Полімери, что розчіняються у воде

Як стати Розчин?

У Нашій уяві полімери асоціюються з пластмасової посудом, шпалерами, что міють, и плащами-дощовик, тобто з Речовини, стійкімі до води. І Раптен, чи не дивно - полімери, что в ній розчіняються? А проти, ві з ними давно Знайомі. Смороду непомітні, но всюдісущі, ними клеють, шіють, їх сіють, одягають и даже ... їдять! Зверніть увагу на цею клас Речовини, ми Спробуємо розповісті про нього Дещо нове и цікаве для вас.

Для полімерів існує значний менше розчінніків, чем для Сполука, з якіх їх сінтезують. Вода з них - чи не найгіршій. Лічені полімери розчіняються в ній. Можна Запитати: а яка різниця, в чому розчіняються полімери? По-перше, ясно, что вода Дешевше від будь-якого Іншого Розчинник. По-друге, досвід показує, что Водні сполуки НЕ Тільки Менш Шкідливі, а й даже Корисні для живих організмів. Крім того, дуже зручне зберігаті и перевозіті їх у сухому виде, а розчіняті Тільки перед вживанням.

Полімери можна поділіті за Походження на природні, штучні и Синтетичні. Природні водорозчінні полімери Знайомі нам з дитинства: хто з нас не жував вишневий глей, що не їв мармелад, чи не пив Кисіль? Найбільш відомій з них крохмаль. Ще з ІІ віку до Нашої єрі дійшлі до нас Відомості про ті, як здобудуть его з пшениці. Щоб розчініті крохмаль, его треба "заваріті" у гарячій воде. Если крохмаль змочіті водою и Обережно нагріті, утворена відомій продукт его переробки - декстрин, Який можна розчініті и в холодній воде. Если ж обробіті крохмаль соляною кислотою, відокреміті его от Розчин и вісушіті, утворюється порошок, Який назівається квелін. ВІН кож розчінюється в холодній воде.

З природніх водорозчінніх полімерів вельми Популярні такоже желатин, его віварюють з кісток, агар-агар та СОЛІ альгінової кислоти, Які віділяють з МОРСЬКИХ водоростей.

Альо природні полімери дорогі и дефіцітні. Для їх заміні створені штучні, что їх одержують хімічною Обробка природніх Речовини, и Синтетичні полімери, что утворюються в результаті синтезу з простішіх Речовини.

Як правило, можна підібраті, чи даже спеціально сінтезуваті полімер, что має для конкретного! Застосування Кращі Властивості, чем відомі природні. Альо як це зробити? Що зумовлює Властивості полімерів? Що, власне, Робить їх водорозчіннімі? Теорія синтезу таких полімерів Надто складна, щоб викластись ее в короткій статті. Зазначімо Тільки, что розчінність їх у воде зумовлена тім, что смороду містять групи атомів, Які несуть електричний заряд в головному, чи в бокових Ланцюг, тобто, полярні групи.

Взаємодія Розчинник и Речовини, что розчиняється, зменшує Енергію Останньоі, І, отже, Забезпечує Більшу ее Стабільність. Це відбувається, Наприклад, коли групи полімеру, что несуть заряд, оточують молекули такого сильного Розчинник, як вода. Остання, Завдяк своїй будові такоже сильно поляризована, тобто на кінцях молекул води зосереджені електричної заряди. В результаті молекули води прітягуються до зарядженості груп полімерів, розштовхують и відрівають молекули полімерів одна від одної.

Полімери, молекули якіх здатні набуваті у розчин електричних зарядів, назіваються поліелектролітамі. В одній макромолекулі вінікає ровері число зарядів, что періодічно повторюються відповідно коровам, Які складають гігантську молекулу.

Заряди могут буті аніонамі - негативно зарядженості іонамі, что прямують в ЕЛЕКТРИЧНА полі до позитивного електроду - анода, або катіонамі - позитивно зарядженості іонамі. З того, Які самє заряди вінікають на полімерному ланцюгу, Усі поліелектроліті поділяються на поліаніоніті, полікатіоніті и поліамфоліті. Для останніх характерна наявність и тихий, и других груп.

Поліелектролітамі могут буті НЕ Тільки штучно створені молекули, но ї найважлівіші природні біополімери - Білки. Білкові молекули - це поліамфоліті. Аніонамі в розчин білків стають карбоксільні групи, а катіонамі - аміногрупі. Плазма крови - це складаний розчин електролітів, Поширення у природі. Отож, чи не треба далеко шукати водорозчінні полімери. Смороду в нас самих.

Пустелю можна склеїті

Найчастіше Водні розчини полімерів вжівають як клеї. Причому масштаби цього! Застосування могут буті Справді грандіознімі. За їх помощью можна склеїті даже ... пустелі. Під дією вітрів піщані хвилі барханів Повільно и невпінно насуваються на міста и села, дороги и родючі землі. ШВИДКІСТЬ їх начебто невелика, но засіпані ними квітучі міста, Стародавні цівілізації, - свідчення їх невблаганності.

Можна утріматі на землі піщінкі, что злітають у Повітря під Подих вітрів, - сказали Вчені-Хіміки. Треба склеїті їх Розчин полімеру. Сказано - Зроблено! Залиша вібрато прідатній полімер и відповідній Розчинник. Предложили десятки всілякіх полімерів - природніх, штучних, сінтетічнік. В усіх випадка Розчинник БУВ Тільки один. Так, вода - найпошіренішій МІНЕРАЛ планети, Найдешевший, найдоступнішій, нетоксичний и негорючий Розчинник.

Розчин полімеру, відомого під назв К-4, утворює на піщаній поверхні щільне покриття, что утрімує пісок даже за сильного вітру. Полімерна кірка НЕ заважає росту рослин, вільно пропускає Повітря и воду, а розкладаючісь, утворює пожівні Речовини. Тому й Не дивно, что барханів та Дюні, змочені полімернім дощем, Вже через рік вкріваються Рясне зеленню.

Альо водними Розчин полімерів можна обробляті НЕ Тільки Самі пустелі. Вігідно зрошуваті ними такоже родючі землі, что легко піддаються вітровій и водній ерозії, а Надто ті, де зростанні виноград, тютюн, цитрус ТОЩО. Спробувалі - и що ж? З'ясувалося, что полімери здатні Врятувати цінні грунти від руйнування, Зберегти в них вологи, І, Взагалі, значний підвіщіті врожаї винограду, бавовна, чаю.

Водні розчини полімеру К-4 Корисні даже на таких землях, де врожаї НЕ потрібні. Їх застосовують для Підвищення міцності и щільності грунтів при створенні штучних водойм, аеродромів, грунтових доріг.

На збагачувальна фабриках, кар'єрах та шахтах водорозчінні полімери обнаружили чудовим Засоба Боротьба з пилом. Більше того, смороду дали змогу вікорістаті піловідні відходи виробництва. Так невелікі домішки полімерів дають змогу спресовуваті вугільний пил, что почти НЕ знаходится! Застосування, в Міцні брикети.

З давніх-давен відомій чудовий матеріал - кераміка. Сучасність відкріла для неї БАГАТО НОВИХ професій. Із спеціальної кераміки роблять магніти, конденсатори и резистори, небачені за своєю тугоплавкістю Вогнетриви и електронагрівачі, абразиви и фільтри, а такоже устаткування, что НЕ піддається корозії. А нещодавно стало известно, что з кераміки можна Повністю віготовіті даже двигун автомобіля.

Однак Нові матеріали потребуються новой технологии - сировина для Такої кераміки, На Відміну Від традіційної, что містіть глину, непластична, ее нельзя формуваті. На допомогу Прийшли водорозчінні полімери. Смороду дають змогу одержуваті вироби очень складаний конфігурацій. У процессі сушки вода віпаровується. Ну, а полімери, вміст якіх становіть Частки відсотку, при спіканні кераміки вігоряють без Залишки.

Чи не Тільки кераміка, но ї Інший стародавній материал - метал, що не может обійтіся без допомогоі водорозчінніх полімерів - їх застосовують у ливарних формах. Підбірають Такі полімери, при вігорянні якіх утворюються Тільки нетоксічні Речовини - вуглекислий газ и вода.

І, Нарешті, водорозчінні полімери застосовують просто як клеї. Щоб Зменшити шкідлівість клеїв, їх в останні роки дедалі Частіше виготовляють без органічніх розчінніків. Можна нарахуваті десятки водорозчінніх клеїв. Серед них давно відомі декстрин, квелін, столярний та сілікатній. Останній - на Основі неорганічного полімеру - сілікату натрія. Такоже вжівають клеї на Основі штучних та синтетичністю полімерів, Наприклад, КМЦ, что являє собою водорозчінну карбоксиметилцелюлоза. Для Склеювання паперу, картону, тканин вжівають полівініловій спирт. Природні клеї, гуміарабік, декстрин, деревні клеї, входять до складу акварельних фарб та темперою.

Водорозчінні клеї очень потрібні реставраторам и археологам. Ніхто НЕ может Сказати, як впліне органічний Розчинник на предмет старовини. Если ж пам'ятники архітектури, побутові РЕЧІ, рукописи та книги обробіті водними Розчин клеїв, Небезпека значний менше - Аджея часто ЦІ предмети виймають з вологої землі.

Дуже Важлива властівістю реставраційніх клеїв є їх здатність знову розчінятіся, если це буде нужно. Для цього Зручне застосовуваті Речовини, что розчінюються або Тільки в гарячій, або Тільки в холодній воде, Наприклад, метілцелюлозу, яка при нагріванні ее Розчин віпадає в облог.

Полімери, что розчіняються Тільки в холодній воде незамінні для загартування металів. Если у водний розчин такого полімеру зануріті розпечену деталь, то его молекули утворять на поверхні металу тонку плівку. Звичайне загартування водою хоч и Робить деталі міцнішімі, но при Авторитети їх деформує. Полімерна плівка відіграє тут роль регулятора: на початкових стадіях загартування идет Швидкого, на кінцевіх - повільніше. У таких умів деформація зменшується, причому полімер Діє тім ефектівніше, чім довші полімерні ланцюги.

Водорозчінні клеї застосовують для Тимчасова проклеювання волокна и ниток (шліхтування) во время виробництва тканин. Це зміцнює нитки, Робить їх рівнішімі и полегшує їх обробка на ткацького верстаті. Особливо необхідне шліхтування для Надання цупкості волокнам, Які одержують з розплавів полімерів. Штапельного волокна после проклеювання можна обробляті методами бавовняного прядіння. Нанесені во время шліхтування полімери легко віміті водою. Водорозчінні полімери, что Використовують для апретування (просоченням) тканин, Надаються їм міцності, захіщають від впліву атмосфери, від Швидкого забруднення и зношення.

Плаття голого короля

Можна даже Цілком віробляті нитки та тканини з водорозчінніх полімерів. ЗДАВАЙСЯ б, кому потрібен одяг, что зникає во время дощу, або купальний костюм одноразової Дії? Тім годиною, нитки, что розчіняються у воде, потрібні. І більш за все, мабуть, хірургам. Для зшивання ран, та перев'язування кровоносна судина смороду застосовують "нитки" з шовку, волосин, кетгуту (тонких смужок телячих або баранячіх кишок). Шовк и волос не розсмоктуються, тому шви после загоювання ран доводитися зніматі. Кетгут самостійно розсмоктується в організмі, но часто ще до полного загоєння ран. Нитки, віроблені з полімерів, які не мают ціх вад, смороду розчіняються Тільки після повного рубцювання и Повністю віводяться з організму.

Тканини и волокна, что розчіняються Повільно, можна застосуваті як Ефективний перерв'язочній материал, если хімічно з'єднати полімер, Наприклад, полівініловій спирт, з молекулами бактеріцідніх Речовини. Одяг для лікарів, зроблений з таких тканин, Повністю знезаражується при змочуванні водою.

Нові лікарські препарати на Основі водорозчінніх полімерів дедалі Частіше застосовують в медицині. Основна їх перевага - пролонгована дія, тобто ліки потрапляють в організм НЕ Одразу, а поступово, протягом Певного проміжку годині. Це дает змогу рідше їх вжіваті, знізіті разову дозу. Ліки діють Протяг довшого часу, І, буває, что доставіті їх до Ураження органу можна Тільки з помощью водорозчінніх полімерів.

Яскравий приклад - лікувальні очні плівки. Смороду, На Відміну Від крапель, что Швидко псуються, легко віміваються сльозами, забезпечують трівалу дію ліків на очі хворого. Основа таких плівок - ті ж таки водорозчінні полімери. Вони ж у багатьох випадка дають змогу унікнуті ін'єкцій. Їх доводитися роботи в тому випадка, коли ліки руйнуються в кислому середовіщі шлунка. Если ж хворому дати "полімерну" пілюлю, что НЕ піддається Дії шлункового соку, потім на внутрішню ОХОЧЕ розчінюється в Лужному середовіщі кишечника, то ліки будут доставлені за призначення и без ін'єкцій.

Полімерні плівки захіщають харчові продукти від вісіхання, або Дії на них бактерій. Мабуть Незабаром ми зможемо їсти хліб, ковбасу, фрукти разом з найтоншою консервуючою упаковці. Такі полімери Вже є - Певна річ, все це їстівні Речовини на Основі желатину, полісахарідів, ефірів целюлози ТОЩО.

Надзвичайно ефективна застосовуваті водорозчінні полімери як Оболонки для насіння. Полімерну плівку, в якові вміщено насіння, добрива, гербіциди та Інші домішки, кладуть на Зораном грунт. После дощу чи штучного зрошення плівка розчінюється и насіння проростає. В чому перевага таких плівок? По-перше, насініні розподіляються на певній відстані одна від одної, їх не вимагають проріджуваті. По-друге, зменшується ШВИДКІСТЬ вімівання добрив з грунту. Та й сам полімер, як уже говорилося, є чудовим структуроутворювачем грунту.

У Деяк странах віробляють папір, что розчиняється у воде. Година розчінення его от кількох секунд до кількох годин. Основа такого паперу - карбоксиметилцелюлоза, етілцелюлоза та Інші полімери. Чи Потрібний такий папір? А ви уявіть Собі, наскількі б чістішімі стали б наші вулиці, Якби вікорістані трамвайні квитки та інше Паперове сміття Зникаю без сліду после Першого ж дощу. Наскількі простіше розчініті паперову етикетки, чем віддерті ее от пляшки. Як Зручне Було б розчінюваті вміст пакетів з фотографічнімі реактивами, миючих Засоба, барвники для тканин, цементом, - їх не вимагають даже розпечатуваті. А як спроста б проблема использование макулатури - паперові відходи Достатньо розчініті и снова сделать з Розчин папір.

Слизько вода

Ну а самі по Собі полімерні розчини, чи прідатні смороду на будь-що? Безперечно! Сенсаційнім Було Перше! Застосування полімерних розчінів у гідравліці. Щеб пак, мізерні добавки полімерів (соті долі відсотка) багаторазове зменшуються гідравлічне тертого. Вода буквально робиться Слизько. Ця назва міцно закріпілася за розведения Розчин поліакріаміду и полієтіленоксіду, в якіх цею ефект проявляється з максимальною силою.

Чому це відбувається? Пріпускають, что рух води становится більш організованім того, что оскількі ее молекули орієнтуються вздовж ланцюгів полімеру. Це зменшує тертим между струменить Всередині потоку и нейтралізує турбулентні завихрення. Струмінь води з незначним домішкою поліоксу б'є з шлангу більш чем у два рази далі від звічайної води, швидше Заповнює будь-який резервуар. Тому "Слизько вода" незамінна во время Гасіння пожеж.

Вода залішається "Слизько" и по відношенню до тіл, что рухаються крізь неї. Суспензії, що містять невелікі домішки полімерів, швидко прояснюються. Цей процес пріскорюється ще й тім, что молекули полімерів, як полієлектроліті, взаємодіють з молекулами води и руйнують гідратні Оболонки вокруг часток суспензії. Внаслідок цього Частки набуваються возможности зчеплюватіся безпосередно одна з одною и осідають пластівчатімі грудками. Цей процес назівається флокуляцією, а самі полімери - флокулянтами. У багатьох випадка облог та патенти відфільтруваті и ПРОМІТЕЙ. Водорозчінні полімери пріскорюють и цею процес.

Альо полімери могут ОХОЧЕ віявіті собі и в протілежній роли, тобто як стабілізатори суспензій та емульгатори. З Підвищення концентрації тієї ж поліакріламід почінає вести себе зовсім по ІНШОМУ. ВІН становится більш в'язка, а Частки суспензій НЕ Тільки НЕ пріскорюють свой рух в его розчіні, но ї навпаки, завісають в рідіні, утворюючі стійку дисперсних систем.

Стабільні дісперсії потрібні Скрізь, Наприклад, в будівництві. Тісячі тон бетонного Розчин подаються до спожівачів у виде водної пульпи. Цей способ транспорту и ощадливості, и Зручний. Альо по дорозі бетон нерідко розшаровується, насос почінає Програми скачати безкоштовно Тільки воду, а тверда маса забиває Трубопровід. Полімери запобігають розшаруванню суспензії, Робить суміш "Слизько" и напрочуд пластичні.

Если Такі полімери у кількості 0,01-0,2% добавляті у Бурові розчини, це зменшіть віддачу води у грунт у десятки разів. Це відбувається тому, что полімери в достатній кількості НЕ зменшуються, а збільшують товщина гідратної Оболонки вокруг кожної Частки дісперсії, Ніби закріпляють молекули води біля них.

Добавки розчінів полімерів дають змогу здобудуть емульсії, что зберігають свою Стабільність у сотні разів довше, чем без таких добавок. Їх застосовують в найрізноманітнішіх Галузо промісловості (текстільній, фармацевтічній, хімічній ТОЩО). Водорозчінні полімери допомагають сінтезуваті ... полімери. Так, полівініловій спирт застосовують для полімерізації латексів, що містять до 40% твердого полімеру. І відома водоемульсійна фарба самє того завбачає своєю стійкістю, что являє собою дісперсію полівінілацетату в розчіні полівінілового спирту.

Звичайний, возможности использование розчінів полімерів ЦІМ НЕ вічерпуються. Наприклад, кров, ця Дорогоцінна Рідина, як ії часом не вістачає! Альо ж кров - це "жива" дісперсія кров'яних тілець у плазмі - водному розчіні біополімерів. Чи не можна їх замініті, хоча б тимчасово, іншімі полімерамі, что здатні Виконувати ті ж Функції? Уявіть Собі, можна. Для заміні донорської крови в апаратах штучного кровообігу застосовують Такі препарати, як желатиноль. Уже з назви видно, что его одержують з ХАРЧОВИХ желатину. ЦІ препарати галі не зовсім досконалі, роботи по створеня повноцінніх кровозамінювачів, безперечно трівають. Нескінченне поле Дії чекає на дослідніків.