Рождение теломеров

теломер

Исходным материалом для получения многих теломеров служит этилен — один из простейших углеводородов, встречающихся в природных и промышленных горючих газах. Формула этилена пишется так: С2Н4 или так: СН2=СН2. «С» — как известно, символ атома углерода, «Н» — водорода, а двойная черточка обозначает двойную связь между атомами углерода.

При известных условиях одна из этих связей рвется, и тогда две молекулы этилена, у каждой из которых появились свободные силы сродства, соединяются в одну, более сложную молекулу. Если этот процесс продолжится достаточно долго, все наличные молекулы этилена исчезнут — вместо них у нас окажутся гигантские молекулы полиэтилена. Именно так протекает реакция полимеризации.

Проследим теперь ход реакции теломеризации. Начинается она так же — с возбуждения молекул этилена, с разрывания их двойных связей. В качестве «возмутителя спокойствия» используется четыреххлористый углерод, который предварительно подвергают воздействию специального вещества — инициатора.

Итак, инициатор действует на молекулу четыреххлористого углерода. Преобразованный четыреххлористый углерод — на молекулы этилена, а молекулы этилена с нарушенными двойными связями атакуют еще не вовлеченные в реакцию молекулы этилена, разрывая и их двойные связи. В результате этого в реакцию оказываются вовлеченными миллионы и миллиарды молекул, причем все происходит так же, как и при обычной полимеризации. Но тут неожиданно проявляется еще одно свойство четыреххлористого углерода. Он обладает способностью соединяться с активными растущими молекулами, препятствуя их дальнейшему росту.

Подобрав определенные концентрации инициатора, четыреххлористого углерода и этилена, можно добиться, чтобы рост молекулярных цепочек обрывался на очень ранних стадиях. В этом случае в нашей установке вместо гигантских молекул полиэтилена окажутся «обрубки» — теломеры, состоящие из 7, 9, 11 или 17 звеньев. Так как точки кипения теломеров зависят от величины их молекул, можно нагреванием разделить смесь теломеров на чистые фракции. Для получения полимера аминоэнантовой кислоты нужны теломеры с семью «позвонками». Но и другие теломеры могут использоваться для получения новых полимерных материалов.

Чистые, одинаковые по длине, теломеры служат сырьем для получения полимеров обычными методами. Теломеры, соединяясь друг с другом в цепочки, способны образовывать молекулы полимеров, как и обычные мономеры.

Победа в лаборатории далеко не всегда гарантирует успехи на практике. Тонкие «ювелирные» методы лабораторной химии не годны для массового производства.

За осуществление нового и многообещающего метода в промышленном масштабе взялись многочисленные коллективы ученых и инженеров по всему миру. На основе физико-химических исследований они получили теломеры из этилена и четыреххлористого углерода, углеродный скелет которых достигал не только семи, девяти, одиннадцати, но двадцати пяти «позвонков».

Немало потрудились ученые и инженеры, чтобы создать непрерывно действующую установку, которая могла бы стать образцом современного поточного производства. В такую установку постоянно подается сырье и из нее непрерывно выгружается продукция, а реакция успевает закончиться за время прохождения сырья через аппаратуру. Сам реакционный аппарат, где происходит теломеризация, довольно прост по устройству. Он представляет собой змеевик, погруженный в кипящую воду. Проходя через змеевик, этилен и четыреххлористый углерод, обработанный инициатором, успевают прореагировать, и полученная смесь теломеров поступает на разделение в специальные колонны. После разделения теломеры с определенным углеродным скелетом можно направить на производство пластмасс, волокна или душистых веществ.

В настоящее время в мире налаживается производство энанта, которое стало возможным в результате осуществления теломеризации в промышленных масштабах. При испытаниях энантового и капронового волокна оказалось, что капроновая нить после нагревания до 140 градусов в течение 14 часов теряет прочность на 20 процентов, а прочность энантовой нити не изменяется. Изделия из энанта можно спокойно гладить утюгом, а энантовый корд будет незаменим в автомобильных шинах. По разрывной прочности энант почти не отличается от капрона, а по эластичности превосходит его. Как и все синтетические волокна, энант не гниет и может быть использован для изготовления рыболовных сетей. Энант — не единственное волокно, полученное на основе продуктов теломеризации. Успешно проходят испытания волокон ундекан и пеларгон, которые в самом недалеком будущем появятся в наших домах.

Теломеризация делает свои первые шаги, возможности ее далеко не изучены. Дальнейшее развитие нового технологического метода имеет сейчас первостепенное значение, так как позволит расширить в любых масштабах производство пластмасс, волокон, ценных полупродуктов для химической промышленности, новых медицинских препаратов и др. и в тех случаях, когда в кладовых природы для них не находится готового сырья, даже в виде «полуфабрикатов»…

Автор: В. Емельянов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *