{П. В. Козлов, В. А. Мезенцев @ Чудесная быль @ науч.-поп. гижӧд @ П. В. Козлов, В. А. Мезенцев. Чудесная быль @ 1958 @ }

П. В. КОЗЛОВ, В. А. МЕЗЕНЦЕВ

ЧУДЕСНАЯ БЫЛЬ

НОВЫЙ ШАГ К УДОВЛЕТВОРЕНИЮ ПОТРЕБНОСТЕЙ НАРОДА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ПОЛИТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Москва 1958

Что такое синтетические полимерные материалы? Каким образом развитие производства химических волокон, пластических масс и других полимерных материалов может резко улучшить снабжение трудящихся предметами широкого потребления, ускорить развитие технического прогресса в нашей стране?
На все эти вопросы и отвечает данная брошюра, содержащая большой познавательный материал. Авторы, говоря об экономическом значении развития новой (полимерной) отрасли химической промышленности, попутно дают основные сведения о свойствах полимеров и о методах их получения.
Брошюра предназначена для самого широкого круга читателей, интересующихся вопросами развития производства и применения полимеров, и особенно для молодежи, работающей или собирающейся работать в химической промышленности. Книга написана в форме, доступной для читателей, не имеющих специальных знаний по химии.

* * *

Отзывы и пожелания читателей просим направлять по адресу: Москва, В-71, Ленинский проспект, 15. Госполитиздат, Редакция массово-политической литературы.

ВЕК ПОЛИМЕРОВ

«На земном шаре для всех в избытке хватит богатств, надо только разумно, по-хозяйски их использовать. Марксизм-ленинизм учит, что наиболее разумно использовать эти богатства для блага всех людей можно только при социалистическом строе».
(Н. С. Хрущев, Речь 9 июля 1958 года.)

На чем основано благополучие людей? Если не вдаваться в подробности, то можно дать такой ответ: на все большем постижении тайн природы, на разумном, справедливом использовании ее богатств в интересах всего общества.
Шаг за шагом овладевали люди искусством покорения природы. Многие тысячелетия вели они трудную борьбу с ней, прежде чем сумели взять себе в помощники силу воды, силу ветра и, наконец, силу пара. Создание парового двигателя совершило грандиозный переворот в технике, в промышленности. Недаром существует такое выражение: век пара.
Затем ученые сделали новое крупнейшее открытие, и наступил век электричества. Электричество в наше время почти всюду работает на человека, является главным источником энергии.
Но вот все чаще и чаще стали говорить: «Двадцатый век — это век атомной энергии и полимеров». На передовые позиции в науке сейчас выдвинулись учение об атомном ядре и химия высокомолекулярных (полимерных) соединений.
Что сулят человечеству новые открытия науки? Это очень большой, очень серьезный вопрос. В руках империалистов, жаждущих наживы и ради нее стремящихся к мировому господству, огромная сила атомного ядра, успехи науки о чудесных материалах — полимерах — могут принести людям всего мира неисчислимые бедствия. В руках советских людей, в руках всех народов, строящих социализм и борющихся за мир, — величайшие блага.
Социалистические страны, вступив в мирное соревнование со странами капиталистическими; строят коммунизм, добиваются наиболее полного удовлетворения потребностей человека, необычайного расцвета его творческих сил, культуры, облегчения труда путем все большего и большего овладения силами природы, ее неисчерпаемыми богатствами.
Советский народ, претворяя в жизнь планы, разрабатываемые Коммунистической партией и Советским правительством, внес огромный вклад в дело всеобщего мира и строительства коммунизма.
Одной из очередных крупных задач, поставленных перед нашим народом майским (1958 год) Пленумом ЦК КПСС, является развитие химической промышленности и прежде всего производства синтетических полимерных материалов.
Химия играет все более и более важную роль в решении главной экономической задачи СССР — в кратчайшие сроки догнать и перегнать наиболее развитые капиталистические страны по производству продукции на душу населения.
Еще К. Маркс в свое время подчеркивал, что химические методы переработки вещества имеют значительные преимущества перед механическими, так как требуют гораздо меньшей затраты времени и труда. Он говорил, что по мере развития техники механические методы работы будут все больше заменяться химическими. Мы видим теперь, как на деле сбываются эти слова великого основоположника научного коммунизма. В. И. Ленин, разрабатывая план строительства социализма в нашей стране, также указывал на огромную роль химии в создании материальной базы коммунизма.
В наши дни химия стала наукой наук. Теперь уже трудно назвать отрасль народного хозяйства, развитие которой не определялось бы состоянием химии. Химия дает теперь такие материалы, каких нет в природе. Соревнуясь с природой, ученые открыли поистине неограниченные возможности для создания самых различных качественно новых веществ с необходимыми нам свойствами.
«Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие... Куда ни посмотрим, куда ни оглянемся, везде обращаются пред очами нашими успехи ея прилежания».
200 лет назад сказал эти слова великий русский ученый М. В. Ломоносов. Теперь мы видим, что действительно химическая наука проникла всюду, стала могучим двигателем технического прогресса. Она революционизирует производство, властно входит в нашу жизнь, в наш быт.
Быстрое развитие химической промышленности позволит создать огромное количество синтетических полимерных материалов — ценного сырья в дополнение к сельскохозяйственному — и в ближайшие годы полностью обеспечить нужды населения в текстиле, одежде и обуви.
Синтетические полимерные материалы — это пластические массы, химические волокна, синтетический каучук, искусственная кожа, созданные из газа, дегтя, опилок, кукурузных кочерыжек... до недавнего времени считавшихся бесполезными и даже подчас вредными отходами. Ведь это самое настоящее чудо, сотворенное человеком!
Еще не так давно, 20–30 лет назад, синтетические материалы считались неполноценными заменителями металла, шелковых и хлопчатобумажных нитей, натурального каучука. Теперь это уже далеко не соответствует действительности. Созданные человеком полимерные вещества — это новый класс материалов, которые по своим свойствам и возможностям значительно превосходят природные.
Дешевизна, прочность, легкость их переработки, широкая сырьевая база — все это сделало производство полимеров важнейшей отраслью современной промышленности. Развитие ее идет исключительно быстрыми темпами.
Мировое производство синтетических полимерных материалов теперь уже более чем в 2 раза превосходит производство меди, алюминия, цинка и других цветных металлов. В 1956 году мировое производство пластмасс (без Советского Союза) составило примерно 3,5 миллиона тонн, химических волокон — около 2,5 миллиона тонн и синтетического каучука — 1,4 миллиона тонн.
СССР ныне по производству химической продукции занимает второе место после США, а по темпам опережает их. Но все же мы еще серьезно отстаем в производстве искусственных и синтетических волокон, пластических масс и других синтетических материалов. А возможности для их производства у нас имеются неограниченные. На правильное использование этих возможностей, на ускоренное развитие химической промышленности и ориентируют советский народ решения майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС.

НЕИСЧЕРПАЕМЫЕ БОГАТСТВА

«В интересах значительного увеличения производства товаров народного потребления необходимо наряду с использованием натурального сырья, поступление которого от сельского хозяйства постоянно увеличивается, быстрыми темпами развить производство искусственных и синтетических материалов из химического сырья».
(Из материалов майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС.)

Для производства тканей, обуви, каучуковых изделий, пластических масс вплоть до недавнего времени использовалось исключительно натуральное сырье: хлопок, древесина, лен, шерсть, кожа, натуральный каучук, естественные смолы и другие природные материалы. Но натурального каучука у нас почти нет, резкое увеличение производства шерсти, кож и другого сельскохозяйственного сырья связано с большими трудностями. Чтобы вырастить большие стада овец, крупного рогатого скота, увеличить посевы хлопка, льна нужно затратить очень много труда, средств и времени.
А потребности в одежде, обуви и других вещах у нас растут чрезвычайно быстро. Ученые-химики открыли возможность делать прекрасные платья, удобную красивую обувь, дома, самолеты и т. д. из сырья, которым в избытке располагает наша страна. Таким сырьем являются нефть, природные и попутные газы, каменный уголь, сланцы, лесные материалы, многие сельскохозяйственные отходы.
В 1958 году в СССР должно быть добыто около 100 миллионов тонн нефти. В ближайшие 15 лет добыча ее будет доведена до 350–400 миллионов тонн в год.
Общие запасы каменного угля в СССР, равные, по последним подсчетам, 8670 миллиардам тонн (что составляет свыше 50 процентов мировых запасов, практически неисчерпаемы. Разведанные запасы горючих сланцев только по основным месторождениям Советского Союза составляют 12,4 миллиарда тонн. Огромны и практически неисчерпаемы лесные богатства нашей страны.
Основной базой, на которой развивается производство синтетического сырья, является сейчас нефтехимия, т. е. промышленность химической переработки нефти.
Нефть — одно из самых ценных веществ на земле.
Часто ее называют «черным золотом».
И при добыче нефти и при ее химической переработке (перегонке без доступа воздуха) накапливаются огромные запасы газов, представляющих собой различные соединения углерода с водородом, т. е. углеводороды.
После выделения из нефти легких продуктов — бензина, лигроина, керосина — остается мазут. Его используют как топливо, как смазочные масла. А часть мазута снова направляется в переработку на термический крекинг*.

* Крекинг — расщепление, разложение.

Здесь под действием высокой температуры (450–550 градусов) тяжелые углеводороды, содержащиеся в мазуте, расщепляются и образуют также бензин, керосин и газообразные углеводороды — этилен, пропилен, бутилен — и другое ценное химическое сырье.
Пропилен составляет ⅕ часть газов крекинга. Из него получают очень важный для промышленности продукт — ацетон. Он используется при производстве целлулоида, искусственного шелка, глицерина, бездымного пороха, медицинских препаратов. Его широко применяют как растворитель разных веществ и как ценную добавку к моторному топливу. Спрос на ацетон огромен.
Этилен в соединении с водой дает этиловый спирт, ранее вырабатывавшийся исключительно из пищевого сырья, — зерна и картофеля. Бутилен идет на изготовление искусственного каучука, пластмасс.
При выкачивании из земли нефти вместе с каждой ее тонной выделяется от 10 до 1 тысячи кубометров так называемых попутных углеводородных газов. Они содержат этан, пропан, бутан, которые легко можно превратить в этилен, пропилен и бутилен.
Вместе с залежами нефти всегда имеются залежи природного газа, состоящего главным образом из метана.
Метан имеет исключительное значение как топливо и, кроме того, может использоваться как химическое сырье, но из всех углеводородов метан наиболее пассивен в химическом отношении, поэтому применение его для получения исходного сырья в полимерной промышленности было долгое время весьма трудным делом. Теперь эта задача химиками практически разрешена.
Полученный из метана ацетилен при сильном нагревании перерабатывается в исходное сырье для производства так называемых виниловых полимеров: полистирола, поливинилхлорида, поливинилового спирта, поливинилпирролидона и десятков других синтетических материалов.
Другой путь переработки метана по способу академика С. С. Медведева дает формальдегид, раствор которого в воде называется формалином. Формальдегид с фенолом (карболовой кислотой, получаемой из нефти) образует пластические массы, называемые фенопластами, а с мочевиной — аминопласты. В самое последнее время оказалось, что можно изготавливать термостойкие пластические массы из одного формальдегида.
Уже из этих примеров видно, какое большое перспективное значение имеют нефтехимический, попутный и природный газы как исходное сырье для развития полимерной промышленности. Из них сравнительно небольшим количеством химических методов получают уже более 500 различных веществ.
Сырье для полимерной промышленности дает также коксохимия, т. е. промышленность химической переработки каменного угля. Из ее «отходов» получают органические красители, взрывчатые вещества, парфюмерные изделия, пластмассы, резину, антисептики и многие другие полезные и необходимые продукты.
Крекинг угля при температуре до 1000 градусов без доступа воздуха образует кроме кокса, идущего для нужд черной, цветной металлургии и машиностроения, газы и каменноугольную смолу (или каменноугольный деготь). Смола эта содержит свыше 270 различных химических веществ, в частности бензол, крезолы, фенол, нафталин, антрацен.
На предприятиях коксохимической промышленности в настоящее время перерабатывается примерно ⅕ часть всего добываемого в СССР каменного угля. При этом можно получить огромное количество сырья для полимерной промышленности. Дело не только в том, что из года в год увеличивается добыча угля. Даже и при данном уровне добычи в случае необходимости всегда можно увеличить его переработку и получить тем самым почти неограниченное количество химического сырья. Правда, коксохимическая промышленность по сравнению с нефтехимической и особенно газовой дает для этой цели менее ценные продукты. Окончательная очистка каменноугольной смолы для нужд полимерной промышленности настолько сложна, что иногда выгоднее использовать ее для других отраслей химического производства.
Полимерная промышленность пользуется также сырьем, получаемым из горючих сланцев, огромные запасы которых находятся в Прибалтике и Среднем Поволжье.
Перспективным источником сырья для полимерной промышленности, к сожалению, еще очень мало используемым, являются отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, дикорастущие растения и растительные отходы сельского хозяйства. Из подсолнечной лузги, хлопковой шелухи, стеблей хлопчатника, кукурузной кочерыжки, соломы и камыша с помощью специальной химической переработки (гидролиза) получают ценнейший материал для изготовления пластических масс и некоторых синтетических волокон — фурфурол.
Обработка растительного сырья действием воды и тепла в присутствии кислот приводит к осахариванию его целлюлозы. Последующее брожение сахаристых веществ дает спирт и в качестве побочного продукта фурфурол. Так, при переработке одной тонны кукурузной кочерыжки можно получить 150 килограммов фурфурола.
Рассмотрим некоторые цифровые данные, определяющие состояние сырьевой базы промышленности синтетических полимеров в нашей стране.
По разведанным запасам нефти и природного газа Советский Союз занимает в настоящее время ведущее место в мире. В последнее время у нас найдены богатейшие залежи нефти и газа на огромном пространстве между Волгой и Уралом, а также десятки новых месторождений в районах Украины, Средней Азии, Казахстана, Сахалина, Ухты, Северного Кавказа и Закавказья.
В конце прошлого года впервые обнаружена нефть в Молдавской ССР. В текущем году открыты новые нефте- и газоносные структуры недр земли в Полтавской и Сумской областях УССР, в Томской области. Мощные месторождения природного газа открыты в Узбекистане. Только за последние годы разведанные запасы нефти в Советском Союзе выросли в 5 раз.
Произошло коренное изменение географического размещения нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Около 80 процентов запасов нефти сосредоточено между Волгой и Уралом, где известно более 100 месторождений и 250 перспективных на нефть площадей. Волго-Уральский район по своим запасам нефти вышел на одно из первых мест в мире, причем изучена пока только часть этой огромной территории нашей страны. Нефтяные газы имеются в Татарской, Башкирской, Якутской, Чечено-Ингушской и Коми АССР, в Сталинградской, Куйбышевской, Саратовской, Оренбургской, Пермской, Тюменской, Сахалинской областях, Азербайджанской, Украинской, Туркменской, Узбекской и Казахской ССР.
В докладе товарища Н. С. Хрущева на майском Пленуме ЦК КПСС сказано, что в 1958 году на наших нефтяных месторождениях будет извлечено из недр свыше 9 миллиардов кубометров попутных газов. Из этого исключительно ценного сырья можно получить около 400 тысяч тонн полиэтилена и более 500 тысяч тонн синтетического каучука. Такое количество полиэтилена превышает выработку его в прошлом году в США в 1,5 раза, а в Англии и Западной Германии, вместе взятых, — примерно в 4 раза.
В программе дальнейшего развития народного хозяйства партией и правительством предусматривается в ближайшие 15 лет увеличить добычу нефти в 3,5–4 раза, а природного газа в 13–15 раз. Это коренным образом улучшит топливный баланс страны и создаст практически неограниченную сырьевую базу для многих химических производств, в том числе для полимерной промышленности.
Газ — наиболее ценное сырье для полимерной промышленности, но нельзя не учитывать также значения сельскохозяйственного сырья.
Только в Узбекистане ежегодно накапливается до 3 миллионов тонн стеблей хлопчатника и до 500 тысяч тонн хлопковой шелухи, а прирост камыша за год в Российской Федерации составляет 7 миллионов тонн, в Казахстане — 10 миллионов тонн.
В каждом экономическом районе страны можно, используя местное химическое, а не пищевое, сырье и отходы, создавать предприятия полимерной промышленности.

МИР ГИГАНТСКИХ МОЛЕКУЛ

«Для того, чтобы научиться направлять процессы образования полимерных материалов и получать продукты с нужными свойствами, потребовались долгие годы. Достижения в этой области привели к тому, что сейчас производство полимеров является важнейшей отраслью промышленности».
(Из материалов майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС.)

Земля, люди, животные, растения — все окружающие нас тела и предметы состоят из атомов небольшого количества химических элементов. В настоящее время известно 102 таких элемента.
Атомы в каждом веществе соединены в молекулы. Молекулы отличаются друг от друга числом входящих в них атомов, а также видом этих частиц. Свойства молекул и определяют качества данного вещества.
Возьмем самый простой пример. Два химических элемента — водород и кислород, соединяясь, образуют воду. Ее молекула состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Свойства вещества зависят, однако, не только от химического состава молекул, но и от их структуры — от того, в каком порядке расположены внутри различные или даже одинаковые атомы, какие между ними химические связи.
Все хорошо знают алмаз, сажу, графит, древесный уголь. Они не похожи друг на друга. Ну что общего, например, между алмазом и сажей?! А между тем все эти вещества состоят из атомов одного элемента — углерода. Какая же между ними разница? — Исключительно структурная. В алмазе все связи между атомами во всех направлениях одинаково прочны, и кристалл алмаза является как бы одной гигантской молекулой.
В графите прочны связи лишь в двух направлениях. Поэтому он представляет собой легко разрушающийся слоистый материал. И, наконец, в саже расположение атомов углерода беспорядочно, и связи между ними еще более слабы.
Углерод занимает в природе особое место. Он составляет основу всех растительных и животных организмов не только на Земле, но и на тех планетах Вселенной, где есть жизнь.
Различные соединения углерода выделяют в особый класс химических веществ, называемых органическими. Число их уже превысило 3 миллиона, в то время как неорганических, т. е. не содержащих углерода соединений известно не более 100 тысяч.
Этот факт связан с тем, что атомы углерода легко взаимодействуют между собою и с другими элементами и могут образовывать бесчисленное количество чрезвычайно сложных молекул с очень большим числом атомов.
Большие молекулы имеют и большой вес, который слагается из суммы весов их атомов. За единицу измерения веса атомов принята 1⁄16 веса атома кислорода — «кислородная единица». Так, например, молекулярный вес воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода, который в 16 раз тяжелее водорода, равен 18.
Молекула глюкозы, известного всем сахаристого вещества, состоящая из 24 атомов трех элементов — углерода, водорода и кислорода — имеет молекулярный вес примерно 180. А молекула природного полимера — целлюлозы, представляющая собой как бы длинную цепь, может содержать свыше 750 тысяч атомов и иметь молекулярный вес около 6 миллионов.
Из таких же огромных молекул состоят белки, содержащиеся в животных организмах.
Вещества с небольшим молекулярным весом называются низкомолекулярными. Их молекулярные веса не превышают нескольких сотен. Например, молекула газа водорода имеет молекулярный вес, равный примерно 2, воды, как говорилось выше, — 18, глюкозы — 180.
Вещества с большим молекулярным весом порядка нескольких тысяч, десятков и сотен тысяч и даже миллионов называются высокомолекулярными.
В тех случаях, когда высокомолекулярные вещества состоят из молекул, которые, подобно целлюлозе, построены из совершенно одинаковых частей (звеньев), составляющих гигантские молекулярные цепочки, они называются высокополимерными, или просто полимерами (от греческих слов: поли — много, мерос — доля, часть).
К природным, или естественным, полимерам относятся целлюлоза дерева, хлопка, льна, натуральный каучук, белки и другие природные материалы.
При химической переработке природных полимеров получают новые полимерные продукты, называемые искусственными полимерами. Так, при обработке природной целлюлозы уксусной кислотой получают соединение целлюлозы с этой кислотой, из которого изготавливают искусственный ацетатный шелк.
Полимерами могут быть и некоторые неорганические вещества, т. е. вещества, не содержащие атомов углерода, например природная сера, кремнезем (обычный речной или морской песок), слюда, асбест.
Созданная около 100 лет тому назад знаменитым русским химиком А. М. Бутлеровым теория строения молекул веществ, говорящая о том, что они представляют собой стройные системы с определенным порядком расположения атомов, явилась тем маяком, который осветил путь развитию химии. Эта теория позволила понять все многообразие расположения атомов в молекуле.
Руководствуясь теорией Бутлерова, химики добились огромных успехов. Русские ученые-химики А. Е. Фаворский, Н. Н. Зинин, Н. Д. Зелинский, С. В. Лебедев и другие внесли большой вклад в разработку способов получения полимерных синтетических материалов.
Полимеры, получаемые путем синтеза (соединения) малых молекул, состоят из гигантских молекул, имеющих вид цепочки, звеньями которой являются молекулы низкомолекулярного вещества (мономера). Такие полимеры называются синтетическими.

В молекуле замечательного синтетического полимера — полиэтилена насчитывается до 600 тысяч атомов. Состоит она из молекул газа этилена, содержащих 2 атома углерода и 4 атома водорода, т. е. всего 6 атомов. Следовательно, молекулы полиэтилена состоят примерно из 100 тысяч молекул этилена. Молекулярный вес его может доходить до 3 миллионов и более, в то время как молекулярный вес этилена равен 28. Молекула полиэтилена, как и всех других полимеров, представляет собой длинную тонкую цепь маленьких молекул, прочно соединенных силами химической связи друг с другом.
В свою очередь эти цепи скреплены межмолекулярными связями. Чем больше звеньев в цепной молекуле, тем выше взаимодействие молекул друг с другом. Даже если связи между отдельными звеньями малы, большое число звеньев образует такую связь между молекулами, что легче порвать молекулярную цепь, чем вытянуть одну молекулу из окружения других. Такая форма молекул полимеров и характер связей между ними и определяют замечательные свойства пластмасс, химических волокон, синтетического каучука.
В качестве грубого примера изменения свойств вещества при изменении его формы можно взять стекло — твердое и очень хрупкое тело. Кусок стекла легко дробится от удара. Если же сделать из него тонкие нити, то масса таких перепутанных нитей, или ткань, изготовленная из них, обладает прекрасными упругими свойствами; стекло в таком виде перестает быть хрупким.
Все полимеры можно принципиально разделить по их основным свойствам на два крупных класса: каучукоподобные полимеры и полимерные стекла. К полимерным стеклам относятся пластические массы, волокна, пленки, лакокрасочные покрытия и им подобные полимерные изделия.
Каучукоподобные полимеры характеризуются высокими упругими свойствами, эластичностью, мягкостью при температурах от минус 60 до плюс 150 и выше градусов. Они могут растягиваться на несколько сотен процентов своей первоначальной длины и тотчас возвращаются к исходным размерам, как только перестают действовать растягивающие их силы. Высокоупругие свойства каучуков объясняются тем, что их длинные цепеобразные молекулы очень подвижны. Они принимают любые изогнутые формы вплоть до формы клубка. Растягивая каучук, мы распрямляем эти молекулы. Подвижность молекул каучука или каучукоподобных веществ объясняется также небольшим межмолекулярным взаимодействием между ними.
Подвижность молекулярных цепей полимерных стекол невысока, молекулы их менее гибки, более жестки и обладают существенно меньшей упругостью, зато более прочны и тверды. При растяжении эти полимеры дают небольшое удлинение.
Каучуки и полимерные стекла обладают общими свойствами: при высоких температурах они размягчаются и делаются пластическими (текучими), а при низких температурах становятся хрупкими, как обычные стекла.
Деление полимеров на два отдельных класса несколько условно. Существуют полимерные вещества с промежуточными свойствами. Более того, некоторые технологические приемы позволяют уменьшить высокую упругость каучукоподобных полимеров, приближая свойства изделий из них к свойствам полимерных стекол, и, наоборот, полимерные стекла определенными способами можно сделать высокоупругими, подобными каучукам.
Первый прием называется в технике переработки полимеров вулканизацией, второй — пластификацией. Процесс вулканизации сводится к тому, что в полимер вводят вещества, способные химически связывать, «сшивать» молекулы.
Для каучука таким веществом является сера. Сера образует «мостики» между молекулами каучука, и чем больше таких «мостиков», тем менее упругим будет каучук. Вводя в каучук большое количество серы, из него получают прочное, твердое, малоупругое вещество — эбонит, являющееся по существу полимерным стеклом.
Процесс пластификации, наоборот, сводится к тому, что вводимое в полимер низкомолекулярное вещество — пластификатор изолирует молекулы полимера друг от друга, повышает их подвижность, гибкость и тем самым увеличивает упругие свойства полимерных изделий.
Понадобилась большая творческая работа ученых — химиков, физиков, инженеров, чтобы изучить строение молекулярных цепей полимеров, установить зависимость свойств этих материалов от строения молекул и структуры вещества, создать теоретическую основу рациональной переработки полимеров в полимерные изделия.
Большая роль в развитии этой области полимерной науки принадлежит советским ученым П. П. Кобеко, академику А. П. Александрову и в особенности академику В. А. Каргину и его школе.
Синтетические полимеры образуются в результате химических реакций между простыми молекулами. К одной из наиболее типичных реакций образования полимеров относится реакция полимеризации, т. е. реакция присоединения. Далеко не все молекулы способны полимеризоваться, т. е. образовывать полимеры. Для этого необходимы два условия. Одно из них связано с характером связей между атомами в молекуле, а другое — с характером строения молекулы.
Если между атомами в молекуле использованы все связи сцепления, то такое химическое соединение является насыщенным. Оно не способно полимеризоваться. Соединения, в которых углерод не использует всех своих связей, как например этилен, пропилен, изобутилен, ацетилен и многие другие, являются ненасыщенными. В их молекулах пара атомов углерода сцеплена не одной, а двумя или даже тремя связями.
Одна из этих связей может сравнительно легко размыкаться и давать возможность молекуле присоединять новую молекулу силами химического сродства, а за ней третью и последовательно новые десятки и сотни молекул с размыкающимися связями. Так происходит цепной процесс полимеризации вещества, приводящий к получению синтетических полимеров. Большую роль в понимании механизма цепных реакций сыграли замечательные работы советского ученого академика Н. Н. Семенова, удостоенного международной Нобелевской премии.
Другим важным условием полимеризации простых молекул является их кольчатое, или, как говорят химики, циклическое строение. Если такое кольцо, или замкнутый цикл атомов в молекуле, непрочно, то, разрушая его, можно получить развернутую линейную молекулу, на концах которой после разрыва остается по одной свободной связи, способной соединять новые разорванные молекулы. Возникающий при этом процесс полимеризации протекает опять-таки по цепному механизму.
В настоящее время методом полимеризации в больших количествах производятся всевозможные типы синтетических каучукоподобных веществ, пластических масс, синтетических волокон. Большой вклад в эту область науки был сделан советскими учеными — академиком С. С. Медведевым, Б. А. Долгоплоском, А. А. Коротковым, А. Л. Клебанским.
Реакция полимеризации получила настолько широкое распространение, что все высокомолекулярные соединения называют теперь полимерами, хотя есть и другая химическая реакция, приводящая также к получению полимеров.
Этой реакцией является поликонденсация. Основное отличие поликонденсации от полимеризации заключается в том, что реакция поликонденсации, т. е. уплотнения, всегда протекает с выделением тех или иных простых побочных продуктов — воды, аммиака, углекислоты и других.
В самое последнее время открыты новые перспективные методы получения полимеров. С их помощью удалось резко улучшить качество уже известных синтетических материалов и, что особенно важно, получать полимеры с заранее заданными свойствами.
Путем реакции сополимеризации, т. е. образования длинных цепных молекул из звеньев с различным химическим составом, получают ценные каучуки, пластики, волокна и другие новые материалы.
Полностью задачу получения веществ с заранее заданными свойствами удалось разрешить методами блок-сополимеризации и «привитой» сополимеризации. Блок-сополимеризация состоит в получении больших молекул из правильно чередующихся частей (блоков) различных полимеров, соединенных в одну общую молекулу. Таким путем получают, например, каучуки, обладающие повышенной твердостью, большой стойкостью к трению, синтетические волокна и пластмассы повышенной прочности.
Некоторые ценные полимеры, состоящие из разветвленных молекул, создаются исключительно оригинально путем «привитой» сополимеризации. Основной «ствол» цепной молекулы в этом случае состоит из одного типа полимера, а боковые «ветви» из другого. Такую молекулу можно получить, используя в качестве исходных материалов готовый полимер и простые низкомолекулярные вещества, способные в свою очередь полимеризоваться в отдельные «ветви» на молекуле полимера.
Крупным достижением полимерной науки является также открытый в последние годы метод каталитической полимеризации, позволяющий получать полимеры со строго регулярным строением молекул, так называемые «изотактические». Приведем всего один факт, характеризующий практическую важность этого открытия. В первое время (начиная с 1941 года) полиэтилен (замечательный пластик, изделия из которого могут быть широко использованы в технике, сельском хозяйстве и в домашнем обиходе) изготавливался в очень сложных условиях, при температуре около 200 градусов и под давлением порядка 1,5–2 тысячи атмосфер. Путем каталитической полимеризации полиэтилен можно получать под давлением в 35–40 атмосфер и даже при обычном атмосферном давлении.
Открытие метода получения полимеров со строго регулярным (изотактическим) строением их цепеобразных молекул имеет очень большое практическое и научно-познавательное значение. Эти полимеры отличаются высокой прочностью, обусловленной тем, что отдельные части молекул образуют «пачки», являющиеся своего рода микрокристаллами, а кристаллические связи, как известно, значительно сильней обычных межмолекулярных. Кристаллизующиеся полимеры легко перерабатываются в волокна, пленки и другие изделия.
Метод каталитической полимеризации начинает проливать свет и на характер процессов образования полимеров в природе, проходящих при обычных температурах и атмосферном давлении. Природные полимеры — натуральный каучук, целлюлоза, белки живой ткани — состоят именно из таких исключительно регулярно построенных молекул, с одинаковыми (целлюлоза, каучук) или разнообразными (белок) звеньями.
Катализаторами синтетических процессов в природе являются ферменты, или энзимы живых организмов. Корифей биологической науки академик И. П. Павлов дал следующую оценку роли ферментов в биологии: «...все химические процессы направляются в теле именно этими веществами, они есть возбудители всех химических превращений. Все эти вещества играют огромную роль, они обусловливают собой те процессы, благодаря которым проявляется жизнь, они и есть в полном смысле возбудители жизни».
Развитие полимерной науки дает возможность углубить наши знания о сложнейших явлениях, протекающих в живых организмах, направить усилия ученых к выяснению проблемы образования природных полимеров, вскрыть тайну жизненных процессов.
Наука о полимерах является в настоящее время самостоятельной и самой молодой отраслью химического знания, непрерывно развивающейся, открывающей новые горизонты в изыскании новых материалов и областей их использования.
Представления о полимерах как о веществах, состоящих из гигантских молекул, с их характерным цепным строением и присущей таким молекулам гибкостью, а также о способах получения таких молекул сложились по существу только в тридцатых годах нашего века. Много потребовалось усилий, чтобы искусственным путем создать сначала заменители природных материалов — каучука, дерева, металла, камня и т. д., — а затем, все более и более овладевая тайнами строения материи, вступить в соревнование с природой, добиться получения таких материалов, каких нет на земле в готовом виде.

БИТВА ЗА КАУЧУК

«Синтез каучуков — источник бесконечного многообразия. Теория не кладет пределов этому многообразию...»
(Из речи академика С. В. Лебедева.)

История освоения природного каучука, а затем создания искусственных синтетических каучуков является увлекательной повестью.
Знакомство человека с каучуком в наше время начинается с младенческих лет. Резиновые игрушки привлекают взор ребенка, заполняют его досуг, доставляют ему большое удовольствие. А когда он в первый раз отправляется в школу, то обязательно кладет в пенал резинку.
Каучук и изготовляемая из него резина давно проникли в быт. В дождь мы надеваем калоши, прорезиненный плащ. Без резины невозможны велосипед, мотоцикл, автомобиль, самолет. На изготовление только автомобильных шин расходуется около 60 процентов всего мирового производства каучука. Необходимы резиновые шины и для колес самолетов. Современные тяжелые воздушные корабли нуждаются в особо прочной «обуви» для колес.
Основная доля вырабатываемого каучука, как уже сказано, потребляется автомобильной и авиационной промышленностью. Но и в других областях техники его роль не менее важна.
Каучук обладает ценнейшими свойствами: он эластичен, непроницаем для воды и газов, достаточно прочен. Каучук широко используется для изготовления приводных ремней, транспортеров, рукавов, деталей машин, химической аппаратуры, электроизоляции, надувных лодок, понтонов, водолазных костюмов. Большое значение приобрел каучук в медицинской практике. Огромна роль каучука в военной технике. На резиновых шинах передвигаются танки, танкетки, самоходные пушки, бронеавтомобили, тяжелые орудия и зенитные батареи. Бензиновые баки военных самолетов снабжены резиновыми пуленепробиваемыми прокладками. Тонкие резиновые надувные чехлы на крыльях самолета и на лопастях пропеллера служат средством борьбы против оледенения (при их раздувании лед крошится и осыпается).
Каучук — такое же важное стратегическое сырье, как уголь, нефть, металл. Он необходим для изготовления более 30 тысяч различных предметов техники и домашнего обихода.
Но не так уж давно люди обходились без каучука. Впервые с каучуком познакомились в конце XV века участники экспедиции Колумба, открывшего Америку. Они наблюдали на острове Гаити, входящем в состав Больших Антильских островов, интересную игру индейцев с шаром, сделанным из удивительной «эластичной древесной смолы».
Более или менее подробные сведения об этой «древесной смоле» впервые дал почти через 250 лет (в середине XVIII века) французский ученый Кондамин, почетный член Петербургской Академии наук. В своем докладе Парижской Академии наук об экспедиции в Южную Америку он писал, что там произрастает интересное дерево — гевея, выделяющее белый млечный сок, который быстро темнеет и твердеет на воздухе. Эта темная эластичная смола названа местными жителями «кау-чу», что значит «слезы дерева». Из нее жители Южной Америки изготавливали водонепроницаемые сапоги и сосуды, очень удобные для хранения жидкостей.
Еще столетием позже, в середине XIX века, английский инженер Макинтош, применив каучук, впервые организовал производство непромокаемых плащей, получивших название макинтошей.
В условиях сырого и прохладного климата Англии они получили большой спрос. Однако вскоре выяснилось, что эти плащи очень чувствительны к изменениям температуры. В теплую погоду они размягчались, а на морозе делались жесткими и легко ломались на сгибах.
Поиски устранения этих недостатков каучука увенчались замечательным успехом. С помощью серы из каучука был получен новый материал — резина, значительно менее чувствительный к повышению и понижению температуры. Сера как бы «сшила» цепочки молекул каучука. С этого момента каучук становится все более необходимым промышленным сырьем.
Увеличение спроса на каучук привело к острой конкуренции между капиталистами за территории, богатые зарослями гевеи, к трагедии для народов тропических стран, попавших под иго колонизаторов.
Вплоть до 1900 года каучук добывался подсочкой дикорастущей гевеи в южноамериканских странах бассейна реки Амазонки. Рабочие, вербовавшиеся из числа местных жителей для добычи сока гевеи, гибли в тропических джунглях от лихорадки, от укусов ядовитых пресмыкающихся и насекомых, умирали под плетьми надсмотрщиков.
Темны и трагичны страницы повести о битве за каучук капиталистических монополий в колониях.
В 1872 году английское правительство обратилось к правительству Бразилии с просьбой продать семена гевеи, но бразильское правительство ответило отказом, не желая терять монополию на мировом рынке.
Обширные плантации гевеи на Цейлоне и в других колониях того времени были выращены из семян, тайно вывезенных англичанами из Бразилии. Вскоре такие плантации появились в Индонезии, Бирме, Вьетнаме, Бельгийском Конго. В связи с хищническим истреблением гевеи в Бразилии там тоже стали искусственно насаждать каучуконосы.
Плантации гевеи заняли в некоторых колониальных странах такие большие площади земли, что не осталось места для посева продовольственных культур (риса и т. п.), и население благодатных тропических стран было вынуждено голодать.
В настоящее время доля добычи каучука из дикорастущей гевеи в мировой добыче снизилась до 2 процентов.
Наша страна, не имеющая природного каучука, не могла освободиться от ввоза его из-за границы путем насаждения плантаций гевеи. Гевея произрастает там, где богатые перегноем почвы получают много влаги, где очень много тепла и солнечного света. Южные же границы Советского Союза находятся довольно далеко от тропиков, и выращивание у нас гевеи невозможно. Поэтому Советское правительство поставило две задачи: 1) найти такие растения, содержащие каучук, которые могут произрастать в нашей стране, и 2) организовать разработку химических методов изготовления искусственного каучука из какого-либо сырья, имеющегося в достаточном количестве.
Из всех каучуконосных растений, обнаруженных на необъятных просторах нашей страны, наиболее богатыми каучуком оказались кок-сагыз и крым-сагыз.
Оба эти растения — родные братья обычного одуванчика, пушистый шарик семян которого легко разносится ветром. В маленьком корне кок-сагыза, произрастающего в диком виде в предгорьях Восточного Тянь-Шаня, содержится от 10 до 14 процентов натурального каучука.
Параллельно с созданием отечественной базы натурального каучука шла напряженная работа во многих химических лабораториях страны. Химики стремились разгадать строение молекул натурального каучука и одержали блестящую победу. Спустя почти 450 лет после первого знакомства европейцев с каучуком советские люди научились делать искусственный каучук. Но расскажем все по порядку.
Впервые реакция полимеризации, с помощью которой теперь получают синтетические каучуки, была открыта в 1875 году великим русским ученым А. М. Бутлеровым. В 1888 году русский химик И. Л. Кондаков, ученик А. М. Бутлерова, создал лабораторным путем искусственный мономер каучука — изопрен, из которого и состоят звенья цепеобразной молекулы натурального каучука, а в 1900 году И. Л. Кондаков, используя реакцию полимеризации, впервые получил синтетический каучук. Своими последующими опытами он доказал возможность синтеза каучука из мономеров, отличающихся по химическому составу от натурального каучука, в частности из диметилбутадиена.
Метод синтеза, осуществленный И. Л. Кондаковым, был сам по себе не плох, но исходный мономер был выбран неудачно, и каучуки из него не обладали теми полезными свойствами, какие имеет натуральный каучук. Производство каучука, организованное по методу И. Л. Кондакова в Германии, зажатой во время первой мировой войны в тиски морской блокады, в конце войны было закрыто, так как давало дорогостоящий каучук низкого качества. В то время еще не умели делать из каучука резину, которая обладала бы повышенной прочностью и износоустойчивостью, как это делают теперь, вводя в каучук сажу.
Объявленный в 1926 году Советским правительством международный конкурс на лучшую разработку промышленного метода изготовления синтетического каучука дал блестящие результаты. Для промышленной реализации был принят способ советского ученого С. В. Лебедева.
В феврале 1931 года опытный завод выдал первую партию синтетического каучука, вполне пригодного для использования в автомобильной промышленности. С середины 1932 года начал работать первый в мире крупный завод синтетического каучука в Ярославле.
Так была выиграна советскими людьми битва за свой, отечественный каучук. В Государственном музее революции СССР и сейчас хранится образец синтетического каучука, полученного в 1930 году по методу академика С. В. Лебедева. Но сообщение о выдающейся победе советской науки было встречено скептическими замечаниями со стороны целого ряда буржуазных ученых.
Крупный американский изобретатель Томас Эдисон писал: «Я не верю, чтобы Советскому Союзу удалось получить синтетический каучук. Это сплошной вымысел. Мой собственный опыт и опыт других подсказывает, что вряд ли процесс синтеза каучука вообще когда-либо увенчается успехом». В то же самое время, когда писались эти строки, пробный автопробег по труднейшей трассе Москва — Кара-Кумы — Москва показал, что советский синтетический каучук существует и блестяще выдержал испытание.
Но битва за советский каучук на этом не закончилась.
Усилиями колхозников-мичуринцев, ученых, рабочих и инженеров в 1934 году на Ярославском шинном заводе впервые в мировой истории были изготовлены пробные автомобильные покрышки из кок-сагыза — чудесного тянь-шаньского одуванчика.
В 1935 году в СССР был выведен улучшенный по содержанию каучука сорт мексиканского кустарника гваюлы. С одного гектара такого кустарника через 3–4 года с момента посева можно было получать 700–1500 килограммов технического каучука, т. е. больше, чем с плантаций гевеи в тропических странах. Но каучук из гваюлы по качеству намного хуже каучука из гевеи, кок-сагыза и крым-сагыза, так как содержит 10–20 процентов посторонних смол.
В связи с тем, что выращивание кок-сагыза — дело трудоемкое, главная линия битвы за каучук пошла по пути усовершенствования синтетических каучуков.
И менее чем через 30 лет после пробного пробега Москва — Кара-Кумы — Москва десятки различных типов синтетических каучуков стали незаменимыми материалами почти во всех областях техники. Применение при производстве каучука специальных «активных наполнителей», как например сажи, повышает прочность резины в 10 раз. Кроме обычной сажи, сообщающей резине черный цвет, существует еще и «белая сажа» — минеральный наполнитель каучука (кремнекислота, получаемая из жидкого стекла). Применяя ее, химики вырабатывают резину белого, голубого и других цветов.
Многие из синтетических каучуков по своему качеству превзошли натуральный каучук и имеют такие ценные свойства, которых вообще нет у натурального каучука. Так, если натуральный каучук попадает в масло или бензин, то он быстро набухает и почти полностью теряет свою прочность. А некоторые виды синтетических каучуков, как например тиоколовые, весьма маслостойки и бензостойки.
Особенность химического строения молекул масло- и бензостойких синтетических каучуков заключается в том, что в саму цепеобразную молекулу каучука вместе с углеродом вводят атомы серы. Резиновые шланги для перекачки бензина, нефти и других горючих продуктов делают только из специальных бутадиеннитрильных или хлоропреновых каучуков, содержащих в составе своих молекул азот или хлор.
Натуральный каучук окончательно и бесповоротно вытеснен теперь синтетическим каучуком при производстве многих технических резиновых изделий.
В капиталистических странах в настоящее время производство синтетического каучука для нужд автомобильной и других отраслей промышленности составляет более половины добычи натурального каучука.
В СССР производство синтетического каучука уже к 1939 году достигло 75 тысяч тонн в год, более чем в 3 раза превысив уровень промышленного производства каучука в то время во всем капиталистическом мире.
Синтетический каучук прочно вошел в число наиболее необходимых материалов в народном хозяйстве. Однако натуральный каучук до самого последнего времени все же в некоторых изделиях не удавалось заменить синтетическим. А именно там, где резине приходится иметь дело с очень большими скоростями и с очень большими нагрузками, т. е. огромными тяжестями, которыми обладают мощные грузовые автомашины и самолеты, натуральный каучук до последнего времени был незаменим.
Любой водитель автомашины знает, что при быстрой езде (в особенности длительное время) покрышки на колесах сильно нагреваются даже в зимние морозы. В середине покрышки температура может достигать 100 и больше градусов. Этот нагрев в покрышках из синтетического каучука на 20–30 градусов выше, чем в покрышках из натурального каучука. Поэтому шины из синтетического каучука на тяжелых грузовых автомашинах и тяжелых самолетах очень быстро разрушаются.
Жизнь поставила перед учеными неотложную задачу: точно выяснить химический состав и строение молекул природного каучука и найти способ синтезировать каучук, полностью соответствующий составу и строению натурального.
Сделано это было совсем недавно и только в результате долгих поисков.
В 1826 году знаменитый английский физик Майкл Фарадей установил химический состав каучука. Позднее французский ученый Г. Бушард доказал опытным путем, что отдельные звенья натурального каучука состоят из углеводорода-изопрена, содержащего в своей молекуле 5 атомов углерода и 8 атомов водорода. Но структура молекул натурального каучука была изучена значительно позже.
Очередная победа химической науки в соревновании человека с природой — создание изопренового синтетического каучука, полностью соответствующего по своим свойствам натуральному, — пришла почти через 450 лет после первого знакомства европейцев с каучуком.
В СССР и в США новый синтетический каучук, названный у нас СКИ (синтетический каучук изопреновый), пока еще выпускается небольшими экспериментальными партиями. Опытные покрышки из него, испытанные на многотонных автомобилях в трудных условиях эксплуатации, показали большие преимущества перед покрышками из обычного синтетического каучука.
Еще более износоустойчивы недавно изобретенные уретановые каучуки. Экспериментальные образцы таких каучуков показали, что они в 2–3 раза прочнее всех известных каучуков, включая и натуральный.
Уретановые каучуки при применении их для протекторов шин (беговой дорожки) дадут большой экономический эффект. Получают их из взаимодействующих друг с другом продуктов нефтехимии и коксохимии.
Первостепенной задачей химиков, над которой работают большие коллективы, является создание полимеров, которые давали бы надежно работающие резиновые изделия в течение продолжительного времени при 600 и более градусах тепла и ниже 70 градусов холода. В этом отношении, по всей вероятности, перспективным является создание каучукоподобных полимеров, состоящих из жароустойчивых неорганических веществ, которые не содержали бы углерода.
Кремнийорганические каучуки, в молекулы которых введен кремний и которые «сшиты» специально подобранными соединениями, показали большую устойчивость при высоких температурах в 200 и даже 300 градусов (натуральный каучук размягчается при плюс 80–100 градусах).
Химики, присоединяя к «скелету» цепной молекулы синтетических каучуков кремний, серу, хлор, фтор, бром, азот, создают все новые и новые виды каучука с различными свойствами.
Полная замена натурального каучука из гевеи, кок-сагыза или других каучуконосов синтетическим высвободит на всем земном шаре большое количество плодородных земель для посева сельскохозяйственных культур, сэкономит большое количество человеческого труда.
Подсчитано, что одно наиболее каучуконосное растение — тропическая гевея — дает в день в среднем 160 граммов каучука, а для того чтобы получить его 1000 тонн, необходимо обработать 2 миллиона 700 тысяч деревьев. Для сбора такого количества натурального каучука 1000 человек должны работать на плантациях в течение 5 лет. Ту же 1000 тонн каучука химическим способом на заводах могут изготовить за 3–4 дня 15 рабочих. Очень много труда требуют выращивание и переработка и других каучуконосов, в том числе кок-сагыза.
А производство синтетического каучука из химического сырья взамен пищевого даст еще большие выгоды, сохранит много зерна, картофеля и свеклы, которые употреблялись вплоть до 1958 года для выработки этилового спирта, необходимого при производстве синтетического каучука.
Только в 1957 году в СССР для выработки этилового спирта было израсходовано свыше 106 миллионов пудов пищевого сырья (в переводе на зерно). На тонну синтетического каучука расходуется около 9 тонн зерна, или 22 тонны картофеля, или примерно 30 тонн сахарной свеклы. А жидких газов, имеющихся у нас в огромном количестве и до сих пор не используемых, на ту же тонну синтетического каучука идет примерно 5 тонн.
У нас в стране из каучука производятся десятки тысяч различных предметов. Поэтому можно себе представить, какое значение имеют работа ученых-химиков по улучшению качества каучуков и поиски методов по удешевлению его производства.
Внедрение в производство уретановых каучуков совершит на автотранспорте, в самолетостроении и в быту целый переворот.
Шины из уретановых каучуков будут служить так же долго, как сама машина до ее капитального ремонта.
В недалеком будущем мы сможем покупать себе за всю жизнь одни калоши да и те не сумеем износить.
Человек получает теперь из продуктов, которые ранее не приносили никакой пользы, считались ненужными и даже вредными отходами, великолепные вещи, все более и более облегчающие и украшающие его жизнь.

ЧУДЕСНЫЕ ВОЛОКНА

«...Синтетические волокна... по своему характеру, внешнему виду, потребительским свойствам, являются новыми видами сырья для производства товаров народного потребления и по ряду свойств превосходят натуральные волокна».
(Из материалов майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС.)

С давних пор люди мечтали о ковре-самолете, и эта мечта воплотилась в жизнь ныне в виде маленьких вертолетов-пчелок, неторопливо парящих над лесами и горами, и в виде гигантских воздушных кораблей типа ТУ–104, с небывалой скоростью преодолевающих огромные пространства.
Теперь, пожалуй, на потеху детворе можно будет соорудить и «настоящий» ковер-самолет. Ведь люди научились делать нити легче воздуха. Соткать из них ковер — и он, пожалуй, полетит!..
Натуральные текстильные волокна — лен, шелк, шерсть, хлопок — даже лучших сортов имеют свои недостатки, они далеко не совершенны. Производство их очень трудоемко — и лен, и хлопчатник, и шелковичный червь, выпрядающий за всю свою жизнь один кокон (полграмма шелковой нити), требуют очень много труда.
Природа не учитывает изменений, которые произошли в промышленности, во всей нашей жизни в связи с прогрессом науки и техники. Натуральные волокна остались такими же, как и многие сотни лет тому назад. И человек, все более познавая тайны природы, искусственно создал химические волокна, обладающие совершенно новыми, невиданными свойствами. Так, например, веревка диаметром в 1 сантиметр из созданных химиками новых волокон может выдержать груз в 10 тонн. Перечислить все чудесные свойства уже изобретенных химических волокон и предугадать, какие новые волокна будут еще изобретены, невозможно!
Совсем недавно получение таких волокон считалось несбыточной фантазией, а сейчас производство химических волокон — одна из важнейших отраслей промышленности всех стран мира.
У нас в СССР темпы развития производства химических волокон резко возрастают, для этой цели выделены большие средства.
Химические волокна делятся на искусственные и синтетические.
Искусственные волокна состоят из тех же молекул, что и исходный материал (некоторые виды природных высокомолекулярных соединений, главным образом целлюлоза древесины). При выработке искусственного шелка из древесины молекулы целлюлозы меняют свое расположение, а иногда частично и химический состав, образуя волокна, годные для текстильной переработки.
Синтетические волокна создаются иначе. Молекулы их строятся заново из небольших молекул (мономеров) продуктов переработки нефти, природных и попутных нефтяных газов, каменного угля.
Как искусственные, так и синтетические волокна получают либо в виде бесконечной шелковой нити, либо в виде коротких отрезков нити — штапельного волокна или искусственной шерсти. Нить шелковой ткани состоит из большого числа длинных скрученных волокон, а волокно для штапельных тканей производят из отрезков (штапелек) некрученого волокна. Длина этих отрезков соответствует обычно длине хлопкового волокна.
Впервые искусственное волокно было создано еще в прошлом веке из древесной целлюлозы. Целлюлоза — это вещество, которое является основной составной частью всех растений. Всем знакомое хлопковое волокно состоит почти целиком из целлюлозы.
Получение целлюлозы в чистом виде из дерева основано на ее устойчивости к действию различных жидкостей: в них она только набухает, а не растворяется. Измельченную древесину (щепу) обрабатывают в котлах при высокой температуре под давлением в различных щелоках, в которых растворяются все части древесины, кроме целлюлозы. Полученная таким путем целлюлозная масса годится для производства бумаги или картона. Делать из нее волокна для искусственного шелка еще нельзя, для этого требуется дальнейшая химическая обработка, после которой ее растворяют и пропускают струйками через тонкие отверстия — фильеры. При этом под действием теплого воздуха растворитель испаряется, и непрерывно текущие струйки целлюлозы превращаются в тонкие длинные нити искусственного шелка.
Для получения вискозного шелка целлюлоза обрабатывается едким натром и сероуглеродом, ацетатного шелка — уксусной кислотой. В первом случае целлюлоза становится растворимой в воде, во втором — в ацетоне. Третий способ производства искусственных волокон из целлюлозы основан на применении в качестве растворителя аммиачной окиси меди (раствор окиси меди и аммиака).
Наиболее распространен и дешев вискозный способ. Один типовой завод по производству такого шелка может дать за год столько волокна, сколько за это время получают во всем мире натурального шелка.
Из вискозного волокна изготовляют легкие и прочные шелковые ткани — крепдешин, креп-сатин, пан-бархат, шелковое и штапельное полотно и другие.
Очень красив ацетатный шелк. По внешнему виду он почти не отличается от натурального и обладает одной интересной особенностью — хорошо пропускает ультрафиолетовые лучи солнца. В купальном костюме из такого шелка можно загорать. В последнее время ученые нашли способ получения высокопрочного ацетатного волокна. Советские химики создали также очень прочное искусственное вискозное волокно под названием супер.
Волокно, получаемое медноаммиачным способом, отличается исключительной тонкостью нитей. Они в 2 раза тоньше паутины. Ткань из них совершенно прозрачна.
Из древесины изготовляют также искусственную шерсть и искусственный каракуль. Одна машина, вырабатывающая искусственный мех, может дать в течение года столько каракуля, сколько получают его от 500 тысяч ягнят.
Очень тонкие шелковистые нити (в 50 раз тоньше человеческого волоса) получены из... стекла. Ткань из этих волокон можно красить, она очень прочна, легко моется, не горит. Из нее делают ковры, дорожки, театральные занавесы, приводные ремни, канаты, которые крепче стальных, и другие полезные вещи.
Производство всех видов искусственных волокон экономически очень выгодно.
Тонна древесины дает такое количество вискозной пряжи, из которой можно выткать 3–4 тысячи квадратных метров ткани или же связать 8–10 тысяч пар чулок. На производство тонны вискозного волокна уходит в 2,5–3 раза меньше труда, чем на получение тонны хлопчатобумажной пряжи. Один завод штапельного волокна, производительностью 100 тонн в сутки, выпускает в год такое количество пряжи, какое можно собрать с 50 тысяч гектаров посевов хлопчатника. А все мы знаем, какая трудоемкая культура хлопок.
Все более широкое распространение получают в настоящее время синтетические волокна. За десять лет (с 1946 по 1956 год) мировое производство их увеличилось более чем в 120 раз.
Известно уже около двух десятков видов синтетических волокон. Самое распространенное среди них капрон — волокно в 2,5 раза прочнее хлопкового. В разных странах это волокно называют по-разному — перлон, силон, грилон и т. д.
Одним из продуктов перегонки каменного угля является фенол, служащий сырьем для многих производств, в частности для производства красителей. Из фенола вырабатывают белое кристаллическое вещество — капролактам, которое и служит сырьем для получения синтетической смолы капрон. В специальных аппаратах капролактам подвергается полимеризации. При этом его молекулы «сшиваются» в длинные цепочки, образуя большие молекулы синтетической смолы капрон — роговидного белого с желтоватым оттенком вещества.
В прядильных цехах кусочки этой смолы загружают в особую прядильную машину, где она под действием высокой температуры превращается в вязкую жидкость, которую под давлением пропускают через тонкие отверстия; затвердевая, тонкие струйки ее и превращаются в нити капронового волокна.
Из капрона и других синтетических волокон делают не только красивое белье, чулки и блузки. Они широко применяются для многих производственных целей.
Очень важное техническое применение находят такие технические изделия, как корд (волокнистая основа) шин.
В настоящее время в качестве корда используется в основном вискозное волокно. Пробег таких шин в полтора раза выше, чем на корде, изготовленном из обычного хлопчатобумажного волокна. Еще прочнее синтетические волокна, в частности капроновые. Если производство автомобильных шин целиком перевести на синтетический корд, то это даст экономию около 2,3 миллиарда рублей в год. Созданные сейчас так называемые бескамерные арочные шины высокой проходимости на корде из капроновых волокон резко повышают проходимость автомашин. Каждая из них заменяет на автомашине ГАЗ–51 две обычные покрышки. Такой шине не страшны вязкий грунт болот и каменистая дорога.
Качество многих изделий, для которых использована капроновая нить, значительно выше. Таковы прочные приводные ремни, шелковые и шерстяные ткани, не гниющие и не требующие сушки рыболовные снасти, канаты и т. д.
Из смеси шерсти с синтетическими волокнами ткут ковры, по красоте и прочности превосходящие знаменитые текинские. Применение капроновых нитей увеличивает срок носки рантовой обуви без ремонта не менее чем на 15–20 процентов, что равноценно дополнительному выпуску нескольких миллионов пар обуви.
Советские ученые сравнительно недавно создали новое синтетическое волокно — энант, родственное капрону, но значительно выше качеством и дешевле его. Большую экономию даст энант, заменяя шерсть. Тонна энанта будет стоить около 8–9 тысяч рублей, а заготовительная цена тонны шерсти (в пересчете на чистую) составляет 84–96 тысяч рублей.
Одним из весьма перспективных синтетических волокон является волокно анид, типа зарубежного нейлона, которое «прядут» из смолы того же названия. Оно родственно капрону, но более прочно и эластично. Из анида изготовляют ткани для верхнего платья очень красивых расцветок, исключительно прочные ленты для тяжелых конвейеров в горнорудной промышленности, тонкую бумагу, которую почти невозможно разорвать руками. На эту бумагу не действуют влага, лучи солнечного света, микроорганизмы и другие разрушители обычной бумаги. Ее можно применять для важных документов, подлежащих вечному хранению, для морских и военных карт.
Капрон, энант и анид относятся к группе синтетических волокон, сырьем для которых служат полиамидные смолы (к их числу относится и названный выше капролактам), получаемые путем химической переработки фенола, бензола или циклогексана, выделяющихся при перегонке нефти или каменного угля. Полиамидные смолы получают и из другого сырья, например из касторового масла, из фурфурола и ацетилена.
Очень интересно еще одно синтетическое волокно, родственное капрону, эластик, или хеланка. Изделия из него столь же теплы, как из натуральной шерсти, но в несколько раз долговечнее шерстяных и более красивы.
Испытания, проведенные Всесоюзным научно-исследовательским институтом трикотажной промышленности, показали, что волокна эластика растягиваются, подобно резине, и в 12 раз прочнее капроновых. Это позволяет выпускать так называемые безразмерные изделия — купальные костюмы, белье, носки, чулки, что дает большую экономию материалов и средств. Так, вместо восьми номеров мужских носков, можно выпускать только один. Длина обычного капронового чулка — 80 сантиметров, а чулка из эластика — 45 сантиметров. В 1958 году Московский совнархоз намечает выпустить первые 50 тысяч пар носков из эластика.
Очень высокими качествами обладает волокно нитрон из сополимера акрилнитрила, первичным сырьем для которого служат ацетилен и синильная кислота.
Созданный коллективом работников Калининского комбината искусственного волокна в содружестве с филиалом Всесоюзного научно-исследовательского института искусственного волокна, нитрон по своим качествам превосходит волокно такого же типа, вырабатываемое за рубежом.
Перчатки, носки, свитеры из нитрона так же теплы и мягки, как сделанные из верблюжьей шерсти. Изделия из него не выцветают и не горят в огне, им не страшны моль и плесень, мазут и масло, их нет необходимости гладить после стирки: нитрон не мнется. Рубашку из этого волокна можно стирать десятки раз, и она не потеряет своего первоначального вида.
Много дней пролежала при испытаниях нитроновая ткань под лучами южного солнца, под дождем, снегом, ветром и не изменила своего нарядного вида. На Люберецком комбинате из нитрона был сделан красивый ковер, его длительное время держали в воде. После этого он остался таким же ярким и пушистым, как и до испытания. В Ленинграде, на комбинате имени Тельмана, из нитрона сделали драп, отличающийся мягкостью, эластичностью и прекрасным внешним видом.
Уже в 1958 году на трех предприятиях Московского областного совнархоза начнется производство тканей с применением нитрона.
Большое будущее у волокон типа лавсан. Лавсан, как и нитрон, сходен с шерстью, легко смешивается с ней. Костюм из лавсановой ткани не нужно гладить. Складки на нем не исчезают даже при смачивании. Лавсановое волокно весьма устойчиво к высоким температурам и различным химическим веществам, не проводит электрического тока, что очень важно для технического применения лавсана.
Лавсан относится к группе так называемых полиэфирных синтетических волокон. Вырабатывается он из полиэфирной смолы.
В ближайшие годы у нас будет построено несколько заводов по производству лавсана. Один из них уже строится. К концу 1959 года каждые сутки будет вырабатываться тонна лавсана, через 3–4 года — 15 тонн, а 1 тонна лавсана — это 5–6 тысяч метров красивой, прочной ткани.
Только за счет применения волокон лавсана и нитрона можно будет улучшить качество и увеличить выпуск шерстяных тканей не менее чем на 30 процентов. Нитрон и лавсан найдут самое разнообразное применение для изготовления предметов широкого потребления: белья, штор, палаток, рыболовных снастей, ковров, шерстяных костюмов и т. д.
Число новых видов химических волокон, создаваемых в лабораториях ученых, непрерывно растет. Например, существуют синтетические волокна, которые совершенно не поглощают влаги. Они являются очень хорошими изоляторами для электрических проводов.
Волокно хлорин обладает лечебными свойствами. Белье из хлорина помогает излечивать ревматизм, подагру, радикулит. От трения в этом белье образуются небольшие электрические заряды. Выработка «медицинского белья» осваивается в настоящее время фабриками Росглавтрикотажа.
Интересны синтетические ткани, растворяющиеся в воде. На них машиной вышивают сложные кружева, затем ткань растворяют в горячей воде. Подобным же способом получают облегченные шерстяные ткани. Нити растворимой ткани ткут вместе с шерстью, а потом погружают в воду. Получается очень легкая и пушистая ткань.
Волокна фторлона исключительно стойки к воздействию самых различных химических веществ. Фторлон, пролежавший два месяца в крепкой азотной кислоте, которая сильно разрушает органические соединения, не изменил своих свойств.
Ткань легче воды и воздуха получают из волокон, мельчайшие каналы внутри которых заполнены легким газом гелием.
Высокая прочность является отличительным качеством почти всех синтетических волокон.
Нить синтетических волокон капрона, лавсана, анида сечением в один квадратный миллиметр выдерживает нагрузку от 45 до 80 килограммов. Медная проволока того же сечения может выдержать только 25 килограммов, а проволока из обычной стали — 55 килограммов.
В Москве в 1958 году на выставке полимерных материалов можно было видеть такую картину: на очень тонкой, едва заметной для глаз нити из синтетической полиамидной смолы, висела гиря весом в 1 пуд.
Высокие качества синтетических волокон делают их исключительно ценным материалом для производства самых многообразных высокоэкономичных технических и бытовых изделий, дают огромную экономию дорогого сырья. Ежегодная продукция одного завода синтетического волокна экономит такое количество шерсти, которое можно получить с 15–18 миллионов овец.
Испытания искусственного меха из капрона, проведенные на шелкоткацкой фабрике в Калинине и в других местах, показали, что срок службы такого меха в 4 раза больше, чем натурального, а стоимость сырья в 4 раза дешевле. В своем докладе на майском (1958 год) Пленуме ЦК КПСС Н. С. Хрущев привел убедительные примеры того, что нам даст производство искусственных мехов. Например, шапка-ушанка из натурального каракуля стоит 367 рублей, а из искусственного каракуля она будет стоить около 60 рублей. Дамское пальто из искусственного меха примерно в 4 раза дешевле, чем из специально обработанной овчины (цигейки).
Насколько возрастает значение химических волокон в экономике нашей страны, можно видеть из следующих данных. В 1965 году на ткани и трикотажные изделия с применением химических волокон будет использовано 188,3 тысячи тонн штапельного волокна и 275,6 тысячи тонн искусственного и синтетического шелка. Для получения такого же количества шерсти и хлопка потребовалось бы вырастить 105 миллионов овец и занять под хлопок 380 тысяч гектаров поливных земель.
В постановлении майского пленума ЦК КПСС указывается: «Сейчас в тяжелой промышленности, в науке и технике достигнут такой уровень, когда мы не в ущерб дальнейшему преимущественному развитию тяжелой индустрии и обороноспособности страны можем значительно более быстрыми темпами увеличивать производство товаров народного потребления с тем, чтобы в ближайшие 5–6 лет в достатке обеспечить потребности населения в тканях, одежде, обуви и других товарах».
В решении этой важной, общегосударственной задачи большое значение имеет дальнейшее развитие промышленности химических волокон.
К концу 1965 года мощности по производству таких волокон возрастут у нас по сравнению с 1957 годом в 4,6 раза.
За 44 года (с 1913 по 1957) производство тканей на душу населения выросло на 20 метров, а теперь в результате увеличения производства химических волокон в значительно более короткий срок — за 8 лет (с 1958 по 1965 год) — этот рост будет равен 17 метрам.
В ближайшие 7 лет в нашей стране войдут в строй 27 новых крупных предприятий — комбинатов по производству вискозного штапельного волокна, ацетатного шелка, вискозного шелка и корда, капронового шелка и корда, нитронового и лавсанового штапельного волокна и других синтетических волокон типа анид, энант.

МАТЕРИАЛЫ НЕОГРАНИЧЕННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

«Трудно назвать отрасль промышленности, где бы не могли применяться синтетические материалы. Применение пластмасс даёт возможность значительно увеличить производительность общественного труда, снизить себестоимость продукции, повысить сроки службы машин и позволяет экономить огромные материальные ресурсы».
(Из материалов майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС.)

Пластические массы называют сейчас материалами неограниченных возможностей. И это не является преувеличением.
В народном хозяйстве СССР применяется уже более 2 тысяч видов разнообразных изделий из синтетических пластических материалов.
Характерная черта пластических масс — поразительное многообразие их свойств. Пластмассы легче, чем металлы: в среднем они в 2 раза легче алюминия и в 5–8 раз легче стали. Имеются пластмассы прочнее стали, из них можно изготовлять даже танковую броню.
В одной и той же пластической массе часто сочетаются самые разнообразные ценные свойства. Например, широко известное органическое стекло прозрачно и в то же время очень прочно, не бьется.
В других видах пластмасс мы встречаем одновременно такие свойства, как эластичность и исключительно высокая прочность.
Пластмасса тефлон по своей кислотоупорности превосходит золото и платину. Ее не разъедают даже самые крепкие кислоты и их смеси. Она не горит и не набухает в воде, остается неизменной при охлаждении до 200 градусов ниже нуля и при нагреве до плюс 300 градусов. Кроме того, тефлон — прекрасный изолятор.
Некоторые пластмассы очень хорошо окрашиваются. Галалит, или «молочный камень», изготовляемый из казеина — белкового вещества молока — в смеси с пластификаторами (например, глицерином), можно окрасить под янтарь, яшму и т. д. Галалит идет главным образом на изготовление пуговиц.
Пластические массы без труда поддаются механической обработке — их можно прессовать, отливать в формы, шлифовать, полировать, сверлить, сваривать, склеивать, вытягивать в нити и ленты.
Пенопласты, или поропласты, в сотни раз легче стали и в десятки раз легче пробкового дерева. Пенопласт напоминает по виду губку, но он не пропускает ни воды, ни воздуха. Лодка, сделанная из этого материала, даже наполненная до краев водой, не тонет.
Все эти качества делают пластмассы незаменимым материалом для решения многих сложных технических задач.
Возможность изменять свойства пластмасс практически не ограничена. Прочные, прозрачные, как стекло, эластичные, как резина, заглушающие звук, не проводящие тепло, жароустойчивые и кислотостойкие, они могут удовлетворить любое требование конструктора. Развитие некоторых важных отраслей современной техники стало возможным лишь благодаря изобретению пластмасс.
Прообразом пластических масс в природе служат ископаемая смола-битум и смолы различных растений, в том числе гевеи. Первая искусственная пластмасса — эбонит — была создана химиками около 100 лет тому назад. Затем был открыт способ приготовления другой пластической массы — известного всем целлулоида.
Основой современных пластических масс служат синтетические смолы. Они изготовляются из дешевых продуктов перегонки каменного угля, из природных и попутных нефтяных газов, а также из продуктов нефтепереработки.
Некоторые пластические массы, как например полиэтилен и полистирол, состоят полностью из смол, т. е. чистых полимеров. Но большинство пластмасс содержат, кроме того, и другие составные части, которые придают изделиям из них механическую прочность, устойчивость к высоким температурам, эластичность и другие ценные свойства. Синтетическая смола в этих случаях служит основным веществом, а в качестве дополнительных составных частей берут пластификаторы (мягчители) и наполнители.
Пластификаторы облегчают переработку пластмассы, придают ей пластичность, а также некоторые другие свойства.
Наполнители, позволяя сократить расход связующего материала (смолы), значительно снижают стоимость пластмассы и в то же время повышают механическую прочность или придают пластмассе теплостойкость, огнестойкость и другие ценные качества. Наполнителями служат самые разнообразные вещества, например древесная мука и древесная стружка, бумага, хлопчатобумажная ткань, песок, асбест, стеклянные волокна.
Для придания соответствующей окраски в состав пластмасс вводят красители. Пластмассы можно окрашивать в яркие цвета самых разнообразных оттенков. Это позволяет создавать материалы, похожие на слоновую кость, янтарь и другие природные материалы.
Трудно назвать сейчас отрасль техники, где не могли бы найти широкого применения пластические массы.
Почти половину всех выпускаемых в настоящее время пластмасс потребляет машиностроение. Одна тонна пластических материалов заменяет до 3 тонн цветных металлов. А каждая тысяча тонн пластмасс, заменяющих металл, дает стране более 5 миллионов рублей экономии.
Подшипники, вкладыши, втулки, зубчатые колеса, тормозные колодки — все это теперь начинают изготовлять не из металла, а из пластмасс. Из особого вида пластической массы можно делать даже пружины. Они хорошо работают при температуре от минус 20 до плюс 70 градусов. По прочности эти пружины не уступают стальным.
Одна из распространенных пластмасс — текстолит представляет собой слоистый прессованный материал из ткани, пропитанной раствором искусственной смолы — бакелита, изготовляемой из формальдегида и фенола. Шестерни из текстолита в несколько раз легче и прочнее стальных, а подшипники выдерживают огромную нагрузку — до 2,5 тонны на квадратный сантиметр. Применяются они для экскаваторов, прокатных станов, гидротурбин и т. д.
Если вместо ткани взять тонкие листы древесины, древесную крошку, стеклянное волокно или бумагу, можно получить высокопрочные пластики (древеснослоистый пластик, стеклопластик и другие), детали машин и механизмов из которых часто превосходят металлические по своей прочности и долговечности.
Применение деталей машин из новых материалов ведет к улучшению режима работы машин и механизмов, дает большую экономию по многим показателям. Стоимость пластмассовых деталей в 5–10 раз ниже бронзовых и в 15 раз ниже баббитовых. Уже несколько лет в литейных цехах Горьковского автозавода на заливочных конвейерах применяют втулки из древесных пластиков, которые без всякой смазки работают в 3–4 раза дольше, чем металлические шарикоподшипники. Так открылась возможность экономии смазочных масел, не говоря уже об экономии металла.
Долгое время высококачественная сталь считалась единственным материалом, пригодным для изготовления штампов. Теперь ее с успехом заменяют пластмассы. Один из таких штампов демонстрировался в 1958 году на выставке полимерных материалов в Москве. Несмотря на то что на штампе было изготовлено более 2 тысяч стальных деталей, на нем не было никаких следов износа.
Одной из пластмасс, используемых для этой цели, служит быстро твердеющий пластический материал — стирокрил. Наряду со способностью быстро затвердевать он обладает высокой износоустойчивостью, почти полным отсутствием усадки. Качество штампов из стирокрила выше, чем из стали, служат они дольше.
Применение стирокрила при изготовлении штампов только на предприятиях Выборгского района Ленинграда может дать годовую экономию в 3 миллиона рублей.
На ленинградском заводе «Светлана» и других эту пластмассу используют также для крепления пуансонов. Прочность соединения деталей с помощью стирокрила в 3 раза выше, чем при сварке их специальным сплавом.
В последнее время из пластмассы при помощи простых форм из дерева, металла или гипса начали делать разнообразный инструмент.
К 1965 году наша станкостроительная промышленность будет ежегодно потреблять 5-7 тысяч тонн пластмасс. Это заменит 20–25 тысяч тонн металла, даст около 150 миллионов рублей экономии в год и значительно улучшит эксплуатационные качества станков, сделает их бесшумными и более быстроходными.
Одним из крупных потребителей пластических масс является наше автомобилестроение. Пластмассы сокращают здесь примерно на 20–25 процентов расход стали и на десятки килограммов снижают вес машины, уменьшают расход бензина, позволяют в более короткие сроки осуществлять переход от выпуска одной марки машин к другой.
В современной легковой автомашине имеется уже более 200 пластмассовых деталей. В течение 1959–1965 годов автомобилестроительная промышленность получит 100 тысяч тонн пластических масс. Внедрение их позволит сэкономить около 5 тысяч тонн цветных металлов и 200 тысяч тонн стального листа. Сейчас на каждый автомобиль расходуется 2,5 килограмма пластических масс, в 1965 году эта цифра увеличится до 20 килограммов.
В ближайшие годы автомобили марок «Москвич» и «Волга» будут выпускаться с кузовами из пластмассы. Такой кузов, уменьшая вес машины, позволит сэкономить почти полтонны горючего в год на каждую автомашину. По всей стране это составит несколько миллионов тонн экономии ценного горючего.
Только на каждой тысяче автомобилей марки «Москвич» за счет применения пластмасс можно сэкономить 450 тонн стального листа. Уменьшится расход материала для окраски автомобилей.
Сейчас еще трудно подсчитать всю выгоду применения пластмасс даже в одной отрасли промышленности. Несомненно одно — она будет очень велика и разнообразна по форме. Экономятся дорогостоящие металлы, горючее, труд и т. д. и т. п. В авиационной промышленности намного ускорится производство отдельных узлов самолета. Так, например, при изготовлении крыла отпадет необходимость ставить десятки тысяч заклепок. Для крыла из пластмассы не понадобится ни одной заклепки.
Без новых синтетических материалов вообще невозможно дальнейшее развитие самолетостроения. В современных реактивных самолетах число деталей из полимерных материалов исчисляется уже многими десятками тысяч.
Огромную экономию дает применение пластмасс вместо свинца, хлопчатобумажной ткани и каучука в кабельной промышленности. За 7 лет (до 1965 года) кабельная промышленность получит 680 тысяч тонн пластмасс — полихлорвинила и полиэтилена — и за счет этого сэкономит 532 тысячи тоны свинца, 33 тысячи тонн хлопчатобумажной пряжи и 90 тысяч тонн каучука. Общая экономия составит здесь огромную сумму — 8 миллиардов рублей.
Пластические массы начинают заменять свинец в типографиях при изготовлении печатных шрифтов. Новый типографский шрифт уже испытан на практике. Он долговечнее свинцового и совершенно безопасен для наборщиков. Стоит такой шрифт вдвое дешевле, а весит в 10 раз легче.
Кому не известно, какой огромный вред наносит народному хозяйству коррозия металлов. Большую роль в борьбе с коррозией сыграют те же пластмассы. Тонкие пленки из полиэтилена, винипласта, тефлона и других полимерных материалов могут служить надежной броней не только для металла, но сохранят от разрушения также дерево и бетон.
Во Всесоюзном научно-исследовательском институте автогенной обработки металлов создана производственная установка, при помощи которой разогретая в пламени газа пластмасса наносится ровным слоем на поверхность любого изделия.
Уже давно ученые ведут борьбу с испарениями нефтепродуктов из резервуаров. Потери от испарения, особенно в жаркое время года, до сих пор огромны. Особая «крыша» из плавающих в резервуарах мельчайших пластмассовых шариков, заполненных внутри инертным газом — азотом, плотно закрывает поверхность нефти или бензина при любом уровне и снижает потери за счет испарений в 6-7 раз.
Советские конструкторы создали уже три типа судов из пластмассы: спасательную шлюпку длиной в 3,5 метра, моторную лодку длиной 7,5 метра и теплоход грузоподъемностью в 10–15 тонн для перевозки сельскохозяйственных грузов. Опытные образцы моторной лодки и судна из пластмассы строятся сейчас в Ленинграде. Спортивные суда — каноэ и байдарки из пластмассы будут стоить намного дешевле и в то же время станут надежнее и прочнее.
Применение пластмасс всюду дает экономию труда, средств, материалов.
Возьмем молодую отрасль нашей индустрии — газовую промышленность. Всем известно, что Москва получает газ по проложенным на сотни километров трубопроводам из Саратова, из Ставрополья. По всей стране сейчас открываются новые месторождения природною газа, строятся трубопроводы.
Большие перемены внес газ в быт. Миллионы трудящихся освободились от непроизводительного труда и получили прямой материальный выигрыш, так как приготовление пищи на газовом топливе обходится в 10–15 раз дешевле, чем на дровах, и в 5–6 раз дешевле, чем на керосине; использование газа в быту и в промышленности улучшает санитарно-гигиенические условия жизни трудящихся. Применение газа в металлургии улучшает технологию выплавки металлов.
В 1965 году будет добыто и произведено 150 миллиардов кубометров газа, способного как топливо заменить такое количество каменного угля, которое сейчас добывается в Донецком, Подмосковном и Печорском бассейнах, вместе взятых.
Вся эта масса газа требует прокладки тысяч километров трубопроводов. В этих условиях огромное значение имеет внедрение пластмассовых труб вместо металлических. Такие трубы при испытании показали прекрасные качества.
В Азербайджане на внутренних нефтепроводах были установлены полиэтиленовые трубы. И доказано их несомненное преимущество перед металлическими: за 4 года на трубы совершенно не подействовали вода и соли, даже парафин — бич промысловиков — откладывался в них гораздо медленнее. Эти трубы не подвергаются коррозии, благодаря гладкой поверхности стенок они пропускают на 20 и даже на 50 процентов жидкости больше, чем металлические.
В 1965 году у нас намечен выпуск 24 тысяч тонн полиэтиленовых труб.
Пластмасса полиэтилен — одна из самых распространенных в настоящее время. Она гибка и прочна, может быть бесцветной и легко окрашивается, хорошо прессуется, штампуется, вальцуется, обрабатывается на станках, отливается в формы. Из нее можно производить, помимо труб, нити и ленты, листы и тонкие пленки. Цистерны, бочки, контейнеры, ведра из полиэтилена не требуют покраски, не ржавеют, очень легки. Стоят они значительно дешевле металлических.
Стаканы, флаконы, бутылки и банки из этого материала не боятся удара и сжатия, хорошо моются. Прочные полиэтиленовые пленки находят самое разнообразное применение. Упакованный в тонкую пленку из полиэтилена хлеб остается свежим в течение нескольких дней. Такая пленка надежно предохраняет от усушки сыры, молочные и мясные товары. Из полиэтиленовой пленки изготовляют свертывающиеся карманные ботики и калоши. Интересна полиэтиленовая картофелечистка. На время работы ее присоединяют к водопроводному крану. Струей воды приводится в движение небольшая турбинка, а последней — терочный диск. Чистка одного килограмма картофеля занимает 3 минуты.
Ленинградский завод имени «Комсомольской правды» выпускает необычную продукцию — хрусталь из полистирола. Стоимость такого искусственного хрусталя в 10 с лишним раз меньше натурального, а по виду он ничем от него не отличается.
А вот еще любопытный пример неограниченных возможностей применения пластических масс. В Германской Демократической Республике уже более 6 лет работают без всякой смазки и видимых следов износа настольные часы, почти все детали которых сделаны из пластмасс.
Легкие и прочные пленки из пластических масс заменят тяжелый и дорогой брезент для укрытия зерна и овощей от непогоды при их перевозке и хранении. Тонкие прозрачные пленки из полиэтилена, ацетилцеллюлозы, терилена, хорошо пропускающие ультрафиолетовые лучи, с большим успехом используются в теплицах и парниках вместо стекла, так как растения в этом случае развиваются лучше, быстрее.
Кроме того, замена стекла пленками в несколько раз уменьшает стоимость парников. Намного ниже стоимость силоса, заложенного в огромных мешках из пластмассовой (полиэтиленовой) пленки, не пропускающих ни влаги, ни воздуха. Потери питательных веществ при этом составляют не более 6 процентов, против 20–50 процентов при хранении в обычных силосных ямах.
Пластическая сталь — так называется новый пластический материал, содержащий 80 процентов стали и 20 процентов пластмассы. Этот материал выпускается в США в двух видах — в форме тестообразной пасты и жидкости. Пасту можно использовать для восстановления сломанных металлических частей, заполнения отверстий в отливках и т. д. Она хорошо скрепляет сталь со сталью, сталь с бронзой, латунью, алюминием и многими другими материалами.
За рубежом уже начинают проводить опыты по строительству мостов при помощи этой пасты, обходясь без заклепок и сварки металла.
Широкое применение пластических масс в технике не только экономически выгодно, оно открывает перед ней новые богатейшие возможности.
С давних пор известны человеку такие строительные материалы, как дерево, кирпич, камень, кровельное железо. Но полностью ли удовлетворяют нас их качества? Далеко нет! Несравненно выше в этом отношении стоят пластические массы.
Если бы сейчас провели конкурс на лучший строительный материал, то победу на нем одержали бы не бетон и не кирпич, не металл и не дерево, а пластмассы. В самом деле, какой бы из старых строительных материалов мы ни взяли, каждый из них имеет какой-либо существенный недостаток. Например, очень прочен и долговечен гранитный камень, но он с большим трудом поддается обработке.
Легко строить из дерева, но такие постройки недолговечны, они боятся огня, дерево быстро стареет, начинает гнить. Очень прочен металл, например, сталь, но она дорога и тяжела, кроме того, для нее опасна сырость. Металл начинает ржаветь и разрушаться.
Такой ценный строительный материал, как железобетон, также обладает одним весьма серьезным недостатком — он очень тяжел.
Ни один из известных до сих пор строительных материалов не годится на все части дома. Из кирпича не построишь крыши, из кровельного железа — стен, а из дерева — водопровода и канализации. Этим требованиям удовлетворяют пластмассы, настолько универсальные по своим свойствам, что из них можно почти без применения других материалов построить дом и сделать для него всю обстановку.
В нашей стране уже созданы легкие сборно-разборные дома из пенопластов для дрейфующих станций «Северный полюс». Они с большим успехом выдержали испытание в суровых арктических условиях. В недалеком будущем такие дома найдут применение на строительстве железных дорог и гидростанций, на полевых станах и пастбищах.
Синтетические полимерные материалы индустриализируют строительство. Широкое применение их позволит организовать массовое поточное производство зданий, которые на строительной площадке будут монтироваться с помощью легчайших механизмов.
Сделать пластмассовый дом можно целиком на заводе. Только одна грузовая автомашина потребуется для того, чтобы привезти все части одноэтажного дома на место сборки. Два-три человека смогут собрать его в течение дня.
В настоящее время в Москве, в одной из мастерских института «Моспроект», создается уже пятиэтажный жилой дом из пластических масс. Наружные стены, перегородки, окна, полы, двери, кухонные полки и шкафы — все здесь будет сделано из пластмассы. Только каркас и перекрытие проектируются из железобетона. Стены этого дома будут как бы трехслойными. Наружный слой — самый прочный; он состоит из стеклопластика, которому нипочем любая непогода. Средний слой стены — это «шуба» дома, хранящая комнатное тепло; она представляет собой как бы пчелиные соты, изготовленные из бумаги, пропитанной смолой, и заполненные легчайшим пенопластом, так называемой мипорой. А внутренняя поверхность стен отделывается красивым декоративным пластиком самых различных расцветок.
В этом доме нет нужды белить потолки и оклеивать стены обоями. В нем не заведется плесень или жучок-древоточец. В квартиру не проникнут посторонние звуки. Зимой в помещении будет тепло, а летом — прохладно.
Предварительные расчеты показывают, что пластмассовый дом будет в 3–4 раза легче обычных зданий. Строительство его обойдется намного дешевле.
В конце 1959 года первый многоэтажный дом из пластических масс можно уже будет увидеть в Москве, в районе Измайлова.
Насколько велики масштабы использования пластических масс в строительстве, можно видеть из того, что мировое производство древесноволокнистых и древесно-стружечных плит, пропитанных синтетическими смолами, достигло уже в 1955 году 3,2 миллиона тонн.
В нашей стране в 1965 году будет произведено из дешевого сырья с применением синтетических смол 18 миллионов квадратных метров плиток из древесных пластиков для полов и стен, 10 миллионов квадратных метров листов слоистых пластиков, 200 тысяч кубических метров теплоизоляционных плит из полистирола.

* * *

Все более широкое распространение получает теперь искусственная кожа. Ею обивают кресла самолетов, автомобильных сидений, купе вагонов, пароходных кают. Теплая обувь, замшевые и лакированные туфли, футляры для фотоаппаратов, чемоданы, самые различные красивые и прочные вещи производят теперь из новых искусственных материалов, которые еще недавно называли заменителями. Искусственная кожа имеет такое же волокнистое строение, по внешнему виду ее нелегко отличить от натуральной, а по качеству она во многом превосходит то, что дает природа.
Такая кожа часто служит гораздо дольше, чем натуральная. Например, детали текстильных машин, изготовленные из нее, изнашиваются в 3–4 раза медленнее.
Ежегодное производство искусственной подошвенной кожи уже сейчас у нас достигло такого количества, какое можно получить от 12 миллионов голов крупного рогатого скота. В 1965 году будет выпущено 93 миллиона пар обуви с применением искусственных кож. Для получения такого количества натуральной кожи потребовалось бы забить около 2,5 миллиона голов крупного рогатого скота и 4 миллиона свиней и мелкого рогатого скота.
Виды искусственной кожи очень разнообразны.
В Калинине, на комбинате «Искож», выпускается прочная и изящная лакированная кожа. Стоимость ее в 4–6 раз ниже натуральной. Здесь же освоен выпуск искусственной замши, которая по качеству намного выше натуральной.
Новая микропористая резиновая подошва легка, как пробка, и носится в 2–3 раза дольше кожаной. Такая резина мягче, чем известная «микропорка», в 6 раз легче и намного дешевле.
В 1958 году экспериментальный завод в Кунцеве (под Москвой), а также заводы в Киеве и Кишиневе выпускают обувь из искусственной кожи с особой, непроницаемой для воды, но легко пропускающей воздух прокладкой.
Шахтеры получат из искусственной кожи прочную влагонепроницаемую обувь, машиностроители — ботинки, не боящиеся смазочных масел, химики — производственную обувь, стойкую к щелочам и кислотам.
В 1959 году под Москвой войдет в строй специальная фабрика, которая будет выпускать в год 48 миллионов метров синтетического переплетного материала на бумажной основе. Применение таких материалов в полиграфии позволит ежегодно экономить 50 миллионов метров тканей в год, которые пойдут на продажу. Кроме того, для таких книжных переплетов не страшны ни сырость, ни пыль, их можно протирать мокрой тряпкой.
Все большее применение в технике находят высокомолекулярные кремнийорганические соединения.
Кремнийорганические пленки могут надежно защищать от воды бумагу, камень, штукатурку. В Ленинграде такой пленкой покрыта часть стен Русского музея и Мраморного дворца. Пленка на мраморе и штукатурке сохраняется без изменения долгие годы.
Очень большое экономическое значение имеют эти вещества в электротехнической, радиотехнической и других отраслях промышленности. Применение кремний-органической изоляции для электродвигателей в 5–6 раз повышает срок их службы, позволяет поднять их мощность, снижает вес машин. Использование такой изоляции только в электродвигателях врубовых машин и угольных комбайнов сберегает теперь ежегодно нашему народному хозяйству около 100 миллионов рублей.
Электрический двигатель с литой изоляцией из специальных синтетических смол может работать в воде. Вместе с насосом его опускают в скважины и колодцы.
Со смотрового стекла автомашины, покрытого кремнийорганическим лаком, дождевые капли и кристаллы льда, образующегося зимой, легко сдуваются встречным потоком воздуха.
Из синтетических смол делают сейчас исключительной прочности клей, который надежно соединяет самые различные материалы — дерево, стекло, металлы.
Широкие заманчивые перспективы в науке и технике открывают высокомолекулярные, так называемые ионообменные смолы — иониты. Эти твердые мелкие зерна практически ни в чем не растворимого высокомолекулярного вещества обладают способностью поглощать из растворов самые различные вещества и затем удерживать их на своей поверхности. Иониты связывают либо металлическую часть солей, либо их кислотный остаток. Иониты используются теперь для улавливания многих ценных отходов, например серебра из промывных вод кинокопировальных фабрик, фотолабораторий, цехов серебрения и т. д. Подсчитано, что потери серебра на таких производствах в год достигают 10 процентов всего потребления его народным хозяйством. Иониты могут резко уменьшить эти потери. Находят применение иониты и во многих других отраслях хозяйства.
Этот чудесный порошок, похожий на манную крупу, превращает соленую морскую воду в пресную, оказывает нам неоценимые услуги в промышленности, поглощая ценнейшие металлы из воды или помогая их разделению друг от друга и получению в чистом виде.
Таковы далеко не полные возможности замечательных веществ — синтетических смол — полимеров.

ПОЛИМЕРЫ В МЕДИЦИНЕ

«....Углеводороды перестают быть... материалом, который... пригоден только для сообщения энергии мертвым механизмам; нефть, превращенная в жиры, надо надеяться, даст материал, который может оказаться пригодным для поддержания жизненной энергии человека».
(Академик Н. Д. Зелинский.)

Академик Зелинский имел в виду приготовление из нефтяных углеводородов жиров, которые можно было бы употреблять в пищу. Пока они еще не созданы. Зато изобретены из углеводородов такие вещества, которые другим способом «поддерживают жизненную энергию человека» — самую его жизнь!
В больницу привезли женщину в тяжелом состоянии. Врач установил, что у нее сильно раздулся и образовал нечто вроде мешка большой участок аорты (самой крупной кровеносной артерии в организме человека). «Мешок» вызывал страшные боли и мог в любую минуту прорваться.
Раньше такое заболевание неизбежно кончалось гибелью больного. Врачи признавали, что в таких случаях медицина бессильна чем-либо помочь погибающему человеку.
Но это было раньше. Теперь же спасти человека от верной смерти помогли полимеры. Взамен пораженной части аорты, длиною более 20 сантиметров, хирург пришил искусственную, пластмассовую, и больная стала быстро выздоравливать.
Искусственные кровеносные сосуды из поливиниловых губчатых материалов, из нейлона и капрона применяются теперь уже довольно часто.
Впервые пластмассу в медицине стали применять зубные врачи. Много веков искусственные зубы изготавливались из золота, серебра, платины. Пробовали применять кость и фарфор, но такие зубы значительно уступали металлическим.
Искусственный зуб должен быть прочным, износоустойчивым, легким, он не должен всасывать остатки пищи, изменять свои свойства с течением времени, оказывать какое-либо химическое действие на организм человека; и в наш век полимеров химики создали пластмассу, более подходящую для коронок и искусственных зубов, чем благородные металлы.
Из пластических масс теперь успешно делают суставы, ребра, глазные протезы и далее линзы из органического стекла (полиметилметакрилата), заменяющие хрусталик глаза. Эти линзы обладают малым удельным весом по сравнению с обычным стеклом, не вызывают вредных воздействий на глаза и, что самое главное, прекрасно заменяют естественный хрусталик.
По данным одной из зарубежных клиник, замена помутневшего хрусталика пластмассовым в 56 случаях из 63 прошла удачно: зрение было полностью восстановлено.
Тонкие пластмассовые пленки заменяют поврежденные барабанные перепонки и восстанавливают слух. Капроновая нить уже давно заменила металлические скрепки и шелковую нить при операциях.
Особенно интересно использование нитей из поливинилового спирта, растворимых в воде. Они обладают очень любопытным свойством: если скрученную нитку опустить в горячую воду, она быстро растворится, но если подвесить к ней какой-либо груз и опустить в горячую воду, то нить в растянутом состоянии не растворится. Возникающие при растяжении связи между молекулами препятствуют растворению этого полимера. Это его свойство используется с большой пользой хирургами. Набухающие после операции ткани человеческого организма растягивают нитку и не позволяют ей раствориться. Но как только опухоль спадает и с нитки снимается напряжение, она растворяется в организме человека, не принося никакого вреда больному.
Есть такие заболевания, при которых происходит срастание тазобедренных суставов, суставы теряют свою подвижность, и человек не может ходить. Восстановить подвижность сустава операционным путем можно было только на время, так как сустав вскоре снова срастался. И здесь помогла пластмасса, колпачок из которой, одеваемый на головку сустава, уже не позволяет ему вновь срастаться.
Замечательным достижением химии является открытие полимеров-кровезаменителей, поддерживающих жизненную энергию человека. Искусственная кровь из растворов особых полимерных веществ, например поливинилпирролидона, оказалась в некоторых отношениях даже лучше сыворотки натуральной крови. Поливинилпирролидон можно получать из продуктов синтеза природного газа метана — ацетилена и формальдегида, а также из фурфурола.
Поливинилпирролидон — это удивительный по своим свойствам синтетический полимер. В зависимости от того, какова длина его нитеобразных молекул, или (что то же самое) каков молекулярный вес полимера, он может применяться в совершенно различных направлениях.
Если размеры молекул поливинилпирролидона сравнительно небольшие (молекулярный вес 10–15 тысяч), то он способен присоединять различные ядовитые вещества и помогает их удалению из организма человека. Такой полимер является хорошим средством борьбы с ядами, выделяемыми возбудителями дифтерии и скарлатины.
Если молекулярный вес поливинилпирролидона выше 30–40 тысяч, то его водные растворы заменяют естественную сыворотку крови.
И, наконец, если молекулярный вес поливинилпирролидона выше 50 тысяч, то он, удерживая в организме пенициллин, инсулин, новокаин, увеличивает длительность их действия. Исследованием было установлено, что обезболивающее действие новокаина, длительность действия инсулина и пенициллина в присутствии поливинилпирролидона возрастает с 3–6 часов до 3–10 суток.
В самое последнее время было предложено для регулирования количества солей в организме человека использовать ионообменные смолы.
При консервировании крови, необходимой для переливания, иониты помогают удалить из нее соли кальция и тем самым предотвратить свертывание. Делаются попытки широкого применения ионообменных смол для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы и гипертонии. С помощью ионитов удается удалять из организма человека избыток натрия, способствующего возникновению отеков и повышению кровяного давления. Применение ионитов в этом случае позволяет отбросить использовавшийся ранее метод бессолевой диеты.
Применение ионообменных смол позволяет определять кислотность желудочного сока без неприятной процедуры взятия у больного желудочного сока зондом. Наконец, ионообменные смолы связывают многие токсические соединения, радиоактивные вещества и другие вредные для здоровья человека продукты.
Особое значение приобретают полимерные материалы при изготовлении разнообразного медицинского инструмента и оборудования.
Приведем два замечательных примера. При длительных операциях на сердце, почках и на других важнейших органах человека возникает необходимость выключения их работы и в то же время поддержания жизненной деятельности всего организма. В поисках такой возможности ученые создали уже несколько действующих моделей аппаратов — «искусственное сердце», «легкие» и «искусственная почка», которые выполняют необходимые функции этих органов, пока происходит операция. Во всех этих аппаратах физиологическая часть их, т. е. та часть, которая соприкасается с кровью, изготавливается из полимерных материалов, обеспечивающих неизменность состава крови, циркулирующей через аппараты.
С 1957 года в институте хирургии имени А. В. Вишневского при операциях уже успешно применяется аппарат искусственного кровообращения, разработанный и изготовленный научно-исследовательским институтом экспериментальной хирургической аппаратуры и инструментов. Такие аппараты, появление которых обязано успехам полимерной науки, открывают неограниченные возможности для сердечной хирургии, для хирургии почек и других важнейших органов человеческого организма.
Применение полимерных материалов в медицине может быть значительно расширено при условии изыскания новых типов материалов, инертных по отношению к крови, хорошо «уживающихся» с тканью человеческого организма, обладающих необходимой прочностью и гибкостью.
В деле использования полимеров для охраны здоровья человека сделаны пока еще только первые шаги. Необходима длительная, упорная работа химиков и медиков, чтобы синтетические полимеры заняли почетное место в медицине и медицинской промышленности.
Дальнейшему расцвету медицинской науки в Советской стране, новому подъему борьбы за здоровье трудящихся, несомненно, будет способствовать создание новых антибиотиков, широкое использование синтетических полимеров в хирургии и терапии.

ВСЕНАРОДНОЕ ДЕЛО

«Ускоренное развитие химической промышленности должно стать всенародным делом».
(Из материалов майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС.)

Постановление майского Пленума ЦК КПСС об ускоренном развитии нашей химической промышленности открывает новую страницу в борьбе советского народа за создание материально-технической базы коммунизма.
Для быстрейшего осуществления этого замечательного постановления партии у нас есть все необходимое. Советский Союз обладает практически неограниченными ресурсами сырья для развития химической промышленности. Наше отечественное машиностроение может изготовить для химических предприятий любое оборудование. На развитие химической индустрии в ближайшие 7 лет государством выделены огромные денежные средства — более 100 миллиардов рублей.
И самое главное, у нас есть кадры замечательных ученых-химиков, опытных производственников, квалифицированных рабочих, способных создать большую советскую химическую индустрию!
До 1965 года в химической промышленности и в смежных с ней отраслях будет построено и реконструировано 257 предприятий. Значительно расширится изготовление оборудования для химической промышленности. Будет построено и введено в действие 14 новых заводов, закончено строительство и реконструкция 42 заводов химического машиностроения, текстильного технологического оборудования для промышленности, искусственных синтетических волокон, арматурных, компрессорных и насосных заводов.
Новые заводы химической промышленности строятся в первую очередь в районах, обладающих мощными запасами сырья, — в Поволжье и на Северном Кавказе, в Казахстане, Средней Азии, Западной Сибири. Значительно развивается химическая промышленность на Украине, в Белоруссии, в Азербайджане и в других союзных республиках.
В Украинской ССР в ближайшие 7 лет выпуск синтетических смол и пластических масс увеличится в 75–80 раз, искусственного и синтетического волокон — в 12 раз, полупродуктов для волокон и пластмасс — в 5 раз. Предусматривается изготовление пластмассовой мебели, синтетических клеев для мебельного и фанерного производства, деталей машин и оборудования.
Во многих экономических административных районах республики будут построены новые химические предприятия. В Станиславском районе — трикотажная фабрика и комбинат штапельных костюмных тканей, в Днепропетровском — трикотажная фабрика, в Луганском — два комбината шелковых тканей, в Харьковском — фабрика искусственного каракуля и другие.
В Кузбассе — одном из важнейших угольно-металлургических районов Сибири и всей нашей страны — теперь на основе продуктов переработки каменного угля создается мощная химическая промышленность. Предприятия Кузбасса и сейчас производят много удобрений, красителей, пластических масс. Один химический завод «Карболит» выпускает свыше 50 наименований синтетических изделий, используемых почти тысячью предприятий и строек. В ближайшие годы химические предприятия Кемеровского экономического района освоят выпуск 25 новых видов материалов, в частности синтетических волокон, которые раньше здесь не производились совсем.
Успешное осуществление намеченной майским (1958 год) Пленумом ЦК КПСС программы ускоренного развития химической промышленности во многом зависит теперь от инициативы советов народного хозяйства.
Решительно, настойчиво бороться за скорейший пуск новых заводов химической индустрии, за полное использование производственных мощностей химических предприятий — это значит активно, делом способствовать выполнению важнейшей народнохозяйственной задачи, поставленной сейчас нашей партией перед советским народом.
Многие совнархозы уделяют теперь химическим стройкам особое внимание. В Куйбышевской области, например, химические новостройки объявлены ударными и первоочередными. Партийные и хозяйственные организации принимают все меры к тому, чтобы подтянуть отстающие участки, стремятся широко распространить замечательный опыт строителей Новокуйбышевского завода синтетического спирта, которые на год раньше срока ввели в действие первую очередь предприятия.
Насколько велики возможности наших действующих химических предприятий по увеличению выпуска продукции, можно видеть на примере Нижне-Тагильского и Свердловского пластмассовых заводов. Подсчитано, что если бы оба эти завода полностью использовали имеющиеся мощности и в достатке снабжались сырьем, то они смогли бы увеличить выпуск продукции в 2 раза. Подобных фактов немало и в других экономических районах.
Важнейшее значение для получения полимерных изделий приобретает рациональное использование особенностей сырьевых источников и отходов промышленных предприятий. Совнархозы и коллективы предприятий в содружестве с научно-исследовательскими организациями решают в настоящее время крупнейшие задачи в этом направлении.
В зависимости от месторождения нефть и природные газы содержат исходные продукты для производства полимеров различного качества и в разных количествах. Это необходимо строго учитывать при организации тех или иных химических предприятий.
Так, например, попутные газы бакинской нефти содержат 4 процента этана, пропана и бутана, саратовский природный газ — всего около 2 процентов, а некоторые газовые месторождения под Грозным и в Краснодарском крае — иногда 50 процентов. Бакинская нефть богата непосредственно выделяющимся при добыче ценным жидким углеводородом — циклогексаном (исходным сырьем для получения нейлона и капрона), который обычно приходится вырабатывать из бензола химическим путем.
Совершенно очевидно, что в интересах реализации постановления майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС переработке этана, пропана и бутана должно быть уделено первоочередное внимание. До последнего времени это ценнейшее сырье не использовалось вообще. Даже сейчас на многих нефтепромыслах большие количества попутного газа сжигают в факелах. В 1957 году таким путем было уничтожено около 45 процентов всех попутных газов. Особенно велики были эти потери в Татарской АССР, в Куйбышевской области, Краснодарском крае и Туркменской ССР.
Большое значение уделяется также комплексному использованию побочных продуктов коксохимической промышленности и металлургических заводов. Кемеровским обкомом КПСС поставлен вопрос о комплексном использовании энергетических углей, которые потребляются электрическими станциями, чтобы ежесуточно получать дополнительно сотни тонн каменноугольной смолы, бензола, аммиака, миллионы кубометров газа как сырья для химической промышленности и высокоценного топлива для газификации городов там, где нет природного газа.
Некоторые коксохимические заводы до сих пор не используют полностью своих возможностей по улавливанию химических продуктов, получаемых при коксовании углей, засоряя воздух и бесполезно растрачивая ценнейшее сырье.
Теперь, когда ведомственные барьеры в результате мудрой политики нашей партии ликвидированы, советы народного хозяйства могут полноценно использовать все природные богатства каждого экономического района и все отходы производства (ибо достижения химии уничтожили фактически самое понятие «отходы»), которые стали теперь ценным сырьем для химической промышленности.
Общенародная задача ускоренного развития химической промышленности и в особенности пластических масс, синтетических волокон, синтетического каучука и многих полимерных изделий заключается не только в расширении производства химических продуктов, что, конечно, главное, но также и в изыскании разнообразных областей использования и применения полимеров. В этом отношении представляются поистине неограниченные возможности для проявления инициативы, творческого труда, изобретательской мысли рабочих, инженеров, конструкторов, ученых.
Применение полимеров в технике, строительстве, сельском хозяйстве, в медицине, в быту советского человека — это развивающееся, прогрессирующее дело.
Пока что мы используем малую долю возможностей применения полимеров.
Наука выявляет все новые методы технологии, новые приемы переработки, новые типы полимеров и требует их практического применения.
Большая ответственность в организации научного исследования ложится на Академию наук СССР, на академии наук союзных республик, на высшие учебные заведения, отраслевые научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, на заводские исследовательские лаборатории.
Русская и советская наука внесла неоценимый вклад в сокровищницу мирового химического знания. Однако, несмотря на то что впервые в России была открыта реакция полимеризации, а в СССР были впервые получены синтетический каучук и другие замечательные по своим свойствам синтетические полимеры, необходим еще огромный по своей творческой насыщенности скачок, чтобы советская полимерная наука в настоящее время могла стать во главе мировой полимерной науки.
Объем работ по полимерам в исследовательских организациях резко расширяется. В связи с реализацией решений майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС только в Академии наук СССР организуются новые институты: нефтехимического синтеза, по геологии и разработке горючих ископаемых, по природным высокомолекулярным веществам; значительно расширяется объем работ в ряде существующих институтов: химической физики, органической химии, элементоорганических соединений, физической химии и других.
В Академии наук Украинской ССР будут работать новые институты: природного газа, высокомолекулярных соединений, расширяется работа по полимерам в других институтах. Предусмотрено создание в 1958–1960 годах ряда новых институтов в составе Сибирского отделения Академии наук СССР, создаются новые отделы в институтах академий наук Латвийской ССР и Армянской ССР.
Расширяется работа по полимерам в высших учебных заведениях, главным образом на химических факультетах университетов и в химико-технологических институтах. Для организации работ в Московском, Ленинградском, Горьковском, Воронежском, Саратовском, Уральском, Среднеазиатском, Азербайджанском и других университетах будут созданы проблемные исследовательские лаборатории, обеспечивающие развитие теоретических и поисковых работ в области полимерной науки.
В связи с невиданным размахом дела развития производства полимерных материалов и изделий из них, исследовательских работ по полимерам встает задача расширения подготовки и переподготовки квалифицированных рабочих, инженерных и научных кадров. Здесь также принимаются меры, обеспечивающие своевременную подготовку их. Только в одном Московском университете выпуск молодых исследователей по кафедре полимеров химического факультета будет увеличен в 8 раз, а аспирантов — в 3 раза по сравнению с 1957 годом.
Большое значение имеет дело подбора молодых кадров на стройки химических предприятий нефтяной и газовой индустрии. Когда начинается большое государственное мероприятие, осуществляется новый исторический этап развития Советского государства, комсомол, верный помощник партии, оказывается в первых рядах молодых строителей коммунизма.
XIII съезд ВЛКСМ объявил шефство комсомола над строительством предприятий химической, нефтяной и газовой промышленности и решил направить на эти стройки новые отряды молодых энтузиастов. Пленум ЦК КПСС одобрил инициативу комсомола. В этом одобрении выражены огромное доверие и отеческое напутствие молодежи, готовой отправиться на новое героическое дело.
Так было всегда — и когда начали строить гигантские электростанции, и когда была поставлена задача освоения целинных и залежных земель, и когда строились новые города. ЦК ВЛКСМ одобрил в соответствии с решениями съезда комсомола предложения Башкирского, Куйбышевского, Татарского обкомов комсомола и ЦК ЛКСМ Азербайджана и Грузии об установлении шефства над строительством Башкирского, Сумгаитского заводов синтетического каучука, Черниговского, Руставского заводов синтетического волокна и других предприятий химической промышленности. Одобрены также предложения ряда других обкомов, а также ЦК ЛКСМ Украины и Белоруссии об установлении шефства над строительством предприятий нефтяной и газовой промышленности. Указанным обкомам комсомола и Центральным Комитетам ЛКСМ поручено совместно с совнархозами отобрать в 1958–1959 годах на добровольных началах на строительство этих предприятий необходимое количество комсомольцев и молодежи.
Решения майского Пленума ЦК КПСС всколыхнули весь советский народ. Создание большой советской химической индустрии требует усилий всего советского народа, требует большого вдохновенного труда рабочих, инженерно-технических работников, ученых.
Полимерным материалам, материалам неограниченных возможностей, в нашей стране открыты зеленые светофоры, и каждый советский человек должен внести свой творческий вклад в это общенародное дело.
Претворение в жизнь постановления майского (1958 год) Пленума ЦК КПСС явится новым крупным этапом в продвижении нашей страны к коммунизму.

Схема получения и переработки нефти.
Все эти продукты можно получить из природного газа (метана).
Сущность вулканизации каучука: а — структура каучука; б — структура слабо вулканизированного каучука (образование резины); в — структура сильно вулканизированного каучука (образование эбонита). Белые кружки — звенья цепной молекулы каучука; черные — молекулы серы.
Сущность пластификации полимеров: а — структура непластифицированного полимера; б — структура пластифицированного полимера. Белые кружочки — звенья вытянутой цепной молекулы полимера; черные — молекулы пластификатора.
Схема молекулярных цепей «гибридов» полимеров: а — молекула обычного полимера; б — молекула блокполимера; в — молекула привитого полимера
Семья синтетических каучуков непрерывно растет.
Искусственное волокно, получаемое из древесины, — хороший заменитель природного сырья: хлопка, шерсти, шелка.

СОДЕРЖАНИЕ

Век полимеров .... 3
Неисчерпаемые богатства .... 6
Мир гигантских молекул .... 13
Битва за каучук .... 24
Чудесные волокна .... 34
Материалы неограниченных возможностей .... 44
Полимеры в медицине .... 56
Всенародное дело .... 61