Растительные полимеры – Биополимеры – это… Растительные полимеры

alexxlab | 11.12.2019 | 580 | Разное

📌 Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров (СПбГТУРП)
Прежние названия	Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (ЛТИ ЦБП)
Год основания	1931
Ректор	Луканин, Павел Владимирович
Расположение	Россия, Санкт-Петербург
Юридический адрес	198095, Санкт-Петербург, улица Ивана Черных, д.4
Сайт	www.gturp.spb.ru
Награды

Координаты: 59°54′05″ с. ш. 30°16′38″ в. д. / 59.901389° с. ш. 30.277222° в. д. ^{(G) (O) (Я)}59.901389, 30.277222

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров (СПбГТУРП) — технический вуз Санкт-Петербурга, ориентированный на подготовку специалистов целлюлозно-бумажной промышленности. Расположен возле станции метро «Нарвская» (улица Ивана Черных, 4). Основан в 1931 году.

История

Свою историю вуз ведёт от «Всесоюзного учебного комбината промышленной кооперации имени тов. Молотова» (ВУКПК), учреждённого Всекопромсоветом в 1931 году. Комбинат был основан на базе ряда существующих в то время учебных заведений, и имел в своем составе: вуз, техникум, рабфак, курсы повышения квалификации и др. Комбинат готовил техников и инженеров для разных отраслей промышленности. Вузовская часть состояла из трёх секторов: технологического, механического, и экономического. Также имелся ряд общекомбинатских кафедр: химии, физики, высшей математики, иностранных языков и специальные кафедры.

В 1938 году вуз был переименован в «Ленинградский технологический институт Всекопромсовета им. В. М. Молотова», а в 1941 году в «Ленинградский технологический институт им. В. М. Молотова». Тогда же в институте появился факультет целлюлозно-бумажного производства. А с 1944 года институт полностью перешёл на подготовку специалистов для целлюлозно-бумажной промышленности и в 1959 году вновь изменил своё название на «Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности» (ЛТИ ЦБП).

В 1981 году институт был награжден орденом Трудового Красного Знамени, и с этого момента стал называться: «Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности».

С 1993 года по настоящее время вуз носит название: «Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров» (СПбГТУРП).

Филиалы

Вуз имеет два филиала в Сегеже (Карелия) и Кувшиново (Тверская область).

Профессорско-преподавательский состав

Общее количество преподавателей, работающих на постоянной основе 293 человек. Средний возраст 54 года (2009 год).

Студенты

В вузе обучается 5 тысяч студентов. Порядка 3 тысяч на дневной форме обучения.^{[источник не указан 931 день]}

Аудитория А-007 с видом во двор

Список факультетов и кафедр

• Факультет механики автоматизированных производств (ФМАП)

• Кафедра механики и теории машин и механизмов
• Кафедра основ конструирования машин и систем автоматизированного проектирования
• Кафедра материаловедения и технологии машиностроения
• Кафедра инженерной графики и автоматизированного проектирования
• Кафедра машин автоматизированных систем
• Кафедра сопротивления материалов

• Факультет автоматизированных систем управления технологическими процессами (ФАСУТП)

• Кафедра автоматизации теплоэнергетических процессов
• Кафедра информационно-измерительных технологий и систем управления (ИИТСУ)
• Кафедра автоматизированного электропривода и электротехники
• Кафедра прикладной математики и информатики
• Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

• Химико-технологический факультет (ХТФ)

• Инженерно-экологический факультет (ИЭФ)

• Кафедра общей и неорганической химии
• Кафедра основ безопасности систем и процессов
• Кафедра охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов

• Факультет промышленной энергетики (ФПЭ)

• Кафедра промышленной теплоэнергетики
• Кафедра теплосиловых установок и тепловых двигателей
• Кафедра высшей математики
• Кафедра физики

• Факультет экономики и менеджмента (ФЭиМ)

• Кафедра экономики и организации производства
• Кафедра финансов и учета
• Кафедра экономической теории
• Кафедра менеджмента и права
• Кафедра маркетинга и логистики

• Гуманитарный Факультет

• Кафедра иностранного языка
• Кафедра физического воспитания и спорта
• Кафедра истории, философии и культурологии
• Кафедра «Промышленный дизайн»

• Факультет повышения квалификации специалистов предприятий и организаций лесохимического комплекса
• Факультет профессиональной переподготовки специалистов
• Заочный факультет
• Вечерний факультет

Известные выпускники

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

Биоразлагаемые полимеры | Журнал «Сырье и Упаковка»

В последнее время все чаще в самых разных ситуациях можно встретить приставку «био» – это своего рода гарантия того, что товар безопасен для природы и человека. Этот тренд активно продвигают различные средства массовой информации, и потребитель начинает постепенно привыкать к тому, что био-кефир обещает решить все проблемы с пищеварением, био-топливо – «экологичная» замена нефти, а био-экстракты заставляют косметику творить чудеса. Не обошли вниманием и упаковку, она также стала экологичной, а производство биополимеров растет год от года. Но если толчком для разработки биотоплива послужило желание европейских стран быть независимыми от запасов нефти и ее поставщиков, то основным стимулом к разработке биополимеров стала проблема утилизации пластиковых отходов, объемы которых растут с каждым годом.

Биополимеры (полное название – биоразлагаемые полимеры) отличаются от остальных пластиков тем, что разлагаются в окружающей среде под действием физических факторов и микроорганизмов – бактерий или грибков. Полимер, как правило, считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за период в шесть месяцев, что позволяет решать проблему отходов. Во многих случаях продукты распада биополимеров – углекислый газ и вода. Любые другие продукты разложения или остатки должны исследоваться на наличие токсичных веществ и безопасность. Биоразлагаемые полимеры можно перерабатывать с помощью большинства стандартных технологий производства пластмасс, включая горячее формование, экструзию, литьевое и выдувное формование.

Сейчас разработка биополимеров ведется по трем основным направлениям: производство биоразлагаемых полиэфиров на основе гидроксикарбоновых кислот; придание биоразлагаемости промышленным полимерам и производство пластических масс на основе воспроизводимых природных компонентов. Все эти технологии активно развиваются в США и Европе, Китае, Японии и Корее. А вот в России поиск технологий получения полимеров из возобновляемого сырья и биодеградируемых пластиков существенно осложнен – разработка новых технологий удовольствие дорогое, да и нефти в стране пока хватает. Тем не менее, рассмотрим основные предложения рынка биополимеров.

Полигидроксиалканоаты бактерий

При росте некоторых микроорганизмов на средах, содержащих питательные углеродные вещества и имеющих дефицит азота или фосфора, микробные клетки начинают синтезировать и накапливать полигидроксиалканоаты (polyhydroxyalkanoates – PHA), которые служат им резервом энергии и углерода (запасом пищи). При необходимости эти же микроорганизмы могут разлагать PHA. Это свойство бактерий человек использует для промышленного получения полигидроксиалканоатов, важнейшими из которых являются полигидроксибутират (PHB) и его сополимер с полигидроксивалератом (PHV).

Таким образом, полигидроксиалканоаты – это полностью биодеградируемые пластики, алифатические полиэфиры, устойчивые к ультрафиолетовому облучению. Хотя эти полимеры стабильны в водной среде, они поддаются биологическому разложению в морской воде, почве, в средах компостирования и переработки отходов. В компосте при влажности 85% и температуре 20–60 °С они разлагаются на воду и углекислый газ за 7–10 недель.

Возможные области применения PHA – это изготовление биоразлагаемых упаковочных материалов и формованных товаров, нетканых материалов, одноразовых салфеток, предметов личной гигиены, пленок и волокон, водоотталкивающих покрытий для бумаги и картона. Первое промышленное производство сополимеров PHB-PHV организовала в 1980 году английская фирма ICA под торговой маркой Biopol. Этот полимер характеризуется относительной термостабильностью, пропускает кислород, устойчив к агрессивным химикатам и имеет прочность, сопоставимую с полипропиленом.

Biopol выпускается до сих пор несколькими компаниями, но объемы не превышают 10 тыс. тонн в год. Дело в том, что его стоимость составляет $10–15 за кг – это в 8–10 раз выше, чем у традиционных пластиков. Поэтому основные сферы применения – медицина, упаковка некоторых парфюмерных товаров, изделия личной гигиены.

В апреле 2010 года в США компанией Тelles был запущен завод по производству PHBV мощностью 50 тыс. тонн в год. Пластик получил название Mirel, его предполагаемая цена – $4,5–5,5 за кг. Отметим, что традиционный полиэтилен низкого давления стоит в России около $2,2–2,5 за кг. Сырьем для предприятия Тelles служит глюкоза, получаемая из осахаренного кукурузного крахмала. Стоимость сырья в себестоимости PHBV составляет при этом 60%. Поэтому основные усилия направлены на поиск дешевого сырья для производства PHA. Для России перспективным сырьем сегодня является крахмал зерновых (пшеница, рожь, ячмень) и, в перспективе, производные древесного сырья.

Полимолочная кислота

Одним из самых перспективных биопластиков для применения в упаковке считается полилактид (полимолочная кислота, polylactic acid – PLA), продукт конденсации молочной кислоты, линейный алифатический полиэфир. Молочную кислоту – мономер, из которого в дальнейшем искусственно синтезируют полилактид, производят бактерии. Производство молочной кислоты микробиологическим способом дешевле традиционного, так как бактерии синтезируют ее из доступных сахаров в технологически несложном процессе. Сам полимер молочной кислоты (точнее, смесь двух оптических изомеров одного и того же состава) имеет достаточно высокую термическую стабильность: температуру плавления 210–220 °С, температуру стеклования – около 90 °С. Полилактид – прозрачный бесцветный термопластический полимер, он устойчив к действию ультрафиолета, плохо воспламеняется и горит с малым выделением дыма. PLA возможно перерабатывать всеми способами, применяемыми для переработки термопластов. Изделия из PLA характеризуются высокой жесткостью, прозрачностью и блеском, напоминая в этом отношении полистирол. Из листов полилактида можно формовать тарелки, подносы, получать пленку, волокно, упаковку для пищевых продуктов и косметики, имплантанты для медицины, бутылки для молока, соков, воды, но не газированных напитков, так как PLA пропускает углекислый газ. Из PLA также изготавливают игрушки, корпусы сотовых телефонов, компьютерные мышки и ткани.

Полилактид полностью биоразлагаем, его разложение идет в два этапа. Сначала эфирные группы постепенно подвергают гидролизу водой для формирования молочной кислоты и прочих небольших молекул, затем их разлагают с помощью микробов в определенной среде. Изделия из PLA при компостировании полностью разлагаются на воду и углекислый газ за период 20–90 дней.

Патент на способ промышленного получения PLA был выдан компании DuPont еще в 1954 году. Однако коммерциализация этого биопластика началась лишь в XXI веке. В 2002 году в городе Блэр в США фирмой Nature Work был запущен завод мощностью 140 тыс. тонн по производству PLA из глюкозы кукурузного крахмала. Сегодня это крупнейший производитель PLA в мире, его мощности уже 280 тыс. тонн. В ближайшие 5–10 лет планируется строительство третьего завода, сырьем для которого будут практически бесплатные отходы переработки кукурузы. Продукцию завода в Блэр перерабатывают множество компаний, только в Европе их более 30. В Европе также функционирует несколько заводов PLA, ряд мелких производителей есть и в Азии. Известные мировые инжениринговые компании также осваивают новую нишу. Лицензии на технологию PLA предлагают, например, Sulzer Chemtech Uhde Inventa-Fischer. Несмотря на то, что PLA – самый дешевый из биопластиков ( $2,2–4,5 за кг), пока развитие этого биопластика сдерживается его ценой. Однако прогнозируется, что новые технологии сделают его конкурентоспособным с полиэтиленом и полипропиленом уже до 2020 года.

PLA часто смешивают с крахмалом для повышения способности к биологическому разложению и рентабельности производства. Тем не менее, эти смеси довольно непрочные, поэтому к ним часто добавляют пластификаторы, такие как глицерин или сорбит для того, чтобы сделать их более эластичными. Вместо пластификаторов некоторые производители используют для смягчения PLA создание сплава с другими разлагаемыми полиэфирами.

Модифицированный крахмал и другие природные полимеры

Применение для изготовления упаковки биоразлагаемых природных полимеров интересно тем, что ресурсы исходного сырья постоянно возобновляемы и практически не ограничены. Наиболее широко для производства биоразлагаемых упаковочных материалов используется крахмал. Основным недостатком в этом случае является повышенная способность к впитыванию влаги. Избежать этого можно, заменив часть гидроксильных групп молекулы крахмала на эфирные или сложноэфирные. Химическая обработка позволяет создать дополнительные связи между различными частями полимера крахмала для того, чтобы увеличить его теплостойкость, устойчивость к воздействию кислот и срезающему усилию. В результате такой обработки образуется модифицированный крахмал, который разлагается в окружающей среде, но обладает свойствами коммерчески полезного термопласта. Модифицированный крахмал можно использовать как биоразлагаемую пластмассу. Пластические массы на основе крахмала обладают высокой экологичностью и способностью разлагаться в компосте при 30 °С в течение двух месяцев. С целью снижения себестоимости биоразлагаемых материалов бытового назначения (упаковка, пакеты для мусора) используется неочищенный крахмал, смешанный с поливиниловым спиртом и тальком. Модифицированный крахмал можно производить на том же оборудовании, что и обыкновенную пластмассу, его можно окрашивать и на него можно наносить печать с использованием всех обычных технологий. Этот материал антистатичен по своей природе. Физические свойства модифицированного крахмала, в целом, уступают свойствам смол, полученных нефтехимическим путем – полиэтилену низкого и высокого давления и полипропилену. И все же крахмал уже нашел применение на некоторых рынках. Из него методом горячего формования изготовляют поддоны для пищевых продуктов; методом литьевого формования – сельскохозяйственные пленки, пенопластовые упаковочные материалы; столовые приборы и сеточки для овощей и фруктов – методом экструзии.

Также для производства биоразлагаемых пластиков на основе природных полимеров можно использовать и другие природные полисахариды: целлюлозу, хитин, хитозан. Полимеры, полученные взаимодействием целлюлозы с эпоксидным соединением и ангидридами дикарбоновых кислот, полностью разлагаются в компосте за 4 недели. На их основе формованием получают бутыли, одноразовую посуду, пленки для мульчирования. Из тройной композиции (хитозан, микроцеллюлозное волокно и желатин) получают пленки с повышенной прочностью, способные разлагаться микроорганизмами при захоронении в землю. Они применяются для упаковки, изготовления подносов и т.д. Пищевую упаковку производят также из природного белка – цеина.

Исследования промышленных способов получения биополимеров начались в конце 1980-х в Италии компанией Novamont S.p.a. Сегодня она располагает заводом продуктов на основе крахмала мощностью 60 тыс. тонн в год. В Германии работают фирмы Biotec (20 тыс. тонн в год) и BIOP Biopolymer Technologies (3,5 тыс. тонн в год), причем последняя также торгует лицензиями на собственную технологию получения биопластиков. В Голландии базируется компания Rodenburg Biopolymers с мощностями 40 тыс. тонн. В США крупным производителем является Cereplast Inc.

Придание биоразлагаемости промышленным полимерам

Проблема придания свойств биоразлагаемости хорошо освоенным многотоннажным промышленным полимерам (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилентерефталат) занимает важное место в исследованиях. Этого можно добиться разными способами. Одним из вариантов является ввод в полимерную молекулу специальных добавок, как правило, соединений переходных металлов, которые на свету и/или в тепле катализируют разложение полимеров. Использование биоразлагающих добавок целесообразно при производстве пакетов, сельскохозяйственных и упаковочных пленок, одноразовой посуды, бутылок и т.п. Проблемы тут две. Добавки должны допускать обработку полимера традиционными способами (литье, формование, выдув, экструзия), при этом полимеры не должны разлагаться, хотя подвергаются температурной обработке. Кроме того, добавка должна ускорять разложение полимера на свету, но допускать длительный период его использования. Тоже на свету. Иными словами, добавка должна «включать» разложение в определенный момент. Это существенная сложность. Современные добавки допускают типовые способы обработки полимеров, но с условием, что время нахождения сырья в зоне нагрева не должно превышать 7–12 минут. Малый процент добавки (обычно 1–8%) почти не сказывается при этом на остальных технологических режимах обработки, единственное – нужно равномерно распределять ее по объему полимера. Основными производителями таких добавок являются американские компании Willow Ridge Plastics, BioTec Environmental, ECM BioFilms. Одним из лидеров и пионеров рынка является британская Symphony Environmental со своей добавкой D2W. Как правило, добавки этих фирм работают с полиолефинами, однако, например, добавки серии EcoPure фирмы Bio-Tec Environmental можно использовать более чем с 15 полимерами. ECM BioFilms выпускает добавки для полистирола, полиуретанов и ПЭТФ. Срок деградации может варьировать от 9 месяцев до 5 лет. Стоимость добавок за оптовую партию может составлять от $4,2 до $18 за кг в зависимости от производителя.

Популярный способ сделать традиционные пластики биоразлагаемыми – ввод в состав макромолекул биоразлагаемых мономеров, например, того же крахмала. Например, основой таких сравнительно новых материалов, как Ecostar, Polyclean и Ampaset, является ПЭ высокого давления и крахмалы злаковых растений в качестве биоразлагаемой добавки. В крахмалосодержащую композицию вводят также антиоксиданты для уменьшения деструкции в процессе переработки композиции в изделия. В США широкое распространение получили биоразлагаемые на открытом воздухе упаковки под общим названием TONE. Основой для их производства служит поликапролактам, который хорошо совмещается механическим способом со многими широко производимыми пластиками (ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, ПК, ПЭТФ). Существенным достоинством этой группы материалов является их принадлежность к термопластам, достаточная доступность и низкая стоимость, легкость переработки различными методами, высокий уровень свойств и скорость разложения на открытом воздухе.

Введение в молекулу PET чувствительных к гидролизу алифатических сомономеров, таких как полибутиленадипат/терефталат и политетраметиленадипат/терефталат в различных соотношениях, позволяет получить биоразлагаемый РЕТ с физическими свойствами, подобранными для применения в специальных целях. При этом скорость деградации изготавливаемых продуктов можно контролировать за счет добавления различного количества усилителей разложения к базовым смолам.

Перспективы рынка

Биоразлагаемые полимеры, особенно те, которые производятся из биологического сырья, составляют пока очень небольшую долю мирового рынка пластмасс. Согласно заключению недавнего отчета по разлагаемым материалам на биологической основе, выпущенного Институтом Перспективных Технологических Исследований Европейской Комиссии, доля этих материалов на рынке полимеров Европы будет составлять 1–2% к 2010 г. и не более 5% к 2020 году.

К числу основных применений биоразлагаемых пластмасс относится упаковка пищевых продуктов. Другое распространенное применение – одноразовые бутылки и стаканчики для воды, молока, соков и прочих напитков, тарелки, миски и поддоны. Еще один рынок сбыта для таких материалов – производство мешков для сбора и компостирования пищевых отходов, а также пакетов для супермаркетов. Развивающимся применением этих полимеров является рынок сельскохозяйственных пленок и косметика.

Преимущество биоразлагаемых полимеров – возможность стандартной обработки на стандартном оборудовании; низкий барьер пропускания кислорода и водяного пара; стойкость к разложению в обычных условиях; отсутствие проблем с утилизацией отходов; независимость от нефтехимического сырья. Их основные недостатки – ограниченные возможности для крупнотоннажного производства и высокая стоимость (пока в среднем 2 – 5 евро за кг). Однако новые крупномасштабные производственные системы снижают затратность производства биоразлагаемых полимеров, а усовершенствованные технологии полимеризации и смешивания делают эти материалы более прочными и износостойкими. Кроме того, производители, которые стремятся снискать благосклонность общественного мнения, начали использовать биоразлагаемые пластмассы для изготовления различной упаковки. В некоторых случаях, местные и национальные законы также стимулируют использование биоразлагаемых материалов. Так, в Тайване с 2003 года полимерные пакеты запрещены к использованию во всех торговых центрах. То же произошло в Лос-Анджелесе в 2007 году. С пластиковыми пакетами борются в Кении, Руанде и Танзании. В Бангладеш использование пластиковых пакетов запрещено полностью, после того как было обнаружено, что они, засорив дренажные системы, явились основной причиной наводнений в 1988 и1998 годах, которые затопили 2/3 страны. Во многих странах Европы существуют налоги на пластиковые пакеты. В декабре 2010 года их запретили в Италии. Если меры по охране среды будут ужесточаться, а цены на нефть и газ продолжат расти, то возможна смена парадигмы в области производства и использования полимеров, т.е. переход к производству биоразлагаемых пластиков из возобновляемого сырья наступит гораздо быстрее, чем мы этого ожидаем.

А пока, несмотря на то, что биоразлагаемые полимеры наступают на многих фронтах, нет оснований полагать, что в ближайшем будущем они смогут стать чем-то большим, чем материалы, занимающие только небольшой сегмент общего рынка пластмассовых материалов. Пока биоразлагаемые пластики из природного сырья не могут составить конкуренцию традиционным по самой простой причине – ценовой. Точно так же использование дорогих биоразлагающих добавок приводит к удорожанию изделий и из традиционных полимеров.

Тем не менее, растущая экологическая озабоченность потребителей, и правительственная политика, которая поощряет сохранение естественных ресурсов, стимулируют рост продаж биоразлагаемых полимеров. Прогнозы развития рынка биопластиков более чем оптимистичны. Его объем в 2010 году оценивался в $640 млн, а к 2012 году ожидается рост до $1,3 млрд

В более отдаленной перспективе 2015–2016 годов прогнозируется рост на 43% ежегодно. Ожидается, что самые дешевые из сегодняшних биопластиков смогут конкурировать с традиционными по цене к 2020 году. Вместе с тем, осознание той реальной цены, которую человечество должно платить за сохранение среды своего обитания, так или иначе приведет к введению серьезных ограничений на использование неразрушающихся изделий массового спроса и переходу к пусть более дорогим, но более экологичным материалам. Поэтому крупнейшие частные компании и научные центры многих стран занимаются поисками новых, более дешевых технологий получения биопластиков.

При подготовке статьи использованы материалы сайтов: www. polymery.ru, www.omnexus.com, www.simplexnn.ru, www.newchemistry.ru, www.unipack.ru и др.

cosmetic-industry.com

Природные полимеры | FluidsPro

Природные полимеры — это полимеры естественного происхождения, производимые без участия человека. Естественные полимеры получают из природных источников, таких как растения, животные или продукты биологического разложения. Конечный продукт необходимо подвергнуть некоторой обработке перед фасовкой в тару: как минимум, это сбор, сепарация, измельчение и сушка. Структура природных полимеров сложнее структуры синтетических, обычно у них более высокий молекулярный вес. Кроме того, естественные полимеры менее устойчивы к воздействию температуры и легче поддаются бактериальному разложению. Природные полимеры, используемые в буровых растворах, состоят из полимеризированных молекул сахара. Такие полимеры относятся к классу полисахаридов. Мономеры полисахаридов — это сахар, состоящий из углерода, водорода и кислорода в отношении 6:12:6 (см. Рис. 1). Полимеризация сахара происходит при реакции конденсации, когда вода удаляется из единичных групп сахара. В результате полимеризации полисахарид состоит из групп сахара, связанных друг с другом общими атомами кислорода. Отношение C:H:O полисахарида 6:10:5 или C6(Oh3)5. Остовы природных полимеров имеют более сложное строение, чем остовы синтетических. Остов состоит из кольцевых углеводных структур и атомов кислорода, связывающих кольца. Остовы синтетических полимеров имеют более простые углеродуглеродные связки.

Крахмал — природный полимер, получаемый из самых разнообразных растений и зерновых культур; основной источник крахмала для буровых растворов — кукуруза и картофель. Крахмал состоит из двух полисахаридов: амилозы и амилопектина. Амилоза, представляющая собой цепочку кольцевых углеводов, служит остовом молекулы крахмала. Амилопектин — хорошо разветвленная цепь кольцевых углеводов, отходящих от остова — амилозы. Пропорция между амилозой и амилопектином определяет свойства крахмала.

Крахмал в необработанном виде не растворяется в воде; он плавает на поверхности воды в виде отдельных частиц. Чтобы крахмал можно было использовать в буровых растворах, необходимо разорвать защитную оболочку из амилопектина и высвободить содержащуюся внутри нее амилозу. Для этого гранулы крахмала нагревают, защитная оболочка разрывается, происходит рассеивание амилозы. Этот процесс называется клейстеризацией крахмала. После рассеивания амилозы крахмал гидратируется в воде. Сразу же вслед за этим крахмал сушится и расфасовывается в мешки. Крахмал — неионный полимер, растворимый в пресной воде и насыщенном соляном растворе.

My-Lo-Jel*(компании M-I SWACO)  — это кукурузный крахмал, состоящий в среднем из 25% амилозы и 75% амилопектина. Poly-Sal* — это картофельный крахмал, немного отличающийся от кукурузного. У картофельного крахмала более высокий молекулярный вес и повышенное содержание амилозы, поэтому и действует он по-иному. PolySal*(компании M-I SWACO) более устойчив к жесткости воды и более термостабилен, чем My-Lo-Jel. Кроме того, Poly-Sal сильнее загущает раствор.
Самый большой недостаток крахмалов — их подверженность брожению. Крахмал — природный материал, разлагающийся под действием микроорганизмов, поэтому при использовании крахмала в буровых растворов его необходимо обработать бактерицидом. Poly-Sal имеет в своем составе такой препарат. Еще один недостаток крахмала — низкая термостабильность. Крахмал быстро портится при длительном воздействии температуры свыше 225°F (102°C).
В некоторых условиях биоразложение крахмала протекает более интенсивно. Наиболее сильное биоразложение наблюдается в том случае, когда при приготовлении раствора использовалась вода, содержащая большое количество микроорганизмов. Наихудший источник воды — это застойные пруды; однако загрязненной вода может быть также из любых ручьев и рек. Размножение бактерий ускоряется при высокой температуре, нейтральном уровне рН и в условиях пресной воды. Активность бактерий в соляных растворах с высоким рН не так велика, однако время от времени все же имеет место.

Ксантановая смола относится к природным полимерам, хотя получают ее не из естественных материалов, а в качестве продукта жизнедеятельности бактерий Xanthomonas campestris в ходе сложного ферментативного процесса. Ксантан — растворимый в воде, слабо-анионный и хорошо разветвленный полимер. Молекулярный вес ксантана — от 2 до 3 миллионов, это достаточно большой вес для буровых растворов.

Структура ксантана состоит из пяти колец, два из которых — это остов, а три — боковая цепочка. Остов состоит из радикалов глюкозы, идентичных по строению целлюлозе. От остова отходят трехкольцевые радикалы сахара. К боковым цепям прикреплены разнообразные функциональные группы (карбонил, карбоксил, гидроксил и пр.), которые и придают ксантану свойства загустителя.

Длинная разветвленная структура этого полимера, вместе с относительно слабыми водородными связями боковых групп, наделяют ксантан уникальными свойствами регулятора вязкости. При достижении определенной концентрации полимера в его цепочках появляются водородные связи, в результате чего образуется сложная, переплетенная сеть слабо связанных между собой молекул. Однако электростатические взаимодействия между ними слабы, и если раствор подвергнуть сдвигу, начинают ослабевать силы притяжения, связывающие полимеры. При разрыве водородных связей снижается вязкость жидкости. Как только сдвиговое усилие перестает действовать, водородные связи между цепочками полимеров восстанавливаются и вязкость раствора возвращается на прежний уровень.
Полимер ксантан используют для приготовления псевдопластических (разжижающихся при сдвиге) жидкостей или гелевых структур. При увеличении сдвига вязкость таких жидкостей постепенно уменьшается. Когда сдвиговое усилие перестает действовать, первоначальная вязкость жидкости полностью восстанавливается. В условиях высоких скоростей сдвига — например, при прокачке через колонну бурильных труб — вязкость бурового раствора значительно снижается. Там, где скорость сдвига еще выше — в частности, при выходе из насадок долота — раствор разжижается так, что становится похож на воду. При малых скоростях сдвига, например в кольцевом пространстве, водородные связи восстанавливаются и вязкость возрастает. В статических условиях растворы с ксантановой смолой проявляют тиксотропные характеристики, что позволяет получать на их основе гели. Ксантановая смола и схожий с ней биополимер велановая смола — это два полимера из очень немногочисленной группы промышленных полимеров, позволяющих получить водные буровые растворы с тиксотропными (гелевыми) свойствами.
Концентрация ксантана, необходимого для придания раствору тиксотропных свойств, зависит от параметров воды затворения. Для сильно утяжеленных пресноводных растворов достаточно концентрации 0,5 фунта/баррель, тогда как для соляных растворов на основе KCl или NaCl требуется концентрация 2–3 фунта/баррель. В насыщенных соляных растворах ксантан, так же как и другие водные полимеры, гидратируется с трудом, его молекулы остаются до некоторой степени свернутыми. В пресной воде полимер увеличивается в объеме, его ветви начинают соприкасаться друг с другом, образуя водородные связи и приобретая в результате тиксотропные свойства.
Ксантановая смола добавляется в буровые растворы для выполнения нескольких функций. Чаще всего ксантан используется как заменитель глины для придания раствору тиксотропных свойств. Ксантановая смола используется вместо глинопорошка для придания раствору вязкости и несущей способности. Это выгодно по нескольким причинам, главным образом потому, что вязкость и несущая способность создается без перегрузки раствора твердой фазой. Именно поэтому ксантан является оптимальным полимером для применения в качестве загустителя при бурении скважин с большим отходом забоя от вертикали и горизонтальных скважин, особенно при малых скоростях подъема жидкости в кольцевом пространстве.

Ксантан обладает такими свойствами, которые делают его идеальным полимером для вскрытия продуктивных пластов без применения глинопорошков, для капитального ремонта и заканчивания скважин. Он загущает соляные растворы, включая растворы на морской воде, NaCl, KCl, CaCl2, NaBr и, до некоторой степени, даже CaBr2. Ксантан разлагается под действием окислителей (хлорка) или энзимов, растворяется в кислоте при очистке скважины. Ксантан обладает высоким СНС, легко транспортирует растворимые в кислоте соединения, например CaCO3. Flo-Vis — это особый, осветленный ксантановый полимер, подвергнутый антибактериальной обработке.

---

Читайте далее Модифицированные природные полимеры

fluidspro.ru

Содержание

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт природных ресурсов

Направление подготовки (специальность) Химическая технология

Кафедра химической технологии топлива и химической кибернетики

Реферат

Название реферата :

“ Природные полимеры , полимеры вокруг нас “

по дисциплине «Введение в инженерную деятельность»

Выполнили студенты гр. 2Д42 Никонова Ньургуйаана

Прокопчук Кристина

Даянова Регина

Реферат принят:

____________ Мойзес О. Е.

(Подпись)

_____ _____________ 2014г.

(дата проверки отчета)

Томск 2014 г.

1.Введение ……………………………………………………………………………………………..2

2.Понятие полимера и классификация ………………………………………………….3

3.Целлюлоза ……………………………………………………………………………………………3

4.Крахмал…………………………………………………………………………………………………5

5.Глютин…………………………………………………………………………………………………..6

6.Казеин……………………………………………………………………………………………………6

7.Каучук…………………………………………………………………………………………………….7

8.Резина……………………………………………………………………………………………………7

9.Синтетические полимеры……………………………………………………………………9

10.Свойства и важнейшие характеристики ……………………………………………10

11. Химические реакции………………………………………………………………………….11

12.Получение……………………………………………………………………………………………12

13.Полимеры в сельком хозяйстве…………………………………………………………..12

14.Полимеры в промышленности…………………………………………………………….14

Введение

Термин “полимерия” был введен в науку И.Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. “Истинные” синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.

Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине 19 века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к “осмолению” продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют “смолами”). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол),

Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г.Бушарда, У.Тилден, немецкий учёный К Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У.Карозерса.

С начала 20-х годов 20 века развиваются также теоретические представления о строении полимеров Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория “малых блоков”). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г.Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.

Понятие полимера и классификация

Полимеры – химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

Классификация.

По происхождению полимеры делятся на :

• природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные

• синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы.

К природным полимерам, применяемым в полиграфии, относятся: полисахариды (целлюлоза крахмал, камеди), 6елки, глютин, казеин, альбумин), полидиены (каучук).

Целлюлоза

Целлюлоза, или клетчатка (от латинского слова «целлула» — клетка), широко распространена в природе. Целлюлоза — это прочное волокнистое вещество органического происхождения, из которого состоит опорная ткань всех растений (растительных клеток).

Физические свойства целлюлозы

Целлюлозные волокна отличаются белизной, гибкостью, прочностью, упруго-эластичностью, т.е. способностью обратимо деформироваться без разрушения даже при больших механических напряжениях, нерастворимостью в воде и органических растворителях, неплавкостью.

Целлюлоза выдерживает нагрев до 150° без разрушения; при более высокой температуре наблюдается деполимеризация целлюлозы и связанная с этим потеря прочности, а при 270° и выше начинается термическое разложение с выделением продуктов распада: уксусной кислоты, метилового спирта, кетонов, в остатке — деготь и уголь.

Строение целлюлозного волокна.

Каждое растительное волокно, например хлопковое, льняное, древесное и др. это одна клетка, оболочка которой состоит в основном из целлюлозы. Внутри волокна имеется канал — капилляр, доступный для проникновения воздуха и влаги. Технические волокна целлюлозы имеют длину в среднем 2,5—3 мм (ель, сосна, береза, тополь) и 20—25 мм (лен, хлопок, пенька) при диаметре 25 мкм.

Целлюлозного растительного волокна имеет фибриллярное строение. Фибриллы — это нитевидные, элементарные рол окна — пачки молекул целлюлозы, прочно соединенных между собой водородными связями, длиной 50—мкм и диаметром 0,1—0,4 мкм. Вероятнее всего, что целлюлоза образует упорядоченную систему нитей — фибрилл, расположенных более плотно вокруг внутреннего канала (капилляра) волокна и более свободно в наружных его слоях. В промежутках между фибриллами находятся мицеллюлозы и лигнин, причем содержание их увеличивается от внутренних слоев клеточной стоики к наружным. Межклеточные пространства целлю­лозы заполнены преимущественно лигнином.

Главный источник получения целлюлозы — древесина… Древесиной называется внутренняя часть деревьев, лежащая под корой и составляющая основную растительную ткань, из которой образуется ствол дерева.

Живая клетка растущего дерева имеет оболочку (стенки) из целлюлозы, внутреннюю полость, заполненную протоплазмой, и ядро. Живая клетка способна долиться и образовывать из года в год в растущем дереве новые образования древесины в слое камбия, под корой.

Живые клетки с течением времени подвергаются одеревенению, приводящему в конечном счете к их полному омертвлению, или одревеснению. Одревеснение клетки происходит главным образом в результате появления в ней лигнина. Древесина на 90—95% состоит, из таких отмерших клеток — волокон, лишенных протоплазмы и ядра, но способных к делению, с внутренней полостью, заполненной воздухом и водой.

Химические строение и свойства целлюлозы. Целлюлоза — это природный полимер полисахарид, принадлежащий к классу углеводов. Гигантская молекула (макромолекула) целлюлозы построена из многократно повторяющихся структурных звеньев — остатков β-глюкозы (О6Н10О5)п. Число п, или коэффициент полимеризации, показывает, сколько раз структурное звено—остаток β -глюкозы — повторяется в макромолекуле целлюлозы, а следовательно, характеризует длину молекулярной цепи (длину молекулы) и предопределяет ее молекулярный вес.

Коэффициент полимеризаций у целлюлозы различного происхождения различен. Так, у древесной целлюлозы он равен 3000, у хлопковой — 12 000, у льняной 36 000 (приблизительно). Этим и объясняется большой прочность хлопкового и льняного волокон по сравнении с волокнами древесной целлюлозы.

Щелочная целлюлоза получается действием на целлюлозу раствора едкого натра. При этом атомы водорода спиртовых гидроксилов частично или полностью заменяются атомами натрия. Щелочная целлюлоза, не теряя своего волокнистого строения, отличается повышенной химической активностью, что и используется при получении простых эфиров целлюлозы, например карбоксиметилцеллюлозы.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — это простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты. Промышленный способ изготовления карбоксиметилцеллюлозы основан на взаимодействии щелочной целлюлозы с монохлоруксусной кислотой.

Гемицеллюлозы — это нечто среднее между целлюлозой и крахмалом. Они также являются полисахаридами. Молекулы гемицеллюлоз построены из остатков моносахаридов: маннозы (гексозы) и ксилозы (пентозы). Гемицеллюлозы не имеют волокнистого строения. Они служат резервным питательным веществом для растений и предохраняют их от инфекций. Гемицеллюлозы набухают в воде и сравнительно легко гидролизуются даже очень разбавленными кислотами, растворяются в 18,5%-ной щелочи. Гемицеллюлозы не являются вредными примесями цел­люлозы, идущей для изготовления бумаги. Наоборот, древесная целлюлоза с большим содержанием гемицеллюлоз легко поддается размолу, а приготовленная из неё бумага имеет повышенную прочность (особенно поверхности), так как гемицеллюлозы являются очень хорошей естественной проклейкой.

Лигнин — вещество химически неустойчивое: под влиянием света, влаги, кислорода, воздуха и тепла лигнин разрушается, вследствие чего растительные волокна теряют прочность и темнеют. Лигнин, в отличие от целлюлозы, растворяется в разбавленных кислотах и щелочах. На этом свойстве лигнина основаны способы производства целлюлозы из древесины, соломы, тростника и других растительных тканей. Строение лигнина очень сложно и еще недостаточно изучено; известно, что лигнин — природный полимер, структурным звеном которого является остаток очень реакционно-способного ароматического спирта — β -оксикониферилового.

studfiles.net

1.2.2. ПРИРОДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ | АРТконсервация

К широко применяемым в реставрации природным полимерам в первую очередь следует отнести животные (белковые) и растительные клеи.

Животные клеи (желатина, костный, мездровый) получают из коллагена тканей животных. Наиболее чистым из этой группы клеев является желатина; клеи, получаемые при вываривании кожи животных (мездровый, кожный), являются высокоэластичными. Рыбий клей, получаемый из коллагена осетровых рыб (осетровый клей), широко применяется в реставрации станковой живописи и икон.

Животные клеи растворимы в теплой воде и разбавленных растворах солей; нерастворимы в этиловом спирте, ацетоне, сложных эфирах, предельных и ароматических углеводородах. При растворении вначале имеет место продолжительный процесс набухания при комнатной температуре, после чего при нагревании происходит уже собственно растворение. Продолжительное нагревание выше 60 °С ведет к снижению вязкости раствора и его клеящих свойств. Животные клеи имеют высокую молекулярную массу и поэтому образуют вязкие растворы.

Концентрированные растворы желатины (30—45%) уже при 30 °С образуют гель (студень). Менее концентрированные растворы теряют текучесть при более низкой температуре. Свойство клеев образовывать гели удобно для реставраторов. Нанесение геля на поверхность предотвращает растекание или всасывание клея плёнки из него очень прочны.

При укреплении участков живописи их слегка нагревают, клей приобретает подвижность и проникает на заданную глубину.

Белковые клеи, например рыбий (осетровый) клей, применяют в реставрации станковой живописи при укреплении ослабленных фрагментов и при переводе картин на новый холст. Клеевая пленка обладает не только прочностью, но и жесткостью, поэтому ее пластифицируют В качестве пластификатора применяют мед. Массовое соотношение меда и сухого клея варьируют от (1,5÷2) : 1 до 1:1. Для увеличения проникающей способности клеевого раствора при пропитке ослабленного холста, укреплении грунта, а также для снижения жесткости исходного и состарившегося клея применяют состав мед: осетровый клей= (1 5 -2) • 1 Когда нет Необходимости в глубоком проникновении клея, а его роль сводится к созданию прочной основы при дублировании, то используют соотношение мед : осетровый клей (1:1).

Большое содержание меда в клее, применяемом для реставрации при хранении произведений в условиях повышенной влажности может привести к развитию микроорганизмов. Для предотвращения этого в клеи иногда добавляют около 1 % антисептика, чаще всего – пентахлорфенолята натрия. Иногда для дублирования применяют смесь мед клей : ПВС = 2 :2 :1 при концентрации осетрового клея 5 % и выше В качестве пластификатора белковых клеев может быть использован глицерин. Его иногда применяют вместо меда, но это вряд ли целесообразно, так как глицерин с течением времени испаряется из композиции Но глицерин все же используют в качестве пластификатора некоторых клеев. Его вводят в фабричные эмульсионные грунтовки, в желатиновую поверхностную проклейку чертежно-рисовальной бумаги. Желатино-глицериновую проклейку используют в реставрации произведений графики В ряд белковых клеев входит казеин, присутствующий в молоке Казеин относится к фосфопротеидам и содержит около 1 % фосфора Фосфопротеиды – слабые многоосновные аминокислоты, оксигруппы которых этерифицированы фосфорной кислотой. Казеин нерастворим в воде, только набухает в ней. Он не растворяется в органических растворителях. При действии оснований получают соли казеина – казеинаты растворимые в воде. При нагревании выше 50 °С эти соли разлагаются, Казеин применяют в качестве связующего в композициях со щелочестойкими пигментами. Казеиновая пленка отличается твердостью и хрупкостью, склонна к растрескиванию, поэтому ее нанесение на красочный слои живописи может привести к разрушению произведения При реставрации монументальной живописи на известковой штукатурке можно использовать казеин в качестве связующего. С известью казеин дает нерастворимый в воде казеинат кальция, который обладает стойкостью к атмосферным воздействиям.

Растительные клеи готовят на основе крахмала, камедей природных смол – даммары, канифоли, сандарака, мастикса, янтаря, шеллака копалов.

Крахмал является традиционной основой для клеев, применяемых в реставрации произведений на бумаге. Из разных видов крахмала (пшеничный, картофельный, рисовый, маисовый и др.) для реставрации используют пшеничный. Из пшеничной муки готовят 8 %-й клейстер и пластифицируют его 2 % глицерина. С помощью такого клея и проводят реставрацию бумаги – заклейку утрат, дублирование документов и архивных материалов, наклеивание произведений графики на новую основу. Приклеивание прочное, не отслаивается в течение многих лет. В случае необходимости при смачивании водой склеенные листы легко можно разнять.

Природные смолы находят широкое применение в реставрации. Химический состав природных смол до настоящего времени полностью не выяснен. В основном они содержат смоляные кислоты, их эфиры, высшие спирты. Смолами широко пользовались в реставрации памятников из различных материалов, однако постепенно их вытесняют синтетические полимерные вещества.

Смолы получают из млечного сока некоторых растений, а также экстракцией коры деревьев хвойных пород. В состав этих смол входят различные органические кислоты, их эфиры, эфирные масла, углеводороды. Благодаря наличию карбоксильных групп смолы дают эфиры при взаимодействии со спиртами и соли при взаимодействии с основаниями. Смолы размягчаются при 55—100 °С и приобретают текучесть при 80— 190°С. Используют смолы в виде лаков в органических растворителях.

Даммара — бесцветная или слабоокрашенная смола, в состав которой входят даммароловая кислота, индифферентные вещества — резены, отвечающие формулам С₂₂Н₃₄О₂ и С₃₂Н₅₂О, эфирные масла и воск. Растворяется в скипидаре, ароматических и хлорированных углеводородах, сложных эфирах; при нагревании — в растительных маслах. Даммара образует бесцветные или слегка окрашенные покрытия, которые со временем несколько темнеют. Даммаровые покрытия считаются наиболее светостойкими из всех покрытий на основе природных смол. Из даммары приготовляют лаки, иногда с добавлением восков, полимеризованного льняного масла. Даммаровые лаки используются в качестве защитного средства для покрытия живописи. При содержании масла 10—15% от массы смолы лаки на основе даммары легко удаляются с поверхности живописи спиртово-скилидарными эмульсиями. При реставрации произведений масляной и темперной живописи применяют промышленные образцы даммаровых лаков — 30%-й раствор смолы в смеси пинен :этиловый спирт=1 :1.

Канифоль — твердая, хрупкая, стеклообразная прозрачная, неводостойкая смола светло-желтого (реже темно-красного) цвета, в состав которой входит 80—95 % смоляных кислот общей формулы C₁₉H₂₉СООН. Хорошо растворяется в диэтиловом эфире, спиртах, ацетоне, скипидаре, ароматических углеводородах, сложных эфирах; не растворяется в воде. Канифоль добавляют в небольших количествах к даммаровым лакам для повышения прозрачности пленки. В реставрации используется воскоканифольная мастика — клей-расплав. Клей-расплав подобного типа нашел широкое применение в реставрации дерева, кости, обугленной деревянной скульптуры и других материалов. Предметы, отреставрированные с его помощью, сохраняются долгие годы практически без изменений. Из воскоканифольной композиции и различных наполнителей приготовляют мастики для заполнения трещин в экспонатах из различных материалов. Их нецелесообразно применять для реставрации светлых пористых произведений. Клеевая основа проникает в поры материала, оставляет в месте соединения темные полосы, которые очень трудно, а иногда невозможно удалить.

Резинаты — соли смоляных кислот канифоли — применяют в качестве пленкообразователей для лаков. Резинаты кобальта и марганца могут также служить сиккативами для масляных лаков и красок.

Мастикс — эластичная смола, при старении желтеет, становится хрупкой. Растворяется в ароматических углеводородах, спиртах, кетонах, сложных эфирах, скипидаре. Уже давно мастике применяется для живописных лаков. Раствор смолы в пинене (30%-й) используют для покрытия темперной и масляной живописи.

Копалы в настоящее время мало применяют в реставрационных процессах, поскольку после высыхания лака они дают нерастворимую темную пленку.

Янтарь — ископаемая смола хвойных деревьев третичного периода от желто-красного до бурого цвета, состоящая в основном из полиэфиров янтарной кислоты. Янтарь расплавляют, после чего он приобретает растворимость и его можно применять в виде лаков. Пленка, полученная из янтарных лаков, жесткая, хрупкая, имеет темную окраску. Для реставрации янтарные лаки практически не применяются.

Шеллак — смола животного происхождения, состоящая главным образом из алифатических полиоксикислот, — вырабатывается лаковыми червецами, паразитирующими на некоторых видах деревьев, которые произрастают преимущественно в Индии и Таиланде. Растворяется в спиртах, кетонах, пинене, а также в слабощелочных водных растворах. Лаковые пленки, полученные из растворов шеллака, значительно более водостойки и прочны, чем пленки из даммары и мастикса. Шеллачные лаки содержат 30—45 % смолы. Спиртовым шеллачным лаком покрывают мебель после реставрации.

Камеди — смолообразные вещества или смеси веществ углеводного характера, способные в воде набухать и образовывать вязкие растворы или дисперсии. Камеди применялись в качестве связующих для приготовления некоторых красок в станковой и акварельной живописи.

Аравийская камедь — гуммиарабик — представляет собой кальциевую соль арабовой кислоты, содержащую также остатки уроновых кислот. Применяется в качестве связующего красок для миниатюрной живописи.

Восками называют жироподобные вещества растительного или животного происхождения. Они состоят из сложных эфиров, образованных высшими жирными кислотами и высокомолекулярными обычно одноатомными спиртами. В состав эфиров наиболее часто входят пальмитиновая кислота C₁₅Н₃₁COOH и спирты с числом углеродных атомов 16—30. Кроме сложных эфиров в воске содержатся свободные спирты, жирные кислоты, высокомолекулярные углеводороды и некоторые красящие вещества. В реставрации чаще всего применяют пчелиный воск, получаемый из пчелиных сотов. Он содержит 72% эфиров жирных кислот, 33% из которых — мирицилпальмитат, 13,5% свободных кислот и около 12% углеводородов. Температура плавления пчелиного воска 62—70 °С, при 40—50 °С он пластичен. В той или иной степени воск растворяется в большинстве органических растворителей. В воде не растворяется. Ниже указана растворимость пчелиного воска в некоторых растворителях при различных температурах, г на 100 мл растворителя:

	25 °С	35°С	45 °С
Этиловый спирт, 95 %-й	0,41	0,97	1,56
Бензол	24,2	64,2	106,8
Скипидар	8,0	26,0	59,0
Дихлорэтан	1,67	4,97	20,3

В древности пчелиный воск применяли в качестве связующего красок для живописи (энкаустика). Без изменения внешнего вида пигменты в композициях из воска, смол и жиров дошли до нашего времени. Произведения искусства из многих материалов иногда покрывают или пропитывают расплавами или растворами воска для защиты от атмосферных воздействий. При этом они приобретают гидрофобность, но липкость воска уже при сравнительно низких температурах способствует загрязнению поверхности.

В реставрации часто используют воскосмоляные мастики для скрепления водоотталкивающих слоев краски масляной живописи, укрепления ослабленного красочного слоя современной темперы, заполнения утрат. Воскосмоляную мастику используют при дублировании картин масляной живописи на холст и стеклоткань, а также для сохранения каменных, металлических и деревянных произведений искусства (ганозис).

Ниже приведены температуры размягчения и плавления природных смол:

	Температура размягчения, °С	Температура плавления, °С
Даммара	55	84-86
Канифоль	52-70	110
Мастике	80	110
Копалы	50-80	110-190
Янтарь	150	300
Шеллак	65-75	115-120

Из природных соединений наиболее часто подвергается модификации целлюлоза — полисахарид, построенный из элементарных звеньев ангидро-D-глюкозы, общей формулы [C₆H₇O₂(OH)₃]_n. Реакционно-способными являются три гидроксильные группы целлюлозы. При взаимодействии целлюлозы с кислотами и спиртами образуются соответственно сложные и простые эфиры. Из сложных эфиров некоторое Применение в реставрации художественных изделий получили нитраты

целлюлозы (НЦ) и ацетаты целлюлозы (АЦ) :

[C₆H₇O₂(OH)_3-x(ONO₂)_x]_n; НЦ

[С₆Н₇О₂(ОН)_3-x(ОСОСН₃)_x]_n. АЦ

Нитрат целлюлозы обладает хорошей клеящей способностью, но пожароопасен, со временем темнеет и отличается низкими фшико-механическими показателями. Ацетат целлюлозы лишен этих недостатков, но его пленки обладают жесткостью.

Большое значение в реставрации приобрели простые эфиры целлюлозы общей формулы [С₆Н₇ (ОН)_3-x(OR)_x]_n.

Применяют главным образом водорастворимые эфиры целлюлозы. Их свойства определяются степенью замещения гидроксильных групп х и степенью полимеризации макромолекул и, которая изменяется в широких пределах.

Метилцеллюлозу (МЦ) [С₆H₇O₂(ОH)_3-х(ОСH₃)_х]_nполучают действием на щелочную целлюлозу метилхлорида. МЦ растворяется в холодной воде, бензиновом спирте, пиридине, ледяной уксусной кислоте, анилине, смесях низших спиртов с водой; при нагревании растворяется в гликолях, глицерине, этаноламине; не растворяется в горячей воде.

Оксиэтилцеллюлоза (ОЭЦ) {С₆Н₇О₂ (ОH)_3-х[(OCH₂СH₂)_уОH]_х}_nявляется продуктом взаимодействия целлюлозы с этиленоксидом, который реагирует не только с гидроксильными группами целлюлозы, но и с оксиэтильными группами. При этом образуется привитой сополимер целлюлозы и полиэтиленоксида. ОЭЦ хорошо растворяется в воде, смеси этилового спирта с водой (30:70 по массе), муравьиной кислоте, диметилсульфоксиде, этиленхлоргидрине.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) [С₆Н₇О₂ (ОH)_3-х(OCH₂СOOH)_у]_n-простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты. КМЦ получают при обработке щелочной целлюлозы монохлоруксусной кислотой или ее натриевой солью. Наибольшее значение имеет натриевая соль КМЦ (Na-КМЦ), которая, как и КМЦ, представляет собой белое или слегка желтоватое твердое вещество. КМЦ нерастворима в воде, низкомолекулярных спиртах и кетонах; растворима в водных растворах щелочей. Na-КМЦ растворяется в воде и в водных растворах щелочей.

Реже в реставрации используют метилоксипропилцеллюлозу (МОПЦ) [С₆Н₇О₂ (ОH)_3-х-y(ОСН₃)_x(OC₃H₆ОН)_y]_n. По свойствам она почти аналогична метилцеллюлозе.

Нерастворимый в воде простой эфир — этилцеллюлозу (ЭЦ) [С₆Н₇О₂ (OH)_3-x(OC₂H₅)_x]_n получают действием на щелочную целлюлозу этилхлорида. ЭЦ растворима в бензоле, ацетоне, толуоле, метилен-хлориде; набухает и частично растворяется в спиртах, нерастворима в предельных углеводородах. Растворами этилцеллюлозы (низкоконцентрированными) в ароматических углеводородах закрепляют текучие тексты.

Водорастворимые эфиры целлюлозы применяют преимущественно в реставрации бумажных материалов, тканей, живописи в виде клеев и укрепляющих проклеек.

Проклейка ветхой бумаги погружением в 2 %-й раствор МЦ на 1 мин повышает ее прочность. Например, при такой обработке разрывная длина газетной бумаги повышается вдвое. МЦ обладает поверхностно-активными свойствами. Ее 0,5 %-е растворы в смеси воды, аммиака и спирта применяют для удаления загрязнений с различных поверхностей. Работу проводят мягкой кистью. ОЭЦ обладает аналогичными свойствами и применяется для тех же целей.

Na-КМЦ используют главным образом в качестве клеев для бумаги. Растворы этого соединения нашли применение для снятия поверхностных загрязнений со скульптуры из различных материалов. Используют 10-15%-е растворы Na-КМЦ в смеси вода: глицерин (70:30 и 80:20 по массе). Вязкий раствор полимера наносят на поверхность скульптуры и после удаления воды пленку снимают вместе с загрязнениями, которые на ней адсорбировались. Глицерин добавляют и для пластификации, и для антиадгезионного действия.

Пленки из простых эфиров целлюлозы жесткие. В качестве пластификаторов можно применять глицерин, гликоли. Пластификация носит временный характер.

Клеи из водорастворимых полимеров подвергаются действию микроорганизмов, поэтому в них рекомендуется добавлять антисептики — ртутькремнийорганические соединения, катамин АБ, пентахлорфенолят натрия, нипагин и др.

Первоисточник: 

ХИМИЯ В РЕСТАВРАЦИИ. СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ. М. К. Никитин, Е. П. Мельникова; Л., 1990

art-con.ru

Полимеры природные

Полимер-полимерные комплексы образуются в результате взаимодействия растворимых в воде, но различных по своей природе, высокомолекулярных веществ. Одним из компонентов этих комплексов являются находящиеся в природных и сточных водах гумусовые и дубильные вещества, белки, аминокислоты, полифосфаты и некоторые другие поливалентные органические соединения, содержащие кислотные группы, другим — катионные флокулянты, в макромолекуле которых имеются основные аминогруппы.[ …]

Природные органические высокомолекулярные соединения, важнейшими из которых являются полисахариды (целлюлоза, крахмал), белки, натуральный каучук и другие, образуются в природных условиях в результате сложных химических и биологических процессов. Источником большинства природных высокомолекулярных соединений служат растения. В состав растений входит такой важный полимер, как целлюлоза.[ …]

Природные полимеры недостаточно эффективны. Более действенны синтетические органические флокулянты, известные как полиэлектролиты. В зависимости от характера активных групп полиэлектролиты делят на неионогенные, анионные и катионные.[ …]

В природных условиях диоксины обладают высокой способностью к комплексообразованию с водорастворимыми полимерами, например, с гуминовыми и фульвокислотами, которые присутствуют в большинстве природных вод.[ …]

В полимере преобладают полиамидные звенья. Кислотные звенья в молекулах ПАА переводят в солевые (акрилатные) обработкой известью или аммиаком. Технический продукт выпускается двух марок: известковый, содержащий акрилат кальция, и аммиачный, в состав которого входит акрилат аммония. ПАА представляет собой белое аморфное вещество, хорошо растворимое в воде. Наличие карбоксильных групп обусловливает у ПАА слабо выраженные свойства анионного флокулянта. Наиболее эффективно применение ПАА для осветления вод с мутностью более 150 мг/л. Характерно, что с повышением мутности воды флокулирующая способность ПАА возрастает. Ориентировочно доза ПАА составляет 0,05—1,5% к общему содержанию взвешенных веществ. Введение ПАА позволяет снизить дозу коагулянта в 2—3 раза, ускорить процесс осаждения хлопьев в 10—20 раз. В щелочной среде активность ПАА резко снижается ввиду его гидролиза. Его получают при обработке ПАА раствором едкого натра при 50—60° С непосредственно на очистных сооружениях. Обработка природных вод, содержащих отрицательно заряженные коллоидные примеси, не может быть осуществлена одним ПАА, так как он самостоятельно не вызывает их коагуляцию, а только интенсифицирует процесс хлопьеобразования.[ …]

Линейные полимеры могут плавиться (размягчаться) и растворяться в подходящих растворителях. Некоторые природные линейные полимеры имеют волокнистое строение (целлюлоза), другие очень эластичны (каучук).[ …]

В качестве природного полимера целлюлоза занимает доминирующее положение в наземном и морском растительном мире.[ …]

В качестве природных флокулянтов используют крахмал, водорослевую крупку, белковые гидролизные дрожжи, картофельную мезгу, жмыхи и др. Наиболее распространенными неорганическими флоку-лянтами являются активирований силикат натрия (активная кремневая кислота) и активный диоксид кремния (хБЮгуНгО). Активная кремневая кислота относится к флокулянтам анионного типа. Из синтетических флокулянтов применяют прежде всего органический полимер полиакриламид (ПАА), который является анионным флокулянтом. Выпускают также флокулянты катионного типа (ВА-2, ВА-3), которые в отличие от флокулянта анионного типа ПАА вызывают образование крупных хлопьев без обработки воды коагулянтами.[ …]

Для очистки природных вод без использования коагулянтов в СССР рекомендован катионный полимер — поливинил-1 -бензил-триметиламмоний хлорид (флокулянты ВА-2 и ВПК-101).[ …]

Большинство полимеров, в отличие от других видов ТБО, разлагаются очень медленно. К тому же их отходы не могут перерабатываться на существующих мусороперерабатывающих заводах, не загрязняя при этом природную среду. Объемы их накопления ежегодно растут, а в случае возникновения пожаров они выделяют вредные химические соединения и служат источником серьезной экологической опасности.[ …]

Целлюлоза — природный стереорегулярный полимер поли-ацетального типа с обилием функциональных гидроксильных групп в цепевых молекулах. Являясь основной составной частью растений, синтезируемой в процессе их роста, она не только придает определенную форму этим растениям, но и способствует их жизни благодаря особому строению, расположению и физикохимическим свойствам молекул. Молекулы целлюлозы, несмотря на принципиальную возможность очень сильных суммарных меж-молекулярных взаимодействий, не образуют сплошного блока, поскольку структура волокна в природных условиях не может быть жесткой и неподвижной. Она легко, без разрушений должна меняться под влиянием различных атмосферных воздействий, и эти изменения должны быть в значительной степени обратимыми. Неожиданные морозы или сильная засуха могут привести и к необратимым изменениям, в результате которых в структуре растения нарушается система путей, по которым поступают вещества, необходимые для его нормальной жизнедеятельности, и растение или его отдельные части гибнут.[ …]

Регулярность полимеров имеет важное практическое значение. Стереорегулярные синтетические полимеры имеют более высокую механическую прочность, более высокую температуру плавления и др. Стереорегулярное строение имеют также многие природные полимеры (белки, целлюлоза, природный каучук).[ …]

Искусственные полимеры получают способами химической модификации природных соединений с использованием так называемых полимераналогичных превращений (см. с. 60).[ …]

Древесина – естественный полимер, состоящий из клеток-волокон, имеющих трубчатую форму и направленных вдоль ствола. Благодаря этому древесина обладает целым рядом достоинств: высокой прочностью, упругостью, малой плотностью, а следовательно, и малым весом, низкой теплопроводностью, тонкостью к воздействию химически агрессивных сред, природной декоративностью, простотой обработки и монтажа.[ …]

Скорость и величина адсорбции полимеров зависят от свойств их макромолекул. Вытянутые макромолекулы адсорбируются лучше, и в этом состоит одно из главных преимуществ синтетических флокулянтов над природными.[ …]

Целлюлоза — самый распространенный природный полимер, абсолютная масса которого на нашей планете значительно превышает количество любого другого органического вещества. Ее значение в формировании биосферы огромно. Возрастает роль целлюлозы как важного сырья для химической переработки, на основе которого можно получать различные технически ценные и во многих случаях незаменимые продукты и материалы.[ …]

Пластмассы —это материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные под влиянием нагревания и давления формоваться в изделия сложной конфигурации и затем устойчиво сохранять приданную форму.[ …]

Са ма древесина является изумительным природным полимером, возможности применения которого безграничны и еще далеко не раскрыты.[ …]

По происхождению ВМС подразделяются на природные, выделенные из природных материалов; к ним относятся природный каучук, белки, сложные углеводы (полисахариды) и др., искусственные, полученные в результате химических превращений природных полимеров, и синтетические, полученные синтезом из низкомолекулярных соединений (мономеров) .[ …]

Целлюлоза — стереорегулярный линейный природный полимер, который благодаря развитым межмолекулярным связям (главным образом, водородным) не плавится и не растворяется в доступных растворителях. Поэтому изделия из целлюлозы практически не могут быть изготовлены методами, применяемыми обычно при переработке полимеров: формованием из расплава, раствора или методами пластической деформации. Основная масса целлюлозусодержащих материалов перерабатывается путем их диспергирования на волокна механическими и химическими методами с последующим формованием во влажном состоянии изделий (бумаги или картона), причем при высыхании волокна прочно связываются друг с другом межволокон-ными связями, в первую очередь водородными.[ …]

Свойства, характерные для того или иного природного полимера, часто не удовлетворяют требованиям, необходимым для его использования. В настоящее время большое значение придают синтетическим полимерам, которые можно получить с комплексом заранее заданных свойств. Подбирая исходные высокомолекулярные соединения и условия синтеза, можно в широких пределах варьировать свойства получаемых полимеров.[ …]

Нами [12] применительно к процессу очистки природных вод изучено образование полимер-полимерных комплексов при взаимодействии гуминовых кислот и коллоидных фульвокислот (составных частей водного гумуса) и флокулянта ВА-2 (поливинил-Г -бензил-триметиламмоний хлорида —ПВБТМА хлорида).[ …]

В отличие от органических синтетических и природных полимеров, раствор кремневой кислоты, приготовленный механическим размешиванием геля, не обладает флокулирующим действием..[ …]

В отличие от низкомолекулярных соединений полимер состоит из макромолекул разной длины (с разной степенью полимеризации). Поэтому в химии ВМС введено понятие о поли-мергомологах и полимергомологическом ряде. Полимерго-м о л о г и — это полимерные соединения одинакового химического строения, отличающиеся степенью полимеризации, т. е. длиной цепей. Полимергомологический ряд — это ряд соединений, в котором каждый член отличается от предыдущего на элементарное звено. У целлюлозы члены полимер-гомологического ряда отличаются на группу СбНю05, у природного каучука — на группу С5Н8.[ …]

В качестве гидрофильных модификаторов используют природные силикаты и алюмосиликаты: диатомит (кизельгур), каолин, перлит и др. Из гидрофобных порошков наибольший практический интерес в качестве антислеживателя представляют вермикулит и тальк. Для улучшения их налипаемости используют вязкие омасливающие агенты, в том числе с некоторым содержанием полимеров.[ …]

В последнее время стали применять синтетические и природные полимеры, которые соединяют “мостиками” соседние частицы и заставляют их оседать. Во многих случаях, однако, применение сульфата алюминия оказывается более эффективным средством, так как мелкие частицы, особенно диаметром до 2 мк, имеют электрический заряд (обычно отрицательный). Эта соль способствует уничтожению заряда благодаря наличию в растворе положительно заряженных ионов алюминия.[ …]

Наиболее легко подвергаются гидролизу гетероцепные полимеры. По способности к гидролизу их можно расположить в следующий ряд: полисахариды>полиамиды (белки и синтетические полиамиды) >сложные полиэфиры>простые полиэфиры. Катализаторами реакции гидролиза служат ионы водорода Н+ и гидроксила ОН-. Ионы водорода (кислоты) сильнее разрушают полисахариды (например, хлопчатобумажные ткани), а ионы гидроксила (щелочи) — белки (например, шерстяные ткани). Катализаторами гидролиза природных гетеро-цепных полимеров могут быть также различные ферменты. Реакцию гидролитической деструкции применяют специально для получения простых сахаров (моносахаридов) из полисахаридов и в том числе из полисахаридов древесины в гидролизном производстве (см. с. 123).[ …]

Высокомолекулярные соединения (ВМС). К ним относятся природные и синтетические полимеры с молекулярной массой от десятков тысяч до нескольких миллионов. Это белки, полисахариды, каучук, синтетические полимеры. Размер молекул ВМС соответствует частицам коллоидной степени дисперсности. Растворы этих веществ часто называют молекулярными коллоидами, однако на самом деле ВМС образуют истинные растворы, т. е. однофазные системы. От коллоидных растворы ВМС отличает большая устойчивость, связанная с наличием в их молекулах большого количества лиофильных групп, более высокая концентрация растворов, способность сухого вещества набухать и переходить в растворенное состояние. Тем не менее растворы ВМС имеют и некоторые свойства коллоидов.[ …]

К этой группе флокулянтов относятся водорастворимые полимеры, обычно содержащие в молекуле винильиую группу и получаемые синтетическим путем из продуктов химической и.нефте,-химической промышленности.- Можно изготовить синтетические полимеры с любой заданной молекулярной массой, структурой молекулы и электрическими свойствами. Область применения синтетических водорастворимых полимеров в промышленности и сельском хозяйстве расширяется с каждым годом, и они все более вытесняют природные продукты и реагенты на основе природных веществ.[ …]

Флокулянты, используемые в водонодготовке, представляют собой природные и синтетические водорастворимые линейные полимеры анионного, катионного, амфотерного и неионогенного типов.[ …]

Целлюлоза является одним из важнейших и наиболее распространенных природных высокомолекулярных соединений, химический состав и строение макромолекул которого определяются особенностями процесса биохимического синтеза. Целлюлоза — это не только основа живых растительных организмов с многообразием их внешних форм и качеств, но и ценное полимерное сырье для создания огромного ассортимента материалов самого широкого назначения. Замечательным является то, что этот полимер воспроизводим в природе и запасы его могут быть неисчерпаемыми.[ …]

Совместно с коагулянтами обычно используют слабокислотные анионные природные и синтетические флокулянты (полимеры на основе акриламида, модифицированные крахмалы, альгинат натрия, КМЦ, активную кремневую кислоту). Эффективность флокулянтов существенно возрастает с увеличением молекулярной массы (характеристической вязкости) полимера и степени развет-вленности макромолекулы. При применении анионных флокулянтов обычный необходимый для коагулирования воды расход минеральных реагентов не уменьшается. Совместно с коагулянтами могут использоваться и катионные флокулянты. Применение катион-.. ных флокулянтов позволяет снизить расход коагулянтов.[ …]

Первоначально синтетические материалы использовались как заменители природных материалов. В настоящее время благодаря успехам химии и физики полимеров и усовершенствованию технологии их производства создаются многие ценные синтетические материалы, по качеству превосходящие природные, а также материалы с совершенно новыми свойствами. По темпам роста производство полимерных материалов значительно опережает другие отрасли народного хозяйства.[ …]

Древесина, или, точнее, материал клеточных стенок, в основном представляет собой комплекс природных полимеров, имеющих длинные гибкие цепные молекулы. Такая особенность строения полимеров определяет особый характер их поведения под нагрузкой. При приложении усилий к полимеру могут возникнуть следующие три вида деформаций: упругие – вследствие обратимого изменения средних междучастичных расстояний; высокоэластические, связанные с обратимой перегруппировкой частиц (звеньев цепных молекул), при этом объем тела не изменяется; вяз-ко-текучие, обусловленные необратимым смещением молекулярных цепей; объем тела при этом также не изменяется.[ …]

Следует подчеркнуть, что структура лигнина лишена регулярности характерной для многих других природных полимеров (целлюлозы, белков). В отличие от полисахаридов для лигнина характерно большое разнообразие связей между звеньями в макромолекулах, а также высокая степень разветвленности. Предполагают, что в древесине лигнин имеет сетчатую структуру, т. е. является пространственным полимером.[ …]

Развитие фундаментальных исследований в области физики и химии целлюлозы позволит еще шире использовать этот замечательный природный полимер путем создания новых научно обоснованных и строго регулируемых процессов ее структурной и химической модификации, новых методов химических превращений целлюлозы и направленного изменения ее структуры и свойств.[ …]

Носителем информации в ядре являются молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), представляющие собой высокомолекулярные полимеры биологического происхождения, построенные из повторяющихся единиц – нуклеотидов. Несмотря на специфичность различных ДНК, макромолекулярная организация полимерных цепей в них является однотипной и универсальной у самых различных представителей живого мира. Согласно современным представлениям (модель Уотсона и Крика) природная молекула ДНК представляет собой две спирально идущих цепи, правильно закрученные вокруг общей оси. Эти две цепи связаны водородными связями между азотистыми основаниями цепей, которые всегда обращены внутрь спирали, располагаясь своей плоскостью перпендикулярно длипноя осп спирзли. Схемз тихо и спирали показана на рис. 3.[ …]

За некоторыми исключениями результаты, полученные физическими, химическим и сорбционными методами, свидетельствуют об уменьшении степени упорядоченности в ряду: природные целлюлозные волокна, древесная целлюлоза, мерсеризованные волокна, регенерированная целлюлоза. Однако содержание упорядоченной фракции в препаратах того или иного типа целлюлозы может меняться в пределах от 40 до 90% или более. Эти данные отчетливо показывают, что вопрос об определении степени упорядоченности полимера остается открытым и приведенные значения степени упорядоченности не имеют смысла, если они не сопровождаются указанием на метод экспериментального определения величин. В связи с этим не вполне ясно, насколько бесспорна та или иная модель структуры целлюлозы. Как отмечает Статтон [5], всегда необходимо проводить различие между методом и моделью, используемой для интерпретации результатов, полученных этим методом.[ …]

В качестве высокомолекулярных флокулянтов применяют самые разнообразные химические соединения. Большинство авторов [116—118] их подразделяет на три группы: неорганические полимеры; природные высокомолекулярные вещества и синтетические органические полимеры.[ …]

Для устранения этого недостатка в горелки котла стали подавать водяной пар в количестве 17—20 % от массового расхода топлива. При данных условиях и концентрации твердых примесей полимера 4 г/м3 длина факела заметно сократилась, исчезли продукты неполного сгорания в выходном сечении топки и прекратилось отложение сажи и коксообразных продуктов полимера на поверхностях нагрева котлоагрегата. Таким образом, для подобных случаев термоокислительного обезвреживания пылегазожидкостных выбросов в топках водотрубных котлов, когда твердые примеси представляют собой неути-лизируемые отходы полимерных материалов, следует рекомендовать целенаправленный ввод водяного пара в корень факела в количестве 17—20 % от массового расхода природного газа.[ …]

В большинстве случаев концентрирующие патроны представляют собой разъемные капсулы из полиэтилена или фторопласта, заполненные гидрофобными сорбентами на основе силикагелей, полимеров или активных углей с привитыми алкильными, фенильными и нитрильными группами (рис. 6.1). Наряду с ними выпускаются также патроны для ионообменной ТФЭ, содержащие сорбенты с привитыми аминными, аммониевыми и карбоксильными группами. Если первые используются в основном для выделения нейтральных органических соединений, то вторые – для извлечения органических и природных кислот и оснований, а также катионов тяжелых металлов.[ …]

Для интенсификации процессов хлопьеобразовапия и осаждения взвешенных частиц в современной технологии водоочистки в качестве флокулянтов обычно используют коллоидную кремнекислоту, а также природные и синтетические высокомолекулярные соединения с молекулярной массой от десятков тысяч до нескольких миллионов и длиной цепочки из повторяющихся звеньев в десятки тысяч манометров. Процесс флоку-ляции следует рассматривать как образование хлопьев при взаимодействии компонентов двух разнородных систем: макромолекул растворимых полимеров и частиц коллоидных растворов и суспензий с четкой поверхностью раздела фаз. Таким образом, при использовании флокулянтов происходит взаимодействие термодинамически обратимой молекулярно-гомогенной системы с агрегативно неустойчивыми микрогетерогенпыми и гетерогенными системами Г36].[ …]

Герметики на основе полиизобутилена. Промышленный процесс производства полиизобутиленов, осуществленный в СССР, США, является хорошо управляемым, а следовательно, позволяет получить широкую гамму полимеров с молекулярной массой от 1000 до 225000. Полиизобутилен сравнительно давно (начиная с 30-х годов) применяется для изготовления различных изделий: уплотнительных материалов, защитных покрытий, изоляций, клеев, резиновых изделий и других материалов. В настоящее время полиизобутилен широко используется для защиты самых разнообразных строительных конструкций от влаги, паров, агрессивных сред и т. д. Во многих литературных источниках .сообщается, что изделия на основе полиизобутилена отличаются весьма высокой водо-морозо-светостойкостью, а также высоким сопротивлением старению. В справочнике по синтетическим материалам фирмы Badische Anilin und Soda Fabric A. G. указывается, что пленки и листы на основе полиизобутилена защищают в течение 15 лет без признаков старения строительные сооружения от влаги, напорных и природных вод надземных и подземных сооружений при температуре эксплуатации от —30 до 70°.[ …]

Молекулярные коллоиды — гомогенные однофазные лиофиль-ные системы, устойчивые и обратимые, образующиеся самопроизвольно; их частицы состоят из отдельных сольватных макромолекул. Эти дисперсные системы образуются из природных или синтетических высокомолекулярных веществ, которые имеют большую молекулярную массу (от десяти тысяч до нескольких миллионов). Молекулы этих веществ имеют размеры коллоидных частиц, поэтому их истинные растворы рассматриваются как коллоидные системы. Образование молекулярных коллоидных систем происходит в процессе набухания, при котором молекулы дисперсионной среды проникают в твердый полимер, раздвигая макромолекулы. При неограниченном набухании полимер переходит в растворимое состояние с образованием гомогенной системы.[ …]

В связи с этим в химии лип» “ сработана методология, сочетающая методологические принци высокомолекулярной, органической и биологической химии.[ …]

Еще более благоприятный эффект оказывает целенаправленный ввод пара в горелочные устройства при обезвреживании вентиляционных выбросов, содержащих твердые примеси в виде гранул и пыли полимерных материалов. На рис. 10-5 показано выгорание горючих компонентов топлива и разложение гранул пенополистирола в факеле природного газа без подачи пара и с его подачей. С целью устранения колебаний концентраций твердых частиц полимера в опытах специально подмешивались его гранулы массой 40 г на 1 м3 природного газа во всасывающую полость дутьевого вентилятора. Визуальные наблюдения показали, что при горении природного газа с твердыми отходами полимера факел становится светящимся с четким выделением желтовато-красноватых горящих частиц пенополистирола. Опыты показали, что при концентрации твердых частиц полимера в газовоздушной смеси 3,4—4,0 г/м3 длина факела заметно увеличилась. Это можно объяснить высокотемпературной деструкцией отходов пенополистирола с разложением его на бензол СбНб, толуол С7Н8 и стирол СвНв, что подтверждается кривыми выгорания этих веществ, показанными на рис. 10-5.[ …]

ТФЭ находит применение для селективного выделения из пр ных вод радионуклидов [74]. В частности, сорбенты на основе ферр нцда кобальта эффективны для концентрирования ШС8 и 137Св даж анализе морской воды.[ …]

ru-ecology.info

Природные органические полимеры

Категория: Выбор стройматериалов

Природные органические полимеры

К природным полимерным продуктам, применяемым в строительстве и других отраслях хозяйства, относятся природные смолы, органические масла, целлюлоза и некоторые белковые вещества. Для получения вяжущих веществ, применяемых в отделочных работах, природные полимеры, как правило, модифицируют с целью улучшения их свойств.

Природные смолы — продукты растительного происхождения, содержащиеся в жидкостях, которые выделяются на поверхности коры деревьев самопроизвольно или в результате ее ранения. Смолы состоят из смеси органических высоко- и низкомолекулярных веществ. Различают молодые (свежие) смолы, собираемые непосредственно с деревьев (например, живица — сосновая или еловая смола), и ископаемые смолы — продукты жизнедеятельности давно погибших деревьев (янтарь, копалы). Молодые смолы содержат много низкомолекулярных летучих веществ, ископаемые смолы — твердые, хрупкие материалы. В строительстве чаще применяют продукты, получаемые при переработке смолы хвойных деревьев,— канифоль и скипидар.

Сосновая канифоль — хрупкая стекловидная масса желтого цвета, состоящая в основном из смоляных кислот (до 90%). При температуре 55…70°С она размягчается, а при 120 °С — превращается в жидкость. Канифоль хорошо растворяется во многих органических растворителях: ацетоне, эфире, скипидаре, уайт-спирите и спирте. Растворы канифоли обладают клеящими свойствами. Применяют канифоль в качестве составной части клеящих мастик, для улучшения их адгезионных свойств.

Олифы — пленкообразующие вещества на основе уплотненных растительных масел или жирных алкидных смол. Олифы — прозрачные жидкости от желтого до вишневого цвета, хорошо смачивающие дерево, металл и другие строительные материалы. При нанесении тонким слоем они затвердевают (обычно используют не совсем правильный термин «высыхают») в результате окислительной полимеризации: происходит сшивка молекул кислородом воздуха с образованием эластичных пленок, нерастворимых в воде и органических растворителях. Для ускорения твердения олиф часто применяют сиккативы — соли свинца, марганца, кобальта, ускоряющие окислительную полимеризацию олиф.

Выпускают олифы натуральные, полунатуральные (Ок- соль) и глифталеьые (алкидные). Они отличаются содержанием растительного высыхающего масла — льняного, конопляного, соевого и др. В состав высыхающих масел входят ненасыщенные жирные кислоты; двойные связи в молекулах кислот — места, по которым происходит сшивка молекул кислородом воздуха.

Натуральные олифы целиком состоят из высыхающих масел; полунатуральные на 50…55%, а глифталиевые готовят на основе алкидного полимера, модифицированного высыхающими маслами. Для строительных целей большой частью используются глифталиевые олифы, обеспечивающие необходимое качество материала при минимальном расходе пищевых масел.

Олифы применяются в качестве пленкообразующего компонента в масляных красках и как вяжущее — пластификатор в мастиках и замазках при облицовочных работах.

Масляные лаки — растворы натуральных и синтетических смол в высыхающих маслах. Смеси лаков с пигментами называются эмалями. В облицовочных работах лаки и эмали используют как вяжущий и пластифицирующий компонент в приклеивающих мастиках.

Целлюлоза (от лат. cellula — клетка) — полисахарид — самый распространенный природный полимер, образующий стенки растительных клеток. В чистом виде в качестве органического вяжущего целлюлозу не применяют. Она практически не растворяется ни в воде, ни в органических растворителях. Обычно используют простые и сложные эфиры целлюлозы: нитроцеллюлозу, карбоксиметилцеллюлозу и др.

Нитроцеллюлозу получают, обрабатывая целлюлозу азотной кислотой (до содержания азота 10…12%), образующийся продукт называют коллоксилин. Нитроцеллюлоза легко растворяется в ацетоне, этилацетате; хорошо пластифицируется дибутилфталатом, камфарой. Применяют нитроцеллюлозу для получения лаков, нитроэмалей, шпатлевок и клеев. В смеси с камфарой из нитроцеллюлозы получают целлулоид. Существенным недостатком нитроцеллюлозы является то, что она легкогорючий материал.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — порошкообразный или волокнистый продукт белого цвета, хорошо растворяющийся в воде. Образующийся с водой вязкий раствор используют в качестве клея для обоев, а также в цементных мастиках для приклеивания плиток. Карбоксиметилцеллюлоза биостойка, не токсична, стойка к действию жиров, масел и органических растворителей. Кроме строительства карбоксиметилцеллюлозу в больших количествах используют Б нефтедобывающей и горнообогатительной промышленности для повышения вязкости воды, в текстильной промышленности (как аппретирующее вещество) и в полиграфии.

Белковые вещества применяют в строительстве все в меньших объемах из-за их пищевой ценности и недостаточной водо- и биостойкости. В ограниченных количествах находят применение казеин и глютин.

Казеин — порошкообразный продукт получаемый обработкой кислотой обрата (обезжиренного молока). Казеин плохо растворяется в воде, но хорошо в щелочных водных растворах. Его применяют для приготовления клеев и мастик, а также после растворения в аммиачной воде (т. е. в виде казеината аммония) для стабилизации латексов каучуков в полимерцементных материалах.

Глютин (столярный клей) получают вывариванием из костей, соединительных тканей и кожи животных с последующим упариванием раствора. Поставляют глютин в виде твердых, хрупких плиток или гранул. Для приготовления клея плитки или гранулы заливают холодной водой; при этом они размягчаются и сильно набухают. В набухший глютин добавляют воду и нагревают до образования вязкого раствора — клея. При охлаждении и испарении воды клей переходит в студенеобразное состояние (желируется), а затем затвердевает. Применяют глютиновый клей в столярных (отсюда название — столярный клей) и малярных работах, для приклеивания облицовочных материалов, а также в качестве замедлителя схватывания гипсовых вяжущих.

Выбор стройматериалов – Природные органические полимеры

gardenweb.ru