История пластмасс

По происхождениюполимеры разделяют на природные (существующие в природе), искусственные (полученные путем модификации природных полимеров) и синтетические (синтезированные химическим способом в лаборатории).

Использование полимерных материалов можно условно разделить на два этапа: использование природных и искусственных полимеров (2-ая половина 19 века) и 2-ой этап – это использование синтетических полимеров, который начинается с начала 20 века.

Природные полимеры человек обрабатывал еще в древние времена: так варили столярный клей (из рогов и копыт) или казеиновый (из испорченного молока и сои) еще в Древнем Египте.

Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком началось, как ни странно, с детского мячика и школьной резинки.

На острове Гаити во время своего второго путешествия в 1493 году испанский адмирал Христофор Колумб увидел туземцев, игравших большим плотным мячом. Испанцы были удивлены весёлой игрой индейцев. Они в такт песне подбрасывали чёрные шары. Хотя это казалось невероятным, но, ударяясь о землю, мячи довольно высоко подскакивали в воздух. Взяв эти шары в руки, испанцы нашли, что они довольно тяжелы, липки и пахнут дымом.

Индейцы скатывали их из загустевшего млечного сока, вытекавшего из порезов на коре дерева гевеи. Колумб привёз несколько кусков этого удивительного вещества на родину, но в те времена он никого не заинтересовал.

Латекс - по латыни «сок». Так назвали испанские завоеватели Южной Америки млечный сок гевеи, каучукового дерева. Индейцы умели пропитывать латексом ткани и делать их водонепроницаемыми. Они превращали сок гевеи в обувь и головные уборы. Европейцы стали учиться тому же.

В 1770 году британский химик Джозеф Пристли (Joseph Priestley) впервые обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиластиком («смолой эластичной»).

В 1791 году англичанин Самюэл Пиль взял патент на пропитку ткани каучуком «в натуральном жидком состоянии». По сути, он запатентовал способ, подсмотренный у индейцев Южной Америки. Это был первый патент, в котором упоминался латекс. Латекс - это коллоидная система состоящая из двух основных компонентов - воды и натурального каучука. В качестве ПАВ выступают белки из сока гевеи.

Во Франции к 1820 г. научились изготовлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетённых с тканью.

В Англии британский химик и изобретатель Чарльз Макинтош (Charles Macintosh) предложил класть тонкий слой каучука между двумя слоями ткани и из этого материала шить водонепроницаемые плащи. В 1823 году в Глазго он начал мануфактурное производство водонепроницаемой одежды. Непромокаемый плащ из прорезиненной ткани до сих пор носит его имя. Но эти плащи зимой становились твёрдыми от холода, а летом расползались от жары.

В 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф и американский химик Натаниель Хейвард обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает липкость изделий из каучука. Американский изобретатель Чарльз Гудьер с 1834 г. упорно пытался «спасти» каучук (делала сумки, обрабатывая из поверхность смесью азотной и серной кислоты). Но только в 1839 г. ему повезло. В этом году он, используя открытия этих двух химиков, обнаружил, что нагревание каучука с серой устраняет его неблагоприятные свойства. Он положил на печь кусок покрытой каучуком ткани, на которую был нанесён слой серы. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией. («Гудйер Тайр энд Раббер» (Goodyear Tyre and Rubber), резинотехническая фирма США. Основана в 1898. Главный производитель синтетического каучука в США, выпускает также военную продукцию; 1-е место в мире по производству шин. Объем продаж 10,8 млрд. дол., чистая прибыль 350 млн. дол., число занятых 114 тыс. человек (кон. 1980-х гг.).

Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

Внимание капиталистов всех стран обратилось на добычу каучука. Бразилия оказалась владетельницей громадных богатств. Чтобы сохранить их, правительство Бразилии издало закон, запрещающий под страхом смерти вывоз семян и молодых деревьев гевеи.

Англичане вывезли их контрабандно и гевея начала распространяться по миру.

В нашей стране не было известно природных источников для получения натурального каучука, а из других стран каучук к нам не завозился. Ещё в 1931 году И. В. Сталин сказал: «У нас имеется в стране всё, кроме каучука. Но через год-два и у нас будет свой каучук». Не прошло и года, как колхозник Спиваченко указал ботанику Л. Е. Родину в горах Тянь-Шаня в Казахстане на каучуконосный одуванчик кок-сагыз, содержащий в корнях от 16 до 28% каучука.

Необходимость создания сырьевой базы резиновой промышленности побудила советское правительство в начале 1926 г. объявить конкурс на лучший способ получения синтетического каучука. Последний срок представления предложений (и одновременно 2 кг образца синтетического каучука) был назначен на 1 января 1928 г. На призыв правительства отозвался С. В. Лебедев, который организовал группу исследователей из семи человек. Первый успех в работе определился в середине 1927 г. И только 30 декабря 1927 г. 2 кг дивинилового каучука вместе с описанием способа С. В. Лебедева было отправлено на конкурсную комиссию. С 1932 г. было начато промышленное производство каучука.

_ _ _ _ _

В к. ХIХ н. ХХ активно занялись модифицированием целлюлозы (ее нитровали, получая порох, и ацетилировали и метилировали и чего с ней только не делали).

Во второй половине 19-го века бильярд обрел не шуточную популярность в мире. Но шары, которыми в него играли, делались из слоновой кости и были непомерно дорогими.

Однако вскоре у слонов появился повод поставить памятник Америке. Или по крайней мере одному американцу – Джону Уесли Хайтту, который в 1866 году избавил охотников от одной из причин убивать слонов. Он изобрел целлулоид. Однажды он порезал палец и решил замазать ранку коллодием (нитроцеллюлозой). Схватив банку, он обнаружил, что весь жидкий коллодий в ней превратился в твердую пленку. Тут-то и осенила его счастливая мысль. Он соединил коллодий с камфарой и назвал новый продукт целлулоидом. Из него стали делать бильярдные шары. Правда, оказалось, что целлулоид отличается повышенной горючестью, а его основу составляют нитраты целлюлозы, используемые для получения взрывчатых веществ. Особо горячие парни так лупили по шарам, что они вместо попадания в лузу просто взрывались.

Решением этой проблемы стало добавление пластификатора камфоры. Созданный материал и получил официальное название «целлулоид». Была зарегистрирована надлежащая торговая марка (CelluloidTM). Это и был первый термопластик – вещество, которому придавали форму под температурой и давлением, и эта форма сохранялась, когда вещество остывало.

Из этого самого CelluloidTM стали делать первую фото- и кинопленку.

Наши прабабушки и прадедушки играли именно целлулоидными куклами.

Но к середине ХХ из-за своей пожароопасности «Ц» потерял свои позиции.

На смену ему пришли этролы (электро-теле-радио). Из них делали разные детали технического назначения. На смену «Ц» пришла триацетатная пленка на основе все той же целлюлозы. Ее использовали везде: кино-, фото-, рентгеновская пленка, иск. шелк.

Но и каучук и целлулоид были природными и искусственными полимерами.

А первым синтетическим пластиком стал бакелит – материал на основе фенольных смол, разработанный в 1907 году американским химиком Лео Байклендом. Он создал особую смолу, которая, пропитывая волокнистый наполнитель, быстро твердела и принимала форму емкости, в которой находилась. Бакелит не горел, не кипел, не плавился и не растворялся ни в какой кислоте или растворителе. Бакелит стал первым в мире термореактивным пластиком, который сохранял форму при любых обстоятельствах. Кроме того, бакелит обладал хорошими электроизоляционными свойствами, был химически стабильным, жаростойким, его форма и цвет не изменялись под влиянием солнечных лучей, морской соли и т.д.

Особенно им заинтересовались военные. Ко времени Второй Мировой Войны, бакелит использовался практически во всех видах вооружений.

В России первым синтетическим полимером, который достиг уровня промышленного производства в начале ХХ в. была ФФС. (В 1900 получили лак на основе ФФС, в 1912 Петров открыл реакцию поликонденсации ФФС и получил фенопласт (карболит).

Первая русская пластмасса родилась в деревне Дубровка близ Орехово-Зуева, ныне это хим. завод «Карболит».

Еще одним важным изобретением тех времен был поливинилхлорид, известный как ПВХ, или винил (западное название). Это открытие принадлежит Уолду Симону, который наткнулся на новый материал, пытаясь склеить резину и металл. ПВХ оказался недорогим, негорючим, и простым в изготовлении.

В 1938 году химики из компании DuPont изобрели тефлон, который сегодня стал неотъемлемым атрибутом любой кухни. Химик Рой Планкетт открыл тефлон совершенно случайно – для каких-то целей ему нужно было закачать охлажденный газ в некую емкость. Нерадивый ассистент забыл эту емкость на холодном складе, где она пролежала всю ночь. Закачанный в нее газ превратился в твердый белый порошок (нет, не в кокаин). Это и был тефлон. Уникальность тефлона заключается в том, что он непроницаем для любых видов кислот и устойчив к любым температурам (как низким так и высоким). А главным его качеством, обеспечившим ему популярность в производстве кухонной посуды является его низкий коэффициент трения.

В 1933 году британские химики Фассет и Гибсон, экспериментируя с различными химикатами под высоким давлением случайно натолкнулись на материал, роль которого в современном мире трудно переоценить. Это был полиэтилен. Полиэтилен получил широкое распространение во время Второй Мировой Войны, сначала как покрытие подводных кабелей, потом для радарной изоляции. Именно эксплуатационные качества полиэтилена позволили размещать радары (существенно уменьшив их вес) на самолетах. Это был сильный ход, который помог британской авиации получить преимущество перед продвинутой немецкой техникой.

После войны полиэтилен начал широко использоваться в потребительской сфере, рост его популярности был беспрецедентным. Именно полиэтилен стал первым пластиком, который стал продаваться в США объемами более миллиона фунтов в год. На сегодня полиэтилен – самый распространенный в мире пластик.

В 50-е годы 20-го века полимеры превратились в одну из основных мировых индустрий, которая влияет на все сферы жизни человека. Полимеры позволили усовершенствовать производство «классических» видов продукции – упаковки, тканей и т.д. Но самое главное – из них стали производить новую продукцию, которой человечество ранее не знало: полимеры используются в производстве электроники, компьютеров, телевизоров, автомобилей и т.д. Пластиковые материалы получили широкое распространение в медицине – заменители крови, искусственные органы, протезы. Раннее эти вещи казались фантастикой.

По статистике с 1976 года пластик стал самым используемым в мире материалом. Без сомнения изобретение пластика является одним из важнейших достижений человечества в 20-ом веке.

Дата добавления: 2014-01-03