Полимеры подарили нам вещи, которые мы считаем неотъемлемой частью нашей жизни: бытовую технику, ламинат, посуду, трубы, окна и многое другое. Предлагаем сегодня заглянуть в обычную квартиру и найти предметы, создание которых стало возможным только благодаря развитию химии полимеров.
1. Электрические чайники и безопасные ручки
Если ваш чайник сделан не из металла, то, скорее всего, его корпус изготовлен из термостабилизированного полипропилена. Этот материал выдерживает температуры до 120–130 °C (что выше точки кипения воды) без деформации, и подходит для ежедневного использования. К тому же он химически инертен: не взаимодействует с кислотами и щелочами, что важно при контакте с водой и средствами от накипи.
Бархатистое покрытие на ручках сковородок, кухонных лопаток или кастрюль — заслуга термоэластопластов (ТЭП), которые делают их не только приятными на ощупь, но и более безопасными (они не перегреваются и не скользят). Это долговечнее, чем покрытие «софт-тач», так как мягким является сам слой материала, а не напыление.
2. Окна
Современные ПВХ-профили давно заменили дерево. Поливинилхлорид производят из обычной поваренной соли и продуктов нефтехимии. Чтобы превратить его в долговечную раму, в состав вносят специальные добавки:
- кальций-цинковые стабилизаторы, которые защищают от воздействия высоких температур и ультрафиолета;
- модификаторы ударопрочности на основе акрилатных сополимеров, повышающие эластичность, морозостойкость и перерабатываемость ПВХ.
- некоторые марки диоксида титана для придания дополнительной стойкости к атмосферным явлениям и приятного внешнего вида.
3. Корпус смартфона и ноутбука
Корпуса многих гаджетов делают из высокопрочного поликарбоната, ABS-пластика или их сплавов, которые выпускают в том числе и предприятия СИБУРа. Благодаря наличию гибких связей, молекулы поликарбоната способны временно деформироваться и поглощать огромную энергию удара, не разрывая при этом основные цепи. ABS-пластик — это сополимер из трёх компонентов, который обеспечивает химическую стойкость, приятный внешний вид и отличные технологические свойства.
В производстве часто используют их комбинацию: оба материала лёгкие, прочные, а также радиопрозрачные, то есть не мешают прохождению сигналов мобильной сети и Wi-Fi. Компания Samsung в своё время разработала специальный поликарбонат Glasstic, стойкий к царапинам, для задних стенок своих смартфонов.
4. Диван
Упругий и эластичный пенополиуретан (ППУ) делает ваш отдых комфортным и приятным. Химия полимеров позволила создать материал с «эффектом памяти», который подстраивается под форму тела. ППУ представляет собой сеть трёхмерных замкнутых ячеек, удерживающих миллионы микроскопических пузырьков газа. Когда вы садитесь на диван, химические связи в полимерных цепях растягиваются, позволяя ячейкам сжиматься. Как только нагрузка исчезает, молекулы стремятся вернуться в исходное состояние, и диван восстанавливает форму. Ещё один из плюсов ППУ — гипоаллергенность: в пористой структуре не заводится пылевой клещ или плесень.
5. Покрытие сковороды
Чаще всего для этого используют политетрафторэтилен (тефлон или ПТФЭ). Он обладает одним из самых низких коэффициентов трения среди твёрдых тел, поэтому к нему почти ничего не прилипает. Кстати, он настолько гладкий, что с него соскальзывают даже гекконы, известные своей способностью передвигаться по любым поверхностям.
Он также химически инертен и не вступает в реакцию с большинством кислот, щелочей и растворителей. Современные исследования в области материаловедения направлены на добавление присадок, которые повышают температуру термического разложения, делая современные покрытия более устойчивыми к случайному перегреву и случайным царапинам.
6. Спортивная одежда и кроссовки
Подошву обуви делают из этиленвинилацетата (ЭВА), сополимера, который обеспечивает амортизацию, защищая суставы. Как правило, его «подшивают», для повышения износостойкости. Для верха чаще всего используют нейлон или полиэстер, позволяющие стопе «дышать». Их молекулярные связи очень прочные на разрыв, что позволяет делать обувь почти невесомой, но при этом очень стойкой к носке.
В спортивной экипировке доминируют полиэстер и эластан. Благодаря гидрофобным свойствам они отводят влагу от тела в отличие от натуральных тканей, которые впитывают её и тяжелеют. Использование полимеров — это преимущество и для экологии: значительную часть современной спортивной формы сейчас делают из переработанного полиэстера.
7. Герметичные контейнеры для еды
Полипропилен — удобный в быту полимер, который можно использовать для хранения и разогрева еды. Он сохраняет форму и стабильность при температуре до +100–110 °C, может быть прозрачным, не впитывает запахи и практически не реагирует с жирами, кислотами и другими компонентами еды. А главное, он хорошо поддаётся вторичной переработке.
8. Напольное покрытие: ламинат и линолеум
Современный ламинат — это многослойный «пирог», где за прочность поверхности и влагостойкость отвечают меламиновые смолы. В их состав добавляют частицы корунда (оксида алюминия) — второго по твёрдости минерала после алмаза. Полимерная смола удерживает эти частицы на месте, создавая композит для повышения износостойкости, прочности и защиты от царапин.
Основой для линолеума чаще всего служит поливинилхлорид (ПВХ), молекулы которого в сочетании с пластификаторами создают гибкую структуру. Сверху наносят полиуретановую плёнку, которая создаёт гидрофобную, химически инертную и эластичную защиту.
9. Корпус бытовой техники
ABS и SAN-пластик, полипропилен, полистирол, поликарбонат — все эти полимеры можно встретить в бытовой технике. Из них делают корпуса кофемашин, тостеров, пылесосов и миксеров, полки холодильников, внешние панели и внутренние детали.
Они устойчивы к бытовой химии, вибрациям, перепадам температур, ударам, царапинам и постоянному контакту с водой. Для защиты от ультрафиолета в пластик добавляют УФ-стабилизаторы, а чтобы он не загорелся при коротком замыкании — антипирены.
10. Водопровод
Стальные трубы всё чаще заменяют сшитый полиэтилен, поливинилхлорид или полипропилен. Основные преимущества: на внутренних стенках не образуется накипь и коррозия, не размножаются бактерии, так как материал химически инертен. Они невероятно прочные: выдерживают давление горячей воды и не лопаются при её замерзании.
Почему мы об этом рассказываем?
Все эти предметы из обычной жизни — результат работы тысяч учёных и инженеров. Такие компании, как СИБУР, создают полимеры, которые превращаются в необходимые каждому вещи. День химика — это праздник тех, кто делает наш мир более удобным, безопасным и экологичным.
Современная нефтехимия стремится к замкнутому циклу: большинство предметов из этого списка сегодня можно переработать, чтобы подарить им вторую жизнь.
Всё о науке в СИБУРе — на сайте.
Познакомиться с работой центра прикладных разработок СИБУР Полилаб, специализациях площадок в городах присутствия, типах исследований и доступном оборудовании можно на платформе. Также на ресурсе доступны вебинары и обучающие курсы.