115
11. ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Органические полимеры удовлетворяют жизненно важные потребности человека в
пище, одежде, жилище и даже в транспортных средствах. Почти все потребности в
материалах могут быть удовлетворены, и на протяжении истории во многих случаях
удовлетворялись, естественными органическими веществами. Список этих материалов и
изделий из них весьма длинен: древесина, мех, кожа, шерсть, воск, хлопок, шелк, резина,
масла, канаты, паруса, бумага, пергамент, холст, краска, струнные музыкальные
инструменты, лук и стрелы, палатки, дома, корабли, обувь и сургуч.
Природные органические полимеры, из которых состоят все эти изделия, содержат
белки, целлюлозу, крахмал, смолы, лигнин и некоторые другие виды соединений.
Естественные полимеры известны уже многие столетия. Однако из-за сложности и
химической хрупкости образующих их молекул расшифровать молекулярную структуру
полимеров удалось лишь недавно (1920 г.). Только современные методы физического и
химического анализа позволили узнать, что определяет свойства природных полимеров.
Химики-органики, пройдя школу природы, создали новую индустрию органических
полимеров, разработанных человеком, которая заняла важное место во всех
промышленно-развитых странах. В 1966 г. в США было произведено около 6 млрд. кг
синтетических пластиков и смол стоимостью более 6 млрд. долларов.
Основными продуктами индустрии полимеров являются волокна, упаковочные
материалы, синтетический каучук, облицовочные материалы, покрытия, клеящие
вещества и большая группа материалов, называемых пластиками. Рынки сбыта для этих
материалов в настоящее время приближаются к насыщению, и промышленность
изыскивает новые возможности для их расширения. Наиболее заманчивая перспектива -
применение синтетических полимеров в качестве конструкционных материалов для
строительства жилых домов и других зданий, а также производства автомобилей,
самолетов, кораблей. Пластики и синтетические покрытия уже нашли широкое
использование для отделочных работ в строительстве (полы, изоляция, украшения и т. п.).
Важнейшая задача, стоящая в настоящее время перед химиками, - создание органических
полимеров для работы в качестве конструкционного материала в несущих конструкциях
зданий, крышах, стенах и различных транспортных устройствах.
Разработанные синтетические полимеры обладают некоторыми свойствами,
необходимыми для конструкционных материалов: низким удельным весом, хорошей
транспортабельностью, легкостью установки и ремонта, устойчивостью против коррозии,
способностью работать при повышенной влажности. Однако они не обладают
достаточной прочностью, стойкостью и не способны выдерживать повышенные
температуры. Задача создания полимеров, отвечающих предъявляемым требованиям,
технически вполне выполнима. Остается выяснить главное; будут ли эти синтетические
полимеры достаточно дешевы, чтобы конкурировать с традиционными
конструкционными материалами - металлами и керамикой?
Удивительно, что люди начали заниматься изучением органических полимеров
столь поздно. Натуральные полимеры - белки, целлюлоза и др.- являются основными
средствами поддержания жизни, и даже в древние времена люди проявляли огромное
искусство в обработке и использовании этих материалов. В конце XIX в., когда
органическая химия привлекла к себе большое внимание и воодушевила наиболее острые
умы, химия полимеров осталась в стороне. Химики энергично исследовали строение
сахара, глицероля, жирных кислот, спирта, бензина и других обычных органических
соединений. Для этого их растворяли, выделяли из раствора, подвергали кристаллизации и
возгонке. Но для изучения таких материалов, как древесина, крахмал, шерсть и шелк,
предпринимались слабые и малоэффективные попытки. Вещества, из которых состоят эти
материалы, разлагались при кристаллизации из раствора или дистилляции.