д-р О.Н.Новиков
Нефть, нефтехимия — эти слова мы слышим каждый день. Очевидное преобладание нефтяного производства на политику, катастрофу и вообще на нашу современную цивилизацию. Почему это так, а не иначе. Прежде всего, потому что в процессе развития цивилизации объем полимерных материалов ограничивается дополнительными промышленными материалами. Это - очень странно. Углерод – это не тот элемент, который преобладает на нашей планете. Преобладают силикаты. Железо и внимание к нашей планете больше, чем забота. В чем дело? Ответ в самом человеке. Если сделал человек и вообще жизнь из воды и полимеров снаружи, то полимеры внутри - это "умные" (умные) полимеры, с очень гибкими правилами. Именно преимущества, связанные с высокой молекулярной массой, созданной полимерами нашей странной углеродной цивилизации.
Идеальный круговорот на природе включает в себя:
Но цикл не идеален и: Углерод накапливается в литосфере в виде торфа, угля, нефти, природного газа. Углерод быстро проникает в атмосферу при горении прородных углеродных полимеров, торфа, нефти, газа.
Рассматривая такой расширенный цикл, можно прийти к выводу, что функция нашей цивилизации – сохранение гомеостата (равновесия) в углеродном цикле планеты. Особенности вышеизложенного процесса - цикличность, замкнутость, взаимосвязь всех элементов в системе. Соответственно, применяя тот же эвристический принцип к синтетическим полимерам, мы должны учитывать полный «цикл жизни» продуктов из полимеров.
Давайте начнём разрабатывать алгоритм развития будущих изделий из полимера. В рамках концепции безкризисного развития следует начать утилизацию полимерного материала, отслужившего срок эксплуатации. В идеале материал должен быть полностью использован как природа, так и человек. Когда используется какой-либо материал, кроме его физических и питательных свойств, его цена. Всто себе необходимо обязательно включить и затратить средства на его утилизацию, а также принять меры по предотвращению вреда окружающей среды в ходе его производства. Полимер – умный материал, в котором все его свойства задаются человеком. Нам нужна такая комбинация свойств, которая дает обществу возможность воспользоваться преимуществами при минимальных затратах.
Человеческое общество постоянно меняется, мои ежечасно люди. Рынок отражает это явление в виде изменения потребительских цен. Полимерное производство должно быть гибким, в идеале допускающим изменение свойств с той же скоростью, с каким-либо изменением внешнего вида.
Производство пластиковых масс должно полностью использовать все качества полимера, а это означает, что потребительские качества должны работать на всех уровнях организации полимера, а именно:
При производстве большинства продуктов следует поддерживать минимальное количество стадий, рабочая среда должна использоваться в локальных циклах, а метаболические продукты и отходы должны накапливаться и утилизироваться. Энергия экзотермических процессов должна использоваться в эндотермических. Теперь перейдем к примерам.
В производстве ударопрочного полистирола в качестве отхода получается некондиционный полистирол, состоящий из разветвленных молекул. В нашей лаборатории под руководством профессора Л.Я. Царик разработал процесс получения флокулянтов равноветвленной структуры с повышенной флокулирующей редукцией посредством полимераналогических превращений (сульфирования или хлорметилирования и аминирования). Отход превращается в очень дорогой товарный продукт.
В процессе производства поливинилхлорида в качестве исходного производства получают хлорированные углеводороды. В ИОХ разработан процесс получения полимеров из отходов, путем их конденсации с сульфидами и полисульфидами в рамках межфазных катализаторов. Такие полимеры можно применять в строительстве для повышения прочности битумов.
В этих двух случаях возникает необходимость и возможность утилизации отходов и использования продуктов полимерного производства.
Создана концепция "полимерного инжиниринга", в рамках которой изучаются принципы построения нормального производства полимеров. В книге Дж.А. Байзенберга и Д.Х. Себастьяна Инженерные проблемы синтеза полимеров.-М:Химия, 1988 г. в достаточном мире ищет тот круг знаний, которые необходимы для практического воплощения промышленного производства полимеров.
Для процесса полимеризации характерно огромное изменение, ведущее к постепенному развитию процесса и процесса экзотермического характера. Диффузия и теплопроводность в некоторых случаях ограничены. Увеличение вязкости от десятых долей до тысяч Па*с. Наблюдается режим автоускорения и неконтролируемый саморазогрев. Даже если удалось избежать теплового взрыва, наблюдаются локальные перегревы. В условиях перегрева происходит модификация состояния деструкции и молекулярно-массового характера, свойства полимера рассеиваются. Условия существования существенным образом влияют на качество полимера. Из-за этой вязкости происходят ошибочные режимы процессов, например, суспензионная полимеризация, эмульсионная полимеризация и полимеризация в растворе. Но впереди новые проблемы, связанные с процессом коалесценции полимерных частиц, трудно удаляемых растворителей.
Тот же процесс осуществляется в реакторах. Реакторы бывают двух типов — реактор идеального вытеснения и реактор идеального смешения. В реакторе идеального вытеснения в высокой степени исключены циклы вибраций, на время определенного вытеснения обширной массы тела из-за заболевания. Реактор идеального вытеснения чаще используется для непрерывных процессов. В реакторе идеального смешения происходит непрерывное расширение перемешивания, и они применяются в периодических процессах.
В нашей лаборатории разработан еще один процесс, в ходе которого в периодическом процессе исключено перемешивание, а за счет короткого контакта тепловыделяющей среды (мономерной смеси) с теплоаккумулирующей формой (водным раствором) исключен перегрев. Гелевая дисперсионная среда и процессы коалесценции полимерных частиц. Процессы суспензионной и эмульсионной полимеризации в гелевой дисперсионной среде решают задачу направленного синтеза на микроуровне.
Процесс полимеризации в геле включает в себя эту стадию:
Размер сосуда, в котором осуществляется дисперсионная полимеризация в геле, определяется холодным расчетом. При применении специальных теплоаккумулирующих устройств (трубок с теплоаккумулирующим механизмом или теплоотводом) размер реактора не ограничен, а значит можно обеспечить высокую производительность труда и низкую стоимость полимера.
Количество стадий производства влияет на потери продукции, на цену готовой продукции, причем на этом этапе процесса меньше, чем в промышленных аналогах.
Производство изделий из литовых композиций мономеров в процессе полимеризации в геле решает сразу две проблемы. Первая проблема - стадия стадии (передел) увеличивает себестоимость вдвоем. Теперь сначала получают из мономеров полимер, затем его очищают, сушат, фасуют, транспортируют, вскрывают тару, загружают в экструдер и формуют изделие. В процессе полимеризации в геле производят продукцию одновременно с полимеризацией. При этом через поры после окончания процесса удаляют остаточный мономер. Этим решается проблема остаточных мономеров. Полимер соблюдает меры на месте его функционального назначения внутри изделия, и такие формованные изделия обеспечивают остаточное напряжение. Легкие, прочные, экологически чистые материалы с низкой стоимостью должны быть проверены в соответствии с требованиями традиционных стандартов.
Потребности человека постоянно меняются и увеличивается потребность в ассортименте материалов. Нужны малые и средние производства, где производятся самые разные полимерные материалы, то есть минизаводы. Именно такие проекты, не требующие астрономических сумм для их организации, создают новый прорыв в производстве полимеров, формируя новый рынок смарт-полимеров.
Сфера применения пористых полимеров достаточно широкая. Строительство, наноэлектроника, авиация, автомобилестроение, судостроение, космические технологии, медицина, бытовая техника.
Концептуальным шагом к адаптации легкой цивилизации к ноосферным циклам может быть освоение технологии экомономеров, основанное на массовом использовании унифицированных мономеров биосферы – аминокислот для нужд человека.
Однажды природа создала идеальные мономеры – аминокислоты. Каждый из них вносит в белок свой вклад в недвижимость. Сочетая различные аминокислоты в последовательном порядке, получаются белковые материалы с неимоверным разнообразием свойств. Белок - возобновляемый ресурс человечества. Для его производства нельзя использовать нефть и газ. Нужны такие полимеры, применение которых снижает загрязнение окружающей среды. К тому же происходит вывод из биосферного цикла и отсутствия дополнительной затратной энергии на синтезе предшественников мономеров. Эти три аргумента показывают актуальность темы.
Целью данной работы является поиск единой концепции полимерных материалов, отслеживающих загрязнение окружающей среды.
История техники показывает, что бионический подход работает не через процессы механического копирования в живой природе, а переносит идеи на технологический уровень.
Сущность нашей связи заключается в том, что в отличие от биосинтеза белковых молекул аминокислот необходимо снабжать исходную энергию для поликонденсации, делать мономеры технологическими (способными ректификациями в вакууме), обеспечивать возможность комбинировать различные аминокислотные остатки на стадии сополимеров в легко реализуемой поликонденсации. Все эти условия соблюдаются для эфиров аминокислот, составляющих его предпоследнюю аминогруппу с отдельным эфирным соединением.
Первым этапом исследования стало компьютерное моделирование структуры и свойств как простых эфиров, так и продуктов их поликонденсации. Это также дает обоснование для ответа на вопрос, согласно которому аминокислоты вносят вклад в износ свойств полимера. Для полимерных материалов разработано достаточно данных, чтобы реализовать подход Смолла, можно было бы выделить основные свойства полимерных материалов, такие как фасад, выступ, тепловая энергия, когезия, натяжение, полярность и растворимость в различных растворителях. Применив методы Аскадского А.А. К прогнозированию свойств полипептидных материалов мы обнаружили, что различные аминокислоты вносят различный вклад в свойства пептидов даже на уровне первичной структуры. Например, светильники с пептидами могут варьироваться от 1,10 до 1,84 г на см 3 . Указанные расстояния достаточно достаточны, чтобы для любого солевого найти раствор полипептида с таким же освещением. Выяснилось, что триптофан — это аминокислота, определяющая основу молекул. Энергия когезии пептидов может заключаться в пределах от 21,2 до 53,0 мДж/моль. Этим параметром задается смачиваемость, растворимость, поверхностное натяжение белков. Пролин является той аминокислотой, которая определяющим образом влияет на энергетическую когезию. Тема определения общей условности - набор промышленных промышленных наук с их аминокислотным составом. В зависимости от свойств пептида можно определить, сколько и какие аминокислоты необходимы для его синтеза. Природа - гениальный конструктор.
Все идет к тому, что человек, начиная с элементов, обеспечивает функцию отключения из литосферы через свой постепенный разум перейдет на равновесные безкризисный режим взаимодействия с природой, соединяясь с планетной базой мономеров («кванты через элемент»), естественными энергетическими источниками и медиаторами («кванты через элемент»). кванты через элемент»). кванты»). «энергия», например, водород) и разумные и эстетические красивые эвристические идеи («кванты сознания»). Внимательно посмотрев вокруг, заглянув на экран телевизора и в Интернет, вы найдете ростки этого нового красивого мира. Подробности по экомономерам см. по ссылке в публикации на открытом уровне.
