Инновации в производстве полимеров

Ильина Лариса Вячеславовна

Преподаватель ГБ ПОУ «ВПТ»

г. Волжский Волгоградской области

Инновации в производстве полимеров

Человек давно использует природные полимерные материалы в своей жизни. Это кожа, меха, шерсть, шёлк, хлопок и т. п., используемые для изготовления одежды; различные связующие вещества (цемент, известь, глина), широко используемые как строительные материалы.

Наука о полимерах стала развиваться как самостоятельная область знания к началу Второй мировой войны и сформировалась как единое целое в 50-х гг. С тех пор эта наука шагнула далеко вперед.

Целью настоящего доклада является освещение последних мировых достижений в этой области.

            В настоящее время основным сырьем для производства полимеров является нефть и нефтепродукты. Однако, этот ресурс дорожает с каждым годом и рано или поздно закончиться.

Еще одной проблемой полимеров из нефтепродуктов является то, что они очень трудно разлагаются в природе.

По этому, одним из распространенных направлений современных инноваций является производство пластмасс из возобновляемого сырья. Ученые многих стран работают над созданием  низкозатратных способов получения пластических масс из  биологического сырья для производства «зеленых» пластиков.

Так, ученые из университета Аризоны работают над поиском возможности производства стирола на основе сахара, который можно получить из растений. Для этого производства они используют генетически модифицированные микроорганизмы.

Данные материалы можно использовать для получения полимеров, которые будут обладать характеристиками, идентичными с теми, которые в прошлом можно было получить исключительно из нефти.

Исследователи Tang group из Университета Южной Каролины, (Соединенные Штаты Америки), ведут о разработки в сфере получения полимеров из природных смол и эфирных масел хвойных растений и канифоли.  

Главное преимущество молекул, которые получаются из древесины, проявляется в конце жизненного цикла. В силу своего органического происхождения подобные материалы являются привычной «пищей» для микробов, ответственных за биологический распад, в отличие от пластмасс, произведенных из не возобновляемых ресурсов.

Американский исследователь китайского происхождения Ици Ян сумел воплотить в жизнь мечту получения композитного пластика, который основан на курином оперении. Новый материал – термопласт получил весьма интересное название – перо-g-поли.

Термопласт, который создан из измельченных перьев, обладает прекрасными прочностными характеристиками.

Исследователи из Сан-Паулу (Бразилия) научились превращать пищевые отходы в пластмассу. Так, они намерены производить пластик из кожуры бананов, ананасов и других фруктов. Причем, из этого промышленного мусора можно получить пластмассу, обладающую намного лучшими свойствами и характеристиками, чем пластик из нефтепродуктов.

Получившийся пластик  является полностью биоразлагаемым.

Эта пластмасса - уникальна. Она  на 30 процентов легче обыкновенного пластика и в 4 раза прочнее. К тому же «растительный» пластик обладает большей термостойкостью.

Ученые Токийского университета разработали новый материал, состоящий на 98 процентов из воды. Разработчики предполагают, что аквапластмасса станет надежной альтернативой пластику, в производстве которого используется нефть.

Свой новый материал японские ученые назвали Aqua Material. Кроме воды, аквапластмасса содержит гиалуроновую кислоту.

Новый материал -  упругое прозрачное вещество, внешне несколько похожее на желе. Исследователи утверждают, что он  имеет практически такую же прочность, как силикон, который применяется в пластической хирургии. Aqua Material способен при срезании самостоятельно восстанавливаться. Помимо этого новый материал обладает достаточно высокой термостойкостью – он способен выдержать температуру до 100 градусов Цельсия.

Еще одним  направлением инновационных исследований является производство пластмасс с заранее известными свойствами.

В мире 40 процентов из общего количества бытовых отходов составляют изделиями из пластмасс.

Все пластиковые изделия в естественных условиях не разлагаются (оставаясь на земле, они могут разложиться в течение 400 лет), сжигать их так же нельзя (выделяются смертельные яды диоксин и фуран).

Болгарские ученые объявили о том, что им удалось создать уникальный биополимер. Их биопластмасса обладает способностью разлагаться в окружающей среде.

Новый биополимер, в зависимости от состава его композиции, может распадаться в течение часа, недели или года. Новый биополимер имеет еще одно преимущество – он не электризуется.

Ученых Бристольского университета вконец замучались: ступишь в городе на лестницу - всюду жвачка прилипчивая, что ногу порой не оторвешь. Местные власти расходуют на чистку улиц от жвачки около $300 тыс. ежегодно.

В результате ученые Великобритании изобрели жвачку, которая не клеится, и которую попросту можно смывать.

Такая жвачка, попадая на волосы, прилипает к ним, но ее  можно без труда смыть с помощью воды и обычного шампуня.

Ученые из IBM нашли уникальный полимер, который позволяет бороться с болезнетворными микроорганизмами, стойкими к воздействию антибиотиков.

Ученые утверждают, что новый полимер является настоящим убийцей. Так, его частицы вводятся в жидкую среду, например, в воду или кровь. После этого они самособираются в биологически совместимые наноструктуры и притягиваются за счет электростатических сил к инфицированным клеткам, которые обладают собственным потенциалом. Когда полимер достигает зараженной клетки, он поражает болезнетворный микроорганизм и разлагается. В результате остаются лишь безвредные вещества.

Полимер действует, как иммунная система организма.

Обнаружение бомб в таких местах как аэропорты может стать значительно легче благодаря изобретению нового светящегося полимера.

Данный полимер как искусственный полимер был разработан в Корнелльском университете (США). Структура полимера позволяет ему поглощать свет, быть проводником энергии, и в конечном итоге, выпускать эту энергию обратно, в качестве света.

В том случае, если энергия встретит на своем пути через полимер хоть одну молекулу взрывчатого вещества, она будет выпущена не в качестве света, а в качестве тепла. Таким образом, полимер моментально перестает мерцать.

Ученые надеются, что полимер можно будет включить в недорогие ручные сенсоры, которые можно было бы использовать вместо специально обученных на обнаружение бомб собак.

Российская наука тоже не стоит на месте. Ученые разных городов ведут активную научную работу в области  инновационных полимеров.

Сотрудники Казанского государственного медицинского университета проводят тестирование лекарств, которые способны совершить переворот в мировой фармацевтике. Ученые создали новое вещество, которое поможет обычной таблетке добраться в больной орган и начать там действовать в определенное время.

Сегодня в таблетках непосредственно лекарства содержится пятая часть от веса, все остальное – несколько слоев покрывающей полимерной пленки, чтобы лекарство растворилось в нужном месте.

Ученые из Казани изготовили уникальный вариант таблетки, в котором половина веса – это само лекарство, а вторая половина – комплекс по доставке лекарства в организм.

В Новосибирском Институте катализа получили новый полимер - поликетон - это каучук, но не твердый, а жидкий. Причем, любой степени вязкости. В Институте катализа открыли новую химическую реакцию, закиси азота и сложных полимеров.

При высокой температуре и давлении каучук разжижается, и у него появляются новые свойства. Поликетон можно заливать в формы, смешивать с различными наполнителями, покрывать им поверхности, красить его.

Ученые из Томска разработали новый полимер, который обладает уникальными суперскользкими свойствами. Данный материал, может быть применен в самых разных сферах жизнедеятельности человека. Он особенно интересен лыжникам и сноубордистам.

            Мы рассмотрели лишь некоторые из разработанных в последнее время новинок в области полимеров. Это и работы по производству полимеров из биологического сырья, и работы по разработке полимеров с заранее запланированными свойствами. Также убедились, что и Российская наука в этой области от прогресса не отстает.

            Таким образом, становится понятно, что наука о полимерах, созданная в середине 20 столетия, активно развивавшаяся в прошлом, не стоит на месте в настоящем, заставляя нас с оптимизмом заглядывать в будущее.