Полимерами не являются: Какие из перечисленных веществ не являются полимерами: 1.Глюкоза 2.ДНК 3.Гемоглабин 4.Фруктоза 5.тРНК 6.Рибоза

alexxlab | 03.05.1994 | 0 | Разное

информационная статья компании Полимернагрев на сайте tvoy-nagrev.ru

Любой, кто увлекается длительными пешими прогулками, знает, что в походе идти всегда легче ранней весной, чем в середине лета. Когда организм подвергается значительной физической нагрузке, вероятность успеха зависит от температуры. Полимеры следуют тем же принципам. Чем более жаркой становится окружающая среда, тем меньше производительности мы можем ожидать.

Инженеры, имеющие классическую подготовку в сфере материалов, обычно имеют обширные знания по металлам. Следовательно, они привыкли к высокому уровню температурно-зависимого поведения металлов, который полимеры не обеспечивают. Даже металл с относительно низкими эксплуатационными характеристиками, такой как алюминий, имеет практически одинаковые механические свойства при температуре от комнатной до 250-300°C. И даже при приближении к температуре плавления сохранение характеристик может достигать 80% от характеристик при комнатной температуре.  Это даже лучше прослеживается для таких материалов, как медь, латунь и сталь, у которых температура плавления выше. Таким свойствам металлов способствует тот факт, что молекулы металлических веществ малы и легко организуются в четко определенную и предсказуемую кристаллическую структуру.

Для полимеров это не так. Отдельные молекулы, из которых состоят полимерные материалы, очень велики и имеют вытянутую цепочечную форму, что приводит к запутанной структуре. Эта запутанность выгодна в некоторых отношениях. Относительно высокие уровни удлинения, которые демонстрируют большинство полимеров без разрыва, в значительной степени обусловлены запутыванием цепей. Однако эта запутанность также ограничивает свободу, необходимую на молекулярном уровне для организации кристаллов. Следовательно, ни один полимер при нормальных условиях переработки не является полностью кристаллическим, а некоторые полимеры не кристаллизуются в какой-либо значительной степени.

Влияние изменения температуры на полимеры

Отсутствие предсказуемой и воспроизводимой структуры приводит к тому, что

изменения температуры всегда влияют на механические свойства полимеров.  Это явление можно зафиксировать, проведя механические испытания любого материала при различных температурах. Один из самых простых способов определения основных свойств материала в широком диапазоне температур включает метод, известный как динамический механический анализ (ДМА). Этот метод позволяет измерить так много аспектов поведения полимера, что этой теме посвящены целые книги. Однако для нашей статьи мы можем сосредоточиться на одном небольшом аспекте: способности измерять модуль упругости материала как функцию температуры.

Рис. 1 . График зависимости модуля упругости от температуры для неармированного нейлона 6 (полукристаллического) и поликарбоната (аморфного). 

На рис. 1  представлен график зависимости модуля упругости от температуры для двух хорошо известных и часто используемых полимеров; нейлон 6 и поликарбонат (ПК). Оба протестированных материала неармированы. Нейлон 6 является полукристаллическим полимером, в то время как поликарбонат является аморфным, и результаты, показанные здесь, представляют собой типичное поведение для этих двух классов материалов.  При комнатной температуре модуль упругости обоих материалов соответствует модулю растяжения, указанному в паспорте, с точностью до 2-3%. Но в то время как большинство спецификаций содержат мало информации о влиянии температуры на свойства или вообще не содержат ее, графики на рис. 1 дают полную карту температурно-зависимого поведения двух материалов.

Ни один полимер при нормальных условиях обработки не является полностью кристаллическим, а некоторые полимеры не кристаллизуются в какой-либо значительной степени.

Аморфный поликарбонат

Аморфный поликарбонат имеет только одну температуру перехода, известную как температура стеклования (Tg). Это температура, при которой отдельные полимерные цепи становятся достаточно подвижными на молекулярном уровне, чтобы двигаться независимо, несмотря на то, что они остаются запутанными. Конструктивно это явление можно уподобить температуре размягчения, и в технических целях материал при прохождении этого перехода теряет все несущие свойства.  Между комнатной температурой и началом стеклования модуль пластичности относительно постоянен, снижаясь примерно на 20% между комнатной температурой и 135°C, значение, которое хорошо согласуется с температурой прогиба под нагрузкой (DTUL). Тем не менее, между комнатной температурой и DTUL большинство спецификаций дают мало информации о влиянии температуры на несущую способность.

Полукристаллический нейлон 6

Поведение полукристаллического нейлона 6 несколько отличается от поведения аморфного поликарбоната. Нейлон 6 называют полукристаллическим, потому что, как и все полимеры этого класса, он состоит из структурной смеси кристаллических и аморфных областей. При повышении температуры аморфные области становятся подвижными, и об этой подвижности снова свидетельствует стеклование. Это происходит при температуре от 50°C до 100°C со средней точкой около 70-75°C, и в результате модуль снижается примерно до 20% от его значения при комнатной температуре. Но он не падает до нуля, как поликарбонат, из-за наличия кристаллической структуры.

Эта организованная структура сохраняет сниженный уровень производительности, который сохраняется до тех пор, пока температура не поднимется до точки плавления кристаллов нейлона, или около 220-225°C. Все аморфные полимеры реагируют на температуру, аналогичную реакции поликарбоната. Единственная разница между различными аморфными полимерами, такими как АБС, ПВХ, ПК и полисульфон, заключается в температуре стеклования. Нейлон 6 служит моделью температурно-зависимого поведения всех полукристаллических полимеров. Отличительными чертами полукристаллических полимеров являются температура стеклования, точка плавления и степень снижения модуля, связанная со стеклованием. Для большинства ненаполненных полукристаллических полимеров это снижение будет составлять 60-90% от модуля до Tg.

Чем более кристаллической является структура полимера, тем меньше падение модуля через Tg.

Важно подчеркнуть, что Tg и температура плавления (Tm) являются фундаментальными свойствами для каждого полимера.

 Мы можем уменьшить влияние, которое Tg оказывает на модуль упругости полукристаллического полимера, путем добавления наполнителей и армирующих материалов. Можно добиться аналогичных преимуществ в аморфных полимерах при температурах ниже Tg. Однако температуры перехода не меняются. Tg (для аморфных полимеров) и Tm (для полукристаллических полимеров) представляют собой верхний предел, при котором полимер может работать в условиях применения даже в течение очень короткого промежутка времени. Короткий промежуток времени в этом случае может быть определен в минутах, а не в часах, днях или неделях.

Кривые напряжения-деформации

Рис.2 . Кривые напряжение-деформация при различных температурах для нейлона 66, армированного стекловолокном на 43%.

Хотя DMA дает полную карту поведения модуля упругости в зависимости от температуры, он ничего не говорит нам о фактической прочности материала. Для этого нам нужно обратиться к кривым напряжения-деформации и изучить взаимосвязь между напряжением и деформацией в зависимости от изменений температуры (см.

рис. 2, сравнивающий кривые для нейлона 6/6, армированного 43% стекловолокна).

Несмотря на то, что почти половина состава состоит из неполимерного стекловолокна, форма кривой напряжения-деформации существенно меняется. Как правило, прочность и жесткость снижаются с повышением температуры, в то время как относительное удлинение при разрыве, являющееся хорошим относительным показателем пластичности, увеличивается. Хотя все три кривые относительно близки к комнатной температуре, характеристики материала значительно снижаются по сравнению со значениями, указанными в паспорте. При 85°C предел текучести этого материала составляет менее 60% от значения при комнатной температуре, указанного в техпаспорте.

Кроме того, в техпаспорте указаны только определенные точки на кривой. Предел текучести и деформация представляют собой одну координату на континууме кривой напряжения-деформации, а модуль представляет собой просто наклон этой кривой в области, где эти две величины пропорциональны.

Чтобы точно смоделировать структурное поведение материала, важно знать форму кривой напряжения-деформации при определенной температуре. Сюда входят точки на кривой, где зависимость между напряжением и деформацией становится нелинейной; так называемый пропорциональный предел. В то время как деформации при текучести обычно составляют от 3% до 10% для большинства термопластов, деформации на пределе пропорциональности редко превышают 1%, а для многих материалов составляют менее 0,5%.

Шестьдесят лет назад пластмассы часто считались дешевыми заменителями дерева, металла и стекла. Рынки, которые они обслуживали, часто не предъявляли значительных требований к характеристикам несущей способности материалов, а влияние колебаний температуры не вызывало особого беспокойства. Но сегодня пластиковые материалы используются в самых разных сложных условиях, где ожидается высокая степень надежности в широком диапазоне температур в течение длительных периодов времени.

 Наше понимание свойств этих материалов должно соответствовать этим требованиям. 

Компания Полимернагрев специализируется на производстве электронагревателей для производства или обработки полимеров. Если вы ищете нагреватель для экструдера, термопластавтомата, выдувного формования, гранулятора полимеров, сушки пластика, вакуумной формовки или другого оборудования, в котором происходит нагрев полимеров, обращайтесь к нам по телефону или через форму на сайте – наши специалисты имеют огромный опыт в сфере нагрева полимеров и помогут вам с расчетом параметров электронагревателей.

Полипропилен – Что такое Полипропилен?

ИА Neftegaz.RU. Полипропилен (ПП) – Polypropylene (PP) – синтетический термопластичный неполярный полимер, принадлежащий к классу полиолефинов. Продукт полимеризации пропилена. Твердое вещество белого цвета.

 

Полипропилен получают в промышленности путем полимеризации пропилена при помощи катализаторов Циглера-Натта или металлоценовыми катализаторами. Полимеризация происходит при давлении 10 атм. И температуре до 80 оС.

 

Способ производства полипропилен с помощью катализатора Циглера-Натта был изобретен в 1957 г. Благодаря изобретениям Циглера и Натта стало возможным производство изотактического полипропилена.

 

Доля производства полипропилена при помощи металлоценовых катализаторов в 2002 г. составила менее 0,5 % от общего мирового производства полипропилена, хотя прогнозируют, что к 2006 г. доля металлоценовых катализаторов возрастет до 8 %.

 

Решающее значение для свойств полимера имеет пространственное расположение боковых групп (СН3-) по отношению к главной цепи. Существуют изотактический, синдиотактический и атактический полипропилен. Основной и наиболее важной разновидностью является полипропилен с изотактической структурой. Изотактический полипропилен отличается большой степенью кристалличности, высокой прочностью, твердостью и теплостойкостью. Атактический полипропилен очень гибкий, мягкий и липкий продукт.

В промышленности получают полимер, состоящий в основном из макромолекул изотактического строения.

 

Полипропилен обладает высокой стойкостью к кислотам, щелочам, растворам солей и другим неорганическим агрессивным средам. При комнатной температуре не растворяется в органических жидкостях, при повышенных температурах набухает и растворяется в некоторых растворителях, например, в бензоле, четыреххлористом углероде, эфире.

 

Полипропилен имеет низкое влагопоглощение. Характеризуется хорошими электроизо-ляционными свойствами в широком диапазоне температур.

 

Полипропилен выпускается в виде окрашенных и неокрашенных гранул. Для окрашивания используют пигменты либо органические красители. Легкий кристаллизующийся материал. Различают гомополимер (изотактический полипропилен), блок-сополимер с этиленом (сополимер), а также статистический сополимер (random copolymer), металлоценовый полипропилен (mPP), сшитый полипропилен (PP-X, PP-XMOD).

 

Полипропилен имеет хорошие механические свойства. Гомополимер имеет повышенную жесткость, может быть прозрачен, но хрупок при низких температурах. Блок-сополимер имеет большую ударопрочность и может использоваться при низких температурах. Имеет низкую износостойкость. Легко перерабатывается. Прозрачность материала обеспечивается за счет введения структурообразователя (нуклеатора), а также использования специальных технологических приемов (понижение температуры формы).

 

Области применения полипропилена

Полимерные материалы, в число которых входит и полипропилен, находят широкое применение и обеспечивают эффективность развития экономики и повышение конкурентоспособности продукции в отраслях-потребителях за счет замены дорогостоящих материалов, снижения материалоемкости, формирования прогрессивных технологий переработки материалов, создания новых поколений техники.

 

Возможность получения широкой гаммы модифицированных материалов на основе полипропилена от смесевых термоэластопластов до высокомодульных высокопрочных пластиков, экологическая чистота продуктов, технологичность их переработки и утилизации способствуют тому, что полипропилен в последнее время вытесняет с мирового рынка пластмасс поливинилхлорид, АБС-пластики, ударопрочный полистирол. Полипропилен проник во все доминирующие отрасли экономики: электронику, электротехнику, машиностроение, автомобилестроение, приборостроение, транспорт, строительство и многие другие.

 

Полипропилен иногда называют «королем» пластмасс. Известно, что полипропилен не является самым популярным полимером, пропуская вперед в списке лидеров как минимум полиэтилен и поливинилхлорид. Однако на сегодняшний день по темпам роста производства полипропилен вне конкуренции. Сфера его применения стремительно расширяется. И это при том, что весь научный и технический потенциал этого полимера до сих пор не реализован.

 

Полипропилен в упаковке

Полипропиленовые пленки — один из самых популярных в мире упаковочных материалов. Характеристики полипропиленовых пленок близки к пленкам из полиэтилена. По многим параметрам полипропиленовые пленки превосходят пленки из других полимеров. В частности они более стойки к нагреванию и химическому воздействию. полипропиленовые пленки можно подвергать стерилизации при высоких температурах (свыше 100 ºС), что повышает их ценность для пищевой и фармацевтической отраслей.

 

Другое достоинство полипропиленовых пленок — прозрачность, гибкость, нетоксичность, легкая свариваемость. Существенным продвижением на рынке упаковки полипропиленовые пленки обязаны новшествам под названием “ориентация пленки”. Ориентированные в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях полипропиленовые пленки начали производить сравнительно недавно, но без них уже не возможно представить себе современный рынок гибкой упаковки. Ориентация пленки повышает ее жесткость, прочность, прозрачность и свойства влагоизоляции. Например, прозрачность ориентированной пленки как минимум в 4 раза превышает прозрачность не ориентированной пленки. В тоже время по такому показателю как свариваемость не ориентированные пленки явно лучше, поэтому ориентированная стала основной в тех видах упаковки, где именно прозрачность играет решающую роль (например, в галантерее).

 

В последнее время полипропилен начинает потихоньку вытеснять полиэтилентерефталат и другие пластики в производстве бутылок различных емкостей и крышек для них. В мире все чаще встречаются бутылки из полипропилен с полипропиленовой пленкой вместо привычной этикеточной бумаги. Однако, в некоторых регионах мира этот процесс происходит крайне медленно, например, в Северной Америке. Также полипропилен все чаще используется в производстве других видов упаковки (тары, контейнеров). При этом полипропилен за счет большой прочности и химической стойкости теснит полистирол, за счет жесткости и глянцевитости — многие виды полиэтилена. Из-за высокой химической стойкости полипропилен широко применяется для плакирования емкостей, в которых хранятся и транспортируются так называемые агрессивные жидкости.

 

Полипропилен в волокнах

Существенные преимущества над другими полимерами полипропилен имеет в сфере производства волокон. Полипропиленовые волокна имеют относительно низкую стоимость. В среднем из 1 кг полипропилена получается больше волокон, чем из 1 кг любого другого полимера. При этом полипропиленовые волокна отличаются высокой прочностью и прекрасными эластичными свойствами. Еще одно достоинство волокон из полипропилена — высокая термостойкость. Единственным существенным недостатком этих волокон — уязвимость перед ультрафиолетовым излучением. Это, пожалуй, основной фактор, тормозящий начало повсеместного применения полипропиленовых-волокон в текстильной промышленности.

 

Полипропилен в машиностроении

Одним из свойств полипропилена является высокая износостойкость. Это обуславливает широкое применение полипропилена в машиностроении, автомобилестроении и строительстве. Из полипропилена производят делали различного оборудования (холодильников, пылесосов, вентиляторов), в автомобилестроении из полипропилена делают амортизаторы, блоки предохранителей, детали окон, сидений, бамперы и детали кузова автомобилей и т. д.

 

Полипропилен в электронике и электротехнике

Здесь из полипропилена производят изоляционные оболочки, катушки, ламповые патроны, детали выключателей, корпуса телевизоров, телефонных аппаратов, радиоприемников и т.д. С применением полипропилена в качестве изоляционного материала существует ряд трудностей, в этой области применения ПВХ пока является практически безальтернативным. А вот что касается производства пеноизоляции для коммуникационных проводов, то здесь полипропилен уже успешно конкурирует с полиэтиленом.

 

Полипропилен в медицине

Здесь самое востребованное качество полипропилена— устойчивость при высоких температурах. Это дает возможность продукции, сделанной из полипропилена, подвергаться горячей стерилизации в любых условиях. Благодаря этому из полипропилена производят ингаляторы и разовые шприцы. В производстве шприцов полипропилен в очередной раз обошел ПЭ и полистирол. Кроме того, шприцы часто упаковывают в пленку. И здесь также чаще применяется полипропилена.

 

Позиции полипропилена на рынке

Одной из причин стремительного роста потребления полипропилена является расширение сфер его применения за счет вытеснения других полимеров. В первую очередь это касается полистирола и ПВХ. Эти два полимера подвержены наибольшим нападкам со стороны экологически озабоченной части общественности, что соответствующим образом отражается на законодательных инициативах властей, особенно в Европе. Именно законодательства, преследующие эти виды полимеров по двум основным позициям – утилизация отходов и токсичность – заставляет многих производителей готовой пластиковой продукции все чаще обращаться к полипропилену, как к альтернативному материалу.

 

Полипропилен не токсичен и гораздо легче, чем большинство других пластиков, утилизируется. Законодательство в отношении к полипропилена гораздо более мягкое. В первую очередь это относится к главной сфере применения полипропилена – упаковке.

 

 

Видео с вопросами: Идентификация молекулы, которая не является полимером

Стенограмма видео

Что из следующего не является полимер? (А) нуклеиновые кислоты, (Б) целлюлоза, (C) белки или (D) жирные кислоты.

Этот вопрос требует от нас определить какая из перечисленных биологических молекул не считается полимером. Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно просмотрите, что такое полимеры, и посмотрите на некоторые их примеры.

Само слово «полимер» дает нам некоторые подсказки относительно того, что это означает, поскольку префикс поли- означает много, а «мер» означает Ед. изм. В нем описана структура полимеры красиво, так как они состоят из повторяющихся субъединиц, называемых мономерами. Приставка моно-, означающая один, используется, так как мономеры являются отдельными строительными блоками.

Нуклеиновые кислоты являются примерами полимеры. Эти биологические макромолекулы состоит из повторяющихся нуклеотидов. Нуклеотидные мономеры соединяются вместе фосфодиэфирными связями. Хорошо известной нуклеиновой кислотой является ДНК, который находится в ядрах наших клеток. ДНК хранит информацию, которая содержит инструкции по производству всех белков в организме. Ответ (А) явно не тот правильный ответ, поэтому мы можем вычеркнуть его.

Давайте теперь рассмотрим наш другой ответ выбор, чтобы определить, какой из них не является полимером.

Целлюлоза является компонентом клеточная стенка растений, состоящая из повторяющихся моносахаридных звеньев. Мы уже сталкивались с приставка моно-, означающая один. Ну, сахарид означает сахар, так что это отдельные единицы сахара, основные строительные блоки всех углеводов. Моносахариды, входящие в состав целлюлоза – это глюкоза. Они связаны между собой гликозидными связи для формирования длинных цепочек, идеальных для структурной поддержки. Целлюлоза представляет собой тип полимера называется полисахаридом, так как состоит из многих мономеров сахара. Поэтому мы можем со скидкой вариант (Б).

Теперь давайте посмотрим на белки. Белки состоят из мономеров называются аминокислотами. Аминокислоты получили свое название от аминогруппа и карбоксильная группа в их структуре. Многие аминокислоты связаны вместе пептидными связями, образуя полипептиды. Белок состоит из одного или нескольких полипептидные цепи. Существует 20 различных основных аминокислот. кислоты. Недавно появились еще два обнаружены, но они мало используются.

Когда эти разные аминокислоты связаны друг с другом в разных форматах, мы можем сделать более 100 000 уникальных белки. Каждый белок имеет свою уникальную формы из-за взаимодействия между различными аминокислотами. Поскольку белки состоят из длинные цепочки аминокислот, они же полимеры. Таким образом, мы можем исключить вариант (C).

Остаются жирные кислоты, которые состоят из углеводородной цепи, присоединенной к карбоксильной группе. Они входят в состав многих сложные молекулы липидов. Примером является триглицерид, который состоит из трех жирных кислот, присоединенных к молекуле глицерина сложноэфирными связями. Поскольку жирные кислоты не входят в состав повторяющихся субъединиц, они не являются полимерами.

Таким образом, правильный ответ на наш вопрос – вариант (D). Молекула, которая не является полимером это жирные кислоты.

Бакелит Первый синтетический пластик — Национальный исторический памятник химии

• Вы здесь:
• СКУД
• Студенты и преподаватели
• Исследуйте химию
• Химические достопримечательности
• Бакелит: первый синтетический пластик

Посвящен 9 ноября 1993 г. в Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия

Памятный буклет (PDF)

История формируется материалами, которые мы разрабатываем и используем. На протяжении тысячелетий люди использовали камень для изготовления инструментов. Около 5000 лет назад мы научились делать сплавы меди, и начался бронзовый век. Столетия спустя железный век представил железо в качестве предпочтительного материала. Появление бакелита — первого в мире синтетического пластика — в 1907 году ознаменовало начало эпохи полимеров.

Содержание

• Age of Polymers and Plastics
• Искусственные полимеры: изобретение целлулоида
  
• Лео Бэкеланд и изобретение бакелита
• Свойства и использование бакелита
• Пластик: современный материал
• Биография Лео Хендрика Бакеланда (1863-1944)
• Дополнительное чтение
• Обозначение достопримечательности и благодарность
• Цитировать эту страницу

Век полимеров и пластмасс

Век полимеров также называют веком пластмасс. «Пластик» (от греческого «plastikos», что означает формуемый) — популярный термин для различных синтетических или искусственных полимеров. Полимеры («поли» = много) — это очень большие молекулы, настоящие гиганты в молекулярном мире, состоящие из более мелких молекул, называемых мономерами («моно» = один). Большинство полимеров — но не все — состоят из мономеров, похожих друг на друга, соединенных вместе в прямую цепь, наподобие длинной нити жемчуга.

В природе существуют тысячи различных полимеров. Самым распространенным природным полимером в мире является целлюлоза, основной природный структурный материал деревьев и других растений. Белки, из которых состоят наши тела, представляют собой полимеры, в том числе ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), материал, несущий генетический код всех живых существ.

Химики полностью не понимали и не идентифицировали полимеры примерно до 1900 года. Но еще в 1861 году британский химик Томас Грэм заметил, что, когда он растворяет органические соединения в растворах, некоторые из них, например целлюлоза, не проходят даже через тончайшая фильтровальная бумага, не оставляющая липких остатков. Эти соединения также не могли быть очищены в кристаллическую форму. Доктор Грэм считал, что такие вещества представляют собой совершенно иную организацию материи. Он назвал их «коллоидами» от «колла», греческого слова, означающего клей, еще один материал, который не может проникать через фильтры тонкой очистки.

Многие производители 19 века модифицировали коллоиды и природные полимеры для создания новых материалов. В 1870 году американский изобретатель Джон Уэсли Хаятт использовал химически модифицированную целлюлозу для производства удивительного нового продукта под названием Целлулоид, пластика, который использовался для всего, от расчесок для волос до фильмов немого кино. К 1890 году граф Илер де Шардоне продавал первый синтетический текстиль, шелк Шардоне, сделанный путем прядения нитрата целлюлозы в искусственное волокно.

Эти и другие ранние пластмассы изготавливались из существующих материалов. Следующий шаг — создание полностью синтетического пластика — был еще впереди.

Вернуться к началу

Искусственные полимеры: изобретение целлулоида

В викторианскую эпоху среди богатых джентльменов было модно иметь бильярдный стол и набор бильярдных шаров, изготовленных из лучшей и самой совершенной слоновой кости. Но охотники 19-го века практически уничтожили стада слонов в Африке и Индии, источнике слоновой кости. К 1863 году нехватка слоновой кости стала настолько критической, что нью-йоркский производитель бильярдных шаров предложил приз в размере 10 000 долларов тому, кто сможет создать полезную замену.

Победителями стали Джон Уэсли Хаятт, молодой печатник из Олбани, штат Нью-Йорк, и его брат Исайя. Деньги они так и не получили. Но они изменили историю, изобретя целлулоид, один из первых пластиков в мире. Целлулоид не только напоминал слоновую кость, но и обладал удивительными свойствами: при нормальных температурах он оставался прочным твердым телом; при нагревании он становился мягким, и его можно было формовать или сворачивать в листы. Вскоре он стал предпочтительным материалом для бильярдных шаров и десятков других изделий.

Компания Hyatts изготовила целлулоид, применяя тепло и давление к смеси нитрата целлюлозы и камфоры; Таким образом, это был пластик, изготовленный путем модификации природных материалов. До изобретения первого полностью синтетического пластика прошло более 40 лет.

Наверх

Лео Бэкеланд и изобретение бакелита

К 1899 году изобретение фотобумаги Velox уже сделало Лео Бэкеланда богатым человеком. В своем поместье Snug Rock в Йонкерс, штат Нью-Йорк, он содержал домашнюю лабораторию, где он и его помощник Натаниэль Терлоу участвовали в различных проектах.

Как и другие ученые того времени, Бакеланд и Терлоу понимали потенциал фенолформальдегидных смол. В химическую литературу вошли отчеты, написанные десятилетия назад немецким химиком Адольфом фон Байером и его учеником Вернером Клибергом. Фон Байер сообщил, что когда он смешивал фенол, обычное дезинфицирующее средство, с формальдегидом, он образовывал твердый нерастворимый материал, который разрушал его лабораторное оборудование, потому что однажды образовавшись, его нельзя было удалить. Клебург сообщил о подобном опыте, описав полученное им вещество как твердую аморфную массу, неплавкую и нерастворимую и, следовательно, малопригодную.

В 1902 году немецкий химик Адольф Люфт запатентовал смолу, полученную путем модификации состава Клебурга, в надежде, что она сможет конкурировать в коммерческом отношении с целлулоидом. По крайней мере семь других ученых пробовали комбинации фенола и формальдегида в попытке создать коммерчески жизнеспособную смесь для литья пластмасс. Но никто не смог создать полезный продукт.

Надеясь извлечь выгоду из нехватки встречающегося в природе шеллака, который использовался для изоляции электрических кабелей в первые годы 20-го века, Бакеланд и Терлоу, а также несколько других исследователей экспериментировали с растворимыми смолами. (Шеллак был сделан из смолы, выделяемой восточноазиатским жуком; его собирали путем трудоемкого процесса соскребания затвердевших отложений с деревьев, на которых обитали эти насекомые.) В конце концов они разработали фенолформальдегидный шеллак под названием Новолак, но это не имело коммерческого успеха. К началу лета 1907, Бэкеланд переключил свое внимание с попыток создать деревянное покрытие на попытки укрепить древесину путем фактической пропитки ее синтетической смолой.

18 июня 1907 года Бэкеланд начал вести новую лабораторную тетрадь (сейчас находится в Архивном центре Смитсоновского национального музея американской истории), документируя результаты испытаний, в ходе которых он наносил смесь фенола и формальдегида на различные куски дерева. В записи, сделанной на следующий день, указано:

Все эти тесты проводились в концентрированном горизонтальном варочном котле, и аппарат был достаточно герметичным. Тем не менее, поверхность деревянных блоков не кажется твердой, хотя небольшая часть просочившейся резины очень твердая. Я начал думать, что формальдегид испаряется, прежде чем он может действовать, и что правильно было бы пропитать вязкой жидкостью, которая получается при кипячении CH ₂ O+C ₆ H ₅ OH вместе без катализатора. Чтобы определить, насколько это возможно, я нагрел в запаянных пробирках часть этой жидкости, чтобы определить, происходит ли дальнейшее выделение H ₂ O или это просто избыток раствора твердой камеди. фенола, то простым испарением на открытом воздухе я смогу осуществить закалку, чего мне не удастся сделать в закрытых герметичных пробирках.

Я также нагрел открытую трубу, заполненную смесью асбестового волокна и жидкости.

Также герметичная трубка, набитая смесью асбестового волокна и жидкости. Все нагревалось 4 часа при 140°С -159°С.

В тетрадном описании последнего эксперимента того дня указано:

Асбест + А в запаянной трубке. Я обнаружил, что трубка сломана, возможно, из-за неравномерного расширения, но реакции, по-видимому, были удовлетворительными, потому что получившийся стержень был очень твердым, а ниже, где была несмешанная жидкость А, был конец (?) затвердевшего вещества желтоватого и твердого цвета, полностью похожего на продукт, полученный простым нагреванием одного А в запаянной пробирке. Это выглядит многообещающе, и стоит определить, в какой степени эта масса, которую я назову D, способна формировать материалы либо сама по себе, либо в сочетании с другими твердыми материалами, такими как, например, асбест, казеин, оксид цинка (sic), крахмал. , различные неорганические порошки и ламповую сажу и, таким образом, заменяют целлулоид и твердую резину.

Днем позже Baekeland перечислил четыре различных продукта, обозначенных A, B, C и D. Вещество D было «нерастворимо во всех растворителях, не размягчается. Я называю его бакалитом (sic), и его получают путем нагревания A. или B или C в закрытых сосудах». Позже Бэкеланд решил, что «C» и «D» эквивалентны.

Ключом к получению конечного продукта «С» из «А» или «В» были машины, которые подвергали более ранние этапы воздействию тепла и давления. Бэкеланд назвал эти машины «бакелизаторами».

Бэкеланд сделал первое публичное заявление о своем изобретении 8, 19 февраля.09, в лекции перед нью-йоркской секцией Американского химического общества. По его словам, предыдущие реакции приводили к медленным процессам и хрупким продуктам; затем он продолжил: «…с помощью небольшого количества оснований мне удалось приготовить твердый начальный продукт конденсации, свойства которого чрезвычайно упрощают все операции формования…»

Первый патент Бэкеланда в этой области был пожалован в 1906 г .; всего он получил более 400 патентов, связанных с производством и применением бакелита. Он начал полукоммерческое производство в своей лаборатории и в 1910 октября, когда ежедневный объем производства достиг 180 литров (большая часть из которых приходилась на электрические изоляторы), он основал компанию в США для производства и продажи своего нового промышленного материала. К 1930 году Bakelite Corporation заняла завод площадью 128 акров в Баунд-Брук, штат Нью-Джерси.

Вернуться к началу

Свойства и применение бакелита

Бакелит можно формовать, и в этом отношении он лучше целлулоида, а также дешевле в производстве. Кроме того, его можно было формовать очень быстро, что является огромным преимуществом в процессах массового производства, когда множество одинаковых изделий производилось одно за другим. Бакелит представляет собой термореактивную смолу, то есть после формования он сохраняет свою форму даже при нагревании или воздействии различных растворителей.

Бакелит также особенно подходил для зарождающейся электротехнической и автомобильной промышленности из-за его необычайно высокой устойчивости (не только к электричеству, но также к теплу и химическим воздействиям). Вскоре он был использован для всех непроводящих частей радиоприемников и других электрических устройств, таких как основания и розетки для лампочек и электронных ламп, опоры для любых типов электрических компонентов, крышки автомобильных распределителей и другие изоляторы.

Наряду с электротехническими применениями формованный бакелит нашел применение почти во всех сферах современной жизни. От новых украшений и железных ручек до телефонов и крыльчаток стиральных машин бакелит был замечен повсюду и постоянно присутствовал в технологической инфраструктуре. Bakelite Corporation приняла в качестве своего логотипа математический символ бесконечности и слоган «Материал тысячи применений», но они не признавали границ для своего материала.

Ахиллесовой пятой был цвет. Чистая бакелитовая смола была прекрасного янтарного цвета, и она могла принимать и другие цвета. К сожалению, он был достаточно ломким и его приходилось укреплять, «набивая» другими веществами, обычно целлюлозой в виде опилок. После заливки все цвета получались в лучшем случае непрозрачными, а часто тусклыми и мутными. В конце концов, бакелит был заменен другими пластиками, обладающими такими же желательными качествами, но также способными принимать яркие цвета.

Сегодня только одна или две фирмы производят фенольные смолы, но творение Бэкеланда стало образцом для современной индустрии пластмасс.

Вернуться к началу

Пластик: современный материал

Сегодня синтетические пластики используются повсюду. Они так же знакомы нам, как дерево или металл, и легко воспринимаются как должное. Почти каждый может назвать десяток знакомых изделий, полностью или частично сделанных из пластика: игрушки, компьютеры, одежда, спортивный инвентарь, ковер, бытовая техника, строительные материалы, вывески, канцтовары, упаковка, телефоны и модные аксессуары. Но некоторые из них менее заметны: медицинское оборудование — от протезов тазобедренных суставов и кардиостимуляторов до контактных линз и хирургических инструментов — изготавливается (полностью или частично) из синтетических материалов.

Новый материал доктора Бэкеланда открыл дверь в эпоху пластмасс и положил начало росту мировой отрасли, в которой сегодня занято более 60 миллионов человек. По мере развития будущего пластмассы и другие синтетические полимеры будут играть все более разностороннюю роль в медицине, электронике, аэрокосмической отрасли и передовых конструкционных композитах. Новые продукты будут производиться и формоваться по всему миру — в сложных процессах, которые начались с идеи Лео Бэкеланда и Bakelizer.

Наверх

Биография Лео Хендрика Бэкеланда (1863-1944)

Как и многие люди, внесшие важный вклад в жизнь Америки, Лео Хендрик Бэкеланд был иммигрантом. Он родился в Бельгии, во фламандском городе Гент, 14 ноября 1863 года. Его отец, сапожник, воспротивился желанию сына получить образование и в 13 лет отдал его в ученики к сапожнику. К счастью, мать Бэкеланда, домашняя прислуга, настояла на том, чтобы ему также разрешили посещать государственную среднюю школу. Именно там началась пожизненная приверженность Бакеланда химии.

Вскоре юный Лео также записался на вечерние занятия по химии, механике и фотографии, оплачивая свое обучение помощником фармацевта. В 1880 году он воспользовался городской стипендией, чтобы поступить в Гентский университет — тот самый университет, в котором всего 15 лет назад Август Кекуле описал бензольное кольцо — открытие, ставшее краеугольным камнем современной органической химии.

У Бэкеланда был влиятельный наставник в Генте, бывший ученик Кекуле, Теодор Свартс. Свартс руководил Бэкеландом в студенческие годы и после него. К 1887 году, когда университет назначил Бэкеланда доцентом химии, Суортс увидел в этом начало блестящей академической карьеры. Но Бакеланд обнаружил, что его меньше интересует чистая химия, чем ее потенциальное применение, и эти двое мужчин часто ссорились. Намеренно или нет, но Бэкеланд окончательно уладил спор год спустя, когда в 26 лет женился на дочери Свартса, Селин, и через два дня они уехали в Соединенные Штаты.

Поездка молодоженов в Америку была профинансирована за счет стипендии, которую он получил для учебы за границей. Но Бэкеланд так и не вернулся к чистой химии или к своим бельгийским корням. К 1897 году он был гражданином новой и захватывающей страны и заметной частью молодой химической промышленности.

Он поселился в Нью-Йорке, где покровительство профессора Колумбийского университета Чарльза Ф. Чандлера привело его к должности в местной фотокомпании. Это, в свою очередь, привело к его первому крупному успешному изобретению Velox, нового типа фотобумаги, на которую можно было делать изображения с использованием искусственного света. Когда Джордж Истман купил права на Velox в 189 г.9 декабря Бэкеланд стал финансово свободным, чтобы заниматься любыми научными занятиями, которые ему нравились.

Как и большинство иммигрантов того времени, он хотел быть полностью американцем. Он назвал своего сына в честь Джорджа Вашингтона, усердно работал над преодолением своего бельгийского акцента и — по крайней мере, в своих личных дневниках — выражал твердую уверенность в том, что Америка и американцы превосходят все европейское. Его профессиональный и личный энтузиазм сильно различался. Ученые говорят, что его дневники показывают человека, который был очарован потенциалом химии, но не хотел надолго погрязнуть в каком-то одном проекте. Он наслаждался своим процветанием, купив два поместья — одно с видом на Гудзон, к северу от Йонкерса, штат Нью-Йорк, и второе во Флориде — и яхту, которую он окрестил «Ион». Заядлый автомобилист еще до того, как автомобили стали безопасными, он путешествовал по Европе на машине со своей семьей еще в 19 лет. 07 и часами возился с автомобильными двигателями. И он был общественным деятелем: во время Первой мировой войны Бэкеланд был назначен в Комиссию по снабжению нитратами и занимал пост президента комитета по патентам Национального исследовательского совета. Он был президентом Американского института инженеров-химиков и Американского электрохимического общества, а в 1924 году стал президентом Американского химического общества.

Жизнь Лео Хендрика Бэкеланда была эпохой замечательных открытий и разработок. Перед смертью в 19В 44 года он дожил до множества новых пластиков, а с началом Второй мировой войны — до бурного роста отрасли, которую он помог создать.

Наверх

Дополнительная литература

• Bakelizer (Национальный музей американской истории)
• Лео Хенрик Бэкеланд Биография (Фонд химического наследия)

Вернуться к началу

Знаковое обозначение и благодарности

Знаковое обозначение

9 ноября Американское химическое общество присвоило оригинальному бакелизатору Лео Хендрика Бэкеланда статус национального исторического химического памятника в Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия. , 1993. Мемориальная доска, посвященная этому изобретению, гласит:

В Национальном музее американской истории хранится оригинальный Bakelizer, паровой сосуд под давлением, который химик-предприниматель Лео Хендрик Бэкеланд использовал для коммерциализации своего открытия бакелита – первого в мире полностью синтетического пластика. Фенол и формальдегид реагировали под давлением при высокой температуре в этом герметичном автоклаве, который ранние операторы ласково называли «Старый верный», с образованием термореактивной смолы бакелита. Универсальный и легко поддающийся формованию бакелит нашел широкое применение в расширяющейся потребительской экономике и открыл дверь в эру синтетических материалов.

Используемый Baekeland примерно в 1909 году, Old Faithful остался у General Bakelite Corporation и ее преемника Union Carbide Co., которые подарили его Смитсоновскому институту в 1983 году. Bakelizer имеет ширину 35 дюймов, глубину 40 дюймов и высоту почти шесть футов.