거대분자 간의 연결이 약한 반 데르 발스 힘을 사용하여 수행되는 경우, 화학 결합을 통해 열경화성 수지라고 부르면 열가소성 수지라고 합니다. 선형 중합체에는 예를 들어 셀룰로오스, 분지형 중합체, 예를 들어 아밀로펙틴이 포함되며, 복잡한 공간적 3차원 구조를 갖는 중합체가 있습니다.
중합체의 구조에서 단량체 단위(여러 원자를 포함하는 반복되는 구조 단편)를 구별할 수 있습니다. 폴리머는 동일한 구조의 다수의 반복 그룹(단위)으로 구성됩니다(예: 폴리염화비닐(-CH 2 -CHCl-)n, 천연 고무 등). 고분자량 화합물은 분자에 여러 유형의 반복되는 그룹을 공중합체 또는 헤테로폴리머라고 합니다.
중합체는 중합 또는 중축합 반응의 결과로 단량체로부터 형성됩니다. 폴리머에는 단백질, 핵산, 다당류, 고무 및 기타 유기 물질과 같은 수많은 천연 화합물이 포함됩니다. 대부분의 경우 이 개념은 유기화합물을 의미하지만, 무기고분자도 많습니다. 중합 반응, 중축합 및 화학적 변형을 통해 천연 유래 원소의 가장 단순한 화합물을 기반으로 수많은 중합체가 합성적으로 얻어집니다. 폴리머의 이름은 모노머의 이름에 접두사를 붙여서 만들어집니다. 폴리-: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 아세테이트 등
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특별한 기계적 성질
- 탄성 - 상대적으로 작은 하중(고무) 하에서 높은 가역적 변형을 겪는 능력.
- 유리질 및 결정질 중합체(플라스틱, 유기 유리)의 낮은 취약성;
- 방향성 기계적 장(섬유 및 필름 제조에 사용)의 영향을 받아 거대분자가 배향하는 능력.
폴리머 솔루션의 특징:
- 낮은 폴리머 농도에서 높은 용액 점도;
- 중합체의 용해는 팽윤 단계를 통해 발생합니다.
특수 화학적 특성:
- 소량의 시약(고무 가황, 가죽 태닝 등)의 영향으로 물리적, 기계적 특성을 극적으로 변화시키는 능력.
고분자의 특별한 특성은 큰 분자량뿐만 아니라 고분자가 사슬 구조를 가지며 유연하다는 사실로도 설명됩니다.
분류
화학 성분에 따라 모든 폴리머는 다음과 같이 나뉩니다. 본질적인, 유기원소, 무기물.
- 유기 폴리머.
- 유기요소 폴리머. 그들은 유기 라디칼과 결합하는 유기 라디칼의 주쇄에 무기 원자(Si, Ti, Al)를 포함합니다. 그들은 자연에 존재하지 않습니다. 인위적으로 얻은 대표자는 유기 규소 화합물입니다.
- 무기고분자. 이는 반복 단위에 C-C 결합을 포함하지 않지만 부치환체로서 유기 라디칼을 포함할 수 있습니다.
기술에서 폴리머는 종종 유리 섬유와 같은 복합 재료의 구성 요소로 사용된다는 점에 유의해야 합니다. 복합 재료가 가능하며, 모든 구성 요소는 폴리머(다양한 구성과 특성을 가짐)입니다.
고분자는 고분자의 형태에 따라 선형, 분지형(특별한 경우는 별형), 리본형, 평면형, 빗살형, 고분자 네트워크 등으로 구분됩니다.
폴리머는 극성(다양한 액체의 용해도에 영향을 줌)에 따라 분류됩니다. 중합체 단위의 극성은 쌍극자(양전하와 음전하의 고립된 분포를 갖는 분자)의 구성에 존재함으로써 결정됩니다. 비극성 단위에서는 원자 결합의 쌍극자 모멘트가 상호 보상됩니다. 단위가 중요한 극성을 갖는 중합체를 중합체라고 합니다. 친수성의또는 극선. 비극성 단위를 갖는 중합체 - 비극성, 소수성의. 극성 단위와 비극성 단위를 모두 포함하는 고분자를 고분자라고 합니다. 양친매성의. 각 단위가 극성 및 비극성 큰 그룹을 모두 포함하는 단독 중합체를 다음과 같이 제안합니다. 양친매성 단독중합체.
가열과 관련하여 폴리머는 다음과 같이 나뉩니다. 열가소성 물질그리고 열경화성. 열가소성 물질폴리머(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌)는 가열하면 부드러워지고 심지어 녹고 냉각되면 단단해집니다. 이 과정은 되돌릴 수 있습니다. 열경화성가열되면 폴리머는 녹지 않고 비가역적인 화학적 파괴를 겪습니다. 열경화성 고분자의 분자는 사슬형 고분자 분자의 가교(예를 들어 가황)에 의해 얻어지는 비선형 구조를 가지고 있습니다. 열경화성 폴리머의 탄성 특성은 열가소성 수지의 탄성 특성보다 높지만 열경화성 폴리머는 사실상 유동성이 없으므로 파괴 응력이 낮습니다.
천연 유기 고분자는 식물과 동물 유기체에서 형성됩니다. 그 중 가장 중요한 것은 식물과 동물의 몸을 구성하고 지구상의 생명체의 기능을 보장하는 다당류, 단백질 및 핵산입니다. 지구상의 생명체 출현의 결정적인 단계는 단순한 유기 분자로부터 더 복잡한 고분자 분자의 형성이라고 믿어집니다 (화학적 진화 참조).
유형
합성 폴리머. 인공고분자재료
인간은 오랫동안 천연 고분자 물질을 사용해 왔습니다. 이들은 의류 제조에 사용되는 가죽, 모피, 양모, 실크, 면화 등이며, 적절한 가공을 통해 3차원 고분자 몸체를 형성하는 다양한 바인더(시멘트, 석회, 점토)이며 건축 자재로 널리 사용됩니다. . 그러나 사슬형 폴리머의 산업적 생산은 20세기 초에 시작되었지만 이에 대한 전제 조건은 더 일찍 나타났습니다.
거의 즉시, 폴리머의 산업적 생산은 천연 유기 폴리머를 인공 폴리머 재료로 가공하는 것과 유기 저분자 화합물로부터 합성 폴리머를 생산하는 두 가지 방향으로 발전했습니다.
첫 번째 경우, 대규모 생산은 셀룰로오스를 기반으로 합니다. 물리적으로 변형된 셀룰로오스로 만든 최초의 고분자 물질인 셀룰로이드는 19세기 중반에 얻어졌습니다. 셀룰로오스 에테르 및 에스테르의 대규모 생산은 제2차 세계 대전 전후에 확립되어 오늘날까지 계속되고 있습니다. 필름, 섬유, 페인트 및 바니시, 증점제는 기본적으로 생산됩니다. 영화와 사진의 발전은 투명한 니트로셀룰로오스 필름의 출현 덕분에 가능했다는 점에 유의해야 합니다.
합성 고분자의 생산은 1906년 Leo Baekeland가 가열하면 3차원 고분자로 변하는 페놀과 포름알데히드의 축합 생성물인 소위 베이클라이트 수지에 대한 특허를 취득하면서 시작되었습니다. 수십 년 동안 전기 제품, 배터리, 텔레비전, 소켓 등의 하우징을 만드는 데 사용되었으며 현재는 바인더 및 접착제로 더 자주 사용됩니다.
제1차 세계대전 이전 헨리 포드(Henry Ford)의 노력 덕분에 처음에는 천연고무를 기반으로 한 다음에는 합성고무를 기반으로 한 자동차 산업의 급속한 발전이 시작되었습니다. 후자의 생산은 소련, 영국, 독일 및 미국에서 제2차 세계 대전 직전에 마스터되었습니다. 같은 기간 동안 우수한 전기 절연 재료인 폴리스티렌과 폴리염화비닐 및 폴리메틸메타크릴레이트의 산업 생산이 마스터되었습니다. "플렉시글래스"라고 불리는 유기 유리가 없었다면 전쟁 기간 동안 대량 항공기 생산이 불가능했을 것입니다.
전쟁이 끝난 후, 전쟁 전부터 시작되었던 폴리아미드 섬유 및 직물(나일론, 나일론)의 생산이 재개되었습니다. 20세기 50년대에는 폴리에스테르 섬유가 개발되었고 이를 기반으로 lavsan 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트라는 이름으로 직물 생산이 마스터되었습니다. 폴리프로필렌과 니트론(폴리아크릴로니트릴로 만든 인공 양모)은 현대인이 의류 및 산업 활동에 사용하는 합성 섬유 목록을 닫습니다. 첫 번째 경우, 이러한 섬유는 셀룰로오스 또는 단백질(면, 양모, 실크)의 천연 섬유와 결합되는 경우가 많습니다. 폴리머 세계에서 획기적인 사건은 20세기 50년대 중반의 발견과 Ziegler-Natta 촉매의 급속한 산업 발전으로, 이는 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌 및 저탄소 기반 폴리머 재료의 출현으로 이어졌습니다. - 밀도 폴리에틸렌 (이전에는 폴리에틸렌 생산이 1000 atm 정도의 압력에서 마스터되었습니다.) 및 결정화가 가능한 입체 규칙적인 폴리머. 그런 다음 가장 일반적인 실런트 인 폴리 우레탄이 대량 생산에 도입되었습니다.
"폴리머리즘(polymerism)"이라는 용어는 1833년 J. Berzelius에 의해 과학에 도입되어 동일한 조성을 가진 물질(폴리머)이 서로 다른 분자량(예: 에틸렌과 부틸렌, 산소 및 오존)을 갖는 특별한 유형의 이성질체를 지정합니다. 따라서 용어의 내용은 폴리머에 대한 현대적인 아이디어와 일치하지 않았습니다. 그 당시에는 "진정한" 합성 고분자가 아직 알려지지 않았습니다.
19세기 전반에 수많은 중합체가 얻어졌던 것으로 보인다. 그러나 화학자들은 일반적으로 중합 및 중축합을 억제하려고 시도했으며 이로 인해 주요 화학 반응 생성물의 "수지화", 즉 실제로 중합체가 형성되었습니다(지금까지 중합체는 종종 "수지"라고 불림). 합성 고분자에 대한 최초의 언급은 1838년()과 1839년(폴리스티렌)으로 거슬러 올라갑니다.
고분자 화학은 A. M. Butlerov의 화학 구조 이론(1860년대 초)의 창안과 관련해서만 발생했습니다. A. M. Butlerov는 중합 반응에서 나타나는 분자의 구조와 상대적 안정성 사이의 관계를 연구했습니다. 오전. Butlerov는 불포화 화합물의 중합 능력을 반응성의 기준으로 고려할 것을 제안했습니다. A. E. Favorsky, V. N. Ipatiev 및 S. V. Lebedev의 중합 및 이성질화 공정 분야의 고전 연구가 시작된 곳입니다. V.V. Markovnikov와 N.D. Zelinsky의 석유 탄화수소 연구에서 석유 원료로부터 모든 종류의 단량체를 합성하는 현대 연구까지 확장되었습니다.
여기에서 주목해야 할 점은 처음부터 폴리머의 산업적 생산은 천연 폴리머를 인공 폴리머 재료로 가공하는 것과 유기 저분자 화합물로부터 합성 폴리머를 생산하는 두 가지 방향으로 발전했다는 것입니다. 첫 번째 경우에는 셀룰로오스를 기반으로 대규모 생산이 이루어졌으며, 물리적으로 변형된 셀룰로오스의 첫 번째 재료인 셀로판이 1908년에 획득되었습니다.
단량체로부터 중합체를 합성하는 과학은 과학자들이 직면한 과제 측면에서 훨씬 더 큰 현상으로 밝혀졌습니다.
20세기 초 베이클랜드(Baekeland)가 페놀-포름알데히드 수지 제조 방법을 발명했음에도 불구하고 중합 공정에 대한 이해가 없었습니다. 1922년에야 독일의 화학자 헤르만 슈타우딩거(Hermann Staudinger)는 공유 결합으로 연결된 긴 원자 구조인 거대분자의 정의를 제시했습니다. 그는 고분자의 분자량과 용액의 점도 사이의 관계를 최초로 확립한 사람이었습니다. 그 후, 미국의 화학자 허먼 마크(Herman Mark)는 용액 내 거대분자의 모양과 크기를 연구했습니다.
그러다가 1920~1930년대. 연쇄 반응 분야에서 N. N. Semenov의 진보된 연구 덕분에 N. N. Semenov가 연구한 연쇄 반응과 중합 메커니즘의 깊은 유사성이 발견되었습니다.
30대 자유 라디칼(G. Staudinger 및 기타) 및 이온(F. Whitmore 및 기타) 중합 메커니즘의 존재가 입증되었습니다.
1930년대 중반 소련에서. 봄 여름 시즌. Medvedev는 라디칼 형성과 함께 과산화물 화합물의 분해 결과로 중합의 "개시"라는 개념을 공식화했습니다. 그는 또한 사슬 이동 반응을 분자량을 조절하는 과정으로 정량화했습니다. 자유 라디칼 중합 메커니즘에 대한 연구는 1950년대까지 진행되었습니다.
중축합에 대한 아이디어 개발에서 중요한 역할은 W. Carothers의 연구에서 이루어졌습니다. W. Carothers는 단량체 기능성, 선형 및 3차원 중축합의 개념을 고분자 화합물의 화학에 도입했습니다. 1931년 J.A. 뉴랜드(J.A. Newland)와 함께 클로로프렌 고무(네오프렌)를 합성했고, 1937년에는 나일론계 섬유 성형용 폴리아미드 생산 방법을 개발했습니다.
1930년대 고분자 구조에 대한 교리도 개발되었으며 A.P. Aleksandrov는 30년대에 처음 개발했습니다. 고분자 몸체 변형의 완화 특성에 대한 아이디어; V.A. Kargin은 30년대 후반에 이를 설치했습니다. 고분자 용액의 열역학적 가역성 사실을 발견하고 비정질 고분자 화합물의 세 가지 물리적 상태에 대한 아이디어 시스템을 공식화했습니다.
제2차 세계대전 이전에는 대부분의 선진국들이 SC, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리메틸메타크릴레이트의 산업 생산을 장악했습니다.
1940년대 미국 물리화학자 플로리(Flory)는 고분자 용액 이론과 거대분자의 통계 역학에 지대한 공헌을 했으며, 점도, 침강, 확산 측정을 통해 거대분자의 구조와 특성을 결정하는 방법을 창안했습니다.
고분자 화학에서 획기적인 사건은 1950년대 K. Ziegler의 발견이었습니다. 대기압에서 생산되기 시작한 폴리올레핀 (폴리에틸렌 및 폴리 프로필렌)을 기반으로 한 중합체의 출현으로 이어진 금속 착물 촉매. 그런 다음 폴리우레탄(특히 발포 고무)과 폴리실록산이 대량 생산에 도입되었습니다.
1960~1970년대. 구조에 방향족 고리를 포함하고 엄청난 강도와 내열성을 특징으로 하는 방향족 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르 케톤과 같은 독특한 중합체가 얻어졌습니다. 특히 1960년대에는요. Kargin V.A. 및 Kabanov V.A. 새로운 유형의 폴리머 형성, 즉 복합-라디칼 중합의 기반을 마련했습니다. 그들은 라디칼 중합 반응에서 불포화 단량체의 활성이 무기 염과 복합체를 형성함으로써 크게 증가될 수 있음을 보여주었습니다. 이것이 피리딘, 퀴놀린 등 비활성 단량체의 중합체를 얻은 방법입니다.
인간이 고무를 처음 접한 것은 15세기였습니다. 약. 아이티 H. 콜럼버스와 그의 동료들은 탄력 있는 나무 수지로 만든 공을 가지고 원주민들이 하는 의식 게임을 보았습니다. 1735년에 출판된 Charles Marie de la Condamine의 메모에 따르면, 유럽인들은 고무가 추출되는 나무가 페루 인디언의 언어로 "Heve"라고 불린다는 것을 알게 되었습니다. 나무껍질을 자르면 수액이 나오는데 이를 스페인어로 라텍스라고 합니다. 라텍스를 사용하여 직물을 함침시켰습니다.
19세기 초 고무에 대한 연구가 시작되었습니다. 1823년 영국인 칼 매킨토시(Karl Mackintosh)는 이를 기반으로 방수 고무 직물과 비옷 생산을 조직했습니다. 영국인 Thomas Hancock은 1826년에 고무의 가소화 현상을 발견했습니다. 그런 다음 다양한 첨가제가 가소화 고무에 도입되기 시작했고 충전 고무 화합물 기술이 탄생했습니다. 1839년 미국의 찰스 굿이어(Charles Goodyear)는 산화납과 황으로 고무를 가열하여 들러붙지 않고 내구성이 뛰어난 고무를 생산하는 방법을 발견했습니다. 이 과정을 가황이라고 불렀습니다. 19세기 후반에는 천연고무에 대한 수요가 급격히 증가했습니다. 1890년대. 최초의 고무 타이어가 등장합니다. 다양한 더운 국가(현재 인도네시아와 말레이시아)에 수많은 고무 농장이 생겨나고 있으며 천연 고무 생산의 선두주자입니다.
1825년 마이클 패러데이(Michael Faraday)는 천연 고무의 열분해를 연구하던 중 가장 간단한 공식이 C 5 H 8이라는 사실을 발견했습니다. 1835년 독일의 화학자 F.K. Himmli는 이소프렌 C5H8을 최초로 분리했습니다. 1866년 프랑스의 화학자 피에르 베르텔로(Pierre Berthelot)는 가열된 철관에 에틸렌과 아세틸렌의 혼합물을 통과시켜 부타디엔을 얻었습니다.
1860~1870년대. 오전. Butlerov는 많은 올레핀의 구조를 알아냈고 그 중 많은 것, 특히 황산의 작용하에 이소부틸렌을 중합했습니다.
1878년 러시아의 화학자 A.A. Krakau는 알칼리 금속의 영향으로 불포화 화합물을 중합하는 능력을 발견했습니다.
1884년 영국의 화학자 W. Tilden은 테레빈유의 열분해로 이소프렌을 얻었다는 사실을 증명하고 이소프렌의 조성과 구조를 확립했으며 이소프렌의 중합 경향을 이용하여 합성 고무를 생산할 수 있다고 제안했습니다. 1870년대. 프랑스의 화학자 G. Bouchard는 고무의 열분해 생성물로부터 이소프렌을 분리하고, 이를 고온과 염산으로 처리하여 고무와 유사한 생성물을 얻었습니다.
1901~1905년 V.N. Ipatiev는 400-500 atm의 고압에서 에틸 알코올로부터 부타디엔을 합성했습니다. 그는 1913년에 이전에 다른 어떤 연구자도 할 수 없었던 최초의 에틸렌 중합에 성공했습니다.
1908년 M.K. Kucherov는 나트륨 이소프렌 고무를 얻었습니다(결과는 1913년에 출판되었습니다).
1909년에 S.V. Lebedev는 디비닐에서 얻은 고무를 최초로 시연했습니다.
1899년에 I. L. Kondakov는 디메틸부타디엔을 생산하는 방법을 개발했으며 후자가 빛과 나트륨과 같은 특정 시약의 영향을 받아 고무 같은 물질로 변할 수 있음을 증명했습니다. 1916년 독일에서 콘다코프의 작업을 바탕으로 프리츠 호프만(Fritz Hoffmann)은 소위 말하는 제품의 생산을 조직했습니다. 메틸 고무: 경질("H") 및 연질("W") 합성 고무.
1910년에 Carl Dietrich Harries는 나트륨 금속의 영향을 받아 이소프렌을 중합하는 방법에 대한 특허를 받았습니다. 1902년에 그는 고무를 오존화하는 방법을 개발했고, 이 방법을 이용하여 다양한 종류의 고무 구조를 확립했습니다.
1911년에 I. I. Ostromyslensky는 아세트알데히드로부터 부타디엔을 얻었습니다. 1915년에 B.V. Byzov는 오일의 열분해에 의한 부타디엔 생산에 대한 특허를 받았습니다.
19세기 후반부터 여러 나라의 많은 화학자들은 단량체를 생산하는 방법과 이를 중합하여 고무 화합물로 만드는 방법을 연구하는 데 집중했습니다. 1911년에 I. I. Ostromyslensky는 3단계에 걸쳐 12%의 수율로 알코올로부터 부타디엔을 생산할 것을 제안했습니다. 러시아에서는 이 작품이 매우 높은 평가를 받았습니다. 사실은 서구 화학자와 달리 러시아 화학자들이 이소프렌이 아닌 부타디엔으로부터 합성 고무를 얻으려고 노력했다는 것입니다. 러시아에서 합성 고무 생산을 위한 기술 기반을 만드는 것이 가능해진 것은 바로 이것과 러시아에 대규모 알코올 기반이 존재했기 때문일 가능성이 있습니다.
1926년 소련 최고 경제 위원회는 합성 고무 생산 기술 개발 경쟁을 발표했으며, 조건에 따라 1928년 1월 1일에 공정에 대한 설명을 제출해야 했습니다. 이 방법으로 얻은 고무는 최소 2kg입니다. Lebedev S.V.와 Byzov B.V.의 프로젝트가 가장 발전된 것으로 나타났습니다. 두 프로젝트 모두 부타디엔으로부터 합성 고무를 생산하는 것과 관련이 있었습니다. Lebedev는 탈수소화 및 탈수 특성을 지닌 자신이 개발한 촉매를 사용하여 알코올로부터 부타디엔을 한 단계로 생산할 것을 제안했습니다. Byzov는 석유 탄화수소로부터 부타디엔 생산을 제안했습니다. 정유 분야에서 러시아와 소련 화학자들의 위대한 업적에도 불구하고 Byzov 방법을 사용하여 부타디엔을 생산하기 위한 원료 기반은 없었습니다. 따라서 1931년 1월 노동국방협의회는 레베데프 공법을 사용하여 유사한 대규모 SK 공장 3개를 건설하기로 결정했습니다. 레닌그라드 실험 공장 "Liter B"(현 VNIISK)가 설립되었으며, 1931년에 첫 번째 디비닐 고무 배치가 생산되었습니다. 1932~1933년 SK공장은 야로슬라블, 보로네시, 에프레모프, 카잔에서 가동을 시작했습니다.
1941년 예레반에 클로로프렌 고무 공장이 설립되었습니다.
1935년에 합성 고무 생산에 새로운 시대가 시작되었습니다. 합성 고무는 스티렌, 아크릴로니트릴 및 기타 화합물이 존재하는 상태에서 1,3-부타디엔을 라디칼 중합하여 얻은 공중합체로 만들어지기 시작했습니다. 1938년에는 독일에서 스티렌-부타디엔 고무의 산업적 생산이 조직되었고, 1942년에는 미국에서 대규모 합성 고무 생산이 조직되었습니다.
여기서 주목해야 할 점은 1945년 이후에는 식용 알코올에서 부타디엔을 생산하던 것이 점차적으로 석유에서 모노머를 생산하는 방식으로 전환되었다는 점입니다.
1948년에 Korotkov는 cis-1,4 위치의 첨가 단위 함량이 증가하면 중합체의 물리적 및 기계적 특성이 향상된다는 사실을 확립했습니다. 즉, 유기리튬 화합물이 존재할 때 가장 많은 수의 cis 단위가 형성됩니다.
1955년에 K. Ziegler는 리튬 존재 하에서 얻은 것과 유사한 고분자 물질을 생성하기 위해 이온 메커니즘을 사용하여 중합 공정을 이끄는 새로운 촉매 시스템을 발견했습니다. 그 후, 이러한 연구는 이탈리아의 Giulio Natta 실험실에서 심화되었습니다.
리튬 촉매로 생산된 국내 산업용 폴리이소프렌은 SKI라고 불렸고, Ziegler-Natta 촉매 시스템을 사용하여 얻은 폴리이소프렌은 약어 SKI-3으로 알려졌습니다.
1956년 천연고무와 SKI-3에서 얻은 고무에 비해 내한성과 내마모성이 우수한 입체 규칙성 폴리부타디엔 고무(SKD)를 제조하는 방법이 제안되었습니다.
에틸렌과 프로필렌의 이중 공중합체인 SKEP(1955-1957)를 기반으로 중합체를 얻었습니다. 이 고무는 고분자 구조에 이중 결합이 없기 때문에 이를 기반으로 한 고무는 공격적인 환경에서 매우 저항력이 있으며 마모에도 강합니다.
1960년대 SKD 및 SKI-3 고무의 산업 생산은 Sterlitamak, Togliatti 및 Volzhsk에서 마스터되었습니다. 일반적으로 이들 기업은 모두 알코올이 아닌 석유에서 얻은 단량체를 공급원료로 사용했습니다.
부타디엔과 이소프렌의 공중합체는 자동차 타이어 생산에서 천연 고무를 빠르게 대체하기 시작했습니다. 따라서 1950년에 K.s. 천연 및 합성 고무의 총 생산량은 약 22%였으며, 1960년에는 약 48%였으며, 1971년에는 약 60%(합성 고무 500만 톤, 천연 고무 300만 톤)로 증가했으며, 1985년에는 1,200만 톤이 되었습니다. 합성고무는 400만톤, 천연고무는 400만톤만 생산됐다. 1970년대 초. 합성고무가 천연고무를 대체할 것이라는 의견도 있었다. 그러나 1973년 석유 금수조치로 인해 유가가 급등하는 동시에 말레이시아의 천연고무 생산도 큰 진전을 이루면서 가격을 대폭 낮추는 것이 가능해졌다. 현재까지도 타이어 업계에서 천연고무를 없애는 것은 불가능합니다. 따라서 자체 천연석유 매장량이 없는 일본은 말레이시아와 인도네시아에서 천연고무를 구매하는 것이 더 수익성이 높다. 석유 매장량이 많은 러시아는 어떠한 경우에도 기존 합성고무 생산 기술과 역량을 무시해서는 안 됩니다.
제2차 세계 대전 이전 소련과 독일에서 고무 기술 분야의 강렬한 발전은 이들 국가가 전쟁 발생 시 천연 고무 공급이 중단될 것이라는 사실을 이해했다는 사실로 설명되었습니다. 미국은 이 문제에 다르게 접근하여 천연고무의 전략적 비축분을 확보하려고 노력했습니다. 실제 사례에서 알 수 있듯이 1941년 일본이 동남아시아를 침공했을 때 예비군은 충분하지 않았습니다. 이미 작성된 내용을 보면 고무가 세계 정치에서 중요한 역할을 했다는 것이 분명합니다.
페놀-포름알데히드 수지.
완전 합성 폴리머의 산업적 생산을 위한 세계 최초의 공정은 1907년 L. Baekeland에 의해 특허를 받았습니다. L. Baekeland는 소위 특허를 받았습니다. 베이클라이트 수지는 페놀과 포름알데히드의 축합 생성물로, 가열되면 3차원 폴리머로 변합니다. 베이클라이트는 수십 년 동안 전기 인클로저의 재료로 사용되어 왔으며 현재는 바인더 및 접착제로 사용됩니다. 페놀과 포름알데히드 사이의 반응을 발견한 사람은 A. Bayer였으며, 그는 1872년에 이 반응에서 수지의 형성을 관찰했지만 그 결과에는 관심이 없었습니다. 1940년대부터 1970년대 중반까지. 새로운 유형의 플라스틱 등장으로 인해 페놀수지의 비중이 급격히 감소하고 있습니다. 그러나 1975년부터 항공, 로켓, 우주 비행 등의 요구와 석유 매장량 감소로 인해 이러한 폴리머 생산의 급속한 성장이 다시 시작되었습니다. 사실 페놀은 석탄에서 얻어지며 그 매장량은 석유의 매장량을 비교할 수 없을 정도로 초과합니다. 또한 페놀-포름알데히드 수지를 기반으로 하는 다양한 단열재(합판, 섬유판)가 있어 에너지 위기에 대처하는 데 적합합니다.
폴리에틸렌과 폴리프로필렌.
에틸렌은 중합하기가 매우 어렵습니다. 에틸렌의 중합은 1933년에 부반응으로 처음 관찰되었습니다. 이미 1937년에 영국 화학자들은 폴리에틸렌 생산을 위한 최초의 산업적 방법을 개발했으며 1946년에는 폴리에틸렌 병 생산이 시작되었습니다.
1954년 칼 지글러(Karl Ziegler)와 줄리오 나타(Giulio Natta)는 새로운 유기금속 촉매를 발견했으며, 그 덕분에 대기압 및 60°C 온도에서 폴리에틸렌의 이온 중합을 수행할 수 있었습니다.
그들은 또한 금속 착물 촉매를 사용하여 입체 규칙적인 폴리프로필렌을 얻었다.
폴리테트라플루오로에틸렌(테플론).
이는 1938년 R. Plunkett에 의해 우연히 발견되었는데, 그는 테트라플루오로에틸렌이 들어 있는 실린더에서 백색 분말 덩어리가 자발적으로 형성되는 것을 관찰했습니다. 1941년에 그는 자신의 기술에 대한 특허를 취득했습니다(미국, DuPont). 1954년 프랑스 엔지니어인 마크 그레고르(Marc Gregor)는 테프론을 조리기구 코팅으로 사용할 것을 제안했습니다. 테플론은 화학적으로 매우 불활성이며 연화 온도는 거의 300°C에 이릅니다.
폴리스티렌.
1866년에 M. Berthelot는 가열 시 스티렌으로부터 고체 덩어리가 형성되는 것을 중합 과정으로 확인했습니다. 1946년에 G. Staudinger는 이 반응의 메커니즘을 확립했습니다. 폴리스티렌은 1931년 독일에서 처음 생산되었습니다.
폴리메틸메타크릴레이트.
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 플렉시유리 또는 플렉시유리는 1928년에 만들어졌습니다. 1933년에 독일에서 PMMA 생산이 시작되었고, 1936년에 PMMA는 소련의 플라스틱 연구소에서 획득되었습니다. 폴리머는 항공 산업, 자동차 산업 및 건설 분야에서 널리 사용됩니다.
폴리염화비닐.
염화비닐의 중합은 1872년 독일의 화학자 오이겐 바우만에 의해 처음으로 수행되었습니다. 본 연구원의 장점은 유기 과산화물 존재 하에서 염화비닐의 라디칼 중합 방법을 개발한 것입니다. 폴리염화비닐(PVC)의 활발한 실용화는 20세기 중반에야 시작되었습니다. 문제는 순수 PVC에는 단점이 많다는 점이었습니다. 실온에서는 매우 부서지기 쉽고 탄력이 없습니다. 게다가 용해나 용융이 어렵기 때문에 폴리머의 재활용도 매우 어렵습니다. 30대 과학자들은 PVC의 열과 빛에 대한 저항성을 높이는 안정제를 찾아냈습니다. 새로운 소재인 가소화된 폴리염화비닐이 널리 보급되었습니다.
최초의 화학섬유는 1884년 프랑스 화학자 N. 샤르도네에 의해 획득되었습니다. 그의 주요 연구는 니트로셀룰로오스 섬유 기술(니트로실크) 개발과 관련이 있습니다. 1892년에는 비스코스 섬유 생산 방법이 완성되었습니다. 최초의 아세테이트 섬유는 영국과 미국에서 동시에 생산되기 시작했습니다.
폴리염화비닐 섬유는 1934년에 생산되기 시작했고, 1937년부터 염화비닐과 비닐 아세테이트(비뇽)의 공중합체를 기반으로 한 섬유가 생산되기 시작했습니다. 1939년. 폴리아미드 섬유가 등장했고, 1943년에는 폴리아크릴로니트릴(Orlon)이 등장했습니다.
섬유 기술의 탄생은 1913년에 폴리염화비닐에서 섬유를 생산할 가능성을 예측한 Cloete와 1927년에 폴리옥시메틸렌과 폴리에틸렌 산화물의 용융물에서 섬유를 얻은 G. Staudinger와 같은 과학자의 이름과 관련이 있습니다.
미국과 독일과는 별도로 소련에서는 1947년 Knunyants, Rogovin 및 Romashevsky의 폴리아미드 섬유 생산에 대한 연구 결과가 발표되었습니다.
1936년에 합성 폴리헥사메틸렌 아디파미드 기술이 개발되었으며, 이를 바탕으로 1939년 나일론 섬유 생산이 시작되었습니다.
미국에서는 1939년에 카프로락탐을 기반으로 한 나일론-6,6 섬유 생산이 시작되었습니다.
폴리아크릴로니트릴 섬유 기술은 미국과 독일에서 동시에 독립적으로 개발되었으며, 1934년 미국은 듀폰 공장에서 폴리아미드 섬유를 생산하기 시작했습니다. 독일에서는 몇 년 후에 생산이 시작되었습니다.
소련에서는 1948년에 나일론 섬유의 첫 번째 배치가 생산되었고, 1957년에 lavsan 섬유 생산을 위한 첫 번째 시설이 가동되기 시작했으며, 1960년대에 시작되었습니다. 폴리아크릴로니트릴을 기반으로 한 "니트론" 섬유 생산이 시작되었습니다.
초창기에는 화섬을 생산하는 기업이 고도로 전문화되어 있었지만, 섬유의 종류가 늘어남에 따라 화섬 공장의 규모도 확대되어 이미 3~4종의 섬유를 생산하고 있었습니다.
1930년대 중반까지. 우리나라의 모든 페인트 및 바니시 생산은 수입 원료를 기반으로했습니다. 1936년에야 해당 바니시 생산을 위한 글리프탈 수지 생산이 개발되기 시작했습니다. 글리세린, 로진 및 동유를 반응시켜 알키드 수지를 합성함으로써 국내에서는 코팔(코팔은 단단하고 호박색 같은 천연 수지임) 수입이 없어졌습니다.
1947-1948년 요소, 멜라민, 페놀-포름알데히드 수지 생산을 위한 워크샵이 모스크바와 야로슬라블에서 시작되었습니다. 글리세린을 펜타에리트리톨로 대체한 펜타프탈산 수지의 개발이 시작되었습니다.
1951년부터 항공 산업 및 철도 운송을 위한 퍼클로로비닐 수지 기반 바니시 생산이 시작되었습니다. 1950년대 알코올 용해성 바니시는 부틸 메타크릴레이트와 메틸 메타크릴레이트, 메타크릴아미드, 아크릴로니트릴 및 메타크릴산의 공중합체를 기반으로 만들어졌습니다. 다음을 포함하여 수십 가지 브랜드의 바니시, 프라이머 및 에나멜이 만들어졌습니다. 현재까지 생산되는 바니시 DS-583입니다. 동시에 염화비닐과 초산비닐의 공중합물인 A-15의 생산도 마스터되었습니다. A-15와 에폭시 수지의 조합으로 부식 방지 도료를 만들 수 있으며 도포 시 도료 층 수를 줄일 수 있습니다.
1956년부터 자동차 니트로 에나멜은 알키드-멜라민 에나멜로 완전히 대체되었습니다.
1963년에는 페인트 및 바니시 산업에 필요한 에폭시 수지와 염소화 폴리염화비닐을 기반으로 한 방오 코팅의 생산이 마스터되었습니다.
1976-1980년 무기 안료 및 선박 코팅에 대한 연구 및 생산 협회와 독립적인 연구 및 설계 기관이 설립되었습니다.
현재 에폭시 수지, 우레탄 엘라스토머, 클로로프렌 고무, 불소 고무, 폴리아크릴레이트, 폴리오르가노실록산 등 거의 모든 유형의 고분자 재료가 다양한 목적의 페인트 및 바니시 조성물을 생산하는 데 사용됩니다.
1. 3 권의 고분자 백과 사전 M .: 출판사 "Soviet Encyclopedia", 1974-1977.
2. 5권으로 된 화학 백과사전 M.: Great Russian Encyclopedia, 1992.
3. K. Manalov 위대한 화학자 2권, M.: Mir, 1986.
4. O. I. Tuzhikov 고분자 과학 및 산업 발전의 역사 및 방법론, Volgograd: 1999.
5. V. 스트루베. 2권의 화학 발전 방법, 2권, M.: Mir, 1984.
6. J. H. Briston, L. L. Katan 폴리머 필름 M.: 화학, 1993.
7. Yu.D. Semchikov 고분자 화합물 M.: 출판 센터 "아카데미", 2003.
폴리머
그러나 거대 분자를 평화적인 목적으로 사용할 수 있는 방향은 여러 가지가 있습니다. 따라서 완전 질화 셀룰로오스가 폭발성이고 그 자체로만 사용할 수 있는 경우 부분적으로 질화 셀룰로오스( 피록실린)은 취급이 더 안전하고 군사적 목적뿐만 아니라 사용할 수도 있습니다.
미국 발명가 존 웨슬리 하얏트(1837-1920)는 당구공을 대체할 상아를 만들기 위해 제정된 상을 받으려고 노력하면서 우선 부분적으로 질산화된 셀룰로오스에 주목했습니다. 그는 그것을 알코올과 에테르의 혼합물에 녹이고 장뇌를 첨가하여 새로운 물질을 더 쉽게 처리할 수 있게 만들었습니다. 1869년에 하얏트는 그가 불렀던 것을 갖게 되었습니다. 셀룰로이드, 그리고 상을 받았습니다. 셀룰로이드는 최초의 합성 물질이다. 플라스틱- 주형에 주조할 수 있는 재료.
그러나 밝혀진 바와 같이, 부분적으로 질산화된 셀룰로오스는 볼로 성형될 수 있을 뿐만 아니라 섬유와 필름으로 인발될 수도 있습니다. 프랑스의 화학자 샤르도네 백작 루이 마리 길라드 베르니고(1839-1924)는 매우 얇은 구멍을 통해 니트로셀룰로오스 용액을 압착하여 이러한 섬유를 얻었습니다. 용매는 거의 즉시 증발했습니다.
생성된 섬유로 광택이 실크와 유사한 소재를 엮는 것이 가능했습니다. 1884년 샤르도네는 특허를 취득했습니다. 레이온. 샤도네이는 이 직물에 이름을 붙였습니다 지역- 빛을 낸다. 원단이 빛을 내며 빛을 낸다.
플라스틱 필름이 등장하게 된 것은 미국의 발명가 조지 이스트먼(1854~1932) 덕분입니다. Eastman은 사진에 관심이 있었습니다. 개발 과정을 단순화하기 위해 그는 은 화합물의 에멀젼을 젤라틴과 혼합하여 에멀젼을 건조하게 만들기 시작했습니다. 이러한 방식으로 얻은 혼합물은 저장될 수 있으므로 향후 사용을 위해 준비될 수 있습니다. 1884년에 Eastman은 유리판을 셀룰로이드 판으로 교체했습니다.
셀룰로이드는 비폭발성이지만 가연성이 높아 화재를 일으킬 수 있다는 사실에 이스트만은 불연성이 적은 재료를 찾기 시작했습니다. 니트로 그룹 대신 아세틸 그룹이 셀룰로오스에 도입되면 생성된 생성물은 니트로셀룰로오스처럼 플라스틱으로 남아 있지만 더 이상 가연성이 아닙니다. 1924년부터 셀룰로오스 아세테이트 필름이 영화 제작에 사용되기 시작했습니다. 발전하는 영화 산업에서는 특히 셀룰로이드 대체품이 절실히 필요했기 때문입니다.
화학자들은 고분자량 천연 화합물을 연구함으로써 합성 유사체를 얻을 뿐만 아니라 새로운 유형의 화합물을 발견할 수 있기를 바랐습니다. 거대 분자를 합성하는 방법 중 하나는 다음과 같습니다. 단량체의 중합(단량체는 분자가 서로 반응하거나 다른 물질의 분자와 반응하여 중합체를 형성할 수 있는 물질입니다.)
단량체를 거대 분자로 결합하는 방법은 적어도 에틸렌 C 2 H 4의 예를 사용하여 설명할 수 있습니다. 두 개의 에틸렌 분자의 구조식을 작성해 보겠습니다.
수소 원자가 한 분자에서 다른 분자로 이동하여 결과적으로 이중 결합 대신 이 분자에 자유 단일 결합이 나타난다고 상상해 봅시다. 수소가 떠난 첫 번째 분자에도 자유 결합이 나타났습니다. 따라서 이 두 분자는 서로 연결될 수 있습니다.
이러한 분자는 원래의 에틸렌 분자와 마찬가지로 이미 4개의 탄소 원자와 1개의 이중 결합을 포함하고 있습니다. 따라서 이 분자가 다른 에틸렌 분자와 상호 작용할 때 수소 원자의 치환과 이중 결합의 파괴도 발생할 수 있습니다. 생성된 분자는 6개의 탄소 원자와 1개의 이중 결합을 포함합니다. 이러한 방식으로 8개, 10개 또는 그 이상의 탄소 원자를 가진 분자를 연속적으로 얻을 수 있습니다. 실제로 이런 방식으로 거의 모든 길이의 분자를 얻는 것이 가능합니다.
미국의 화학자 Leo Hendrik Baekeland(1863-1944)는 특정 열대 곤충 종에서 분비되는 왁스 물질인 셸락의 대체 물질을 찾고 있었습니다. 이를 위해서는 끈적끈적한 타르 같은 물질의 용액이 필요했습니다. Baekeland는 페놀과 포름알데히드를 중합하여 용매를 찾을 수 없는 중합체를 얻는 것부터 시작했습니다. 이 사실로 인해 그는 고체이고 거의 불용성이며 결과적으로 비전도성 폴리머가 귀중한 재료가 될 수 있다는 생각을 갖게 되었습니다. 예를 들어 기계에서 쉽게 처리할 수 있는 부품을 주조할 수 있습니다. 1909년에 베이클랜드는 자신이 얻은 자료에 대해 보고했습니다. 베이클라이트. 이 페놀-포름알데히드 수지는 최초의 합성 플라스틱으로 여러 특성에서 탁월한 성능을 발휘합니다.
합성 섬유도 응용 분야에서 발견되었습니다. 이 방향은 미국 화학자 Wallace Hume Carothers(1896-1937)가 주도했습니다. 그는 미국의 화학자 Julius Arthur Newland(1878-1936)와 함께 고무 관련 연구를 진행했습니다. 엘라스토머. 그의 작업의 결과는 1932년 영수증이었습니다. 네오프렌- 합성고무의 하나.
고분자에 대한 연구를 계속하면서 Carothers는 디아민과 디카르복실산의 혼합물을 중합하려고 시도하여 섬유상 고분자를 얻었습니다. 이 폴리머의 긴 분자에는 실크 단백질의 펩타이드 결합(“단백질” 섹션 참조)과 유사한 원자 조합이 포함되어 있습니다. 이 섬유를 뽑아내면 오늘날 우리가 부르는 것을 얻게 됩니다. 나일론. Carothers는 조기 사망 직전에 이 작업을 완료했습니다. 제2차 세계대전이 발발하면서 화학자들은 캐러더스의 발견을 일시적으로 잊어버리게 되었습니다. 그러나 전쟁이 끝난 후 나일론은 실크를 대체하기 시작했고 곧 이를 대체했습니다(특히 양말 생산에서).
최초의 합성 중합체는 일반적으로 시행착오를 통해 우연히 얻어졌습니다. 그 당시 거대 분자의 구조와 중합 메커니즘에 대해 알려진 바가 거의 없었기 때문입니다. 독일의 화학자 Hermann Staudinger(1881-1965)는 최초로 고분자의 구조를 연구했으며 이 분야에서 많은 성과를 거두었습니다. Staudinger는 많은 고분자 천연 및 인공 물질의 구성에 대한 일반 원리를 밝히고 해당 물질의 연구 및 합성 방법을 개괄적으로 설명했습니다. Staudinger의 연구 덕분에 단량체가 서로 무작위로 추가되어 강도가 훨씬 낮은 분지 사슬이 형성될 수 있다는 것이 분명해졌습니다.
선형, 비분지형 폴리머를 얻는 방법에 대한 집중적인 검색이 시작되었습니다. 그리고 1953년에 독일의 화학자 칼 치글러(1898-1973)는 규칙적인 구조의 폴리에틸렌을 생산하는 그의 유명한 티타늄-알루미늄 촉매를 발견했습니다.
이탈리아의 화학자 Giulio Natta(1903-1979)는 Ziegler의 촉매를 변형하여 새로운 종류의 합성 고분자 화합물인 입체규칙성 고분자를 생산하는 방법을 개발했습니다. 원하는 특성을 갖는 폴리머를 생산하는 방법이 개발되었습니다.
새로운 합성 제품 생산에 필요한 필수 유기 화합물의 주요 공급원 중 하나는 다음과 같습니다. 기름. 이 액체는 고대부터 알려져 있었지만, 이를 대량으로 사용하기 위해서는 광대한 지하 매장지에서 석유를 펌핑하는 방법을 찾는 것이 필요했습니다. 미국의 발명가 Edwin Laurentian Drake(1819-1880)는 1859년에 최초로 유정 시추를 시작했습니다. 100년 후, 석유는 유기화합물, 열, 에너지의 주요 공급원이 되었습니다.
훨씬 더 중요한 유기 제품의 공급원은 석탄이지만, 내연 기관 시대에 우리는 석탄을 잊어버리는 경향이 있습니다. 러시아의 화학자 Vladimir Nikolaevich Ipatiev(1867-1952)는 세기가 바뀌면서 석유와 콜타르에 포함된 복잡한 탄화수소를 연구하기 시작했으며, 특히 고온에서 발생하는 반응을 연구하기 시작했습니다. 독일의 화학자 프리드리히 카를 루돌프 베르기우스(1884-1949)는 Ipatiev의 데이터를 사용하여 1912년에 석탄과 석유를 수소로 처리하여 가솔린을 생산하는 실용적인 방법을 개발했습니다.
그러나 세계 매장량 화석 연료(석탄과 석유)는 제한되어 있고 대체할 수 없습니다. 모든 예측은 화석 연료 매장량이 고갈되는 날이 올 것이며, 특히 세계 인구가 급속히 증가하고 그에 따라 에너지 수요가 증가하기 때문에 그날이 멀지 않다는 것을 나타냅니다.
러시아 연방 교육과학부
연방 주 자치 교육 기관
고등 전문 교육
"국가 연구
톰스크 폴리테크닉 대학교"
천연자원연구소
교육방향(전문분야) 화학기술
연료화학공학과 및 화학사이버네틱스
수필
초록 제목:
“ 천연고분자, 우리 주변의 고분자 “
"공학 입문" 분야에서
gr 학생들이 완성했습니다. 2D42 니코노바 뉴르구야아나
프로콥추크 크리스티나
다야노바 레지나
승인된 초록:
모이세스 O.E.
(서명)
2014년
(신고확인일)
톰스크 2014
1.소개..........................................................................................................................2
2. 고분자의 개념과 분류 ..............................................................3
3.펄프..........................................................................................................................3
4. 전분..........................................................................................................................5
5. 글루틴................................................................................................................6
6.카세인..........................................................................................................................6
7. 고무..........................................................................................................7
8. 고무..........................................................................................................7
9. 합성고분자..........................................................................9
10.속성 및 가장 중요한 특징.......................................................................10
11. 화학반응..........................................................................................................11
12.영수증..........................................................................................................................12
13.농업용 고분자..........................................................................................12
14.산업용 폴리머..........................................................................................14
소개
"중합"이라는 용어는 1833년 I. Berzelius에 의해 과학에 도입되어 동일한 조성을 가진 물질(고분자)이 서로 다른 분자량(예: 에틸렌과 부틸렌, 산소 및 오존)을 갖는 특별한 유형의 이성질체를 지정합니다. 이 용어의 내용은 폴리머에 대한 현대적인 아이디어와 일치하지 않습니다. 그 당시에는 "진정한" 합성 고분자가 아직 알려지지 않았습니다.
다수의 중합체가 19세기 전반에 제조된 것으로 보입니다. 그러나 화학자들은 일반적으로 중합 및 중축합을 억제하려고 시도했으며 이로 인해 주요 화학 반응 생성물의 "수지화", 즉 실제로 중합체가 형성되었습니다(고분자는 여전히 종종 "수지"라고 불림). 합성 고분자에 대한 최초의 언급은 1838년(폴리염화비닐리덴)과 1839년(폴리스티렌)으로 거슬러 올라갑니다.
고분자 화학은 A.M. Butlerov의 화학 구조 이론 창설과 관련해서만 발생했습니다. A.M. Butlerov는 중합 반응에서 나타나는 분자의 구조와 상대적 안정성 사이의 관계를 연구했습니다. 고분자 과학은 주로 많은 국가의 주요 과학자들이 참여한 고무 합성 방법에 대한 집중적 검색 덕분에 더욱 발전했습니다 (G. Buscharda, W. Tilden, 독일 과학자 K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev 다른 사람 ). 1930년대에는 자유 라디칼과 이온 중합 메커니즘의 존재가 입증되었습니다. W. Carothers의 작품은 중축합에 대한 아이디어 개발에 중요한 역할을 했습니다.
20세기 초부터 고분자의 구조에 관한 이론적 아이디어도 발전해왔는데, 처음에는 셀룰로오스, 전분, 고무, 단백질 등의 생체고분자와 이와 유사한 일부 합성 고분자가 존재한다고 가정했다. 특성(예: 폴리이소프렌)은 비공유 결합으로 인해 용액에서 콜로이드 성질의 복합체로 결합하는 특이한 능력을 가진 작은 분자로 구성됩니다("작은 블록" 이론). 비정상적으로 큰 분자량의 입자인 거대분자로 구성된 물질로서 폴리머에 대한 근본적으로 새로운 개념의 저자는 G. Staudinger였습니다. 이 과학자 아이디어의 승리로 인해 우리는 고분자를 화학 및 물리학 분야의 질적으로 새로운 연구 대상으로 간주하게 되었습니다.
폴리머 개념 및 분류
폴리머- 분자(거대분자)가 다수의 반복 그룹(단량체 단위)으로 구성된 고분자량(수천에서 수백만)을 갖는 화학 화합물. 거대분자를 구성하는 원자는 주요 및/또는 배위 원자가의 힘에 의해 서로 연결됩니다.
분류.
폴리머는 기원에 따라 다음과 같이 나뉩니다.
천연(생체고분자), 예를 들어 단백질, 핵산, 천연 수지
합성 수지, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀-포름알데히드 수지.
인쇄에 사용되는 천연 폴리머에는 다당류(셀룰로오스 전분, 검), 전나무, 글루틴, 카제인, 알부민), 폴리디엔(고무)이 포함됩니다.
셀룰로오스
셀룰로오스 또는 섬유질(라틴어 "cellulula"-세포에서 유래)은 자연적으로 널리 퍼져 있습니다. 셀룰로오스는 모든 식물(식물 세포)의 지지 조직을 구성하는 유기 기원의 강력한 섬유질 물질입니다.
셀룰로오스의 물리적 특성
셀룰로오스 섬유는 백색도, 유연성, 강도, 탄력성 등으로 구별됩니다. 높은 기계적 응력, 물과 유기 용매에 대한 불용성, 불용성에서도 파괴 없이 가역적으로 변형되는 능력.
셀룰로오스는 파괴되지 않고 최대 150°의 가열을 견딜 수 있습니다. 더 높은 온도에서는 셀룰로오스의 해중합 및 관련 강도 손실이 관찰되고, 270° 이상에서는 분해 생성물(아세트산, 메틸 알코올, 케톤, 나머지는 타르 및 석탄)이 방출되면서 열분해가 시작됩니다.
셀룰로오스 섬유의 구조.
목화, 아마, 목재 등과 같은 각 식물 섬유는 하나의 세포이며 껍질은 주로 셀룰로오스로 구성됩니다. 섬유 내부에는 공기와 습기가 침투할 수 있는 모세관인 채널이 있습니다. 테크니컬 셀룰로오스 섬유의 평균 길이는 2.5~3mm(가문비나무, 소나무, 자작나무, 포플러), 20~25mm(아마, 면, 대마)이고 직경은 25미크론입니다.
셀룰로오스 식물 섬유는 원섬유 구조를 가지고 있습니다. 피브릴은 실 모양의 기본 롤 창입니다. 셀룰로오스 분자 팩은 수소 결합으로 서로 단단히 연결되어 있으며 길이는 50μm, 직경은 0.1~0.4μm입니다. 아마도 셀룰로오스는 섬유의 내부 채널(모세관) 주위에 더 촘촘하게 위치하고 외부 층에 더 느슨하게 위치한 원섬유인 실의 정렬된 시스템을 형성합니다. 원섬유 사이의 공간에는 미셀룰로오스와 리그닌이 있으며, 그 함량은 세포 구조의 내부 층에서 외부 층으로 증가합니다. 셀룰로오스의 세포간 공간은 주로 리그닌으로 채워져 있습니다.
셀룰로오스의 주요 공급원은 나무... 나무는 나무의 내부 부분으로 나무 껍질 아래에 있으며 나무 줄기가 형성되는 주요 식물 조직을 구성합니다.
성장하는 나무의 살아있는 세포에는 셀룰로오스 껍질(벽), 원형질로 채워진 내부 구멍 및 핵이 있습니다. 살아있는 세포는 성장하는 나무에서 해마다 나무 껍질 아래의 형성층 층에서 자라서 새로운 나무 형성을 형성할 수 있습니다.
살아있는 세포는 시간이 지남에 따라 리그화를 거쳐 궁극적으로 완전한 죽음 또는 리그화로 이어집니다. 세포 리그화는 주로 리그닌의 출현으로 인해 발생합니다. 목재는 이러한 죽은 세포의 90-95%로 구성됩니다. 섬유질은 원형질과 핵이 없지만 분열할 수 있으며 내부 구멍은 공기와 물로 채워져 있습니다.
셀룰로오스의 화학 구조와 특성. 셀룰로오스는 탄수화물류에 속하는 천연 다당류 중합체입니다. 셀룰로오스의 거대 분자(거대분자)는 반복적으로 반복되는 구조 단위인 β-글루코스 잔기(O6H10O5)p로 구성됩니다. 숫자 n, 즉 중합 계수는 구조 단위(β-글루코스 잔기)가 셀룰로오스 거대분자에서 반복되는 횟수를 나타내며, 따라서 분자 사슬의 길이(분자 길이)를 특성화하고 분자량을 미리 결정합니다.
다양한 기원의 셀룰로오스의 중합 계수는 다릅니다. 따라서 목재 셀룰로오스의 경우 3000, 면화의 경우 12,000, 아마의 경우 36,000(대략)입니다. 이는 목재 셀룰로오스 섬유에 비해 면과 아마 섬유의 강도가 매우 높다는 것을 설명합니다.
알칼리성 셀룰로오스는 셀룰로오스를 수산화나트륨 용액으로 처리하여 얻습니다. 이 경우 알코올 수산기의 수소 원자는 부분적으로 또는 완전히 나트륨 원자로 대체됩니다. 섬유질 구조를 잃지 않은 알칼리성 셀룰로오스는 화학적 활성이 증가하는 것이 특징이며, 이는 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 에테르 생산에 사용됩니다.
카르복시메틸셀룰로오스(CMC)는 셀룰로오스와 글리콜산의 에테르입니다. 카르복시메틸셀룰로오스를 생산하는 산업적 방법은 알칼리 셀룰로오스와 모노클로로아세트산의 상호작용을 기반으로 합니다.
헤미셀룰로오스는 셀룰로오스와 전분 사이의 교차점입니다. 그들은 또한 다당류입니다. 헤미셀룰로오스 분자는 단당류 잔기인 만노스(헥소스)와 자일로스(펜토스)로 구성됩니다. 헤미셀룰로오스는 섬유질 구조를 가지고 있지 않습니다. 그들은 식물의 예비 영양소 역할을 하며 감염으로부터 식물을 보호합니다. 헤미셀룰로오스는 물에서 팽창하고 매우 묽은 산에서도 비교적 쉽게 가수분해되며 18.5% 알칼리에 용해됩니다. 헤미셀룰로오스는 종이를 만드는 데 사용되는 셀룰로오스의 유해한 불순물이 아닙니다. 반대로, 헤미셀룰로오스 함량이 높은 목재 셀룰로오스는 분쇄하기 쉽고, 헤미셀룰로오스가 매우 우수한 천연 사이징제이기 때문에 이로 만든 종이는 강도(특히 표면)가 증가합니다.
리그닌은 화학적으로 불안정한 물질입니다. 빛, 습기, 산소, 공기 및 열의 영향으로 리그닌이 파괴되어 식물 섬유가 힘을 잃고 어두워집니다. 리그닌은 셀룰로오스와 달리 묽은 산과 알칼리에 용해됩니다. 나무, 짚, 갈대 및 기타 식물 조직에서 셀룰로오스를 생산하는 방법은 리그닌의 이러한 특성을 기반으로 합니다. 리그닌의 구조는 매우 복잡하며 아직 충분히 연구되지 않았습니다. 리그닌은 구조 단위가 반응성이 매우 높은 방향족 알코올인 β-히드록시코니페릴의 잔기인 천연 중합체인 것으로 알려져 있습니다.
폴리머는 몰수가 높은 화합물입니다. 질량(수천에서 수백만), 그 분자(거대분자)는 다수의 반복 그룹(단량체 단위)으로 구성됩니다. 거대분자를 구성하는 원자는 주요 및/또는 배위 원자가의 힘에 의해 서로 연결됩니다.
폴리머는 기원에 따라 단백질, 핵산, 천연 수지와 같은 천연(생체 고분자)과 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 페놀-포름알데히드 수지와 같은 합성으로 구분됩니다. 원자 또는 원자 그룹은 다음과 같은 형태로 거대분자에 위치할 수 있습니다: 열린 사슬 또는 길쭉한 주기 순서(선형 중합체, 예를 들어 천연 고무); 분지형 사슬(분지형 폴리머, 예: 아밀로펙틴), 3차원 네트워크(가교형 폴리머, 예: 경화된 에폭시 수지). 분자가 동일한 단량체 단위로 구성된 중합체를 단일중합체(예: 폴리염화비닐, 폴리카프로아미드, 셀룰로오스)라고 합니다. 화학 고분자 합성 초분자
동일한 화학적 조성을 가진 거대분자는 서로 다른 공간 구성의 단위로 만들어질 수 있습니다. 거대분자가 동일한 입체이성질체 또는 특정 주기로 사슬에서 교대로 교대로 존재하는 다른 입체이성질체로 구성되는 경우, 중합체를 입체규칙성이라고 합니다.
거대분자가 여러 유형의 단량체 단위를 포함하는 중합체를 공중합체라고 합니다. 각 유형의 단위가 거대분자 내에서 서로 교체되는 충분히 긴 연속 서열을 형성하는 공중합체를 블록 공중합체라고 합니다. 다른 구조의 하나 이상의 사슬은 한 화학 구조의 거대분자의 내부(비말단) 링크에 부착될 수 있습니다. 이러한 공중합체를 그래프트 공중합체라고 합니다.
단위의 각각 또는 일부 입체이성질체가 하나의 거대분자 내에서 서로 교체되는 충분히 긴 연속 서열을 형성하는 중합체를 입체블록 공중합체라고 합니다.
주 (주) 사슬의 구성에 따라 폴리머는 다음과 같이 나뉩니다. 주 사슬에는 다양한 원소, 대부분 탄소, 질소, 규소, 인 및 호모 사슬의 원자가 포함되어 있으며 주 사슬이 구성됩니다. 동일한 원자로부터. 호모체인 폴리머 중에서 가장 흔한 것은 탄소 체인 폴리머이며, 주쇄는 탄소 원자로만 구성됩니다(예: 폴리에틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌). 헤테로체인 폴리머의 예로는 폴리에스테르(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트), 폴리아미드, 요소-포름알데히드 수지, 단백질 및 일부 유기규소 폴리머가 있습니다. 탄화수소 그룹과 함께 거대분자가 무기원소 원자를 포함하는 중합체를 유기원소라고 합니다. 별도의 폴리머 그룹은 무기 폴리머(예: 플라스틱 황, 폴리포스포니트릴 클로라이드)에 의해 형성됩니다.
속성 및 가장 중요한 특성. 선형 폴리머는 특정한 물리화학적 및 기계적 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성 중 가장 중요한 것은 고강도 이방성 고배향 섬유 및 필름을 형성하는 능력, 대규모의 장기간 가역적 변형을 겪는 능력입니다. 용해되기 전에 고탄성 상태로 팽창하는 능력; 용액의 점도가 높습니다. 이러한 특성 세트는 고분자량, 사슬 구조 및 거대분자의 유연성에 기인합니다. 선형 체인에서 가지형의 희박한 3차원 네트워크로 이동하고 마지막으로 조밀한 메쉬 구조로 이동할 때 이러한 속성 집합은 점점 더 뚜렷해집니다. 고도로 가교된 폴리머는 불용성, 불용성 및 고탄성 변형이 불가능합니다.
폴리머는 결정질 상태와 비정질 상태로 존재할 수 있습니다. 결정화에 필요한 조건은 거대분자의 충분히 긴 부분의 규칙성입니다. 결정질 폴리머에서는 다양한 초분자 구조(피브릴, 구정석, 단결정)가 나타날 수 있으며, 그 유형에 따라 폴리머 재료의 특성이 크게 결정됩니다. 비결정화된(비정질) 폴리머의 초분자 구조는 결정질 폴리머보다 덜 두드러집니다.
비결정화 폴리머는 유리질, 고탄성, 점성의 세 가지 물리적 상태로 존재할 수 있습니다. 유리질 상태에서 고탄성 상태로의 전이 온도가 낮은(실온 이하) 폴리머를 엘라스토머라고 하고, 온도가 높은 폴리머를 플라스틱이라고 합니다. 고분자의 화학적 조성, 구조 및 상대적 배열에 따라 폴리머의 특성은 매우 넓은 범위 내에서 달라질 수 있습니다. 따라서 유연한 탄화수소 사슬로 구성된 1,4.-시스폴리부타디엔은 약 20°C의 온도에서 탄성 물질이며, -60°C의 온도에서는 유리 상태로 변합니다. 보다 견고한 사슬로 구성된 폴리메틸 메타크릴레이트는 약 20°C의 온도에서 고체 유리 제품으로 100°C에서만 고탄성 상태로 변합니다. 분자간 수소 결합으로 연결된 매우 단단한 사슬을 가진 고분자인 셀룰로오스는 일반적으로 분해 온도 이전에는 높은 탄성 상태로 존재할 수 없습니다.
언뜻 보면 고분자 구조의 차이가 작더라도 고분자의 특성에는 큰 차이가 있음을 관찰할 수 있습니다. 따라서 입체규칙성 폴리스티렌은 융점이 약 235°C인 결정성 물질인 반면, 비입체규칙성 폴리스티렌은 전혀 결정화되지 않고 약 80°C의 온도에서 연화됩니다.
폴리머는 다음과 같은 주요 유형의 반응에 들어갈 수 있습니다. 예를 들어 고무의 가황 및 가죽 태닝 중에 거대분자 사이의 화학적 결합 형성(소위 가교); 고분자를 별도의 짧은 단편으로 분해, 고분자의 부작용기와 주쇄에 영향을 주지 않는 저분자량 물질의 반응(소위 고분자-유사 변환); 하나의 거대분자의 작용기 사이에서 일어나는 분자내 반응, 예를 들어 분자내 고리화. 가교는 종종 파괴와 동시에 발생합니다. 중합체-유사 변환의 예는 폴리틸 아세테이트의 비누화로, 이로 인해 폴리비닐 알코올이 형성되는 것입니다. 저분자량 물질과 중합체의 반응 속도는 종종 저분자량 물질이 중합체 상으로 확산되는 속도에 의해 제한됩니다. 이는 가교된 폴리머의 경우에 가장 분명합니다. 거대분자와 저분자 물질의 상호작용 속도는 종종 반응 단위에 비해 이웃 단위의 특성과 위치에 크게 좌우됩니다. 동일한 사슬에 속하는 작용기 간의 분자 내 반응에도 동일하게 적용됩니다.
용해도, 점성 흐름 능력, 안정성과 같은 폴리머의 일부 특성은 거대분자와 반응하는 소량의 불순물이나 첨가제의 작용에 매우 민감합니다. 따라서 선형 폴리머를 가용성에서 완전히 불용성으로 변환하려면 거대분자당 1-2개의 가교를 형성하는 것으로 충분합니다.
고분자의 가장 중요한 특성은 화학적 조성, 분자량 및 분자량 분포, 고분자의 분지화 정도 및 유연성, 입체 규칙성 등입니다. 폴리머의 특성은 이러한 특성에 크게 좌우됩니다.
천연 고분자는 살아있는 유기체의 세포에서 생합성 과정에서 형성됩니다. 추출, 분별 침전 및 기타 방법을 사용하여 식물 및 동물 물질로부터 분리할 수 있습니다. 합성 고분자는 중합과 중축합을 통해 생성됩니다. 탄소 사슬 중합체는 일반적으로 하나 이상의 다중 탄소 결합을 갖는 단량체 또는 불안정한 탄소 고리기를 함유하는 단량체(예: 시클로프로판 및 그 유도체)의 중합에 의해 합성됩니다. 탄소 원소의 결합(예: C=O, C=N, N=C=O) 또는 약한 헤테로고리 그룹.
오늘 우리는 농업에서 고분자 재료를 사용하는 적어도 네 가지 주요 영역에 대해 이야기할 수 있습니다. 국내와 세계 모두에서 1위는 영화에 속합니다. 밭에서 천공형 멀칭 필름을 사용함으로써 일부 작물의 수확량은 최대 30%까지 증가하고 숙성 시간은 10~14일 단축됩니다.
저수지를 방수 처리하기 위해 폴리에틸렌 필름을 사용하면 저장된 수분 손실이 크게 줄어듭니다. 건초, 사일리지, 조사료를 필름으로 덮으면 악천후에서도 더 잘 보존됩니다. 그러나 농업에서 필름 폴리머 재료를 사용하는 주요 영역은 필름 온실의 건설 및 운영입니다. 현재는 기술적으로 최대 16m 폭의 필름 시트 생산이 가능해졌으며, 이로 인해 바닥 폭이 최대 7.5m, 길이가 최대 200m까지인 필름 온실을 건설할 수 있게 되었습니다. 작업을 기계적으로 수행할 수 있습니다. 게다가 이 온실에서는 일년 내내 농산물을 재배할 수 있습니다. 추운 날씨에는 토양에 60~70cm 깊이까지 묻힌 폴리머 파이프를 사용하여 온실을 다시 가열합니다.
이러한 종류의 온실에 사용되는 중합체의 화학 구조 관점에서 보면 폴리에틸렌, 비가소화 폴리염화비닐 및 그보다 적은 양의 폴리아미드가 주로 사용된다는 점을 알 수 있습니다. 폴리에틸렌 필름은 광투과성이 우수하고 강도 특성이 우수하지만 내후성이 낮고 열 손실이 상대적으로 높은 것이 특징입니다. 1~2시즌 동안만 제대로 작동할 수 있습니다. 폴리아미드 및 기타 필름은 여전히 비교적 드물게 사용됩니다.
농업에서 고분자 재료를 사용하는 다른 두 가지 주요 분야는 건축, 특히 축산 및 기계 공학입니다.
38 ° C의 특수 발효기에서 폐 아황산액에서 특수 미생물 배양 물이 재배되고 거기에 암모니아가 첨가됩니다. 사료 단백질의 수율은 50-55%입니다. 돼지와 가금류는 식욕을 돋워서 먹습니다.
전통적으로 많은 스포츠 경기가 잔디 코트에서 열립니다. 축구, 테니스, 크로케... 불행하게도 스포츠의 역동적인 발전, 골대나 네트에서의 최대 부하로 인해 잔디가 한 대회에서 다른 대회로 성장할 시간이 없다는 사실로 이어집니다. 그리고 정원사의 어떤 기술로도 이에 대처할 수 없습니다. 물론 아스팔트 표면에서도 유사한 대회를 개최하는 것이 가능하지만 전통적인 스포츠는 어떻습니까? 합성 물질이 구출되었습니다. 두께가 1/40mm(25미크론)인 폴리아미드 필름을 폭 1.27mm의 스트립으로 자르고, 늘이고, 주름을 잡은 다음 얽혀 잔디를 모방한 가볍고 볼륨감 있는 덩어리를 얻습니다. 화재를 방지하기 위해 폴리머에 난연제를 미리 첨가하고, 전기 스파크가 선수의 발 아래로 떨어지는 것을 방지하기 위해 정전기 방지제를 사용합니다. 합성 잔디 매트를 준비된 바닥에 접착하면 잔디 코트, 축구장 또는 기타 운동장이 준비됩니다. 그리고 경기장의 개별 부분이 마모되면 동일한 기술과 동일한 녹색 색상을 사용하여 제작된 새 매트로 교체할 수 있습니다.
이 산업이 폴리머를 포함하여 우리나라에서 생산되는 거의 모든 재료의 주요 소비자라는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 기계 공학에서 고분자 재료의 사용은 인류 역사상 유례가 없는 속도로 증가하고 있습니다. 예를 들어, 1976년 1. 우리나라의 기계공학은 800,000톤의 플라스틱을 소비했고, 1960년에는 단지 116,000톤에 불과했습니다. 10년 전에는 우리나라에서 생산된 모든 제품의 37-38%가 다음으로 보내졌다는 점이 흥미롭습니다. 1980년에는 플라스틱 사용에서 기계공학이 차지하는 비중이 28%로 감소했습니다. 여기서 요점은 수요가 줄어들 것이라는 것이 아니라 국가 경제의 다른 부문에서 농업, 건설, 경공업 및 식품 산업에 고분자 재료를 더욱 집중적으로 사용하기 시작했다는 것입니다.
최근 몇 년 동안 모든 산업에서 고분자 재료의 기능이 다소 변화했다는 점에 유의하는 것이 적절합니다. 점점 더 많은 책임 있는 업무가 폴리머에 맡겨지기 시작했습니다. 점점 더 상대적으로 작지만 기계 및 메커니즘의 구조적으로 복잡하고 중요한 부품이 폴리머로 만들어지기 시작했으며 동시에 폴리머는 운반하는 기계 및 메커니즘의 대형 본체 부품 제조에 점점 더 많이 사용되기 시작했습니다. 상당한 부하. 다른 재료에 비해 장점이 가장 분명하게 나타나는 폴리머의 또 다른 영역은 내부 및 외부 마감 영역입니다.
특별히 언급할 가치가 있는 기계공학에서 고분자 재료를 적용하는 또 다른 분야는 금속 절삭 공구 생산입니다. 강한 강철 및 합금의 사용이 확대됨에 따라 가공 도구에 대한 요구 사항이 점점 더 엄격해졌습니다. 그리고 여기서도 플라스틱은 도구 제작자와 기계 조작자를 구출합니다. 그러나 다이아몬드와도 경쟁할 수 있는 초고경도의 일반적인 플라스틱은 아닙니다. 경도의 왕인 다이아몬드는 아직 왕좌에서 물러나지 않았지만 상황은 점점 가까워지고 있습니다. 일부 산화물(예: 큐빅 지르코니아 속), 질화물, 탄화물은 오늘날에도 이미 경도가 낮지 않고 내열성이 더 높은 것으로 나타났습니다. 문제는 천연 및 합성 다이아몬드보다 가격이 여전히 더 비싸고 게다가 "왕실의 결함"이 있다는 것입니다. 즉, 대부분 깨지기 쉽습니다. 따라서 균열을 방지하기 위해 이러한 연마재의 각 입자는 대부분 페놀-포름알데히드 수지로 만들어진 폴리머 포장으로 둘러싸여야 합니다. 따라서 오늘날 연마 도구의 4분의 3이 합성수지를 사용하여 생산됩니다.
이는 기계 공학 하위 부문에서 고분자 재료를 도입하는 주요 추세의 일부 예일 뿐입니다. 현재 자동차 산업은 다른 하위 부문 중에서 플라스틱 사용 증가 측면에서 1위를 차지하고 있습니다. 10년 전에는 7~12가지 종류의 플라스틱이 자동차에 사용되었으며, 70년대 말에는 이 수가 30가지를 초과했습니다. 화학 구조의 관점에서 볼 때 예상대로 부피 측면에서 1위를 차지했습니다. 스티렌 플라스틱, 폴리 염화 비닐 및 폴리올레핀이 차지하고 있습니다. 여전히 약간 열등하지만 폴리우레탄, 폴리에스터, 아크릴레이트 및 기타 폴리머가 적극적으로 따라잡고 있습니다.
요즘 특정 모델의 폴리머로 만들어진 자동차 부품 목록은 한 페이지 이상을 차지합니다. 차체 및 캐빈, 공구 및 전기 절연체, 내부 트림 및 범퍼, 라디에이터 및 팔걸이, 호스, 시트, 도어, 후드. 더욱이 해외 여러 회사는 이미 완전 플라스틱 자동차 생산 시작을 발표했습니다. 자동차 산업에서 플라스틱을 사용하는 가장 특징적인 경향은 일반적으로 다른 하위 부문과 동일합니다. 첫째, 재료를 절약합니다. 대형 블록 및 조립품을 폐기물 없이 성형하거나 폐기물을 적게 성형할 수 있습니다. 둘째, 가볍고 가벼운 폴리머 소재를 사용하여 차량의 전체 중량을 줄여 운행 중 연료를 절약할 수 있습니다. 셋째, 단일 유닛으로 제작된 플라스틱 부품 블록은 조립을 크게 단순화하고 노동력을 절약합니다.
그런데 동일한 장점이 항공 산업에서 고분자 재료의 광범위한 사용을 자극합니다. 예를 들어, 항공기 날개 슬랫 제조 시 알루미늄 합금을 흑연 플라스틱으로 교체하면 부품 수를 47개에서 14개로, 패스너를 1464개에서 8개 볼트로 줄이고, 무게를 22%, 비용을 25% 줄일 수 있습니다. 이 경우 제품의 안전마진은 178%이다. 헬리콥터 블레이드와 제트 엔진 팬 블레이드는 강도와 신뢰성을 유지하면서 항공기 무게를 줄이는 알루미노실리케이트 섬유로 채워진 중축합 수지로 만드는 것이 좋습니다. 영국 특허 제2047188호에 따르면 항공기 또는 헬리콥터 로터 블레이드의 베어링 표면을 두께가 0.65mm에 불과한 폴리우레탄 층으로 코팅하면 빗물 침식에 대한 저항력이 1.5~2배 증가합니다. 최초의 영국-프랑스 초음속 여객기인 콩코드의 설계자들에게는 엄격한 요구 사항이 설정되었습니다. 대기와의 마찰로 인해 항공기 외부 표면이 120~150°C로 가열되고 동시에 최소 20,000시간 동안 침식되지 않아야 하는 것으로 계산되었습니다. 문제에 대한 해결책은 불소수지의 얇은 필름으로 항공기 보호 표면을 코팅함으로써 발견되었습니다.