|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Getah sintetik. Sejarah ciptaan dan pengeluaran
Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Getah ialah elastomer semula jadi atau sintetik yang dicirikan oleh keanjalan, rintangan air dan sifat penebat elektrik, dari mana getah dan getah keras diperoleh melalui pemvulkanan.
Eropah mula belajar tentang getah pada abad ke-XNUMX. Christopher Columbus membawanya dari Amerika bersama-sama dengan banyak rasa ingin tahu lain. Semasa kapal-kapal itu berlabuh berhampiran pulau Haiti, Columbus dan rakan-rakannya memerhatikan penduduk asli bermain dengan bola yang diperbuat daripada sejenis bahan elastik, sama sekali tidak diketahui di Eropah. Bola mudah melantun apabila terkena tanah, dimampatkan dan kembali semula bentuk asalnya. Kembali ke Sepanyol, Columbus membawa bersamanya sampel bahan yang indah ini, yang kemudiannya dikenali di Dunia Lama dengan nama "getah". Diterjemahkan daripada "getah" India bermaksud "air mata pokok." Seperti yang diketahui kemudian, ia adalah jus yang dikumpul daripada hirisan pada kulit pokok tropika - Hevea Brazil. Ia diambil dari pokok ketika hevea berumur tujuh tahun: pada ketinggian setengah meter, hirisan dibuat pada kulit kayu, dan apabila jus putih, seperti susu, mula mengalir dari bawahnya, mereka mengumpulnya di gantung. cawan, dan kemudian dituangkan ke dalam bekas besar. Di udara, jus membeku dengan cepat dan berubah menjadi produk resin gelap - getah.
Orang Eropah tidak segera menghargai kebaikan bahan ini. Selama dua abad mereka menganggap getah sebagai rasa ingin tahu yang ganas. Sementara itu, pengembara yang datang ke Amerika Selatan terus menghantar lebih banyak barangan baharu yang diperbuat daripada getah ke Eropah. Antaranya ialah botol, but kalis air dan pakaian hujan. Semua ini sangat ingin tahu, tetapi tidak mempunyai kepentingan praktikal. Hanya selepas sekian lama orang Eropah mendapati penggunaan pertama untuk getah - mereka mula menggunakannya dalam bentuk gelang getah, mengingatkan pemadam sekolah moden. Pada akhir abad ke-1839, ahli kimia Inggeris Mackintosh mengeluarkan paten untuk pembuatan baju hujan kalis air daripada getah. Mereka dipanggil Macintosh. Jas hujan, bagaimanapun, tidak cukup baik untuk iklim Eropah; pada suhu rendah ia menjadi keras seperti timah, dan dalam panas - melekit. Selepas banyak eksperimen, mereka menemui cara untuk mengelakkan ciri getah yang tidak menyenangkan ini dengan memvulkankannya. (Penemuan penting ini dibuat pada tahun XNUMX oleh ahli kimia Amerika Goodyear.) Didapati bahawa apabila getah dipanaskan dengan sulfur, ia mengubah sifatnya dengan agak banyak - ia menjadi lebih fleksibel, elastik dan tidak begitu sensitif kepada perubahan suhu. Getah tervulkan baru ini dikenali sebagai getah. Ia cepat mendapat populariti kerana ia terbukti sangat mudah dalam banyak cara. Permintaan untuknya telah meningkat setiap tahun. Tidak ada produk lain yang serupa dengan getah - ia kalis air, mempunyai sifat penebat elektrik, fleksibel dan mampu mengubah bentuk yang sangat besar. Di bawah tindakan daya luaran, ia boleh meregang beberapa kali dan mengecut semula. Tiada bahan lain yang mempunyai keanjalan sedemikian. Pada masa yang sama, ia kuat, tahan lama, tahan lelasan dan mudah diproses. Oleh itu, getah telah dan kekal sebagai bahan yang ideal untuk pembuatan tayar kereta, semua jenis tali pinggang pemacu, pita pengangkutan, lengan, penyerap hentak, gasket, penebat fleksibel dan banyak lagi. Tanpa getah, kehidupan masyarakat perindustrian moden adalah mustahil. Dari pertengahan abad ke-XNUMX, pengeluaran besar-besaran produk getah bermula. Ini menimbulkan demam getah sebenar. Kawasan di mana pokok getah tumbuh menjadi objek peperangan dan spekulasi. Hevea liar tidak lama lagi tidak lagi memenuhi keperluan industri. Di samping itu, perlombongan getah di dalam hutan adalah sukar dan mahal. Eksperimen yang berjaya dibuat untuk mewujudkan ladang getah. Hevea berpindah ke kawasan tropika Jawa, Sumatera, Kepulauan Melayu. Pengeluaran getah meningkat beberapa kali, tetapi permintaan untuknya terus meningkat. Selama seratus tahun, dunia saintifik telah mencari jawapan kepada misteri getah untuk mempelajari cara membuatnya secara buatan dengan cara kimia. Secara beransur-ansur menjadi jelas bahawa getah asli daripada jus hevea adalah campuran beberapa bahan, tetapi 9/10 jisimnya jatuh pada hidrokarbon poliisoprena dengan formula (C5H8) n, di mana n adalah sangat besar - lebih daripada seribu. Bahan dengan struktur yang serupa tergolong dalam kumpulan produk molekul tinggi - polimer, yang dibentuk oleh gabungan beberapa, kadang-kadang sangat banyak, molekul yang serupa dengan bahan monomer yang lebih mudah (dalam kes ini, molekul isoprena C5H8). Di bawah keadaan yang menggalakkan, molekul monomer individu disambungkan antara satu sama lain dalam benang rantai linear atau bercabang yang panjang dan fleksibel. Tindak balas pembentukan polimer ini dipanggil pempolimeran. Ia berlaku hanya dengan bahan organik yang mempunyai pelbagai ikatan (berganda atau tiga kali ganda). Hasil daripada pemisahan ikatan ini, sambungan molekul individu antara satu sama lain berlaku (disebabkan oleh valens yang dilepaskan). Sebagai tambahan kepada poliisoprena, getah asli mengandungi protein dan mineral seperti resin. Poliisoprena tulen, disucikan daripada resin dan protein, sangat tidak stabil dan cepat kehilangan sifat teknikalnya yang berharga dalam udara: keanjalan dan kekuatan. Oleh itu, untuk menghasilkan getah tiruan, adalah perlu untuk mempelajari sekurang-kurangnya tiga perkara: 1) untuk mendapatkan isoprena daripada bahan lain; 2) menjalankan tindak balas pempolimeran isoprena; 3) merawat getah yang terhasil dengan bahan yang sesuai untuk melindunginya daripada pereputan. Semua tugas ini terbukti sangat sukar. Pada tahun 1860, saintis Inggeris Williams, dengan penyulingan kering getah, mengasingkan isoprena daripadanya, yang ternyata menjadi cecair ringan, mudah alih, tidak berwarna dengan bau yang pelik. Pada tahun 1879, ahli kimia Perancis Gustav Bouchard, memanaskan isoprena dan bertindak ke atasnya dengan asid hidroklorik, melakukan tindak balas terbalik - dia memperoleh produk seperti getah. Pada tahun 1884, ahli kimia Inggeris Tilden memperoleh isoprena melalui penguraian turpentin suhu tinggi. Walaupun setiap saintis ini menyumbang kepada kajian sifat-sifat getah, misteri sintesisnya kekal tidak dapat diselesaikan pada abad ke-XNUMX - semua kaedah terbuka ternyata tidak sesuai untuk kegunaan industri sama ada disebabkan oleh kos bahan mentah yang tinggi, atau kerana hasil rendah isoprena, atau kerana proses teknikal kerumitan yang memastikan tindak balas. Tetapi adakah isoprena benar-benar diperlukan untuk pengeluaran getah? Mungkin makromolekul dengan sifat yang serupa boleh dibentuk daripada hidrokarbon lain? Pada tahun 1901, ahli kimia Rusia Kondakov mendapati bahawa dimetilbutadiena juga berubah menjadi bahan bergetah jika dibiarkan berdiri dalam gelap atau dalam cahaya yang tersebar selama kira-kira setahun. (Semasa Perang Dunia Pertama di Jerman, terputus daripada sumber getah asli, pengeluaran getah sintetik daripada dimetil butadiena telah dilancarkan. Walau bagaimanapun, produk daripadanya keluar dari kualiti yang sangat buruk, tetapi harganya ternyata mahal kerana masalah teknikal. Selepas perang, getah metil ini tidak pernah dihasilkan lagi.) Kemudian didapati bahawa semua hidrokarbon dengan rangka molekul boleh disintesis menjadi bahan seperti getah
Ahli pertama siri ini ialah butadiena (atau divinil)
Pada tahun 1914, British Matthews dan Strange memperoleh getah yang sangat baik daripada divinil dengan kehadiran natrium logam. Tetapi kerja mereka tidak melampaui eksperimen makmal kerana fakta bahawa, pertama, kaedah untuk pengeluaran divinil tidak dijumpai, dan kedua, tidak mungkin untuk membuat pemasangan yang boleh mensintesis getah di kilang. Kedua-dua masalah ini diselesaikan lima belas tahun kemudian oleh ahli kimia Rusia Sergei Lebedev. Sebelum Perang Dunia Pertama, kilang Rusia mengeluarkan sehingga 12 ribu tan getah daripada getah import. Selepas revolusi, apabila perindustrian industri bermula, keperluan Kesatuan Soviet untuk getah meningkat berkali-kali ganda. Satu kapal memerlukan 68 tan getah, setiap tangki - 800 kg, pesawat - 600 kg, kereta - 160 kg. Setiap tahun semakin banyak getah yang terpaksa dibeli dari luar negara. Manakala pada tahun 1923-1924, harga getah asli mencecah 2400 rubel emas setan. Keperluan untuk membayar wang yang begitu besar, dan pada tahap yang lebih besar lagi, pergantungan di mana negara Soviet muda itu jatuh daripada pembekal, menimbulkan masalah serius bagi kepimpinan negara. Terdapat hanya satu cara untuk menyelesaikannya - dengan membangunkan kaedah perindustrian untuk pengeluaran getah sintetik. Pada penghujung tahun 1925, Majlis Ekonomi Tertinggi mengumumkan pertandingan antarabangsa untuk cara terbaik menghasilkan getah sintetik. Syarat pertandingan agak ketat: getah perlu dibuat di USSR daripada produk yang dilombong di USSR, harga getah tiruan tidak boleh melebihi purata harga dunia dalam tempoh lima tahun yang lalu. Menjelang 1 Januari 1928, ia dikehendaki menghantar 2 kg sampel siap ke Moscow. Lebedev pada masa itu mengetuai Jabatan Kimia Am di Universiti Leningrad. Malah sebelum revolusi, beliau telah mengusahakan masalah getah sintetik selama beberapa tahun dan menyedari kesukaran yang dihadapi semua peserta dalam pertandingan itu. Namun begitu, dia memutuskan untuk mengambil bahagian di dalamnya. Beberapa orang murid dan murid bersetuju untuk membantu beliau dalam kerjanya. Masa itu sangat sukar. Semua pembantu dan Lebedev sendiri bekerja sepenuhnya secara percuma pada waktu luar tugas, pada waktu malam dan pada hujung minggu. Untuk memenuhi tarikh akhir, mereka bekerja dengan usaha yang terbaik. Eksperimen teknologi yang kompleks terpaksa dijalankan dalam keadaan yang paling tidak menguntungkan. Secara harfiah semuanya hilang. Seperti yang diingat oleh peserta perusahaan yang menakjubkan ini, mereka melakukan semua yang mereka perlukan dengan tangan mereka sendiri. Lebedev terpaksa bekerja bukan sahaja sebagai ahli kimia, tetapi juga sebagai peniup kaca, mekanik dan juruelektrik. Untuk penyejukan semasa proses kimia, ais diperlukan - semuanya dituai bersama di Neva. Namun, keadaan berjalan dengan baik. Pada tahun-tahun penyelidikan sebelumnya, Lebedev menjadi yakin bahawa mendapatkan getah sintetik yang menghasilkan semula sepenuhnya sifat-sifat getah asli adalah tugas yang sangat sukar dan, dalam keadaan tersebut, hampir tidak dapat dicapai. Dia segera meninggalkan eksperimen dengan isoprena dan memutuskan untuk mengambil divinil sebagai bahan permulaan. Selepas penyelidikan Matthews dan Strange dalam proses pengeluaran getah divinil (butadiena), terdapat satu lagi pautan yang hilang - adalah perlu untuk membangunkan kaedah untuk pengeluaran divinil daripada bahan mentah yang murah dan mudah didapati. Pada mulanya, Lebedev ingin mengambil minyak seperti itu, tetapi kemudian dia menumpukan semua perhatiannya pada alkohol. Alkohol pada masa itu merupakan bahan mentah yang paling nyata. Sekiranya masalah sintesis divinil telah berjaya diselesaikan, adalah mungkin untuk menghasilkan getah dengan segera dalam apa-apa kuantiti yang diperlukan, dan inilah yang diperlukan oleh negara. Intipati tindak balas, di mana etil alkohol terurai kepada divinil, air dan hidrogen (ia umumnya diterangkan oleh persamaan: 2CH3CH2OH = C4H6 + 2H2O + H2), jelas kepada Lebedev. Tetapi kesukaran besar adalah dalam pemilihan pemangkin yang sesuai. Setelah memahami secara mendalam intipati proses yang sedang berjalan, Lebedev mencadangkan bahawa salah satu tanah liat semulajadi yang aktif boleh berfungsi sebagai pemangkin sedemikian. Semasa percutiannya di Crimea dan Caucasus pada musim panas 1927, dia sentiasa mengumpul dan mengkaji sampel tanah liat. Akhirnya, dia menemui tanah liat yang betul di Koktebel. Reaksi kehadirannya memberikan hasil yang sangat baik. Jadi, pada pertengahan tahun 1927, kejayaan pertama dicapai - tindak balas pergi ke arah yang betul, dan divinil diperoleh daripada alkohol. Proses seterusnya - pempolimeran divinil - Lebedev memutuskan untuk menjalankan mengikut kaedah Matthews dan Strange. Untuk melakukan ini, natrium dalam pemasangan khas diagihkan sama rata ke atas divinil, selepas itu tindak balas berterusan selama 3-5 hari. Bagaimanapun, produk akhirnya belum lagi menjadi getah komersial. Ia tepu dengan gas, natrium diagihkan secara tidak sekata di dalamnya, campuran tidak stabil dan cepat teroksida di udara, kehilangan keanjalan. Oleh itu, getah yang terhasil diproses dalam pengadun, di mana ia diuli bersama dengan natrium yang termasuk di dalamnya. Kemudian ia dicampur dengan penambah, karbon hitam, kaolin, magnesia dan komponen lain yang sepatutnya melindungi getah daripada pereputan. Getah siap diterima dalam bahagian yang tidak penting - hanya beberapa gram sehari. Oleh itu, kerja itu diteruskan secara literal sehingga minit terakhir. Pada penghujung Disember, apabila hanya tinggal beberapa hari sebelum tarikh akhir, sintesis 2 kg getah telah selesai, dan ia segera dihantar ke Moscow. Pada Februari 1928, juri, setelah mempertimbangkan semua sampel yang dihantar (dengan cara itu, terdapat sangat sedikit daripada mereka), mengiktiraf getah yang ditanam di makmal Lebedev sebagai yang terbaik. Namun, ini hanyalah permulaan. Kaedah makmal selalunya tidak boleh diterima dalam persekitaran kilang. Lebedev telah diarahkan untuk meneruskan penyelidikan dan membangunkan teknologi perindustrian untuk kaedah pengeluaran getahnya. Kerja keras bermula semula. Benar, kini Lebedev mempunyai lebih banyak dana dan peluang. Mengetahui kepentingan kerjanya, kerajaan menyediakan segala yang diperlukannya. Tidak lama kemudian makmal khas untuk getah sintetik telah ditubuhkan di Universiti Leningrad. Dalam tempoh setahun, loji perintis telah direka dan dibina di makmal ini, yang menghasilkan 2-3 kg getah sehari. Menjelang akhir tahun 1929, keseluruhan teknologi proses kilang telah dibangunkan. Pada Februari 1930, pembinaan loji perintis bermula di Leningrad di Pulau Gutuevsky. Pada musim panas, makmal kilang dibuka. Dilengkapi mengikut arahan peribadi Lebedev, ia adalah salah satu makmal kimia terbaik pada masa itu dan berubah menjadi pusat saintifik sebenar untuk getah sintetik. Sebagai tambahan kepada makmal, Lebedev mempunyai pakar terbaik yang boleh mereka temui. Untuk semua soalan, dia secara peribadi boleh menghubungi setiausaha jawatankuasa parti wilayah Leningrad, Kirov. Kesukaran besar adalah dalam mencipta peralatan yang diperlukan. Kejuruteraan kimia baru sahaja di peringkat awal. Pesanan telah diedarkan kepada semua kilang Leningrad, tetapi pelaksanaannya berjalan perlahan, kerana mereka tidak mempunyai pengalaman yang diperlukan. Malah Lebedev sendiri kadang-kadang merasa sukar untuk memberikan nasihat teknikal yang tepat. Namun begitu, pembinaan loji perintis telah siap pada Januari 1931. Pada bulan Februari, 250 kg getah pertama diperolehi di atasnya. Ia merupakan getah sintetik buatan kilang murah pertama di dunia. Pada tahun yang sama, tiga tumbuhan getah gergasi telah diletakkan - di Yaroslavl, Voronezh dan Efremov. Kesemuanya diisytiharkan sebagai projek pembinaan Komsomol kejutan dan dibina dengan kelajuan yang menakjubkan. Pada tahun 1932, kilang Yaroslavl telah mengeluarkan getah pertama. Pada mulanya, sintesis divinil di kilang dijalankan dengan susah payah. Daripada campuran mudah produk penguraian alkohol yang terdiri daripada divinil, air dan hidrogen, "vinaigrette" kompleks sebanyak 30 komponen diperolehi, dan hasil divinil dalam jisim ini tidak melebihi 20-25%. Lebedev terpaksa segera pergi ke Yaroslavl bersama sekumpulan pekerjanya untuk membantu menubuhkan pengeluaran. Kemudian kesukaran yang sama timbul di Voronezh dan Efremov. Pada musim bunga tahun 1934, semasa perjalanan ke sebuah kilang di Efremov, Lebedev dijangkiti tifus dan meninggal dunia sejurus selepas kembali ke Leningrad. Tetapi punca, yang dia meletakkan asas yang begitu penting, menjadi lebih kuat dan berkembang. Berikutan tiga loji getah sintetik yang pertama, beberapa loji baharu telah dibina. Pada tahun 1934, 11 ribu tan getah sintetik telah dihasilkan, pada tahun 1935 - 25 ribu, pada tahun 1936 - 40 ribu. Pada tahun 1937, bahagian getah sintetik dalam jumlah pengeluaran getah sudah 73%. Masalah saintifik dan teknikal yang paling kompleks berjaya diselesaikan. Walau bagaimanapun, kaedah untuk pengeluaran getah sintetik, yang dibangunkan oleh Lebedev, bukanlah satu-satunya kaedah yang mungkin. Dia sendiri memahami perkara ini dengan baik dan dalam beberapa tahun kebelakangan ini dia banyak berfikir tentang cara menggantikan bahan mentah makanan (alkohol dihasilkan daripada produk makanan, dan 1 tan kentang dibelanjakan untuk menghasilkan 12 tan alkohol) dengan yang lain, lebih murah, untuk contoh, minyak. Satu lagi kelemahan getah divinil ialah kelekatannya yang rendah. Dalam pembuatan produk getah daripadanya, perlu pergi ke kos tambahan. Selepas itu, beberapa lagi kaedah untuk pengeluaran getah sintetik telah dibangunkan, dan pada tahun 1965 di USSR getah sintetik pertama kali diperoleh di bawah keadaan perindustrian dari isoprena. Pengarang: Ryzhov K.V.
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Bateri keadaan pepejal yang inovatif daripada NASA
▪ bahagian laman web Bagi mereka yang suka melancong - petua untuk pelancong. Pemilihan artikel ▪ artikel Transformasi Ovidian. Ungkapan popular ▪ artikel Mengapa bulan mengikut kita semasa kita memandu? Jawapan terperinci ▪ pasal Moped di tangan seorang tukang. Pengangkutan peribadi ▪ artikel Osiloskop dwi saluran untuk PC. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini