Полимеры в жизни людей

Полимеры в жизни людей

В будущем появится много новых полимерных материалов — легких, прочных, эластичных. Как же будут выглядеть одежда, обувь, жилища, предметы обихода, транспорт?

Мы привыкли одеваться в ткани и обычно уже не думаем, насколько сложно их изготовление. Сна­чала нужно получить волокна, из волокон сделать нити, пряжу, из нитей соткать ткань. Каждый процесс состоит из десятков отдельных операций, через многие десятки машин пройдет каждое волоконце от коробочки хлопчатника до готовой ткани (см. т. 5 ДЭ, ст. «От волокна до ткани»).

Конечно, в будущем люди научатся получать мате­риалы для одежды более простыми путями, и некоторые из этих путей уже наметились. Прежде всего, можно использовать тонкие слои полимерных пен. Они исклю­чительно легки и хороши для теплой одежды. Сейчас пены еще недостаточно прочны и их применяют для утепления одежды в качестве подкладки. Когда уда­стся повысить их прочность, они станут самостоятель­ным материалом для одежды.

Необходимо, чтобы любой материал для одежды был пористым и мог пропускать воздух и пары влаги. Поэтому обычные сплошные пленки, вероятно, никогда не будут служить материалом для одежды, за исклю­чением плащей и специальных защитных костюмов для работы с вредными веществами. Чтобы пленка «дышала», в ней надо проделать большое количество очень маленьких дырочек. От этого, конечно, умень­шится общая прочность пленки, однако если исходная прочность очень велика, то и оставшейся части будет достаточно для использования пленки в качестве основ­ной ткани. А разнообразные полимерные пленки ста­новятся все более и более прочными. В будущем проч­ность их станет достаточной и для изготовления свое­образной нетканой одежды из пленок с большим числом маленьких отверстий.

В основном же нетканые материалы для одежды будут получать и уже получают из беспорядочно пере­путанных волокон, создавая нечто среднее между вой­локом или фетром и бумагой. Чтобы эти ткани были и тонкими и одновременно достаточно прочными, их будут делать из очень прочных волокон. Кроме того, чтобы ткань не мялась, как бумага, волоконца должны быть еще и упруги и склеены друг с другом. Склеи­вающее вещество не должно образовывать сплошную пленку, иначе потеряется пористость, способность про­пускать воздух и влагу. Значит, склейка должна быть точечной только в тех местах, где волоконца соприка­саются друг с другом. Это очень нелегкая задача, но она будет решена. Привычные нам ткани постепенно исчезнут и будут заменены различными неткаными изделиями.

Изменятся не только сами материалы для одежды. Изменятся и волокна, из которых делают ткани. Поя­вятся очень прочные волокна. На первый взгляд может показаться, что прочность не так уж нужна одежде — ведь никто не будет носить одну и ту же вещь десятки дет. Она надоест, выйдет из моды, устареет прежде, чем износится. Но очень прочные волокна нужны и для нетканых изделий, и для смешения с другими волок­нами, которые менее прочны, но обладают другими ценными свойствами.

Наиболее интересна комбинация из очень проч­ных и пористых волокон. Пористые волокна можно получить из полимерных пен. Они исключительно лег­ки и хороши для теплой одежды, но не прочны и не могут применяться в чистом виде. В смеси же получат­ся замечательные легкие и теплые материалы, у кото­рых несомненно большое будущее.

Синтетические волокна так быстро совершенству­ются, что возникает вопрос: сохранятся ли в будущем естественные волокна, какие, в каком количестве и в каком виде? Некоторые из природных волокон исчез­нут, и очень быстро. В первую очередь естественный шелк. На его получение затрачивается громадный труд — в десятки раз больший, чем на производство искусственных волокон. Современные синтетические волокна уже превосходят природный шелк большин­ством своих свойств. Такая же судьба ожидает и лен. Искусственные волокна из целлюлозы уже сейчас очень близки к хорошему льняному волокну, а в будущем превзойдут его. Лен сохранится не из-за волокна, а из-за льняного масла, получаемого из его семян. Это масло перерабатывают в лучшую олифу для красок. Пока будут выращивать лен, сохранится и льняное волокно. Когда же найдут синтетические вещества для лакокрасочных покрытий, льняное волокно исче­знет окончательно.

Шерсть сохранит свое значение еще долгое время. У шерстяного волокна есть замечательное свойство — мелкая извитость, которая придает изделиям из него высокие теплоизолирующие свойства. Лишь совсем недавно удалось выяснить причину такой извитости. Оказалось, что каждое волокно шерсти состоит из множества более мелких волоконец двух разных типов, склеенных друг с другом. Одни из них имеют круглое сечение, другие почти плоское. Неравномерное рас­пределение этих волоконец по сечению волокна и соз­дает такую мелкую извитость. Когда причина извито­сти стала ясна, появилась и возможность создать син­тетические волокна такого же строения, а следователь­но, с такими же свойствами. Но шерсть отличается еще и строением поверхности волокон, покрытых мельчай­шими чешуйками, подобно змеиной коже. Именно эта особенность строения поверхности волокон шерсти обусловливает их способность сцепляться друг с дру­гом, а это позволяет шерстяным изделиям хорошо со­противляться истиранию. Вероятно, в будущем соз­дадут синтетические волокна с такими свойствами. Но это дело очень далекого будущего. Шерсть послу­жит нам еще многие десятилетия.

Сохранится надолго и хлопок. Но применять будут только химически обработанные волокна. Уже сейчас поверхность хлопковых волокон покрывают очень тонким слоем синтетических полимеров. И хотя количество нанесенного вещества составляет лишь несколько процентов от веса хлопка, хлопковые волокна после такой обработки приобретают ряд ценных свойств, присущих обычно синтетическим волокнам: способность хорошо окрашиваться, не мять­ся и сохранять свою форму после стирки. Несомненно, в будущем удастся повысить их прочность и стойкость к износу, а может быть, создать и извитость, как у шерсти. Таким образом, хлопок останется, но в изме­ненном, улучшенном виде. Его будут химически моди­фицировать.

На века сохранится и дерево — великолепный материал нашего времени. Но и его будут применять только в модифицированном виде. Древесину станут пропитывать мономерами — легкоподвижными жидко­стями, проникающими в мельчайшие поры древесины и впоследствии превращающимися в полимеры. Это даст возможность сочетать прекрасные природные ка­чества дерева с превосходными качествами пластиков. Дерево станет негниющим, не будет набухать в воде и трескаться при высушивании, станет прочнее и кра­сивее.

Несомненно, в недалеком будущем создадут пластичную древесину, которая сможет приобретать нужную форму под прессом, как приобретают ее типичные пластики.

Мебель, двери, оконные рамы начнут прессовать из такого модифицированного дерева. Химическая обработка поможет использовать малоценные, но быстрорастущие сорта деревьев.

Вероятно, гораздо шире, чем сейчас, будут исполь­зовать синтетический клей. Действитель­но, склеивание — это самый удобный способ соединять части любой конструкции, будь то мебель, машина или одежда. И сейчас есть очень прочные клеи, иногда они прочнее тех материалов, которые соединяют. Но дело не только в прочности клея или в его способности соединяться с материалами. Важно, что в тонком слое клея, отличающемся по своим механическим свойствам от склеиваемых материалов, как бы концентрируются те напряжения, те механические усилия, которые испытывает склеенное изделие. Часто поэтому слои клея разрушаются в первую очередь. В будущем удастся создать такие приемы склеивания, когда один материал постепенно будет переходить в другой. Для этого применят либо склеивающие промежуточные пленки, либо клей, проникающий глубоко в материал. Тогда клеями будут пользоваться гораздо шире, чем сейчас. И одежду, наверное, будут не шить, а склеи­вать. И тогда потребуется не распарывать, а удалять клей растворителем.

Непрерывно будет совершенствоваться и бумага. Она станет более прочной. В будущем для приготовле­ния бумаги из древесины будут извлекать целлюлозу, почти ее не разрушая, во всяком случае разрушая го­раздо меньше, чем сейчас. Чтобы получить очень прочную, эластичную, немнущуюся бумагу, в бумаж­ную массу добавят синтетические волокна, а потом проклеят бумагу синтетическими полимерами. Такая бумага станет похожа на тонкую ткань. Так, вероятно, создастся непрерывный переход от бумаги к текстиль­ным материалам, особенно нетканым, о которых уже говорилось. Конечно, в будущем бумагу станут исполь­зовать и для одежды, легкой, красивой, необычно дешевой. Такую одежду будут надевать один или несколько раз.

Изменится и вид жилищ. Полы уже сейчас покры­вают эластичным материалом из полихлорвинила. В бу­дущем стены и потолки будут делать из слоистых пластиков — слоев бумаги или ткани, пропи­танных полимерным связующим. Такие материалы не только красивы — к ним не пристает пыль, они легко моются. Широко будут применяться и арми­рованные пластики, особенно для легких зданий. Для легких построек будут использоваться тонкие и толстые пленки. Сейчас такие дома-палатки из пленки, натянутой на каркас, недолговечны. Их разрушает влага, ветер, солнце. Но со временем соз­дадут долговечные полимерные пленки — пленки, кото­рые станут служить в естественных условиях десятки лет. И тогда множество легких жилищ и в теплых краях, и на далеком севере будут делать из пленок!

Может быть, в будущем появятся и такие дома, что их и строить не придется. Для несущего каркаса химики изготовят очень прочные тонкие полимерные трубки, для простенков — хорошо сохраняющие тепло стены из полимерных гибких слоистых материалов с заранее вмонтированными окнами из прозрачных пластиков. Такой дом можно целиком изготовить на заводе. Его привезут в сложенном виде на место, нака­чают в трубки под большим давлением сжатый воздух. Трубчатый каркас расправится, приобретет необ­ходимую жесткость, растянет стены, и, как в сказ­ке, красивый, светлый, теплый и просторный дом вырастет сам.Конструкторы рассчитали, что из такой трубчатой надувной арматуры можно будет возводить даже башни высотой более километра, а может быть, и выше. Чтобы снизить вес, каркас будут надувать водородом или гелием. Но прежде химикам придется создать высоко­прочные и газонепроницаемые полимерные трубки.