И в огне не горит....

И в огне не горит....

Действие некоторых фантастических рома­нов развертывается на планетах, где темпера­тура достигает нескольких сот градусов, где текут реки из расплавленного камня, а насе­ляющие эти планеты живые существа выдержи­вают подобную жару.

Так могло, пожалуй, быть, если бы в со­ставе живой материи — молекул органического вещества — место атомов углерода заняли ато­мы кремния. Все, что в природе связано с этим элементом, например кварц, песок, отличается высокой теплостойкостью.

Конечно, создать живую материю на основе кремния еще никому не удавалось. Но ввести в некоторые органические полимеры атомы кремния ученым удалось еще лет 30 назад. Тог­да впервые были получены полимеры-гибриды из углеводородных и кислородных соединений кремния, т. е. органических и неорганических веществ, что впоследствии привело к идее со­здать действительно ни на что не похожие полимеры.

Современная промышленность нуждается в электрических двигателях, которые развивали бы большую мощность при очень небольших размерах. Этого можно достигнуть, увеличив сверх нормы силу электрического тока, пропус­каемого через обмотки двигателей, что неиз­бежно ведет к их резкому перегреву. Поэтому потребовалось разработать совершенно новые изоляционные материалы, способные выдержи­вать очень высокую температуру.

Получить такие материалы долго не удава­лось. Вместо них химики получили содержащие кремний жидкости. Для них тоже нашлось при­менение: они оказались отличными смазочными маслами, которые выдерживали очень высокую температуру. Примерно к 1945 г. были полу­чены первые содержащие кремний каучуки, а затем и смолы.

В молекулах органических веществ атомы углерода соединяются валентными связями непосредственно друг с другом. В кремнийорганических соединениях атомы кремния соедине­ны между собой через атомы кислорода. По­этому их и назвали силоксанами (от латинских слов «силициум» — кремний и «оксигениум» — кислород) (рис. 3— цв. табл.).

Силоксаны, как и органические мономеры, способны соединяться в длинные цепочки. При этом в зависимости от исходного состава участ­вующих в этом мономеров, а также по мере уд­линения молекулы сначала получаются жидкие полимеры, затем вязкие смолы, потом каучуки и, наконец, твердые вещества. Если цепочки кремнийорганических полимеров связаны меж­ду собой еще и перемычками, они образуют структуру, отличающуюся особой прочностью.

Получать кремнийорганические полимеры можно несколькими путями, в том числе и обыч­ными для органических полимеров, т. е. поли­конденсацией и полимеризацией. И хотя эта отрасль химии высокомолекулярных соедине­ний зародилась относительно недавно, ее вклад в науку и технику уже сейчас весьма велик и продолжает расти с каждым днем.

Возьмем для примера кремнийорганические смолы. На их основе удалось создать краски, которые отлично предохраняют бетонные и ка­менные сооружения от действия влаги и раз­рушения. Силоксановыми и силиконовыми крас­ками и лаками окрашивают нагреваемые до вы­соких температур печи, трубопроводы, которые раньше вообще не окрашивались, так как лю­бые краски на них разлагались или выгорали.

Силиконовыми смолами пропитывают ткани из стеклянного волокна. Эти ткани используют для изоляции деталей электрических машин. Электрический двигатель с кремнийорганической изоляцией обмотки работает даже будучи погруженным в воду.

Особенно удивительные качества приобре­тают получаемые на основе кремнийорганиче­ских полимеров каучуки. Никакая автомобиль­ная покрышка, изготовленная из естественного или синтетического каучука, не может выдер­жать в рабочих условиях изменения темпера­туры от -60° до +130°. А некоторые сорта силиконовой резины выдерживают нагрев даже до 350°!

Кремнийорганический каучук очень тепло­стоек, но плохо переносит действие бензина и масла. Однако если в изготовленные из него пленки ввести соответствующий органический мономер (например, акрилонитрил) и воздей­ствовать на них сильным гамма-излучением,

то к кремнийорганическому полимеру «привьют­ся» боковые веточки полиакрилонитрила. Полу­чится каучук и теплостойкий, и устойчивый против действия бензина и масел.

Многие приборы (вентили, части насосов и т. д.), через которые проходят горячие и ед­кие жидкости, нуждаются в смазке. Никакие масла, жиры, тавоты для этого непригодны. А водоотталкивающая, теплостойкая, прочно удерживающаяся на рабочей поверхности кремнийорганическая эмульсия прекрасно справ­ляется с этой задачей.

Кремнийорганическая смазка, нанесенная тонким слоем на окна самолета или автомобиля, длительное время предохраняет стекло от сма­чивания водой, запотевания, обледенения. Ес­ли вылить воду из посуды, покрытой тонким слоем кремнийорганической смазки, на стенках не останется ни капли жидкости. Это очень важ­но для некоторых химических производств и лабораторных экспериментов.

Очень ценны кремнийорганические соедине­ния в тех случаях, когда нужно предотвратить прилипание одного вещества к другому неза­висимо от того, будут эти вещества в холод­ном, теплом или горячем состоянии. В литей­ном производстве долгое время был большой производственный брак оттого, что формовоч­ная смесь прилипала к стенкам моделей, а рас­плавленный металл — к изложницам. Когда мо­дели стали покрывать силиконовыми смазками, брак был устранен. Применяются эти смазки и в производстве резиновых изделий: смазкой по­крывают внутреннюю поверхность труб и аппа­ратуры, по которым проходят липкие жидкости.

В некоторых производствах образование пе­ны — серьезный, даже опасный недостаток. Образуется она от незначительной примеси бел­ков, моющих веществ и других так называемых поверхностно-активных веществ, концентриру­ющихся в виде тончайших пленок на границе между воздухом и жидкостью. Если кипящую жидкость перемешивать, количество пены резко увеличивается.

Существует много способов уничтожения пены: механические (вращающиеся диски, цент­рифуги), химические (добавления касторового масла). Однако все они дороги, недостаточно эффективны, а главное, больше препятствуют образованию новой пены, чем уничтожают ста­рую. И лишь кремнийорганические вещества радикально устраняют эту неприятность, при­чем требуемое для этого количество примеси весьма невелико: от одной до 25 частей на миллион!

Ученых заинтересовала и такая проблема: если органическое полимерное вещество можно сшить с неорганическим полимером, содержа­щим кремний, то почему бы не попытаться сде­лать это и с металлами?

Попытка принесла блестящий успех. Поли­стирол, «привитый» к металлическому порошку, дал сополимер, по свойствам похожий и на ме­талл и на пластик. Из него можно штамповать любые изделия, обычно изготовляемые из ме­талла.

Появились полимеры, в молекулы которых входят атомы кремния, кислорода и металлов —алюминия, бора, кобальта. Такие металлоорганические полимеры особенно интересны тем, что обещают поднять «потолок» устойчивости к высоким температурам. Многие современные отрасли техники уже перестали удовлетворять­ся даже чудесными свойствами кремнийорганических полимеров, выдерживающих темпе­ратуру в 350—450°. Нужны материалы, которые могли бы длительное время работать при температурах 600—1000° и выше! А ведь с каждым годом эти требования будут все по­вышаться.

Таковы лишь немногие области применения кремнийорганических полимеров. Но и их до­статочно, чтобы представить себе увлекательные перспективы, открывающиеся здесь перед нау­кой и техникой ближайшего будущего.

Сейчас химия высокомолекулярных соеди­нений способна получать материалы с заранее заданными свойствами — «выкроенные» и «сши­тые» по заказу. Но достижения сегодняшней химии полимеров — лишь первые ее шаги.

Именно в этой области человек сможет в полной мере развернуть свои силы и возмож­ности для создания «второй природы» — ве­ществ, каких еще не было и нет. Человеку рано или поздно удастся приблизиться к тому удиви­тельному совершенству, с каким живой орга­низм строит свои гигантские молекулы.