Каталог :: Химия. Формула пластмассы
10 самых известных пластмасс
Природа создала множество различных материалов, но человеку вечно чего-то не хватает. Соревнуясь с природой, он создал искусственные материалы.
Природа мастеровито создала множество различных материалов. Но человеку вечно всего не хватает. Соревнуясь с природой, человек создал новые – искусственные материалы.
1. Целлулоид
Первые пластмассы начали создавать от большой практической нужды: поголовье слонов резко сократилось, залежи слоновой кости истощились, да и дорого, а из чего, скажите на милость, бильярдные шары прикажете делать?
В 1870 году американец Джон Уэсли Хайатт соединил нитроцеллюлозу, то есть целлюлозу, обработанную смесью азотной и серной кислоты, с камфарой и получил новый материал.
Хайатт запатентовал процесс и дал материалу фирменное название «целлулоид». Из первой в мире пластмассы получились прекрасные шары для бильярда. А еще лучше из нее вышли вставки в воротнички и манжеты джентльменов. Целлулоид здорово помог Джорджу Истмену, изобретателю пленочного фотоаппарата – заменил бумагу в качестве носителя светочувствительного слоя. На целлулоиде снято все великое кино. Несколькими слоями целлулоиида Юрий Норштейе добился эффекта тумана для своего Ежика. Начав «трудовую деятельность» в качестве шара, целлулоид работает шаром до сих пор: лучшего материала для пинг-понговых шариков не придумали.
2. Целлофан
Швейцарский текстильный инженер Жак Эдвин Брандербергер очень хотел изобрести пропитку, которая бы оберегала скатерти от загрязнения. Он экспериментировал с растворами целлюлозы в разных солях и эфирах сложных кислот. Пропитка не удавалась: покрытие застывало прозрачным листом и легко отделялось от ткани. Изобретатель добавил глицерина и лист стал гнуться. Получилась, по мнению Брандербергера, светлая целлюлоза. Он сократил «целлюлозу» и взял греческое слово «светлый» – «фанос», вот вам и целлофан – прозрачная упаковка для дорогих товаров. Было это, кстати, в начале ХХ века.
И без глицерина вещество не пропало: эту штуку со сложным названием ксантогенат целлюлозы разбавили едким натром, то есть обыкновенной каустической содой, и получили то, что сейчас называется вискоза. А уж это-то название вам наверняка встречалось: «искусственный шелк», как называют вискозу за блеск получаемых из нее нитей, широко используется в текстильной промышленности. Другой некогда распространенный продукт из вискозы сейчас встречается все реже, а жаль – из вискозы делали искусственную кожу кирзу, а из нее популярную обувь.
3. Полиэтилен
Простенькая формула С2h5 описывает углеводород этилен. В 1899 году у немецкого инженера Ганса фон Пехманна этилен, вы не поверите, совершенно случайно полимеризировался, то есть отдельные его молекулы связались друг с другом в длинную цепочку. Увы Пехманну: он не придал этому малейшего значения. Да и «второоткрыватели» полиэтилена Эрик Фосет и Реджинальд Гибсон в 1933 году не разглядели его великого будущего: первоначально полиэтилен использовался лишь в кабельной промышленности. В 1939 году британская корпорация «Imperial Chemical Industries» освоила промышленное производство полиэтилена. Но до простой идеи – выкроить из пленки сумку с ручками додумались только через 20 лет, совсем в другой стране – Швеции и вовсе даже не ученые, а обыкновенный продавец гуталина Уильям Гамильтон. Непрактичный Гамильтон не запатентовал идею, а потому был вознагражден только в 1989 году, зато щедро: ему присвоили титул «Швед-89». К этому моменту в мире использовалось одновременно несколько миллиардов сумок-пакетов Гамильтона, больших и маленьких, с рисунками и без.
Одна беда – облегчив жизнь домохозяйкам, британские химики и примкнувший к ним Гамильтон нанесли большой ущерб окружающей хозяек среде: полиэтилен очень плохо разлагается, а значит, замусоривает планету. Тем не менее, полиэтилен остается пластмассой №1 по объемам производства. Понятно, что пакетами дело не ограничивается: упаковочная пленка, в том числе любимая многими «антидепрессантная», с воздушными пузырьками, трубы, разнообразная тара, электроизоляция и даже искусственные катки, где катаются на коньках не по льду, а по полиэтилену, смоченному хитрой химией.
4. Искусственный каучук
Еще в 1839 году увековеченный в современным бренде шин американский изобретатель Чарльз Гудьир нашел способ превращать каучук, который ломался на морозе и таял на жаре, в устойчивую к погоде резину. Резина вошла в быт и технику, начался каучуковый бум. Растущие потребности в природном каучуке перекрывали добычу. В 1932 году проблему решили кардинально: получили первый в мире синтетический каучук. И благодарить за это нужно русского химика-органика Сергея Васильевича Лебедева. Он получил синтетический каучук полимеризацией бутадиена под действием металлического натрия. И сырье нашел – куда уж доступнее: бутадиен он получил из этилового спирта. А сырьем для спирта служила обыкновеннейшая картошка. Правда, её требовалось много: поначалу на изготовление одной автомобильной шины уходило пятьсот килограммов картофеля.
5. Бакелит
Бельгиец Лео Хендрик Бакеланд был удачлив и терпелив: до него многие химики пытались воздействовать формальдегидом на фенол, но не смогли дойти до практического результата. А у Бакеланда после долгих экспериментов с катализаторами и наполнителями вышла твердая нерастворимая пластмасса с прекрасными электроизоляционными свойствами. Полученную в 1909 году пластмассу назвали бакелит и сразу же пустили в дело: как замену материалу для грампластинок шеллаку – природной смоле, вырабатываемой лаковыми червецами.
Чего только не делали из бакелита: корпуса электроприборов и телефонов, ступени эскалаторов метро, тормозные колодки, ручки для столовых приборов, шашки и домино. В общем – все его видели, все им пользовались. Незатвердевший бакелит используют при изготовлении фанеры и древесно-стружечных плит, гетинакса и текстолита. Прославленный клей БФ – это бакелито-фенольный клей.
Не удивляйтесь, если встретите название карболит – это тот же бакелит, но изобретенный в России. Название его произошло от карболовой кислоты, то есть от того же фенола.
Всем бы хороши были фенол-формальдегидные смолы, но очень вредны для здоровья и экологии – и их составные части, и их производство.
6. Нейлон, капрон
Свиней не хватало. Привычка чистить зубы дважды в день захватывала земной шар подобно эпидемии. И тогда американская химическая фирма E.I. du Pont de Nemours and Company (обычно называемая просто DuPont) вознамерилась создать искусственную щетину для зубной щетки. Группа ученых под руководством Уоллеса Хьюма Карозерса много лет трудилась над созданием синтетического волокна. 16 февраля 1937 года работа увенчалась получением патента на чудо-волокно под названием «нейлон».
Откуда взялось название? Это тайна, которая известна лишь первым фабрикантам нового волокна. Английский этимологический словарь выводит нейлон из Лондона с Нью-Йорком, а толкователи добавляют, что группа Карозерса трудилась сразу в двух этих городах. Школьный словарь иностранных слов просвещает недорослей, что фирма DuPont объявляла специальный конкурс, и нейлон побил 349 конкурентов.
В 1939 году к радости дам новому материалу нашли достойное применение: выпустили первые нейлоновые чулки. 15 мая следующего года их одновременно выбросили в продажу по всей Америке и рекламировали на все лады, в том числе с помощью огромных многометровых ног, выставленных и вывешенных у магазинов. На один чулок шло 5,5 километров тончайшей нити, которая выдерживала 30 тысяч перегибов.
Тот же самый синтетик в разных странах выпускали под разными названиями: у нас – капрон, в Германии – перлон и дедерон (в честь ГДР, которая по-немецки пишется DDR), в Японии – грилон, в Италии – лилион и далее по земному шару и алфавиту.
Нейлон и его родственники годятся не только для чулок, рубашек и плащей «болонья» (да-да, это тоже он), но и для других надобностей – прочный, эластичный, износостойкий и устойчивый к высокой температуре материал применяют в электротехнике, изготовлении шин и много где еще.
7. Лавсан, дакрон, полиэстер
У лавсана своя занимательная история. По-научному этот полимерный материал называют трудным словом полиэтилентерефталат или сокращенно ПЭТ. Лавсаном его назвали по месту получения – Лаборатория высокомолекулярных соединений Академии наук СССР. Лавсан – это сугубо советское название: в других странах подобный материал называют полиэстером – от английской транскрипции слова «полиэфир», а в США еще есть и специальное название – дакрон. В советские времена ткани с лавсаном очень любили отечественные потребители – они не мялись. Советским потребителям в массе были неведомы другие замечательные свойства лавсана: термостойкость, устойчивость к агрессивным средам, износостойкость, высокая прочность и биологическая инертность, что делает его незаменимым в качестве хирургической нити.
8. Тефлон
Острые на язык журналисты называют тефлон скользким типом, и это исключительно верно. Политетрафторэтилен, как называют этот материал химики, обладает уникальными физическими и химическими свойствами. Он совершенно не горит, его не берут такие известные химические агрессоры, как галогены, щелочи, фтороводородная кислота, и даже царская водка. Он не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей. И скользкий он на самом деле удивительно: тефлон имеет коэффициент трения самый низкий среди всех твердых материалов. Он даже более скользкий, чем тающий лёд! Поэтично настроенные ученые даже прозвали тефлон «алмазным сердцем в шкуре носорога».
Политетрафторэтилен открыл Рой Планкетт, который работал на все ту же фирму DuPont. У него вышло, как у Христофора Колумба, он тоже попал, куда не целился. 6 апреля 1938 года случайно обнаружилось, что закачанный в баллон под высоким давлением и охлажденный газообразный тетрафторэтилен полимеризовался.
Где используют тефлон, который в СССР и России называют еще фторопластом? Об этом знает каждая домохозяйка: тефлоновой пленкой покрывают кастрюли и сковородки, и в такой посуде еда не пригорает. К утюгу с тефлоновой подошвой ничего не прилипнет. Лезвия бритвы, покрытые тефлоном, бреют лучше и служат дольше. И это еще не считая промышленности – там все области применения тефлона невозможно перечислить.
9. Кевлар
Всем известно, что из этого пара-арамидного (полипарафенилен-терефталамид) материала изготавливают бронежилеты и защитные шлемы. Еще бы: нет современного боевика или полицейской хроники, где бы ни мелькали спрятанные в черные чехлы (прочность материала уменьшается от воды и ультрафиолета) кевларовые жилеты. Хотя разрабатывался материал как кордовая ткань для автомобильных шин: именно над этой проблемой работала группа Стефани Кволек все в том же концерне DuPont. Группа добилась успеха в 1964 году, коммерческое производство начали в 1970-м.
Хотелось бы иметь статистику, сколько пуль и осколков поймал в свои сети кевлар, сколько жизней спасло изобретение Кволек, но, увы, статистика знает не все. Зато известно, что кроме шин и бронежилетов кевларом укрепляют оптоволоконные кабели и комбинезоны байкеров, используют в авиации и судостроении, при изготовлении износостойких протезов.
10. Органическое стекло
В конце 20-х годов прошлого века самолеты стали летать быстро. А, значит, возникла нужда в закрытой кабине летчика. Эта нужда потребовала прозрачного, прочного и безосколочного материала. В 1928 году немецкая Röhm and Haas Company создала такой материал. Назвали его плексиглас. Как и много позже копир фирмы «Xerox» и многие другие вещи, плексиглас дал свое имя всем органическим стеклам. По крайней мере, на время. В наше политкорректное и для материалов время принято все же название органическое стекло, в русском языке удобно сокращаемое до оргстекла.
Оргстекло – это метилметакрилат, только полимеризованный, то есть искусственно соединенный в длинные цепочки молекул.
Он мало годится для современных самолетов, но не теряющий прозрачности, легкий, устойчивый к влаге, бактериям и микроорганизмам, экологичный материал широко применяют в осветительной технике, в торговом оборудовании, строительстве, приборостроении. Самое благородное применение оргстекла – в офтальмологии: из них делают контактные линзы и искусственные хрусталики.
scientificrussia.ru
ПЛАСТМАССЫ
|
works.tarefer.ru
ПЛАСТМАССЫ
Широкое распространение пластмасс — одна из отличительных черт нашего времени. Фактически все натуральные волокна, смолы и материалы уже имеют сейчас свои искусственные заменители. Создано множество других веществ с такими свойствами, которые не встречаются в природе. И это, по-видимому, только начало грандиозного переворота, равного по своему значению великим материальным революциям прошлого — освоению бронзы и железа.
Как правило, пластмасса — это сложное органическое соединение, включающее в себя несколько компонентов. Важнейшим из них, задающим основные свойства материала, является искусственная смола. Производство любой пластмассы начинается с приготовления этой смолы. Вообще, смолы занимают промежуточное положение между твердыми и жидкими веществами. С одной стороны, они имеют многие качества твердых тел, но им также в большой степени свойственна текучесть, то есть способность легко менять свою форму. По своему внутреннему строению смолы также занимают обособленное положение: у них нет жесткой кристаллической решетки, как у большинства твердых тел; они не имеют определенной точки плавления и при нагревании постепенно размягчаются, превращаясь в вязкую жидкость. Подобно каучуку, к которому они очень близки по своим свойствам, смолы относятся к полимерам, то есть их молекулы состоят из огромного числа одинаковых (часто очень простых по своему строению) звеньев.
Искусственные (синтетические) смолы могут быть получены как результат химической реакции двух типов: реакции конденсации и реакции полимеризации. Во время реакции конденсации при взаимодействии двух или более веществ образуется новое вещество и при этом еще выделяются побочные продукты (вода, аммиак и другие). Фенольные смолы, например, получаются из фенола и формальдегида: две молекулы фенола связываются между собой как бы мостиком метиленовой группой, содержащейся в формальдегиде, при этом выделяется вода. Потом эти, уже двойные, молекулы связываются между собой. В конце концов получается большая молекула линейного или трехмерного строения. При реакции полимеризации во взаимодействие вступают молекулы одного и того же вещества. Соединяясь между собой, они образуют новое вещество — полимер без выделения побочных продуктов. Как уже отмечалось в главе о каучуке, к реакции полимеризации способны все органические вещества, имеющие в своей молекуле атомы углерода с двойной или тройной связью.
Смола связывает, или, как иногда говорят, цементирует, все составные части пластмассы, придает ей пластичность и другие ценные качества — твердость, водостойкость, механические и электроизоляционные свойства. Помимо смолы во многих типах пластмасс важное место (50-70% массы) занимают так называемые наполнители, которые могут быть как органическими, так и минеральными веществами. Среди органических наполнителей наиболее важным считается целлюлоза (применяемая в виде бумаги, ткани или линтера — хлопковых отчесов; их пропитывают раствором смолы, затем сушат и прессуют). К неорганическим наполнителям относятся слюда, шифер, тальк, асбест, стеклянная ткань и графит. Как правило, наполнители значительно дешевле смолы, а введение их при правильном подборе — почти не ухудшает свойств пластмасс. Иногда введение удачно подобранного наполнителя даже улучшает качество пластмассы. Его можно улучшить также с помощью специальных добавок и пластификаторов. Первые, взятые даже в небольшом количестве, придают пластмассам новые свойства (например, добавка металла делает из диэлектрика проводящую пластмассу). А пластификаторы, образуя со смолой раствор, смягчают ее и сообщают ей дополнительную пластичность.
Начало производства пластмасс на основе искусственных материалов относится к первой трети XIX века. В 1830 году в Англии была выпущена одна из первых пластмасс — камптуликон. Основу этого слоистого материала составляла джутовая ткань, на которую накатывалась смесь из каучука, измельченной пробки и некоторых других компонентов. Впрочем, из-за высокой цены на каучук, производство этой пластмассы не получило широкого распространения. В 1863 году англичанин Уолтон заменил каучук линоксином и таким образом положил начало производству линолеума. Вплоть до настоящего времени его повсеместно применяют в качестве полового покрытия, так как он стирается гораздо медленнее, чем дерево и даже мрамор.
Начало широкому использованию пластмасс положило изобретение целлулоида, созданного на основе целлюлозы. (Целлюлоза, или клетчатка, составляет основу древесины и других растительных материалов; ее молекула состоит из огромного числа простых по строению звеньев; в очищенном виде это бесцветное, неплавкое и нерастворимое вещество.) В 1845 году было установлено, что при обработки целлюлозы (хлопковой ваты) азотной и серной кислотами образуется азотнокислый эфир, известный под названием пироксилина. Этот материал очень опасен и в сухом виде взрывается с огромной силой. Однако позже заметили, что во влажном состоянии он совсем не опасен. Возник вопрос: если вода лишает пироксилин взрывчатой силы, то, может быть, есть и другой способ повлиять на его свойства. Оказалось, что если влажную нитроцеллюлозу смешать с камфарой, то получится пластмасса, которую можно обрабатывать на вальцах, прессовать и формовать. В 1869 году братья Хайет получили таким образом целлулоид, который стали производить промышленно с 1872 года. Целлулоид обладал большой прочностью, был красив и мог окрашиваться в любые цвета или использоваться в качестве прозрачной пленки. Эта пластмасса вскоре получила широчайшее распространение. Из нее стали делать фото — и кинопленку, гребенки, коробки, детские игрушки, пуговицы, пояса. Однако у целлулоида был один важный недостаток — он оказался горюч и очень легко воспламенялся.
В 1872 году немецкий химик Байер путем соединения фенола с формальдегидом в присутствии соляной кислоты синтезировал новое смолообразующее вещество. Из-за отсутствия в то время дешевого формальдегида это открытие не получило промышленного применения. Лишь в начале XX века стало налаживаться заводское производство фенол-формальдегидовых смол, особенно после того, как в 1908 году английский исследователь Бакеланд нашел способ производства из того же сырья фенопластов, обладающих способностью при нагревании переходить в неплавкое и нерастворимое состояние. Они приобрели большое техническое значение. Пластмассы на основе этих смол были названы по имени их изобретателя бакелитами. Сырьем для фенол-формальдегидовых смол служат фенол (карболовая кислота) и формалин (формалин — это раствор газа формальдегида в воде; формальдегид получают искусственно, окисляя метиловый спирт кислородом воздуха при температуре 500-600 градусов). Прежде всего эти смолы стали применяться как заменитель природной смолы — шеллака для электроизоляции. Но вскоре оказалось, что они обладают множеством свойств, каких не имели ни шеллак, ни другие природные смолы. Фенопласты стали быстро завоевывать себе обширные области применения и долгое время занимали ведущее место среди пластмасс. Изделия из них отличались теплостойкостью, водостойкостью, очень большой механической прочностью и хорошими изоляционными свойствами. Их широко применяли для изготовления штепселей, розеток, патронов и других предметов электрической аппаратуры, а также в химической промышленности в качестве материала для чанов, резервуаров и труб, используемых в агрессивных средах. Наполнителем в этих пластмассах обычно служила древесная мука. Позже на основе фенольных смол стали получать такие широко используемые в машиностроении пластмассы, как гетинакс, текстолит и другие. Изделия из них получают горячим прессованием ткани, бумаги или фанеры, пропитанных смолой. Таким образом можно изготовить очень прочные и легкие детали (например, шестерни или подшипники), с успехом заменяющие металлические. Причем в отличие от последних, эти детали работают бесшумно и не поддаются разрушительному воздействию смазочных масел. Да и изготовлять их намного проще и дешевле, чем детали из металла. Если же в качестве наполнителя использовать стеклянные нити, образуются пластмассы, обладающие повышенной прочностью.
Еще одной широко распространенной разновидностью пластмасс стали карбамидные пластмассы. Основным исходным материалом для производства карбамидных смол является мочевина. (Мочевина была первым в истории органическим веществом, которое удалось синтезировать искусственным путем; немецкий химик Велер получил ее в 1828 г. из цианистого калия, сульфата и аммония, но практическое применение она получила только через сто лет.) В 1918 году чешский химик Джон взял патент на способ изготовления новой смолы из мочевины и формальдегида. Эта смола обладала многими замечательными свойствами: она была бесцветной, прочной, малогорючей, теплостойкой, прекрасно пропускала не только световые, но и ультрафиолетовые лучи (которые не пропускает обычное стекло) и легко окрашивалась в любые цвета. При этом, правда, она имела один существенный недостаток — поглощала влагу. Вскоре было положено начало производству карбамидных пластмасс. Они получили распространение как прекрасный отделочный и декоративный материал. К семейству этих пластмасс относится так же мипор, обладающий замечательными тепло — и звукоизоляционными свойствами.
В последующие годы было синтезировано много новых пластмасс. Большое распространение в технике получили прочные прозрачные пластмассы, с успехом заменяющие хрупкое стекло. Наиболее пригодным для этих целей оказался полиметилметакрилат, получаемый из ацетона, синильной кислоты и метилового спирта. Из него производят прочное и легкое органическое стекло. Незаменимым материалом для высокочастотной изоляции стал полистирол (его получают из этилена и бензола).
В 1940 году немецкий химик Мюллер и независимо от него советский ученый Андрианов получили первые силиконовые пластмассы. Молекулы этих пластмасс наряду с углеродом включают в себя кремний. Это сообщает новому виду пластмасс очень ценные свойства: они отличаются высокой теплостойкостью (выдерживают температуру до 400-500 градусов), стойки к воде, кислотам и органическим растворителям. Все это обеспечило им широкую область применения.
Долгое время химикам не удавалось полимеризовать этилен. (Этилен — легкий газ с формулой Ch3=Ch3.) Только в 1937 году эту проблему удалось отчасти разрешить: под огромным давлением в 1200 атм этилен сжижался, при этом разрывалась двойная связь в его молекуле и начиналась реакция полимеризации. (В результате получалась молекула[-Ch3-Ch3-]n.) После того как синтезировалось 10-30% полиэтилена, этилен растворялся в нем, и реакция прекращалась. При понижении давления этилен испарялся и использовался затем в новом цикле реакции. Этот способ был очень дорогим, поэтому полиэтилен не мог тогда получить значительного применения. В 1953 году Цинглер разработал более простой способ производства полиэтилена: при значительно более низком давлении этилен растворялся в бензине, затем под давлением в 10 атмосфер и в присутствии катализатора (алкилированного треххлористого титана) начиналась реакция полимеризации. С утверждением этого способа производства полиэтилен (прекрасный изолятор, невосприимчивый к действию кислот) сделался одной из самых широко применяемых пластмасс.
Пожалуйста оцените материал:
- Другие материалы в этом разделе:
www.dmitrysmor.ru
Какая формула у...?Мне очень нужни формула пластика,парофина,бумаги и глины
Пластик - это сложный полимер, причем пластик бывает разным.. . Ты сможешь найти только отдельные формулы пластика! Парафины - это алканы, углерод которых должен начинаться с С18 до С35! Алканы - общая формула Cnh3n+2 Бумага - это древесина с примесями, вообще формулы нет!!!! Заколебаешься ее писать!!! ! Глина - природная смесь! Нет формулы!
<a rel="nofollow" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/Полиэтилен" target="_blank">http://ru.wikipedia.org/wiki/Полиэтилен</a> (это самый распространенный пластик, но бывают и другие) <a rel="nofollow" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/Парафин" target="_blank">http://ru.wikipedia.org/wiki/Парафин</a> <a rel="nofollow" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/Целлюлоза" target="_blank">http://ru.wikipedia.org/wiki/Целлюлоза</a> (это основной компонент бумаги) <a rel="nofollow" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/Глина" target="_blank">http://ru.wikipedia.org/wiki/Глина</a>
Формула есть только у парафина. Остальные вещества это смеси и конкретной формулы не имеют.
<a rel="nofollow" href="http://ru.wikipedia.org/wiki/РџР» астик" target="_blank">http://ru.wikipedia.org/wiki/РџР» астик</a> - пластик
touch.otvet.mail.ru
© 2005-2018, Национальный Экспертный Совет по Качеству.
