.
Меню сайта
|
ПОЛИМЕРЫ БУДУЩЕГО. Полимеры-строительный материалПОЛИМЕРЫ БУДУЩЕГО. Полимеры-строительный материалАвторы научно-фантастических романов рисуют нам конструкционные материалы будущего, в которых сочетаются лучшие свойства известных материалов — прочность стали, прозрачность стекла и в то же время упругость и стойкость к ударам, присущие лучшим пластикам. Возможно ли создать такие материалы, И какие пути ведут к этому? Из трех перечисленных материалов наиболее прочны силикаты (стекло), но они хрупки; металлы тяжелы и непрозрачны; пластики упруги, но недостаточно прочны. Уже давно предпринимаются попытки сочетать в одном материале лучшие свойства двух веществ — стекла и пластика. Для этого стекло вытягивают в тонкие нити, из нитей готовят ткани или подобие войлока и пропитывают жидким веществом, способным со временем или при нагревании превращаться в упругий полимер. Таким образом, прочность создается стеклянными нитями, а упругость — пропитывающим полимером. Эти замечательные материалы называются стеклопластиками и широко применяются в авиации, судостроении, для изготовления труб, мебели. В будущем прочность стеклопластиков увеличится еще больше благодаря повышению прочности стеклянных нитей. Но еще более интересный путь — замена стеклянных нитей нитями из синтетических полимеров. Уже сейчас можно получать полимерные нити с прочностью до 150 —170 кг/мм2, т. е. с прочностью хорошей стали. Плотность таких нитей в 7—8 раз меньше, чем у стали, и, таким образом, на единицу веса они во много раз прочнее металла. В недалеком будущем удастся получить еще более прочные искусственные волокна. Применяя их вместо стеклянных волокон, химики создадут новые материалы легче и прочное стали.
Вся эта группа материалов, состоящих из различных волокон и полимера-связующего, называется армированными пластиками. Пока они с трудом перерабатываются в изделия, но, когда освоят их обработку на машинах, армированные пластики станут важнейшим конструкционным материалом. Существует возможность получить подобные материалы, не вводя в полимер стеклянные или другие волокна. Некоторые полимеры, кристаллизуясь, образуют длинные и тонкие кристаллы, очень похожие на волокна. Такие кристаллики могут играть ту же роль, что и волокна в армированных пластиках. Полимеры, кристаллизующиеся таким образом, тоже замечательно сочетают в себе прочность и упругость. Примером такого самоармирующегося полимера являются поликарбонаты. Они пока дороги и применяются только в специальных случаях, но им принадлежит большое будущее.
Уже сейчас есть полимерные материалы, которые отличаются необычайно высоким сопротивлением к истиранию и износу. Шины, сделанные из них, проходят сотни тысяч километров. Основой для этих полимерных материалов служат пока еще дорогие и редкие полиуретан эфиры. Но, несомненно, разработают более простую технологию, и не изнашивающиеся полимеры прочно войдут в производство шин, покрытий полов, шлангов и любых трущихся изделий из резины. Удивительная способность этих полимеров сопротивляться износу вызвана тем, что в них не распространяются трещины; каждая маленькая трещина, являющаяся началом разрушения вещества, быстро залечивается. В любом месте повреждения эти полимеры быстро упрочняются, что препятствует дальнейшему распространению повреждения. С помощью таких полимеров химики получат еще один класс полимерных материалов — прочные и очень легкие полимерные пены. Обычные полимерные пены применяются довольно широко и сейчас; они обладают легкостью и малой теплопроводностью. Но они непрочны и легко истираются. Если же приготовить пены из не истираемого полимерного вещества, то сфера их применения значительно расширится. Уже сейчас пены из полиуретан эфиров начинают широко использоваться в технике, для матрасов и мебели, для подкладки легкой и теплой одежды. Однако прочность полимерных пен остается все же небольшой, и возникает желание их упрочнить. Мы знаем, что для упрочнения полимеров в них вводят волокна. Нельзя ли армировать и пены? Жесткими волокнами (стеклянными или даже обычными синтетическими) армировать пены нельзя: слишком велико различие их свойств. Пена будет легко растягиваться, а жесткие волокна растягиваться так не смогут и начнут от нее отрываться. Материал легко разрушится. Но если армировать пену упругими и прочными волокнами, которые растягивались бы так же, как и она сама, это затруднение исчезнет. Таким способом можно создать прочные, очень легкие и стойкие к износу пенные полимерные материалы. |
ПОИСК
Block title
|