В истории планеты был и бронзовый, и железный век, но XXI век по праву можно назвать пластиковым. Придя на смену природным материалам, пластик повсеместно присутствует в нашей жизни: примерно 80% окружающих нас предметов включают в себя именно его. А состоит он из полимеров.
Пластик — это не только зубные щетки, письменные ручки и мыльницы. Из различных видов пластика производят ноутбуки и смартфоны, обшивку и утеплители для домов, даже мебель и напольные покрытия, которые мы привыкли считать деревянными, ламинируются пластиком.
В этой статье мы расскажем, в чем разница между пластиком и полимерами, как возникли самые первые полимеры и как люди учились их приручать — с древности (да-да!) до начала XX века.
Для начала разберемся, что такое полимеры, а что — пластик
Пластик (или попросту пластмасса) — все современные материалы, созданные химической промышленностью, которые формируются и отливаются путем нагрева и давления и созданы из химических соединений.
Полимеры — как раз и есть эти самые химические соединения. На самом деле полимеры — это тип крупных молекул, состоящих из цепочек более мелких молекул — мономеров. Когда мономеры комбинируют под воздействием тепла и давления, происходит полимеризация. Например, из молекулы этилена создают всем известный полиэтилен.
Что было раньше?
Удивительно, но первые полимеры — а значит, и пластики — человечество использовало еще до их открытия. В каменном, бронзовом и железном веках, еще не догадываясь о существовании полимеров, люди активно использовали их в своем быту. Нагревая и формуя материалы, такие как смолы, янтарь, каучук, рога животных, люди умели создавать предметы повседневного пользования — украшения, гребни, столовые приборы.
А кто же впервые заговорил о полимерах?
Понятие «полимер» приписывают шведскому химику и минералогу Йёнсу Якобу Берцелиусу, который в 30-х годах XIX века изучал вещества с одинаковым химическим составом, но разными молекулярными массами. Он утверждал, например, что уксусная кислота С2Н4О2 — полимер формальдегида СН2О, то есть в уксусной кислоте две молекулы формальдегида.
Тогда же, в 1830-х, впервые была поднята тема синтетических полимеров. Было открыто множество органических, то есть природных соединений, из которых впоследствии начали получать полимеры. Например, из бальзамической смолы был получен стирол (и до сих пор этот материал производится по всему миру, в том числе на предприятии СИБУР ХимПром), а из ацетилена — винилхлорид. Экспериментируя, в дальнейшем ученые получили из них поливинилхлорид (тот самый ПВХ) и полистирол, которые применяются сейчас практически во всех отраслях.
А как полимеры стали полноценной химической отраслью и при чем тут бильярд?
К середине XIX века материалы природного происхождения начали иссякать. Истощились запасы легко добываемых залежей янтаря — он закончился при производстве украшений и предметов роскоши. Слоны находились на стадии вымирания — их массово истребили в Индии и Африке ради слоновой кости и бивней, из которых производили все — от отделочных материалов до бильярдных шаров. Так дефицит прочных, широко применимых и при этом эстетичных материалов подтолкнул ученых к поиску синтетических аналогов.
Одним из самых популярных первых широко используемых полимеров стала нитроцеллюлоза. Экспериментируя с целлюлозой, производной дерева или хлопка, ученые попробовали растворить ее в кислотах, а затем смешать с маслом. Так в 1862 году был запатентован первый полимерный пластик, получивший название паркезин. Но он не имел коммерческого успеха.
А вот немного другое соединение, динитроцеллюлоза, уже было весьма успешно в медицине — оно применялось для «спаивания» краев ран и лечения царапин. В 1869 году Джон Хайат попробовал добавить в динитроцеллюлозу природную камфору — и получил целлулоид, по свойствам практически идентичный природной слоновой кости.
Из целлулоида начали производить все — пресловутые бильярдные шары, украшения, мебель, предметы интерьера, посуду, солнцезащитные очки. В истреблении слонов и черепах больше не было необходимости.
Еще одно важнейшее применение целлулоида — кино- и фотопленка. Мир бы не узнал фотографии и кинематографа, если бы открытые в начале XIX века полимеры не были так доступны, универсальны и легки в производстве.
А что было в XX веке?
Следующий век ознаменовался расцветом производства полностью синтетических пластиков: в 1907 году был представлен бакелит, комбинация формальдегида и фенола. Этот материал был не только легким в изготовлении и прочным, но еще и эстетичным, по цвету и текстуре своей напоминая дерево. Можно сказать, что именно бакелит стал толчком к буму популярности стиля ар-деко: эксперименты с красивыми футуристичными радиоприемниками, телефонами и фотокамерами стали доступными благодаря этому материалу.
Не прекращались поиски и оптимальных полусинтетических полимеров — нужна была доступная и прочная резина широкого производства. Путем смешивания природного каучука с серой и в результате процесса термообработки был получен вулканизированный каучук, прочный и термоустойчивый. Появились первые фабрики производства резины. Синтетический каучук для ее производства создается, например, на предприятии Воронежсинтезкаучук, которое входит в СИБУР.
А еще практически случайно был открыт самый распространенный по сей день полимер. При эксперименте на заводе ICI в Виннингтоне (Великобритания) в сосуд с веществами случайно попал кислород, и после реакции образовалось белое пластичное вещество. Это был полиэтилен. Впервые его использовали для производства кабелей радиоаппаратуры во время Второй мировой войны, но, как только настало мирное время, он стал незаменимым в производстве упаковки — тех самых полиэтиленовых пакетов, которыми мы пользуемся и сейчас. И не только — из полиэтилена производят даже медицинские суставные имплантаты.
СИБУР сегодня — один из крупнейших в мире производителей самого популярного в мире пластика, полиэтилен создается на наших предприятиях в Казани, Томске, Тобольске, Нижнекамске — Казаньоргсинтез, Томскнефтехим, ЗапСибНефтехим, Нижнекамскнефтехим.
История полимеров насчитывает далеко не один век, но человечество открыло для себя их пользу только в XIX. Появившись как субститут природным веществам, полимеры обязательно будут становиться еще легче, прочнее и удобнее и помогут нам во всех сферах нашей жизни.
Подписывайтесь на канал и ставьте 👍