3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Мы уже говорили о том, что лишь в начальный период своего развития промышленность пластмасс потреб­ляла в качестве сырья такие природные продукты, к ко­торым относятся клетчатка, казеин, а также битум и пеки, добываемые из недр земли.

Последующие этапы развития промышленности пласт­масс, начиная с начала XX века, связаны с широким при­менением синтетических смол, получаемых искусственным путём из простейших органических соединений. При этом оказалось, что искусственным путём можно приготовить почти неограниченное число разнообразных смол, тогда как из природных продуктов путём их химической переработки можно получить только весьма ограниченное число веществ, способных служить связующей основой в пластмассах. Следовательно, лишь путь синтеза позво­ляет достигнуть бесконечного разнообразия в свойствах материалов.

Благодаря огромным успехам науки и техники в обла­сти органического синтеза, современная промышленность способна производить в больших масштабах сложнейшие химические вещества, в том числе и пластмассы, путём последовательного химического превращения простейших и доступных видов сырья.

Уголь, нефть и продукты их переработки, воздух и вода, поваренная соль и речной песок стали основными видами сырья для получения синтетических смол и пласт­масс. Как известно, эти источники практически неисчер­паемы.

Наличие огромных запасов доступных сырьевых источ­ников явилось также одной из важных причин бурного развития промышленности пластмасс.

Много чудесных превращений должны претерпевать эти сырые материалы, прежде чем превратиться в проч­ную, лёгкую и прозрачную пластмассу. Путей этих пре­вращений множество, и одни и те же материалы могут быть получены различными способами и из различных источников.

В настоящее время из нефти получают искусственным путём свыше 20 000 различных органических веществ; многие из них являются полупродуктами для получения пластических масс. Из каменного угля можно получить ещё большее число соединений. Современная химическая промышленность не стремится использовать составные части нефти или угля только для одной какой-либо цели, например, нефть — только для получения бензина, а уголь — только для получения кокса. Экономически более выгодным считается комплексное, то-есть многостороннее, полное использование всех продуктов, получающихся при переработке нефти или каменного угля. Такое использо­вание сырьевых источников, с утилизацией всех отходов производства, позволяет получать новые материалы по низкой стоимости, и одновременно с этим понизить стои­мость основного продукта. Так, например, при получении из нефти авиационного бензина путём крекинга и пиролиза (Крекингом и пиролизом называют разложение нефтей и мазута при нагревании их в аппаратах специального устройства. В результате этих процессов из нефти получается значительно больше бензина, керосина, бензола и других ценных нефтепродук­тов, чем при обычной перегонке. Кроме того, образуется большое количество газов. Более подробные сведения об этих процессах можно найти в брошюре «Научно-популярной библиотеки» Гостехиздата: Д. А. Катренко, «Чёрное золото») свыше половины нефти превращается в газообразные отходы и смолистые остатки. Ещё недавно газообразные «отходы» сжигались в топках или просто выбрасывались на воздух. Однако эти газы содержат большое количество метана, этилена, пропилена, изобу­тилена и других углеводородов, являющихся ценнейшим сырьём для многих синтезов, в том числе и для получения пластмасс.

Метан, как было показано советским химиком С. С. Медведевым, при окислении воздухом переходит в формальдегид — одну из главных составных частей фенолальдегидных смол.

Этилен по реакции, открытой ещё А. М. Бутлеровым, можно превратить в этиловый спирт, который служит сырьём для синтеза каучука по способу академика С. В. Лебедева. Этилен является также исходным сырьём для получения полихлорвиниловых смол, применяемых при изготовленииэлектроизоляции, трубопроводов для перекачки кислот и масел, рулевых колёс для автомашин и тракторов, обуви, обивки для мебели, клеёнок, цветных плащей, сумок и т. д.

Из пропилена, по реакции Бутлерова, получают изопропиловый спирт, а из него ацетон, который является сырьём для получения полиакриловых смол, известных под названием небьющегося стекла плексиглас. На ри­сунке 13 приведена примерная схема использования газов крекинг-заводовдля органического синтеза.

Не меньшую ценность имеют также смолистые отходы и жидкие продукты пиролиза и крекинга, так как из со­держащихся в них ароматических углеводородов можно получить фенолы, кислоты и другие продукты, необходи­мые в промышленности пластмасс, для получения дуби­телей и т. д.

Примерная схема использования крекинг-газов для получения синтетических смол

Примерная схема использования крекинг-газов для получения синтетических смол

Каменный уголь и продукты его переработки также являются неисчерпаемыми источниками для получения самых разнообразных органических соединений. При су­хой перегонке (перегонке без доступа воздуха) каменного угля получается целый ряд газообразных и жидких про­дуктов и остаётся твёрдый кокс. На современных коксо­химических заводах коксовые газы используются для получения синтетического аммиака. Однако они могут быть использованы более полно, так как содержат раз­личные углеводороды, которые, как и газы крекинга, могут быть употреблены для получения синтетических смол, пластмасс и других ценных продуктов. А из жидких ка­менноугольных смол извлекаются ароматические углево­дороды, фенол, нафталин и другие соединения, из кото­рых получают растворители, красители и синтетические смолы.

Мы уже видели, что при конденсации фенола (карбо­ловой кислоты) с формалином образуются смолы, которые применяются на практике или для составления бакелито­вого лака или для получения бакелитовых пластмасс, из которых изготовляются детали автомобилей, штепсельные розетки, телефонные аппараты, детали радиоприёмников, музыкальных инструментов и т. д. В последующие годы фенол нашёл широкое применение для синтеза адипи­новой кислоты и гексаметилендиамина. При конденсации этих двух соединений образуется так называемая поли­амидная смола, схема получения которой приведена на ри­сунке 14.

Схема получения полиамидной смолы

Схема получения полиамидной смолы

Полиамидная смола отличается высокой прочностью, гибкостью и стойкостью к действию кислот и щелочей. Кроме того, она выдерживает значительное нагревание, расплавляясь лишь при 250° С. Наличие таких ценных свойств позволяет применять её для изготовления литых изделий высокой прочности (трубки, болты, гайки, конвей­ерные ленты, медицинские инструменты и т. д.). Покрытия из полиамидной смолы обладают хорошими электроизоля­ционными свойствами и исключительно высокой проч­ностью. Медную проволоку, изолированную этой смолой, можно сломать при многократном изгибании или разор­вать при растяжении, но изоляция при этом сохранится в неповреждённом виде. Особенно ценным свойством полиамидной смолы является её способность подвергаться «прядению». Для этой цели смолу расплавляют и продав­ливают через узкие отверстия металлического сита (так называемая «фильера») и получают таким путём тонкие непрерывные нити. Такие нити обычно применяют взамен щетины для изготовления щёток. Но если эти нити под­вергнуть сильному растяжению в холодном состоянии, то они сильно вытягиваются и превращаются в полупро­зрачные тонкие (толщиной менее 1/100 миллиметра) бле­стящие как шёлк нити, которые по своей прочности превосходят натуральный шёлк. Из них изготовляются тончайшие и прочные чулки, они применяются при изго­товлении покрышек для самолётных шин, для пара­шютов и при изготовлении других ответственных из­делий.

Широко распространённый вид синтетического шёл­ка — «капрон»,— из которого изготовляются чулки и дру­гие трикотажные изделия, также получается из фенола. Метод получения этого ценного вида синтетического волокна был разработан советскими учёными И. Л. Кнунян­цем, 3. А. Роговиным и другими.

Таким образом, мы видим, что из угля, воздуха и воды можно получить и прочные детали машин и лучший вид шёлка.

Другая составная часть каменноугольного дёгтя — нафталин, известный в обиходе для уничтожения моли, также является ценным видом сырья для промышленности пластмасс.

При окислении кислородом воздуха при высокой температуре нафталин превращается в новый про­дукт — фталевый ангидрид. Последний при поликонден­сации с глицерином образует глифталевые смолы, которые применяются для изготовления лаков (автомобильные эмали, авиационные эмали) и пластмасс, отличающихся высокой прочностью, блеском и стойкостью к действию бензина и масел.

Одна из главных составных частей каменноугольной смолы и коксового газа — бензол — является исходным сырьём для производства фенола, анилина и других ве­ществ, из которых, в свою очередь, получают различные виды синтетических смол, пластмасс, пластификаторов, красителей и т. п.

Кокс, применявшийся раньше только для металлургии, теперь во всё больших масштабах начинает потребляться химической промышленностью. При сплавлении кокса с известью в специальных электрических печах при темпе­ратуре около 3000° С образуется твёрдое белое вещество — карбид кальция, который при разложении водой даёт ацетилен. Такой способ получения ацетилена при наличии дешёвой электроэнергии считается самым экономичным и имеет все перспективы дальнейшего развития в нашей стране. Ацетилен легко вступает во всевозможные хими­ческие реакции и из него можно получить сотни различ­ных продуктов. Но особенно широкое применение он на­ходит для производства различных синтетических смол, каучуков и пластмасс.

На рисунке 15 показана схема получения ацети­лена из кокса и его применения в промышленности пласт­масс.

Схема получения и применения ацетилена для синтеза синтетических смол

Схема получения и применения ацетилена для синтеза синтетических смол

Из ацетилена и уксусной кислоты получают ценный продукт для промышленности пластмасс — поливинилацетат. Он находит широкое применение для изготовления фотографических и кинематографических плёнок, клею­щих веществ, прозрачного броневого стекла и других изделий.

Ацетилен употребляется также для получения различ­ных типов синтетического каучука и синтетических смол, не говоря о его применении для синтеза сотен других ор­ганических веществ.

Немаловажную роль в качестве сырья для промышлен­ности пластмасс играет и обычная поваренная соль. Она служит источником хлора и таким образом является важ­ным видом сырья для получения смол, содержащих хлор.

Приведённые примеры показывают, что при современ­ном уровне развития науки и техники такие простейшие и доступные природные источники сырья как воздух и вода, уголь и нефть, известь и поваренная соль, путём раз­личных химических реакций могут быть превращены в синтетические смолы, пластмассы и другие химические соединения сложнейшего строения, имеющие широкое применение в технике и быту.