Ключевые слова
эластомер,
гель,
термореактивный
Давным-давно... а насколько давно? - спросите вы. Это было примерно сто семьдесят лет назад, а точнее в 1839 году. Это было задолго до того, как появились автомобили, которым бы нужны были покрышки, но мысль о получении резины, пригодной для использования, была тем не менее весьма привлекательной. Одним из людей, которые пытались сделать каучук более полезным, был Чарльз Гудьер (Charles Goodyear), жестянщик и изобретатель, и в тот момент еще отнюдь не слишком удачливый. Пока он возился на своей кухне с куском ткани, покрытой смесью каучукового латекса, серы и небольшого количества белил, он случайно положил его на горячую поверхность кухонной плиты. Эта масса зашкворчала и запахла как кусок весьма сильно пережаренного бекона или (что действительно странно) как горелая резина. И знаете ли, когда он посмотрел на эту массу каучука, он обнаружил, что она уже не расплывалась и не становилась липкой при нагревании и не становилась хрупкой, когда он оставлял ее на ночь на улице холодной зимой в штате Массачусетс. Он назвал этот новый каучук вулканизированной резиной.
Да, ребята, это означает как раз то, о чем вы подумали. Предмет, сделанный из вулканизованной резины на самом деле является одной-единственной молекулой. Эта молекула так велика, что вы можете взять ее в руку.
Ух ты!
Эти мостики связывают все молекулы полимера воедино. А поскольку они все связаны между собой, то при нагревании резины эти молекулы уже не могут проскользнуть мимо друг друга или обойти друг друга стороной. Вот почему резина и не плавится. А также, поскольку все молекулы полимера связаны между собой, их уже не так легко оторвать одну от другой. Вот почему изобретенная Чарльзом Гудьером вулканизованная резина не становилась хрупкой на морозе.
Мы можем посмотреть на то, что здесь происходит и с более общей точки зрения, постаравшись понять общую концепцию. На рисунке внизу показано различие между большим числом отдельных несшитых молекул полимера и трехмерной структурой из сшитых молекул полимера.
К другим типам каучуков, которые приобретают такую структуру за счет сшивания и которые химики называют эластомерами, относятся также:
Сшитые полимеры обычно формуются и обрабатываются до того, как производится их сшивание. После того, как завершено сшивание, изменить форму предмета уже невозможно. Поскольку обычно сшивание, приводящее в фиксации формы полимера, обусловлено воздействием высокой температуры, то мы называем такие материалы термореактивными. Это название отличает их от термопластиков, которые не являются сшитыми и поэтому их форма может быть изменена после штамповки. Любопытно, что первым термореактивным материалом был все тот же полиизопрен. Чем большее количество серы участвует в сшивании полиизопрена, тем более твердым он становится. При малой степени сшивания этот материал является гибкой резиной, а при более высокой - твердым термореактивным материалом. (Кстати, первым, кто получил первые термореактивные материалы из полиизопрена, был никто иной как брат Чарльза Гудьера Ной (Noah).) Вот некоторые из сшитых термореактивных материалов:
Сшитые полимеры могут также использоваться в качестве покрытий, клеящих материалов и частей электронных устройств. Сшитые полимерные материалы не растворяются в растворителях, поскольку между всеми молекулами полимера существуют ковалентные связи. Но они могут поглощать растворители. Кусок сшитого материала, который поглотил большое количество растворителя, называется гелем. Одним из видов геля, с которым вы, возможно, знакомы, это сшитый полиакриламид. Несшитый полиакриламид растворим в воде, а сшитые полиакриламиды могут поглощать воду. Наполненные водой гели из сшитых полиакриламидов используются для изготовления мягких контактных линз.
Чарльз Гудьер так и не разбогател на своем изобретении. Он провел всю свою жизнь в судебных разбирательствах по поводу нарушения патентного законодательства. Но после его смерти названная в честь него компания Гудьер (Goodyear), стала той процветающей гигантской корпорацией, которую вы теперь все знаете. Центр этой компании находится в городе Акрон, штат Огайо (Akron, Ohio). Я говорю об этом потому, что на другом конце этого города, в другой химической компании, занимающейся производством резины, Б.Ф. Гудрич (B.F. Goodrich), другие люди придумали другой хитрый новый способ сшивания каучуков. Нажмите сюда, чтобы выяснить, в чем же этот способ заключается.
Вернуться в директорию Третьего УровняВернуться
в основную директорию Макрогалереи