Два шага до чуда(Очерки)

Современному химику, имеющему дело с высокомолекулярными соединениями, нередко приходится выступать в роли «портного» и сшивать молекулы друг с другом. Конечно, иглой здесь пользоваться нельзя, а нитками служат атомы. Изделие химиков-портных напоминает сеть: длинные параллельные ожерелья молекул соединены между собой короткими атомными перемычками. Кому нужны молекулярные сети? Нам с вами, потребителям химической продукции. Несминаемость тканей, нерастворимость и жаростойкость полимеров, эластичность или твердость пластмасс — все это результат сшивки молекул.

Итак, полимеры — это вещества, молекулы которых состоят из длинных углеродных цепей. Поэтому их вырабатывают из богатых углеродом нефти, природного газа, угля. Но не только углерод способен образовывать длинные молекулярные цепи. Известны природные полимеры, состоящие из кремния — элемента, слагающего скалы и камни. Каждый из нас хорошо знаком с этими каменными полимерами. Обыкновенный песок — один из них. В песке трудно обнаружить что-либо родственное с теми высокомолекулярными соединениями, о которых мы все время говорили. И все-таки оно есть. Полимеры кремния особенно похожи на сшитые полимеры: их молекулы тоже образуют сеть. Правда, молекулярные нити песка не содержат углерода и состоят лишь из атомов кремния и кислорода. И сшиты они тем же кислородом.

Это и привлекло ученых. Они решили вырастить гибрид каменного и углеродного полимеров: в ячеи кремниевой сети врастили куски обычных полимеров. И получилось чудо: новые полимеры — их называют кремнийорганическими — унаследовали от камня стойкость к огню, морозу и кислороду, а от органических предков — гибкость, эластичность, упругость.

С такими способностями можно браться почти за любое трудное дело: защищать металлы от воды и ржавчины, надежно изолировать провода при жаре в 300–500 градусов, выступать в качестве термостойких смазок, лаков, покрытий… Вот почему кремнийорганические соединения все чаще приходят на заводы и даже отправляются в космические полеты.

ДВИЖЕТСЯ НЕСМЕТНАЯ РАТЬ…

Я смог рассказать об особенностях, характере, способностях лишь некоторых полимеров. А их сегодня множество. В пробирках рождаются новые, еще неизвестные никому гиганты микромира. Им давно потеряли счет. Сколько сейчас существует полимеров на свете, уже не знает никто. Но каждые десять минут появляется на свет новый полимер. За сутки их рождается 150, за год — 50 тысяч! Их воспитывают, обучают, и они идут на службу человеку. И не только туда, где без них никак не обойтись. Приобретая свойства старых материалов, они все решительнее занимают их место.

Зачем химики создают эту рать? Зачем посылают они свое полимерное войско, в наступление на наши привычные материалы — медь, свинец, платину, шелк, шерсть? Для чего, например, выпускать искусственное шелковое волокно, если тутовый шелкопряд дает отличный натуральный шелк? Чем пришлись не по вкусу нашим инженерам золото и платина, которые выдерживают действие почти любых едких веществ?

Ответ на все эти вопросы дает все та же арифметика. Полимеры стоят намного дешевле и меди, и свинца, и шерсти, не говоря уже о золоте или платине. И это — главное. Вот, скажем, из древесины, пропитанной полимерами и спрессованной, делают подшипники. Этот материал стоит в 20 раз дешевле, чем баббит, и в 10 раз дешевле бронзы (подшипники обычно изготовляют из этих сплавов). А работают «деревянно-полимерные» подшипники не хуже металлических. Во столько же раз дешевле обувь из искусственной и синтетической кожи по сравнению с натуральной. (Кстати сказать, из дешевой кожи, выращенной не в течение многих месяцев на теле животных, а в течение нескольких часов и даже минут в чреве машин, можно шить что угодно — ведь полимеры, из которых она изготовляется, способны передать ей любые из своих бесконечно разнообразных свойств: жесткость и эластичность, монолитность и многослойность, пористость и водонепроницаемость, огнестойкость и неизнашиваемость). Или взять волокно нитрон, о котором мы уже говорили. Тонна этой «химической шерсти» стоит 800 рублей. А шерсть, которую дают нам овцы, обходится в 3000 рублей за тонну.

«Царская водка», ядовитая смесь азотной и соляной кислот, без следа растворяет золото. До недавнего времени только платина выдерживала натиск этой агрессивной жидкости. А сейчас появился полимер фторопласт, прозванный за выносливость веществом с алмазным сердцем и шкурой носорога. Так вот этот скромный, незаметный родственник полиэтилена (его другое название: тетрафторэтилен) оказался не по зубам ни кипящим щелочам, ни «царской водке», ни плавиковой кислоте, разъедающей стекло. А стоит он настолько дешево в сравнении с драгоценной платиной, что из него формуют большие трубы для химических заводов.

Но не только в низкой стоимости сила полимеров. Они гораздо лучше металлов поддаются обработке. Значит, детали из них можно изготовлять гораздо быстрее, не нужны мощные фрезерные или токарные станки.