Як правило, пластмаса - це складна органічна сполука, що включає в себе кілька компонентів. Найважливішим із них, що задає основні властивості матеріалу, є штучна смола. Виробництво будь-якої пластмаси починається з приготування цієї смоли. Взагалі, смоли займають проміжне положення між твердими і рідкими речовинами.
З одного боку, вони мають багато якостей твердих тіл, але їм також у великій мірі властива
Подібно каучуку, до якого вони дуже близькі за своїми властивостями, смоли відносяться до полімерів, тобто їх молекули складаються з величезного числа однакових (часто дуже простих за своєю будовою) ланок.
Штучні (синтетичні) смоли можуть бути отримані як результат хімічної реакції двох типів: реакції
Фенольні смоли, наприклад, виходять з фенолу і формальдегіду: дві молекули фенолу зв'язуються між собою як би містком метиленової групою, що міститься в формальдегіді, при цьому виділяється вода. Потім ці, вже подвійні, молекули зв'язуються між собою. Зрештою, виходить велика молекула лінійного або тривимірної будови.
При реакції полімеризації у взаємодію вступають молекули одного і того ж речовини. З'єднуючись між собою, вони утворюють нову речовину - полімер без виділення побічних продуктів. До реакції полімеризації здатні все органічні речовини, що мають у своїй
Смола пов'язує, або, як іноді кажуть, цементує, всі складові частини пластмаси, надає їй пластичність і інші цінні якості - твердість, водостійкість, механічні та електроізоляційні властивості. Крім смоли в багатьох типах пластмас важливе місце (50-70% маси) займають так звані наповнювачі, які можуть бути як органічними, так і мінеральними речовинами.
Серед органічних наповнювачів найбільш важливим вважається целюлоза (застосовується у вигляді паперу. Тканини або Лінтера - бавовняних отчесого; їх просочують розчином смоли, потім сушать і пресують). До неорганічних наповнювачів відносяться слюда, шифер, тальк, азбест, скляна тканину і графіт.
Як правило, наповнювачі значно дешевше смоли, а введення їх при правильному підборі - майже не погіршує властивостей пластмас. Іноді введення вдало
Початок виробництва пластмас на основі штучних матеріалів відноситься до першої третини XIX століття. У 1830 році в Англії була випущена одна з перших пластмас - камптулікон. Основу цього шаруватого матеріалу становила джутова тканина, на яку накочувалась суміш з каучуку, подрібненої пробки і деяких інших компонентів.
Втім, через високу ціну на каучук, виробництво цієї пластмаси не отримало широкого поширення. У 1863 році англієць Фредерік Уолтон замінив каучук ліноксином і таким чином поклав початок виробництву лінолеуму. Аж до теперішнього часу його повсюдно застосовують в якості підлогового покриття, так як він
Початок широкого використання пластмас поклало винахід целулоїду, створеного на основі целюлози. (Целюлоза, або клітковина, становить основу деревини та інших рослинних матеріалів; її молекула складається з величезного числа простих за будовою ланок; в очищеному вигляді це безбарвна, неплавкое і нерозчинний речовина.)
У 1845 році було встановлено, що при обробки целюлози (бавовняної вати) азотної та сірчаної кислотами утворюється азотнокислий ефір, відомий під назвою піроксиліну.
Виникло питання: якщо вода позбавляє піроксилін вибухової сили, то, може бути, є й інший спосіб вплинути на його властивості. Виявилося, що якщо вологу нитроцеллюлозу змішати з камфорою, то вийде пластмаса, яку можна обробляти на вальцях, пресувати і формувати. У 1869 році брати Хайет отримали, таким чином, целулоїд, який стали виробляти промислово з 1872 року.
Целулоїд володів великою міцністю, був гарний і міг фарбуватися в будь-які кольори або використовуватися в якості прозорої плівки. Ця пластмаса незабаром отримала широке розповсюдження. З неї стали робити фото - і кіноплівку, гребінки, коробки, дитячі іграшки, гудзики, пояса. Однак у целулоїду був один важливий недолік - він виявився горючий і дуже легко запалав.
У 1872 році німецький хімік Адольф фон Байєр шляхом з'єднання фенолу з формальдегідом у присутності соляної кислоти синтезував нове смолообразующіх речовина. Через відсутність в той час дешевого
Лише на початку XX століття стало налагоджуватися заводське виробництво фенол-формальдегідових смол, особливо після того, як в 1908 році американський Хімік і винахідник Лео Хендрік Бакеланда знайшов спосіб виробництва з того ж сировини фенопластів, що володіють здатністю при нагріванні переходити в неплавкое і нерозчинний
Сировиною для фенол-формальдегідових смол служать фенол (карболова кислота) і формалін (формалін - це розчин газу формальдегіду у воді; формальдегід отримують штучно, окислюючи метиловий спирт киснем повітря при температурі 500-600 градусів). Перш за все, ці смоли стали застосовуватися як замінник природного смоли - шелаку для електроізоляції.
Але незабаром виявилося, що вони мають безліч властивостей, яких не мали, ні шелак, ні інші природні смоли. Фенопласти стали швидко завойовувати собі великі області застосування, і довгий час займали провідне місце серед
Їх широко застосовували для виготовлення штепселів, розеток, патронів та інших предметів електричної апаратури, а також у хімічній промисловості в якості матеріалу для чанів, резервуарів і труб, які використовуються в агресивних середовищах. Наповнювачем в цих пластмасах зазвичай служила деревне борошно.
Пізніше на основі фенольних смол стали отримувати такі широко використовувані в машинобудуванні пластмаси, як гетинакс, текстоліт і інші. Вироби з них отримують гарячим пресуванням тканини, паперу або фанери, просочених смолою. Таким чином, можна виготовити дуже міцні і легкі деталі (наприклад, шестерні або підшипники), з успіхом замінюють металеві.
Причому на відміну від останніх, ці деталі працюють безшумно і не піддаються руйнівному впливу мастил. та й
Ще однією широко розповсюдженим різновидом пластмас стали карбамідні пластмаси. Основним вихідним матеріалом для виробництва карбамідних смол є сечовина. (Сечовина була першим в історії органічною речовиною, яке вдалося синтезувати штучним шляхом; німецький хімік Фрідріх Велер отримав її в 1828 р з ціаністого калію, сульфату і амонію,
У 1918 році чеський хімік Джон взяв патент на спосіб виготовлення нової смоли з сечовини і формальдегіду. Ця смола володіла багатьма чудовими властивостями: вона була безбарвною, міцної, малогорючей, теплостійкою, прекрасно пропускала не тільки світлові, але і ультрафіолетові промені (які не пропускає звичайне скло) і легко фарбувалася в будь-які кольори. При цьому, правда, вона мала один істотний недолік - поглинала вологу.
У наступні роки було синтезовано багато нових пластмас. Великого поширення в техніці отримали міцні прозорі пластмаси, з успіхом замінюють крихке скло. Найбільш придатним для цих цілей виявився поліметилметакрилат, одержуваний з ацетону, синильної
У 1940 році німецький хімік Мюллер і незалежно від нього радянський вчений Андріанов отримали перші силіконові пластмаси. Молекули цих пластмас поряд з вуглецем включають в себе кремній. Це повідомляє нового виду пластмас дуже цінні властивості: вони відрізняються високою теплостійкістю (витримують температуру до 400-500 градусів), стійкі до води, кислот і органічних розчинників. Все це забезпечило їм широку сферу застосування.
Після того як синтезувалося 10-30% поліетилену, етилен розчинявся в ньому, і реакція припинялася. При зниженні тиску етилен випаровувався і використовувався
У 1953 році Карл Вальдемар Циглер розробив більш простий спосіб виробництва поліетилену: при значно більш низькому тиску етилен розчинявся в бензині, потім під тиском в 10 атмосфер і в присутності каталізатора (алкілірованние треххлористого титану) починалася реакція полімеризації. З твердженням цього способу виробництва поліетилен (прекрасний ізолятор, нечутливий до дії кислот) став однією з найбільш широко застосовуваних пластмас.