Полімери

2. Історична довідка.
• Термін “полімерія” був введений у науку І.Берцеліусом у 1833
для позначення особливого виду ізомерії, при якій речовини
(полімери), що мають однаковий склад, володіють різною
молекулярною масою, наприклад етилен і бутилен, кисень і озон.
Такий зміст терміна не відповідало сучасним представленням про
полімери. “Щирі” синтетичні полімери на той час ще не були
відомі.
Ряд полімерів був, очевидно, отриманий ще в першій половині
19 століття. Однак хіміки тоді звичайно намагалися придушити
полімеризацію і поліконденсацію, що вели до “осмоленню”
продуктів основної хімічної реакції, тобто, власне, до утворення
полімерів (дотепер полімери часто називають “смолами”). Перші
згадування про синтетичні полімери відносяться до 1838
(полівініліденхлорид) і 1839 (полістирол),
Хімія полімерів виникла тільки в зв'язку зі створенням
А.М.Бутлеров теорії хімічної будови. А.М.Бутлеров вивчав зв'язок
між будівлею і відносною стійкістю молекул, що виявляється в
реакціях полімеризації. Подальший свій розвиток наука про
полімери одержала головним чином завдяки інтенсивним
пошукам способів синтезу каучуку, у яких брали участь
найбільші вчені багатьох країн (Г.Бушарда, У.Тілден, німецький
учений До Гаррієс, И.Л.Кондаків, С.В.Лебедєв і інші). У 30-х років
було доведене існування вільнорадикального й іонного
механізмів полімеризації. Велику роль у розвитку представлень
про поліконденсацію зіграли роботи У.Карозерса.

3. • З початку 20-х років 20 століття
розвиваються також теоретичні
представлення про будівлю
полімерів Спочатку передбачалася,
що такі біополімери, як целюлоза,
крохмаль, каучук, білки, а також
деякі синтетичні полімери, подібні
з ними по властивостях
(наприклад, поліізопрен),
складаються з малих молекул, що
володіють незвичайною здатністю
асоціювати в розчині в комплекси
колоїдної природи завдяки
нековалентним зв'язкам (теорія
“малих блоків”). Автором
принципово нового представлення
про полімери як про речовини, що
складаються з макромолекул,
часток надзвичайно великої
молекулярної маси, був
Г.Штаудингер. Перемога ідей цього
вченого змусила розглядати
полімери як якісно новий об'єкт
дослідження хімії і фізики.

4. • Полімери - хімічні сполуки з високої
молекулярною масою (від декількох тисяч до
багатьох мільйонів), молекули яких
(макромолекули) складаються з великого числа
повторюваних угруповань (мономерних ланок).
Атоми, що входять до складу макромолекул,
з'єднані один з одним силами головних і (чи)
координаційних валентностей.

5. Класифікація.
• По походженню полімери поділяються на природні (біополімери),
наприклад білки, нуклеїнові кислоти, смоли природні, і синтетичні,
наприклад поліетилен, поліпропілен, феноло-формальдеговані смоли. Чи
атоми атомні групи можуть розташовуватися в макромолекулі у виді:
відкритого чи ланцюга витягнутої в лінію послідовності циклів (лінійні
полімери, наприклад каучук натуральний); ланцюга з розгалуженням
(розгалужені полімери, наприклад амілопектин), тривимірної сітки (зшиті
полімери, наприклад затверділі епоксидні смоли). Полімери, молекули
яких складаються з однакових мономерних ланок, називаються
гомополімерами (наприклад полівінілхлорид, полікапроамід, целюлоза).
Макромолекули того самого хімічного складу можуть бути побудовані з
ланок різної просторової конфігурації. Якщо макромолекули складаються
з однакових чи стереоізомерів з різних стереоізомерів, що чергуються в
ланцюзі у визначеній періодичності, полімери називаються
стереорегулярними.
Полімери, макромолекули яких містять кілька типів мономерних ланок,
називаються сополімерами. Сополімери, у яких ланки кожного типу
утворять досить довгі безупинні послідовності, що переміняють один
одного в межах макромолекули, називаються блоксополімерами. До
внутрішнього (некінцевим) ланкам макромолекули однієї хімічної будівлі
можуть бути приєднані одна чи кілька ланцюгів іншої будівлі. Такі
сополімери називаються щепленими.

6. • Полімери, у яких кожен чи деякий стереоізомери
ланки утворять досить довгі безупинні
послідовності, що переміняють один одного в
межах однієї макромолекули, називаються
стереоблоксополімерами. У залежності від складу
основної (головної) ланцюга полімери, поділяють
на: гетероцепні, в основному ланцюзі яких
містяться атоми різних елементів, найчастіше
вуглецю, азоту, кремнію, фосфору, і гомоцепні,
основні ланцюги яких побудовані з однакових
атомів. З гомоцепні полімерів найбільш поширені
карбоцепні полімери, головні ланцюги яких
складаються тільки з атомів вуглецю, наприклад
поліетилен, поліметилметакрилат,
политетрафторзтілен. Приклади гетероцепних
полімерів - поліефіри (полиетилентерефталат,
полікарбонати), поліаміди, мочевино-
формальдегідні смоли, білки, деякі
кремнійорганічні полімери. Полімери,
макромолекули яких поряд з вуглеводні групами
містять атоми неорганогенних елементів,
називаються елементоорганічні. Окрему групу
полімерів утворять неорганічні полімери,
наприклад пластична сірка,
поліфосфонітрилхлорид.

7. Властивості і
найважливіші
характеристики.
• Лінійні полімери мають специфічний комплекс фізико-хімічних і
механічних властивостей. Найважливіші з цих властивостей:
здатність утворювати високоміцні анізотропні високоорієнтивані
волокна і плівки , здатність до великих, що довгостроково
розвиваються оборотним деформаціям; здатність у
високоеластому стані набухати перед розчиненням; висока
в'язкість розчинів. Цей комплекс властивостей обумовлений
високою молекулярною масою, ланцюговою будівлею, а також
гнучкістю макромолекул. При переході від лінійних ланцюгів до
розгалужених, рідких тривимірних сіток і, нарешті, до густих
сітчастих структур цей комплекс властивостей стає усе менш
вираженим. Сильно зшиті полімери нерозчинні, неплавкі і
нездатні до високоеластичних деформацій.
Полімери можуть існувати в кристалічному й аморфному станах.
Необхідна умова кристалізації - регулярність досить довгих
ділянок макромолекули. У кристалічних полімерах можливе
виникнення різноманітних надмолекулярних структур (фібрил,
сферолітів, монокристаллов, тип яких багато в чому визначає
властивості полімерного матеріалу. Надмолекулярні структури в
незакристалізованих (аморфних) полімерах менш виражені, чим
у кристалічних.

8. • Незакристалізовані полімери можуть
знаходитися в трьох фізичних станах:
склоподібному, високоеластичному і
вязкотекучому. Полімери з низкою (нижче
кімнатної) температурою переходу зі
склоподібного у високоеластичний стан
називаються еластомерами, з високої -
пластиками. У залежності від хімічного складу,
будівлі і взаємного розташування
макромолекул властивості полімери можуть
мінятися в дуже широких межах. Так, 1,4.-
цисполибутадиен, побудований із гнучких
углеводородних ланцюгів, при температурі
близько 20 °С - еластичний матеріал, що при
температурі -60 °Ñ переходить у стеклообразное
стан; поліметилметакрилат, побудований з
більш твердих ланцюгів, при температурі
близько 20 °Ñ - твердий стеклообразний
продукт, що переходить у високоеластичное
стан лише при 100 °Ñ. Целюлоза - полімер з
дуже твердими ланцюгами, з'єднаними
межмолекулярними водневими зв'язками,
узагалі не може існувати у високоеластичном
стані до температури її розкладання. Великі
розходження у властивостях полімерів можуть
спостерігатися навіть у тому випадку, якщо
розходження в будівлі макромолекул на
перший погляд і невеликі. Так,
стереорегулярний полістирол - кристалічна
речовина з температурою плавлення близько
235 °Ñ, а нестереорегулярний узагалі не
здатний кристалізуватися і розм'якшується при
температурі близько 80 °Ñ.

9. • Полімери можуть вступати в наступні основні типи
реакцій: утворення хімічних зв'язків між
макромолекулами (так називане зшивання),
наприклад при вулканізації каучуков, дублении
шкіри; розпад макромолекул на окремі, більш
короткі фрагменти, реакції бічних функціональних
груп полімерів з низькомолекулярними
речовинами, що не торкаються основний ланцюг
(так називані полимераналогичние
перетворення); внутрімолекулярні реакції, що
протікають між функціональними групами однієї
макромолекули, наприклад внутрімолекулярна
циклізація. Зшивання часте протікає одночасно з
деструкцією. Прикладом полимераналогичних
перетворень може служити омилення
поливтилацетата, що приводить до утворення
полівінілового спирту. Швидкість реакцій
полімерів з низькомолекулярними речовинами
часто лімітується швидкістю дифузії останніх у
фазу полімеру. Найбільше явно це виявляється у
випадку зшитих полімерів. Швидкість взаємодії
макромолекул з низькомолекулярними
речовинами часто істотно залежить від природи і
розташування сусідніх ланок щодо реагуючого
ланки. Це ж відноситься і до внутрімолекулярних
реакцій між функціональними групами, що
належать одного ланцюга.

10. • Деякі властивості полімерів, наприклад
розчинність, здатність до грузлого плину,
стабільність, дуже чуттєві до дії невеликих
кількостей чи домішок добавок, що реагують з
макромолекулами. Так, щоб перетворити
лінійний полімер з розчинного в цілком
нерозчинний, досить утворити на одну
макромолекулу 1-2 поперечні зв'язки.
Найважливіші характеристики полімерів -
хімічний склад, молекулярна маса і
молекулярно-масовий розподіл, ступінь
розгалуженості і гнучкості макромолекул,
стереорегулярность і інші. Властивості полімерів
істотно залежать від цих характеристик.

11. Одержання.
• Природні полімери утворяться в процесі біосинтезу в
клітках живих організмів. За допомогою екстракції,
фракційного осадження й інших методів вони можуть
бути виділені з рослинної і тваринної сировини.
Синтетичні полімери одержують полімеризацією і
поліконденсацією. Карбоцепние полімери звичайно
синтезують полімеризацією мономерів з однієї чи
декількома кратними вуглецевими чи зв'язками
мономерів, що містять хитливі карбоциклические
угруповання (наприклад, з циклопропану і його
похідних), Гетероцепние полімери одержують
поліконденсацією, а також полімеризацією
мономерів, що містять кратні зв'язки
углеродоелемента (наприклад, З=ПРО, З=N, N=З=ПРО)
чи неміцні гетероциклические угруповання.

12. Полімери в сільському
господарстві
• Сьогодні можна говоритити щонайменше про чотири основні
напрямки використання полімерних матеріалів у сільському
господарстві. І у вітчизняній і у світовій практиці перше місце
належить плівкам. Завдяки застосуванню мульчируючої
перфорованої плівки на полях врожайність деяких культур
підвищується до 30%, а терміни дозрівання прискорюються на
10-14 днів. Використання поліетиленової плівки для гідроізоляції
створюваних водоймищ забезпечує істотне зниження утрат
вологи, що запасається. Укриття плівкою сінажу, силосу, грубих
кормів забезпечує їхню кращу схоронність навіть у
несприятливих погодних умовах. Але головна область
використання плівкових полімерних матеріалів у сільському
господарстві - будівництво й експлуатація плівкових теплиць. В
даний час стало технічно можливим випускати полотнища
плівки шириною до 16 м, а це дозволяє будувати плівкові теплиці
шириною в підставі до 7,5 і довжиною до 200 м. У таких теплицях
можна всі сільськогосподарські роботи проводити механізовано;
більш того, ці теплиці дозволяють вирощувати продукцію
круглорічно. У холодний час теплиці обігріваються знов-таки за
допомогою полімерних труб, закладених у ґрунт на глибину 60-
70 див.

13. • З погляду хімічної структури полімерів,
використовуваних у тепличних господарствах
такого роду, можна відзначити переважне
використання полиетилена,
непластифицированного полівінілхлориду й у
меншій мері поліамідів. Поліетиленові плівки
відрізняються кращою світлопроникністю, кращими
властивостями міцності, але гіршої погодостійкості і
порівняно високими тепловтратами. Вони можуть
справно служити лише 1-2 сезону. Поліамідні й інші
плівки поки застосовуються порівняно рідко.
Інша область широкого застосування полімерних
матеріалів у сільському господарстві - меліорація.
Отут і різноманітні форми труб і шлангів для
поливу, особливо для самого прогресивних у даний
час краплинного зрошення; отут і перфоровані
пластмасові труби для дренажу. Цікаво відзначити,
що термін служби пластмасових труб у системах
дренажу, напри мір, у республіках Прибалтики в 3-4
рази довше, ніж відповідних керамічних труб.
Вдобавок використання пластмасових труб,
особливо з гофрованого полівінілхлориду,
дозволяє майже цілком виключити ручна праця при
прокладці дренажних систем.
Два інших головних напрямки використання
полімерних матеріалів у сільському господарстві -
будівництво, особливо тваринницьких приміщень, і
машинобудування

14. Вівці в синтетичних
шубах
• Вівця, як відомо, тварина нерозумна. Особливо -
меринос. Знає адже, що вовна потрібна хазяїну чистої
а все-таки те в пилу виваляється, те, продираючи по
шматкам, колючок на себе начіплює. Мити і чистити
овечу вовну після стрижки - процес складний і
трудомісткий. Щоб спростити його, щоб захистити
вовну від забруднень, австралійські вівчарі винайшли
попону з поліетиленової тканини. Надягають її на
вівцю відразу після стрижки, затягують гумовими
застібками. Вівця росте, і вовна на ній росте, розпирає
попону, а гумки слабшають, попона увесь час як по
мірці зшита. Але от лихо: під австралійським сонцем
сам поліетилен тендітним стають. І з цим справилися
за допомогою амінних стабілізаторів. Залишилося ще
привчити вівцю не рвати поліетиленову тканину об
колючки і загорожі.

15. Нумеровані
тварини
• Починаючи з 1975 року уся
велика рогата худоба, а також
вівці і кози в державних
господарствах
Чехословаччини повинні
носити у вухах своєрідні
сережки - пластмасові
таблички з вказівкою
основних даних про тварин.
Ця нова форма реєстрації
тварин повинна замінити
таврування, що раніше
застосовувалося, що визнано
фахівцями негігієнічним.
Мільйони пластмасових
табличок повинні випускати
артілі місцевої промисловості.

16. Мікроб -
годувальник
• Комплексну задачу очищення
стічних вод целюлозно-паперового
виробництва й одночасного
виробництва кормів для
тваринництва вирішили фінські
вчені. Спеціальну культуру
мікробів вирощують на
відпрацьованих сульфітних лугах у
спеціальних ферментаторах при
38° С, одночасно додаючи туди
аміак. Вихід кормового білка
складає 50-55%; його з апетитом
поїдають свині і домашній птах.

17. Синтетична
травичка
• Традиційно прийнято багато спортивних заходів
проводити на площадках із трав'яним
покриттям. Футбол, теніс, крокет... На жаль,
динамічний розвиток спорту, пікові
навантаження в чи воріт у сітки приводять до
того, що трава не встигає підрости від одного
змагання до іншого. І ніякі хитрування
садівників не можуть з цим справитися. Можна,
звичайно, проводити аналогічні змагання
наплощадках, скажемо, з асфальтовим
покриттям, але як же бути з традиційними
видами спорту? На допомогу прийшли
синтетичні матеріали. Поліамідну плівку
товщиною 1/40 мм (25 мкм) нарізацють на
смужки шириною 1,27 мм, витягають їх,
ізвивають, а потім переплітають так, щоб
одержати легку об'ємну масу, що імітує траву.
Щоб уникнути пожежі до полімеру загодя
додають вогнянозахисні властивості, а щоб з-
під ніг у спортсменів не посипалися електричне
іскри -антистатик. Коврики із синтетичної трави
наклеюють на підготовлену підставу - і от зам
готовий трав'яний чи корт футбольне поле, чи
інша спортивна площадка. А в міру зносу

18. Полімери в
машинобудуванні
• Нічого дивного в тім, що ця галузь - головний споживач чи ледве не всіх
матеріалів, вироблених у нашій країні, у тому числі і полімерів.
Використання полімерних матеріалів у машинобудуванні росте такими
темпами, які не знають прецеденту у всій людській історії. Приміром, у
1976 1. машинобудування нашої країни спожило 800000 т пласт мас, а в
1960 р. - всього 116 000 т. При цьому цікаво відзначити, що ще десять років
тому в машинобудування направлялося 37—38% усіх пластмас, що
випускаються в нашій країні, а 1980 р. частка машинобудування у
використанні пластмас знизилася до 28%. І справа отут не в тім, що могла
б знизиться потреба, а в тім, що інші галузі народного господарства стали
застосовувати полімерні матеріали в сільському господарстві, у
будівництві, у легкій і харчовій промисловості ще більш інтенсивно.
При цьому доречно відзначити, що в останні роки трохи змінилася і
функція полімерних матеріалів у будь-якій галузі. Полімерам стали
довіряти усе більш і більш відповідальні задачі. З полімерів стали
виготовляти усе більше щодо дрібних, але конструктивно складних і
відповідальних деталей машин і механізмів, і в той же час усі частіше
полімери стали застосовуватися у виготовленні великогабаритних
корпусних деталей машин і механізмів, що несуть значні навантаження.
Нижче буде докладніше розказано про застосування полімерів в
автомобільній і авіаційній промисловості, тут же згадаємо лише один
примітний факт: кілька років назад по Москві ходив цельнопластмассовий
трамвай. А от інший факт: чверть усіх дрібних судів - катерів, шлюпок,
човнів - тепер будується з пластичних мас.

19. • До недавніх пір широкому
використанню полімерних матеріалів
у машинобудуванні перешкоджали
два, здавалося б, загальновизнаних
недоліку полімерів: їх низька (у
порівнянні з марочними сталями)
міцність і низька теплостійкість.
Рубіж міцносних властивостей
полімерних матеріалів удалося
перебороти переходом до
композиційних матеріалів, головним
чином стекло й вуглепластиками.
Так що тепер вираження “пластмаса
міцніша стали” звучить цілком
обґрунтовано. У той же час полімери
зберегли свої позиції при масовому
виготовленні величезного числа тих
деталей, від яких не потрібно
особливо висока міцність: заглушок,
штуцерів, ковпачків, рукояток, шкал і
корпусів вимірювальних приладів.
Ще одна область, специфічна саме
для полімерів, де чіткіше всього
виявляються їхня переваги перед
будь-якими іншими матеріалами, - це
область внутрішньої і зовнішньої
обробки.

20. • Те ж саме можна сказати і про
машинобудування. Майже три чверті
внутрішньої обробки салонів легкових
автомобілів, автобусів, літаків, річкових і
морських судів і пасажирських вагонів
виконується нині з декоративних пластиків,
синтетичних плівок, тканин, штучної шкіри.
Більш того, для багатьох машин і апаратів
тільки використання антикорозійної обробки
синтетичними матеріалами забезпечило їх
надійну, довгострокову експлуатацію.
Приміром, багаторазове використання
виробу в екстремальних фізико-технічних
умовах (космосі) забезпечується, зокрема,
тим, що вся його зовнішня поверхня покрита
синтетичними плитками, до того ж
приклеєними синтетичним поліуретанової чи
поліепоксидним клеєм. А апарати для
хімічного виробництва? У них усередині
бувають такі агресивні середовища, що ніяка
марочна сталь не витримала б. Єдиний вихід
- зробити внутрішнє облицювання з чи
платини з плівки фторопласта. Гальванічні
ванни можуть працювати тільки за умови, що
вони самі і конструкції підвіски покриті
синтетичними смолами і пластиками.

21. • Широко застосовуються полімерні
матеріали й у такій галузі
народного господарства, як
приладобудування. Тут отриманий
найвищий економічний ефект у
середньому в 1,5-2,0 рази вище,
ніж в інших галузях
машинобудування.
Порозумівається це, зокрема тим
що велика частина полімерів
переробляється в
приладобудуванні самими
прогресивними способами що
підвищує рівень корисного
використання (і безвідходність
отходность) термопластов,
збільшує коефіцієнт заміни
дорогих матеріалів. Поряд з цим
значно знижуються витрати живої
праці. Найпростішим і дуже
переконливим прикладом може
служити виготовлення друкованих
схем: процес, не мислимий без
полімерних матеріалів, а з ними і
цілком автоматизований.

22. • Є й інші подотрасли, де використання
полімерних матеріалів забезпечує й
економію матеріальних і енергетичних
ресурсів, і ріст продуктивності праці. Майже
повну автоматизацію забезпечило
застосування полімерів у виробництві
гальмових систем для транспорту. Неспроста
практично усі функціональні деталі
гальмових систем для автомобілів і близько
45% для залізничного рухливого складу
робляться із синтетичних прес-матеріалів.
Близько 50% деталей обертання і
зубчастих коліс виготовляється з міцних
конструкційних полімерів. В останньому
випадку можна відзначити двох різних
тенденцій. З одного боку, усі частіше
з'являються повідомлення про виготовлення
зубчастих коліс для тракторів з капрону.
Обривки відслуживших своє рибальських
мереж, старі панчохи і путанку капронових
волокон переплавляють і формують у
шестірні. Ці шестірні можуть працювати
майже без зносу в контакті зі сталевими,
вдобавок така система не має потребу в
змащенні і майже безшумна. Інша тенденція
- повна заміна металевих деталей у
редукторах на деталі з вуглепластиків. У них
теж відзначається різке зниження
механічних утрат, тривалість терміну служби.

23. • Ще одна область застосування полімерних
матеріалів у машинобудуванні, гідна окремого
згадування, - виготовлення металорізального
інструмента. В міру розширення використання
міцних сталей н сплавів усе більш тверді
вимоги пред'являються до обробного
інструменту. І тут теж на виторг
інструментальнику і верстатнику приходять
пластмаси. Але не зовсім звичайні пластмаси
надвисокої твердості, такі, котрі сміють
посперечатися навіть з алмазом. Король
твердості, алмаз, ще не скинуть зі свого трону,
але справа йде до тому. Деякі окисли
(наприклад з роду фианитов), нітриди, карбіди,
уже сьогодні демонструють не меншу
твердість, так до того ж і велику термостійкість.
Усе лихо в тім, що вони поки ще більш дороги,
чим природні і синтетичні алмази, так до того
ж їм свойствен “королівський порок” - вони
здебільшого тендітні. От і приходиться, щоб
удержати їх від розтріскування, кожне
зернятко такого абразиву оточувати
полімерним упакуванням найчастіше з
фенолформальдегидних смол. Тому сьогодні
три чверті абразивного інструмента
випускається з застосуванням синтетичних
смол.

24. • Такі лише деякі приклади н основні тенденції
впровадження полімерних матеріалів у подотрасли
машинобудування. Саме ж перше місце по темпах росту
застосування пластичних мас серед інших подотраслей
займає зараз автомобільна промисловість. Десять років
тому в автомашинах використовували від 7 до 12 видів
різних пластиков, до кінця 70-х років це число
переступило за 30. З погляду хімічної структури, як і
випливало очікувати, перші місця по обсязі займають
стирольні пластики, полівінілхлорид і полиолефини.
Поки ще небагато уступають їм, але активно доганяють
поліуретани, поліефіри, акрилати й інші полімери.
Перелік деталей автомобіля, що у тих чи інших
моделях у наші дні з готовляют з полімерів, зайняв би
не одну сторінку. Кузови і кабіни, інструменти й
електроізоляція, обробка салону і бампери, радіатори і
підлокітники, шланги, сидіння, дверцята, капот. Більш
того, кілька різних фірм за рубежем вже оголосили про
початок виробництва цельнопластмассових автомобілів.
Найбільш характерні тенденції в застосуванні пластмас
для автомобілебудування, загалом, ті ж, що й в інших
підгалузях. По-перше, це економія матеріалів:
безвідхідне чи малоотходное формование великих
блоків і вузлів. По-друге, завдяки використанню легких і
полегшених полімерних матеріалів знижується
загальна вага автомобіля, а виходить, буде
заощаджуватися пальне при його експлуатації. По-
третє, виконані як єдине ціле, блоки пластмасових
деталей істотно спрощують зборку і дозволяють
заощаджувати живу працю.

25. • До речі, ті ж переваги стимулюють і широке
застосування полімерних матеріалів в авіаційній
промисловості. Наприклад, заміна алюмінієвого
сплаву графітопластиком при виготовленні
предкрилка крила літака дозволяє скоротити
кількість деталей з 47 до 14, кріплення - з 1464 до
8 болтів, знизити вага на 22%, вартість - на 25%.
При цьому запас міцності виробу складає 178%.
Лопати вертольота, лопатки вентиляторів
реактивних двигунів рекомендують виготовляти з
поліконденсаційних смол, наповнених
алюмосилікатними волокнами, що дозволяє
знизити вагу літака при збереженні міцності і
надійності. По англійському патенті № 2047188
покриття несущих поверхонь чи літаків лопат
роторів вертольотів шаром поліуретану товщиною
всього 0,65 мм у 1,5-2 рази підвищує їхня стійкість
до дощової ерозії. Тверді вимоги були поставлені
перед конструкторами першого англо-
французького надзвукового пасажирського літака
“Конкорд”. Було розраховано, що від тертя об
атмосферу зовнішня поверхня літака буде
розігріватися до 120-150° С, і в той же час було
потрібно, щоб вона не піддавалася ерозії протягом
щонайменше 20000 годин. Рішення проблеми було
знайдено за допомогою поверхневого покриття
захисту літака найтоншою плівкою фторопласта.

26. Пластмасові ракети
• Оболонку двигуна ракет виготовляють з
углепластика, намотуючи на трубу
стрічку з углеволокна, попередньо
просочену епоксидними смолами. Після
отверждения смоли і видалення
допоміжного сердечника одержують
трубу зі змістом углеволокна більш двох
третин, досить міцну на розтягання і
вигин, стійку до вібрацій і пульсації.
Залишається начинити заготівлю
ракетним паливом, приладити до неї
відітнув для приладів і фотокамер, і
можна відправляти її в політ.

27. Пластмасовий шлюз
• На одному з каналів у районі
Бігдощі встановлений перший у
Польщі (а імовірно, і перший у
світі) цельнопластмассовий шлюз.
Працює шлюз бездоганно.
Пластмасові елементи розраховані
на більш ніж 20-літній термін
експлуатаційної служби.
Конструкції ж з дубових балок
приходилося змінювати кожні 6
років.

28. Зварювання без
нагрівання
• Як прикріпити друг до друга дві пластмасові панелі?
Можна приклеїти, але тоді необхідно обладнати
робоче місце системою вентиляції. Можна чи
пригвинтити приклепати, але тоді треба загодя
свердлити отвору. Можна приварити, якщо обидві
панелі термопластичні, але й отут без вентиляції не
обійтися, так до того ж через локальні перегріви
з'єднання може виявитися продеструктировавшим і
неміцним. Найкращий спосіб і устаткування для
нього розробила французька фірма “Брансон”.
Генератор ультразвуку потужністю 3 квт, частотою
20 кгц, “звуководи” - сонотроди - і усі. Наконечник
сонотрода, вібруючи, проникає крізь верхню з
деталей, що скріплюються, товщиною до 8 мм.
занурюються в нижню і захоплює за собою
розплав верхнього полімеру. Енергія ультразвукових
коливань перетворюється в тепло лише локально,
виходить точкове зварювання.

29. Политетрафтор-
этилен

30. • Политетрафторэтилен (Тефлон, фторопласт-4) (- Ć ́ ́ 2F4 -)n —
полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая
уникальными физико-химическими свойствами и применяемая
в разных областях науки, техники и в быту. Патент на
изобретение тефлона принадлежит американской компании
DuPont. Содержание :
• Физические
Тефлон — белое, в тонком слое прозрачное вещество, по виду
напоминающее парафин или полиэтилен. Обладает высокой
тепло- и морозостойкостью, остается гибким и эластичным при
температурах от —70 до +270 °C, прекрасный изоляционный
материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным
натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами,
ни большинством органических растворителей.
• Химические
По своей химической стойкости превышает все известные
синтетические материалы и благородные металлы. Не
разрушается под влиянием щелочей, кислот и даже смеси
азотной и соляной кислот. Разрушается расплавами щелочных
металлов, фтором и трифторидом хлора.

31. • Применение
Тефлон применяют в химической, электротехнической и
пищевой промышленности, в медицине,в военных целях.
Электроника
Тефлон широко используется в высокочастотной
технике, так как, в отличие от близких по свойствам,
полиэтилена или полипропилена, имеет очень низкий
коэффициент изменения коэффициента диэлектрической
проницаемости в зависимости от температуры, а также
крайне низкими диэлектрическими потерями. Эти
свойства, наряду с теплостойкостью, обуславливает его
широкое применение в военной и аэрокосмической
технике.
Тефлон очень тугоплавок; провод в тефлоновой изоляции
невозможно проплавить паяльником. Впрочем,
недостатком тефлона является высокая текучесть. Если
держать провод во фторопластовой изоляции под
нагрузкой (например, поставить на него ножку мебели),
провод через некоторое время может оголиться.

32. • Смазка
• Фторопласт (тефлон) — великолепный
антифрикционный материал ,с коэффициентом
трения скольжения наименьшим из известных
доступных конструкционных материалов (даже
меньше, чем у тающего льда). Однако из-за мягкости и
текучести он неприменим для тяжело нагруженных
подшипников и в основном используется в
приборостроении.
• Известны смазки со введённым в их состав
мелкодисперсным фторопластом, их отличает то, что
наполнитель, оседая на трущихся металлических
поверхностях, позволяет в ряде случаев некоторое
время работать механизмам с полностью отказавшей
системой смазки, только за счёт антифрикционных
свойств фторопласта.
• Из-за низкого трения и несмачиваемости насекомые
не способны ползти по тефлоновой стене. В
частности, тефлоновая защита применяется при
содержании нелетающих насекомых, чтобы они не
смогли вылезти наружу.

33. • Пищевая промышленность и быт
• Благодаря низкой адгезии, несмачиваемости и
термостойкости тефлон в виде покрытия широко
применяется для изготовления экструзионных форм и
форм для выпечки, а также сковород и кастрюль.
• Уход за посудой с тефлоновым покрытием
• Тефлоновое покрытие не обладает большой
прочностью, поэтому при приготовлении пищи в такой
посуде следует использовать только мягкие —
деревянные, пластиковые или покрытые слоем
пластика — принадлежности (лопатки, половники и
т.п). Посуду с тефлоновым покрытием нужно мыть в
тёплой воде мягкой губкой, с добавлением жидкого
моющего средства, без использования абразивных
губок или чистящих паст.

34. F F
| |
R - C - C - R
| |
F F
Фторопласт-3
Политрифторхлорэтилен.
Термопластичен.
F Cl
/ |
R - C - C - R
| |
F F

35. Опасность тефлона
Сам по себе полимер очень устойчив и инертен в
обычных условиях. Однако при нагревании свыше 200 °C,
политетрафторэтилен разлагается, с образованием
токсичных продуктов. Кроме того, в производстве и при
деструкции полимера, возможно образование
перфтороктановой кислоты (сокращённо PFOA, или C-8)
В производстве тефлоновых покрытий по-прежнему
используется перфтороктановая кислота, однако в
январе 2006 г. фирма DuPont, единственный
производитель PFOA в США, согласилась удалить остатки
реагента со своих предприятий до 2015 г., хотя и не
обязалась полностью исключить её применение.
Даже минимальное количество перфтороктановой
кислоты, попадая с вдыхаемым воздухом в организм
птицы, поражает ее дыхательную систему, приводя к
смерти в течение нескольких минут. Доказано, что C-8,
попадая в организм лабораторных крыс, вызывает у них
злокачественные опухоли, может привести к мутациям у
потомства и нарушениям иммунной системы. Научные
исследования доказали, что выделяемые из тефлона
вещества могут увеличить риск ожирения, инсулиновые
проблемы и рак щитовидной железы. Кроме того, тефлон
угрожает, по крайней мере, девяти видам клеток, которые
влияют на работу иммунной системы.

36. Некоторые изделия, в производстве
которых используется
политетрафторэтилен (тефлон):
Обогревательные лампы ,переносные
обогревательные приборы,пластины утюгов,
покрытия гладильных досок , конфорки плит
,противень, электрогриль, прибор для
изготовления попкорна,кофейники,скалка (с
антиналипающим покрытием),машина для
выпечки хлеба,поддоны под вертел или
решетку,формочки для
мороженого,кипятильники,штопоры,поверхность
кухонной плиты,кухонная утварь,кастрюли и
сковородки для жарки , вок (китайские кастрюли
для жарки овощей и мяса),формы для выпекания
,пресс для горячих бутербродов, вафельница ,

39. Сколько еще жить
тефлону?

40. • Он на сковородах, на одежде, даже на
зданиях. Но сегодня тефлон – знаменитый
антипригарный материал – оказался поводом
вовсе не для восхищений: в последнее время
заговорили о возможной его связи с раком и
врожденными дефектами. Тефлон был
изобретен в 1930-е годы, хотя он тогда еще так
не назывался. С тех пор он стал предметом
поклонения поваров – и любителей, и
профессионалов. За долгие годы
непригорающее покрытие на сковородах
позволило приготовить бессчетное количество
безупречных яичниц и сырников. Но долго ли
ему осталось жить? Экологи призывают
прекратить использовать вещество, которое
является основным составляющим в
производстве тефлона. Вещество это вызывает
все большую тревогу в связи с его
воздействием на человека.
Синтетический полимер, используемый при
производстве различных
высокотехнологичных соединений, в том
числе и тефлона, называется
перфлюорооктановая кислота
(perfluorooctanoic acid, PFOA). Сегодня все
рукотворные вещества обязательно проходят
тщательное тестирование, прежде чем попасть
на европейский рынок. Однако PFOA вошел в
числе 100 тысяч веществ, под проверку не
подпадающих, поскольку они были созданы до
1981 года.

41. • Тефлон был разработан в 1930-е годы
американским химическим гигантом
«Дюпон». Сегодня этот материал
используется не только в производстве
кухонной утвари, но и одежды, зонтов,
ковров и даже пуль. Недавно «Дюпон»
согласился на внесудебное урегулирование
коллективного иска, поданного от имени 50
тысяч американцев, живущих по соседству с
заводом компании в штате Западная
Вирджиния на берегах реки Огайо. Эти люди
утверждали, что компания загрязняет
местные водные источники
перфлюорооктановой кислотой, которая, как
они подозревают, связана с дефектами у
новорожденных.
В числе истцов был Баки Бэйли,
родившийся на свет с одной ноздрей и
деформированным лицом. Когда мать Баки
вынашивала его, она работала на заводе
«Дюпон» в Западной Вирджинии. В конце
концов, корпорация согласилась выплатить
50 миллионов долларов плюс 22 миллиона
судебных издержек. Кроме того,
руководство компании пообещало потратить
10 миллионов долларов на строительство
специальных очистных сооружений с
фильтрами, не пропускающими PFOA.

42. • Однако куда более важным исходом
этой тяжбы стало то обстоятельство, что
«Дюпон» не признал своей
ответственности и продолжает
утверждать, что PFOA не представляет
опасности для человека. «Мы хотим
однозначно заявить, что
урегулирование этого иска ни в коей
мере не истолковывается как
признание какой бы то ни было
ответственности компанией "Дюпон"», –
заявила адвокат корпорации Стэйси
Мобли.
В то же время химическому гиганту
грозит другой многомиллионный иск,
на этот раз от американской
экологической организации, юристы
которой утверждают, что «Дюпон»
отказывается разглашать результаты
тайной проверки воды, проведенной в
1984 году. В результате компания может
быть оштрафована на 27 тысяч
долларов за каждый день, прошедший
со времени проведения проверки.

43. • Кроме того, активисты-экологи по обе стороны
Атлантики все громче говорят о необходимости ввести
запрет на это вещество. «PFOA накапливается в
организме и в окружающей среде, и, как
свидетельствуют исследования на животных,
приводит к дефектам при рождении. Мы очень этим
обеспокоены», – объясняет свою позицию Карин
Пелломэйл из организации «Друзья Земли».
А доктор Тим Кропп, токсиколог, сотрудничающий с
«Экологической рабочей группой», говорит, что тесты,
проведенные американской компанией 3M,
свидетельствуют, что высокие дозы PFOA вызывают у
крыс различные формы рака. «В «Дюпон» работают
великолепные ученые, и я не верю, что они не сумеют
найти альтернативы, если всерьез займутся этим
вопросом», – добавляет доктор Кропп.

44. • В самой фирме «Дюпон» с этим не согласны.
«Нет никаких доказательств того, что PFOA
вредна, – говорит руководитель отдела корпорации
по связям с прессой Клинтон Уэбб. – Мы
убеждены в том, что не существует вреда
здоровью, связанного с воздействием PFOA на
людей на том уровне, который мы наблюдаем».
Тем не менее, Уэбб признает, что при повышении
дозы PFOA может оказывать на животных
канцерогенное воздействие.
По поводу людей, страдающих от врожденных
дефектов – таких как Бакли Бэйли, – он говорит,
что фирма будет «реагировать с пониманием и
сочувствием, однако они [дефекты] не имеют
отношения к воздействию PFOA». В ходе
испытаний, проведенных фирмой 3M,
концентрация PFOA в крови составляла пять
единиц на миллиард, говорит Уэбб. А у рабочих,
имеющих дело с этим веществом, эта
концентрация «в тысячи раз выше», и при этом
нет никаких доказательств, что PFOA наносит вред
их здоровью.
Что же касается замены, то компания уже
определила сотню возможных альтернатив PFOA,
однако ни одна из них на сегодняшний день не
может вырабатываться в необходимом качестве и
количестве. И стоимость, по словам Уэбба, играет
в этом далеко не самую важную роль.

45. • В прошлом году американское правительство агентство по
защите окружающей среды (АЗОС) начало расследование
воздействия химических веществ на человека, и британские
власти внимательно следят за его ходом. Работающие в этой
сфере специалисты признают существование в этом вопросе
«изрядной научной неопределенности», однако говорят, что
пока нет причин, по которым люди должны прекратить
пользоваться товарами с тефлоновым покрытием. Тем не
менее, уже в ноябре ожидается доклад АЗОС, в котором, по
всей видимости, будет содержаться более полный анализ
вероятных факторов риска.
В прошлом году правительство Великобритании призывало
к отзыву лицензий на использование материала, связанного
с PFOA, perfluorooctane sulphonate, или PFOS. Такой была
реакция Лондона на решение компании 3M отказаться от
использования PFOS в ее товарах марки Scotchgard,
поскольку появились предположения о том, что это вещество
может быть опасным для здоровья.

46. • «PFOA с ним связана, но в отношении
этого вещества проведено куда меньше
исследований, так что мы ждем доклада
американского агентства по охране
окружающей среды», – говорит
представитель британского
правительства.
Другие ищут более взвешенного
анализа. Профессор Скотт Мэйбури,
глава отделения экологической химии
университета канадского города
Торонто, говорит, что запрет PFOA стал
бы «драконовской мерой», а решение
проблемы заключается в том, чтобы
прямо на заводе из производственного
процесса был исключен остаточный
уровень загрязняющих веществ. «Это
техническая проблема, – убежден
профессор. – И она решаема