Тёплый ламповый пластик
Слово «пластик» в современном мире стало практически синонимом мусора и, можно даже сказать, своего рода технологического абсурда. Ведь мы сначала с большим трудом добываем из-под земли углеводороды, перерабатываем их в пластмассу, а та спустя совсем немного времени вновь оказывается в земле... И хорошо, если пластиковый пакет закончит свой жизненный путь где-нибудь на свалке, а ведь он с лёгкостью может отправиться в мировое турне по морям и океанам «на радость» их обитателям. Дешёвый пластик стал нашим проклятием. Но так было не всегда.
Всего лишь сотню с небольшим лет назад на Земле не было ни одной молекулы полиэтилена, самого распространённого нынче пластика! Ведь это полностью синтетический материал, созданный человеком, который не встречается в природе. Точнее, не встречался до того момента, пока немецкий химик Ханс (Ганс) фон Пехманн случайно не получил его у себя в лаборатории в 1898 году. До промышленного производства полиэтилена и большинства других современных искусственных полимерных материалов ещё оставались десятилетия. Хотя уже тогда, в конце и даже в середине XIX века, рукотворные пластмассы постепенно начинали отвоёвывать себе место под солнцем. Но многие из тех полимерных материалов сейчас практически забыты. Они, словно мамонты и саблезубые тигры, подходили для своего времени, но изменилась эпоха, и они не выдержали конкуренции. Теперь о первых полимерных материалах напоминают разве что чудом сохранившиеся антикварные предметы, пылящиеся на заброшенных чердаках или бережно хранящиеся у коллекционеров. Так какими они были, те пластмассы «ледникового периода»?
В самом названии «пластмасса» отражена её суть — она пластична. Пластик может принимать любую форму и делать это, как правило, не один раз. Почти как металл, но только чтобы металл расплавить и изготовить из него что-нибудь полезное, нужны высокие температуры и прочие недешёвые металлургические изыски. А пластик легко плавится, в то же время он достаточно твёрдый и одновременно легко обрабатывается, он не тяжёлый и не ржавеет, как железо, и не гниёт, как дерево. Сочетание таких свойств возможно у материала с весьма специфическим строением — из очень длинных молекул — полимеров.
Полимер — это молекула, состоящая из повторяющихся структурных фрагментов, которые словно вагоны поезда прицеплены друг к другу. Такой молекулярный поезд может быть очень длинным — из тысяч, десятков тысяч и даже миллионов «вагонов». Да и сами «вагоны» бывают разные. Природа имеет дело с полимерами очень давно, как минимум с момента зарождения жизни, а может быть, даже и раньше. ДНК, белки, различные полисахариды — всё это природные полимерные соединения, на них основана наша жизнь. Но как универсальный конструкционный материал — они не очень.
Возьмём самую обычную древесину. Она «сделана» из природных полимерных соединений типа целлюлозы и лигнина, но дерево совсем не пластмасса — оно не плавится — и придать берёзовому полену форму Буратино можно разве что стамеской и напильником, а совсем не литьём под давлением. Впрочем, из опилок тоже можно сделать самый настоящий пластик. И, как это часто бывает, двигателем прогресса послужил такой неизбежный спутник человечества, как желание повоевать.
В первой половине XIX века несколько химиков (история знает имена, по крайней мере, двух французов: Анри Браконо и Теофиль-Жюля Пелуза) заметили интересную вещь — если подействовать концентрированной азотной кислотой на некоторые материалы из растительных волокон, то полученное вещество после высыхания становится горючим и взрывоопасным. А швейцарец Кристиан Фридрих Шёнбейн в 1846 году открыл, что лучше всего для этих целей подходит хлопок. Азотная кислота превращает целлюлозу — природный полисахарид, содержащийся в хлопке (а он почти на 90% состоит из целлюлозы), в нитроцеллюлозу, и хлопок таким образом превращается в бездымный порох. Кстати, в английском языке он так и называется — ружейный хлопок (guncotton). Но порох порохом, а химикам досталось новое, весьма любопытное полимерное вещество.
В то же время француз Луи Николя Менар открыл, что нитроцеллюлоза растворяется в смеси эфира и этанола. А если полученному сиропчику (он получил название «коллодий») дать высохнуть, то на его месте остаётся тонкая прозрачная плёнка. Новинку немедленно «утащили» к себе пионеры недавно изобретённого фотографического процесса — коллодий был очень хорош для изготовления фотоэмульсий. До изобретения первой пластмассы оставалось совсем чуть-чуть.