Горизонты техники для детей, 1972 №5

Химия

Ещё совсем недавно термином «прививка» пользовались только врачи и садоводы.

Действие предохранительной медицинской прививки — основано на том, что в организм вводят ослабленных микробов той или иной болезни. То есть человека «заставляют» переболеть опасной заразной болезнью в ослабленной легкой форме, которую человек переносит без вреда для здоровья. Так создается, «воспитывается» невосприимчивость к заразным заболеваниям вызываемым данными микробами, которую специалисты называют искусственным иммунитетом. Проводятся прививки против оспы, тифа, столбняка, полиомиелита и других болезней.

Садоводы же производят прививки — придают диким растениям свойства пересаживаемого ростка или почки.

В последнее время прививками начали заниматься химики. Они производят прививки пластмасс, причём у них много общего с прививками растений.

Ребята, вы, конечно, хорошо знаете, в чём заключается прививка растений. В результате пересадки одного растения на другое мы получаем новое растение, обладающее свойствами и подвоя и привоя. Благородные сорта фруктовых деревьев и декоративных кустарников чаще всего не стойки к морозам, им опасны различные вредители продолжительная засуха. И наоборот, подвой или дички морозоустойчивы, хорошо переносят засуху, не боятся вредителей, но их плоды очень мелкие, кислые, невкусные. Вот почему садоводы скрещивают два сорта фруктовых деревьев и получают новый сорт, отличающийся стойкостью на действие морозов, вредителей и засухи, а также дающий крупные, вкусные, красивые плоды.

Оказывается, аналогичным образом можно производить прививки пластмасс, т. е. из двух разных видов получать новую пластмассу, обладающую свойствами исходных материалов. Ведь у каждой известной в настоящее время пластмассы есть свои преимущества и недостатки. Нередко не удаётся получить такую пластмассу, которой были бы присущи все необходимые нам свойства. Это становится возможным лишь в результате прививки.

Например, для полистирола характерна плохая химическая стойкость, а полиакрилонитрил отличается высокой химической устойчивостью, но плохо формуется. Прививая акрилонитрил на полистироле, мы получаем химически стойкую, легко обрабатываемую пластмассу.

Или другой пример. Полиэтилен отличается высокой химической стойкостью, но слишком низкой температурой размягчения. Нагретый до 70°-80 °C, он становится очень мягким и теряет свою форму. Прививая полиэтилен на полиакрилонитриле, обладающем высокой термической устойчивостью, мы получаем пластмассу с термохимической стойкостью.

Таким образом с помощью прививок можно получать пластмассы с определенными, требуемыми свойствами Такие «гибриды» химики напевают «привитыми» кополимерами. Ведь кополимеризация — это совместная полимеризация или соединение в длинные цепи двух разных веществ или мономеров, например, стирола и бутадиена.

Давайте обозначим молекулу одного мономера кружком (о), а другого мономера — крестиком (+). В результате нормальной кополимеризации образуются цепи, в которых молекулы обоих мономеров группируются хаотически. Например, они могут быть такого строения:

ооо+оо+++о+о++ооо+о

По сравнению с полимерами + и о кополимер приобретает промежуточные физические и химические свойства.

Совсем другое внутреннее строение имеют кополимеры, образующиеся во время прививаемой кополимериза-ции. Длинная цепь молекул одного мономера как будто окружена цепями молекул второго мономера:

++++++++

оооооооо

++++++++

Полученный привитой кополимер характеризуется очень ценными свойствами, какими, не обладает ни одна обычная пластмасса.

Я приведу еще несколько примеров подобных кополимеров. Исключительные по своим свойствам полиэфирные волокна (терилен, элана) плохо поддаются окраске. После прививки цепей полиокиси этилена эти волокна, не потеряв своих замечательных физико-химических свойств, начинают хорошо окрашиваться.

Одной из марок синтетического каучука является буна μ-кополимер бутадиена и акрилонитрола. Образующаяся в результате обычной ко-полимеризации буна μотличается исключительной термохимической устойчивостью, но малой прочностью на растяжение — порядка 30 кг/см². Сегодня, используя те же исходные материалы, т. е. бутадиен и акрило-нитрол, но после проведения прививаемой кополимеризации, получают синтетический каучук с прекрасной термохимической, стойкостью и высокой прочностью на растяжение, составляющей 180 кг/см².

Прививаемая кополимеризация проводится несколькими методами. Наиболее простой из них состоит в том, что один полимер мочат в другом мономере. Позднее эту смесь подвергают сильному радиоактивному облучению.

Второй, менее распространённый метод — введение в суспензию полимера эмульсии мономера и соответствующих инициаторов.

Открытие и разработку методов прививаемой кополимеризации можно с полным правом считать одним из крупнейших достижений химической науки на протяжении последних 10–15 лет.

В настоящее время химики могут не только заставить молекулы веществ соединяться в длинные цепи, но и придать им определённую форму и строение.

Современная химия способна «проектировать» и вырабатывать пластмассы «по заказу», т. е. с заданными техническими свойствами.

СТЕФАН СЕНКОВСКИ