт вулканизации каучука с большим количеством серы (работы Ч. Гудьира и Т. Генкока) [72, с. 151; 77, с. 172].

В 1869 г. Д. Хайатт (США) получил целлулоид пластификацией нитроцеллюлозы камфарой в смеси со спиртом и растительным маслом. Первое заводское производство целлулоида было создано в 1872 г. в США и затем в 1878 г. в Европе. Целлулоид был первым пластиком, полученным на основе производных нитроцеллюлозы. Недостаток целлулоида — его легкая воспламеняемость — был устранен в 1907 г. заменой нитроцеллюлозы аце- тилцеллюлозой [76, с. 282].

К 1885 г. относится создание пластика «галалита», изготовленного на основе казеина при действии формальдегида. Полученный продукт представлял белый роговидный материал. Его промышленное производство началось в 1890 г. [63, с. 282].

Важной вехой в развитии химии полимеров стало появление и промышленное производство синтетических феноло-формальдегидных смол. Их история ведет свое начало от работ А. Байера, получившего (1872 г.) при нагревании смеси бензойного альдегида с фенолом в спиртовом растворе смо- лообразный продукт. Ученый показал, что и другие альдегиды с фенолами дают схожие материалы. К концу XIX в. появляются предложения на изготовление феноло-формальдегидных пластмасс.

В результате глубоких исследований бельгийского химика Л. Г. Ба- келанда, работавшего в США, в 1907 г. было создано промышленное производство феноло-формальдегидных смол и на их основе пластмассы под названием «бакелит». В России проблема получения фенопластов была решена Г. С. Петровым. В результате его работ в нашей стране в 1914 г. началось производство фенопласта —«карболита», полученного поликонденсацией фенола с формальдегидом в присутствии нефтяных сульфокис- лот. Производство было организовано в д. Дубровке близ Орехово-Зуева на заводе синтетических смол, выпускавшем 50 кг карболита в сутки.

Значительное промышленное применение в рассматриваемый период получил натуральный каучук. Несмотря на то что в Европе каучук был известен со времен открытия Америки в XV в., практическое его использование началось лишь в первой половине XIX в. В 1823 г. английский предприниматель Ч. Макинтош изобрел непромокаемые ткани, пропитанные раствором каучука в каменноугольном дегте. С тех пор память об изобретателе сохранилась в названии непромокаемых плащей— «макинтошей». Однако первые непромокаемые ткани имели серьезные недостатки ввиду того, что каучук отслаивался от матерчатой основы.

Широкое промышленное производство каучуковых изделий началось после открытия процесса вулканизации, состоящего в нагревании сырого каучука в смеси с серой при температуре 140—160° С. Процесс вулканизации был разработан в 1839 г. Ч. Гудьиром (США) и независимо от него в 1843 г. Т. Генкоком (Англия). Вулканизированный каучук резко отличался от сырого каучука более высокими прочностными характеристиками: эластичностью, тепло-и морозостойкостью, снижением степени набухания и растворимости в органических растворителях. С появлением процесса вулканизации каучука были заложены основы производства резины. Наряду с серой в каучук стали вводить наполнители для придания необходимых эксплуатационных свойств резине (тонкодисперсные продукты — сажа, мел и др.) [77].

Возросший спрос на каучук и его высокая стоимость стимулировали исследования способов получения синтетического каучука. Препятствием к разрешению проблемы синтеза было отсутствие данных о природе каучука, строении его молекулы.

К 20-м годам XIX в. относятся первые работы, связанные с изучением химического состава природного каучука. В 1822 г. английский ученый А. Юр показал, что в состав каучука входят два элемента: углерод и водород. Однако количественные измерения Юра оказались недостаточно точными. Этим вопросом занимался также М. Фарадей, подтвердивший (1826 г.) выводы Юра об углеводородном составе каучука. По их данным, соотношение углерода и водорода в каучуке составляло 8:7 (вместо действительного 10 : 8). М. Фарадей, кроме того, обратил внимание на продукты пирогене- тического разложения каучука, состоящие из двух различающихся по температурам кипения и удельным плотностям жидких фракций. В 1834 г. Ж. Б. Дюма ив 1835 г. Ф. К. Химли впервыеустановпли правильный углеводородный состав каучука и продуктов его разложения. Один из продуктов разложения (обладающий более низкой температурой кипения), как считают, был изопрен, сыгравший весьма важную роль в истории химии синтетического каучука. Еще М. Фарадей своими исследованиями показал, что при обработке наиболее легко кипящей фракции концентрированной серной кислотой и последующем разбавлении смеси водой происходит выпадение темного клейкого вещества. Таким образом, он впервые наблюдал осмоление изопрена и других продуктов разложения каучука [78].

В 30-х годах XIX в. исследованиями продуктов разложения каучука занимались также Ю. Либих, В. Грегори, Д. Дальтон и некоторые другие химики [79].

Итоги первых исследований природного каучука подвел английский ученый Ч. Г. Вильяме, приступивший к систематическому изучению химических свойств изопрена. В 1860 г. путем сухой перегонки каучука он также получил изопрен и впервые ввел это название в химическую литературу. Его исследования, в отличие от указанных выше ранних работ, носили систематический, углубленный характер. Ученый обнаружил, что на воздухе изопрен постепенно густеет и превращается в белую губчатую массу, которая при сжигании давала запах горелого каучука. Работы Вильям- са подготовили открытие полимеризации изопрена [78, с. 30—32; 79 ].

Аналогичный результат получил в 1879 г. француз Г. Бушар, обрабатывая изопрен соляной кислотой. В 1889 г. английский химик В. А. Тиль- ден синтезировал изопрен из скипидара, пропуская его пары через накаленную докрасна трубку. Действием соляной кислоты и хлористого нитрозила он превратил полученный продукт в каучукоподобную массу. В. А. Тильден описал свойства синтетического каучука и отметил его способность при нагревании с серой, подобно натуральному каучуку, давать плотное, эластичное вещество. Было также установлено, что изопрен при длительном хранении (несколько лет) превращается в каучук {63, с. 278].

Рядом исследований была также установлена возможность получения каучукоподобных продуктов из других простейших соединений, в том числе из бутадиена. В 1885 г. профессор И. Л. Кондаков получил каучу- коподобное вещество из диметилбутадиена (раньше назывался диизопропе- нилом) полимеризацией его в присутствии спиртового раствора щелочи или под воздействием света. На основе работ И. Л. Кондакова в Германии в 1918 г. была выпущена небольшая партия синтетического каучука, названного метилкаучуком.

В начале текущего столетия состав каучука изучал К. Гарриес, показавший, что каучук представляет собой полиизопрен. В 1911 г. ученый вместе со своими сотрудниками разработал метод полимеризации диолефи- нов, применив в качестве катализатора металлический натрий. Ему же принадлежит осуществление метода эмульсионной полимеризации оле- финов.

В России над проблемой получения синтетического каучука работал ряд ученых. Так, ученик А. М. Бутлерова А. Е. Фаворский опубликовал в 1885 г. работу о способности кротонилена полимеризоваться. Он также нашел, что ацетиленовые углеводороды могут взаимно превращаться в дву- этиленовые. Исследования А. Е. Фаворского и его учеников в области непредельных соединений стали теоретической основой производства синтетического каучука. Решение этой проблемы принадлежит ученику А. Е. Фаворского известному русскому ученому С. В. Лебедеву. В 1908— 1913 гг. он исследовал полимеризацию углеводородов ряда бутадиена (дивинила) и простейшего углеводорода аллена и опубликовал работы по полимеризации изопрена н диизопропенила. В 1910 г. С. В. Лебедев впервые получил образец синтетического бутадиенового каучука. На основе этих и последующих работ ученого в нашей стране впервые в мире была создана промышленность синтетического каучука (1932 г.).

Кроме С. В. Лебедева и его сотрудников, исследованиями в области синтетического каучука в России с 1911 г. занимался И. И. Остромыслен- ский, с 1913 г. Б. В. Вызов и ряд других химиков [63, с. 279, 280].

К числу материалов, появившихся в рассматриваемый период и нашедших весьма большое практическое распространение, относится гуттаперча, получаемая из' смолы гуттаперченосных растений. По своему составу и свойствам гуттаперча близка к натуральному каучуку. Основной ее компонент — высокомолекулярный транс-полиизопрен-гутта, представляющий изомер цис-полиизопрена, углеводорода натурального каучука. Кроме гутты, гуттаперча содержит смолы, белковые вещества, влагу и т. д. Сок гуттаперчи затвердевает скорее, чем сок каучука. Сырая гуттаперча тверже сырого каучука и менее эластична. В основу технологической переработки сырой гуттаперчи положена вулканизация. Гуттаперчу, используемую в технических целях, снабжали различными наполнителями. Ее стали широко применять в качестве изоляционного материала в производстве подводных кабелей, для выделки хирургических инструментов, пломбирования зубов, при изготовлении предметов домашнего обихода и в других областях 172, с. 151, 152].

Пластические массы. Пластмасса. Текстолит. Пенопласт. Органическое...

Многие пластики имеют высокую твердость, приближающуюся к твердости металлов. Большое применение находят пластмассы, обладающие … Эбонит — твердая пластическая масса черного цвета. Получается нагреванием (вулканизацией) каучука с сажей и серой.

›Техническое творчество›

 Компоненты пластмасс. Жесткие и эластичные пластмассы....

Эластичные пластмассы - это мягкие гибкие материалы, имеющие модуль упругости менее 20 МПа и характеризуемые большими деформациями при растяжении, причем все деформации обратимы. К ним относятся каучуки, полиизобути-лен и др. В производстве пластических масс...

›Строительные изделия

От натурального каучука к синтетическому каучуку

От натурального каучука - к синтетическому. Технология производства и переработки каучука разработаны раньше, чем появились пластические массы. Вначале натуральный каучук получали исключительно в странах Южной Америки.

Эластомеры родственники пластмасс. Чем эластомеры отличаются...

Чем эластомеры отличаются от пластмасс? … В многообразии свойств эластомеров можно разобраться только если разделить различные по модификации химической структуры типы каучуков на каучуки общего, многоцелевого и специального назначения.

Как каучук становится резиной

Эластомеры – «родственники» пластмасс. Как каучук становится резиной? Большинство классических каучуков нельзя перерабатывать непосредственно после синтеза из-за очень высокой вязкости и твердости.

Для синтеза каучука бутадиен и диметилбутадиен...

...углеводородные высокомолекулярные соединения, в основном линейного и регулярного строения, с молекулярной массой не менее 400 000. … Специальной обработкой из него получают вязкий натуральный каучук, который наряду с пластическими свойствами обладает...

Полимеры. Плитки из стиропора - пластмассы на основе полистирола...

Пластические массы изготовляют на основе синтетических смол (продукты полимеризации и поликонденсации), химически модифицированных природных и нефтяных асфальтов и битумов. … Жидкие каучуки.

Полимерами называют высокомолекулярные вещества. Полимеры...

Первыми синтетическими пластмассами, нашедшими промышленное применение, были фенопласты. Еще в 1872 г. А … Особенно высоко потребление этого вида сырья в производстве полупродуктов для получения синтетических полимеров, каучуков, пластических масс.

Новые эластомеры

Эластомеры – «родственники» пластмасс. … О специфических свойствах хлоропреновых и бутадиен-нитрильных каучуков было уже сказано. Объем их производства с некоторых пор не увеличивается, поскольку негорючести, стойкости к жирам, маслам и алифатическим...

Каучук и резина

При нагревании возрастают частота и амплитуда колебаний, связи между звеньями ослабляются, и каучук становится пластичным. … Эластомеры – «родственники» пластмасс.

Азотная промышленность имеет более широкий ареал размещения. При...

Важнейшими отраслями химии органического синтеза является производство синтетического каучука и резиновых изделий, пластмасс и химических … Большие заводы пластических масс построены в Центре (Москва, Владимир, Орехово-Зуево) и на северо-западе (Санкт-Петербург).

ПОЛИМЕРЫ - наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители...

— высоконаполненные — с содержанием наполнителя в количестве более 70 % массы полимера. … Перспективы развития пластмасс. Эластомеры – «родственники» пластмасс. От натурального каучука - к синтетическому.

ПОЛИМЕРЫ. Кремнийорганические полимеры

череа реакционную массу тока воздуха или инертного газа дли удаления образующейся воды. … Полиорганосилоксановые каучуки (линейные полимеры) используют в строительстве в виде различных изолирующих и герметизирующих паст и клеев.

...химии (пластмасс, химического волокна, синтетического каучука)...

Уральский район — производство азотных, фосфорных и калийных удобрений, соды, серы, серной кислоты, полимерная химия (производство синтетического спирта, синтетического каучука, пластмасс из нефти и попутных газов)

о пластмассах и других неметаллических материалах

Термопластичные пластмассы при нагревании и под действием давления переходят в пластическое состояние, не претерпевая коренных химических изменений. … Из асбеста, каучука, минеральных наполнителей и серы получают п а р о н и т. Из него делают прокладки...

›Слесарные работы

Пластмассы, композиты, пластики. Полимеры и материалы на их основе....

Полимерные материалы, иначе пластмассы, композиты, пластики — это композиции определенного состава, полученные на основе полимеров природного или искусственного … Эластомеры – «родственники» пластмасс. От натурального каучука - к синтетическому.

ПЛАСТМАСС МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА. Механическая обработка...

Вследствие особых свойств пластических масс (низкая теплопроводность, относительная мягкость, высокие абразивные свойства) большая часть тепла поглощается режущим инструментом, к-рый изнашивается значительно … Сведения о полимерных материалах. каучук.

ПЛАСТИК. Листовой декоративный бумажнослоистый пластик

Материалы и изделия из пластмасс. Основные компоненты пластмасс. Наполнители. … Перспективы развития пластмасс. Эластомеры – «родственники» пластмасс. От натурального каучука - к синтетическому.

Производство полимерных материалов и изделий для отделки и...

Валки имеют полированную поверхность и нагреваются до определенной температуры (в зависимости от вида полимера и состава полимерной массы). … Эластомеры – «родственники» пластмасс. От натурального каучука - к синтетическому.

Производство строительных изделий и конструкций. Технология...

Мулин Ю. А., Ярцев И. К. Пентапласт. М., 1975. Николаев А. Ф. Синтетические полимеры и пластические массы на их основе. … Перспективы развития пластмасс. Эластомеры – «родственники» пластмасс. От натурального каучука - к синтетическому.