Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα Τεχνητές υφάνσιμες ύλες. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων
Εμφάνιση αναρτήσεων με ετικέτα Τεχνητές υφάνσιμες ύλες. Εμφάνιση όλων των αναρτήσεων

Παρασκευή, 17 Αυγούστου 2018

Τεχνητές υφάνσιμες ύλες

Για πολλά χρόνια τα πολυμερή υλικά δεν ήταν γνωστά και προφανώς δεν ήταν και μελετημένα. Ο λόγος γι αυτό ήταν η αντίληψη των χημικών πως μια καθαρή ουσία είναι απαραίτητα κρυσταλλική ή μπορεί να ανακρυσταλλωθεί με την κατάλληλη διαδικασία, δηλαδή να βρεθεί ένα μείγμα διαλυτών στο οποίο καταρχήν να διαλύεται αρκετά αλλά με την πάροδο του χρόνου και καθώς αυτό θα εξατμίζεται η αύξηση της συγκέντρωσής της να οδηγεί στην καταβύθιση κρυσταλλικού προϊόντος. Έτσι μόνο κατά τύχη εξετάστηκαν από κάποιους ουσίες που ήταν άμορφα στερεά ή ελαιώδη υγρά. Η χημεία των πολυμερών αποτελεί σήμερα ένα από τους πιο ενδιαφέροντες κλάδους έρευνας της Χημείας καθώς πολλά υλικά είναι πολυμερή ενώ και αρκετές από τις γνωστές συνθετικές υφάνσιμες ύλες που αντικατέστησαν τα κλασικά μάλλινα και βαμβακερά υφάσματα είναι προϊόντα πολυμερισμού. Στη συνέχεια περιγράφονται μερικές περιπτώσεις υφανσίμων υλών που η ανακάλυψή τους έγινε είτε εντελώς τυχαία είτε στην πορεία για την παρασκευή κάποιου άλλου προϊόντος.

Σελουλόιντ
John Wesley Hyatt.

Ένα ατύχημα με κολλώδιο αναφέρεται πως αποτέλεσε την αρχή της προσπάθειας και της τελικής επιτυχίας στην παρασκευή ενός συνθετικού υλικού ως υποκατάστατου του φυσικού ελεφαντόδοντου. Ο John Wesley Hyatt (28-11-1837 – 10-5-1920) ερευνούσε το αντικείμενο με τον αδελφό του, πιθανότατα με στόχο την κατασκευή φθηνών μπαλών για μπιλιάρδο. Ασφαλώς και άλλοι πριν απ' αυτόν παρατήρησαν το σχετικά ελαστικό αλλά συνεχές λεπτό υμένιο που άφηνε πίσω του το κολλώδιο που χυνόταν, αυτός όμως συνέχισε την έρευνά του ξεκινώντας την προσπάθεια από το να χρησιμοποιήσει το κολλώδιο ως το συγκολλητικό μέσο στο υλικό που είχε στο μυαλό του.
Τελικά το κατάφερε προσθέτοντας καμφορά και αλκοόλη και κατεργαζόμενος το μείγμα υπό πίεση. Το υλικό πατενταρίστηκε με το όνομα σελουλόιντ (Celluloid) το 1870 και ήταν από τα πιο επιτυχημένα νέα υλικά αφού βρήκε εφαρμογές σε μεγάλο εύρος δραστηριοτήτων όπως την κατασκευή κουμπιών, κολάρων, λαβών για μαχαίρια κλπ. Αναφορές στην παρασκευή ανάλογων προϊόντων είχαν προϋπάρξει αλλά ποτέ δεν βρήκαν απήχηση στην αγορά και για το λόγο αυτό η ανακάλυψη αποδίδεται στον Hyatt.
Συνθετικό μετάξι (Rayon)

Hilaire de Chardonnet.

Το 1878 η νιτροκελλουλόζη ήταν πια πολύ γνωστή για τις εφαρμογές της όπως στη φωτογραφία. Στο σκοτεινό θάλαμο όπου εργαζόταν ο Hilaire de Chardonnet (1-5-1839 – 11-3-1924) προσπαθώντας να καθαρίσει τα υπολείμματα από ένα μπουκάλι του υλικού που είχε σκορπίσει κατά λάθος, παρατήρησε ότι αυτά σχημάτιζαν ίνες. Παλιότερα είχε ασχοληθεί υπό την επίβλεψη του Pasteur με τις διαδικασίες προστασίας της γαλλικής παραγωγής μεταξιού από επιδημίες που έβλαπταν τους μεταξοσκώληκες και προφανώς του είχε μείνει η ιδέα πως θα μπορούσε με κάποιο τρόπο να παράγει ένα συνθετικό ανάλογο του μεταξιού. Έτσι η ινώδης μορφή του στερεοποιημένου κολλωδίου του κίνησε το ενδιαφέρον. Το καθοριστικό προϊόν ήταν ένας πολτός από τα φύλλα του φυτού που αποτελούσε την τροφή των μεταξοσκωλήκων που τον κατεργαζόταν με μείγμα από νιτρικό και θειικό οξύ. Κατόπιν το προϊόν διαλυόταν σε μείγμα από αιθέρα και αλκοόλη, από το οποίο παραγόταν ίνες του και στέγνωναν με ρεύμα θερμού αέρα. Το υλικό αυτό ονομάστηκε rayon το 1924. 
Νάυλον
Wallace Hume Carothers.

Η ανακάλυψη του υλικού δεν είναι τυχαία επειδή ακριβώς τη δομή μερικών φυσικών πολυμερών υλικών ερευνούσαν στα εργαστήρια της Du Pont με στόχο να την μιμηθούν σε κάποια συνθετικά προϊόντα. Ωστόσο η ακριβής στιγμή της ανακάλυψης οφείλεται στη διάθεση για διασκέδαση περισσότερο και για παιχνίδι κάποια στιγμή που απουσίαζε ο προϊστάμενος Wallace Hume Carothers. Ένας από τους χημικούς που εργαζόταν με πολυεστέρες παρατήρησε ότι αν έπιανε με την άκρη ενός λεπτού γυάλινου ραβδιού μια ποσότητα του μαλακού προϊόντος μπορούσε να το τραβήξει έξω από το διάλυμα στο ποτήρι του σχηματίζοντας ένα νήμα. Παίζοντας λοιπόν κάποια στιγμή αποφάσισαν να τρέξουν με το γυάλινο ραβδί στο χέρι πάνω και κάτω στο διάδρομο του εργαστηρίου για να δοκιμάσουν την ικανότητα του μείγματος να παράγει ένα νήμα. Στη διαδικασία αυτή παρατήρησαν ότι το νήμα μεν μπορούσε να επεκταθεί για αρκετά μέτρα, παράλληλα όμως φαινόταν να γίνεται πιο στέρεο. Επειδή όμως τα υλικά αυτά είχαν χαμηλά σημεία τήξης, το ενδιαφέρον τους στράφηκε σε κάποια άλλα πολυμερή που παρασκεύαζαν παράλληλα, τα πολυαμίδια.
Ένα αντίστοιχο παιχνίδι με κάποια αποθηκευμένα προϊόντα σύνθεσης πολυαμιδίων έδειξε ότι αυτά έδιναν κάτω από τις ίδιες συνθήκες αρκετά πιο σταθερά νήματα. Η ακριβής ημερομηνία της σύνθεσης του γνωστού ως νάυλον 6-6 από την αντίδραση του αδιπικού οξέος με την εξαμθυλενοδιαμίνη δίνεται από τα αρχεία της εταιρείας ως 28-2-1935.
Τεφλόν
Τεφλόν είναι η εμπορική ονομασία ενός πολύ(τετραφλουοροαιθάνιου) πολύ γνωστού στο κοινό σε μη συγκολλητικά σκεύη. Ανακαλύφθηκε τυχαία από τον Roy Plunkett, έναν νεαρό χημικό με πρόσφατο το διδακτορικό του που εργάζονταν για την Du Pont. Προσπαθούσε να παράγει ένα μη τοξικό ψυκτικό από τετραφθορεθυλένιο και μια μέρα άνοιξε έναν γεμάτο κύλινδρο που περιείχε το συγκεκριμένο «αέριο» και δεν βγήκε τίποτε. Το βάρος όμως έδειχνε ότι ο κύλινδρος ήταν γεμάτος, η βαλβίδα δούλευε αλλά καμία ποσότητα από αέριο δεν έβγαινε έξω. 


Αντικείμενα κατασκευασμένα ή επιστρωμένα με τεφλόν, που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή και βοηθούν στο να βελτιώνουν την ποιότητά της.
Αντί να ψάξει για καινούριο κύλινδρο, ο Plunkett ερεύνησε περαιτέρω για να ανακαλύψει πώς μια πρακτικά άδεια δεξαμενή μπορούσε παρόλα αυτά να είναι φαινομενικά γεμάτη. Πριόνισε το μισό του κυλίνδρου, μια επικίνδυνη εργασία δεδομένου ότι οποιαδήποτε στιγμή μπορούσε να γίνει έκρηξη, και ανακάλυψε ότι το αέριο είχε μετατραπεί σε κηρώδη λευκή σκόνη Αρκετά πολυμερή ήταν γνωστά ως τότε και αυτός αντιλήφθηκε τι σήμαινε η παρατήρησή του, παρόλο που κανένας μέχρι τότε δεν είχε πολυμερίσει τετραφθοροαιθυλένιο. Το ερεύνησαν περαιτέρω, βρήκαν τον καταλληλότερο τρόπο να συνθέτουν το υλικό αυτό κι έτσι ιδρύθηκε μια βιομηχανία πολλών εκατομμυρίων δολαρίων
Πολυαιθυλένιο
Το πολυαιθυλένιο έχει πιθανόν μεγαλύτερη επίπτωση στην καθημερινή ζωή μας ακόμη κι από το Τεφλόν και ήταν ένα από τα πρώτα πλαστικά που ήλθαν σε κοινή χρήση . Και αυτό ανακαλύφθηκε τυχαία και η ανακάλυψη οφείλονταν σε διαρρέοντα και βρώμικο εξοπλισμό. Ανακαλύφθηκε πρώτα από δύο χημικούς, τον Eric Fawcett και τον Reginald Gibson το 1933 όταν πραγματοποίησαν αντίδραση αιθυλενίου και βενζαλδεύδης σε υψηλή πίεση. Η αντίδραση κανονικά δεν θα έπρεπε να είχε συμβεί αλλά παρόλα αυτά έδωσε προϊόν επειδή έδρασε ως καταλύτης μικρή ποσότητα οξυγόνου που είχε παραμείνει στον σωλήνα.
Τα πρώτα δείγματα πολυαιθυλενίου είχαν παρασκευαστεί το 1933, αλλά τα πειράματα ήταν δύσκολο να αναπαραχθούν. Οι M.W. Perrin και J.C.Swallow στο Imperial Chemical Industries. Προσπάθησαν ξανά το 1935 με καλύτερες συσκευές και σε θερμοκρασία 180ο C η πίεση έπεσε και αντλήθηκε περισσότερο πολυαιθυλένιο. Οκτώ γραμμάρια στερεού πολυαιθυλενίου είχαν κατασκευασθεί με τη διαδικασία αυτή αλλά αυτοί παρατήρησαν ότι η πτώση πιέσεως ήταν μεγαλύτερη από αυτήν που αναμένονταν και υποψιάστηκαν κάποια διαρροή. Ο J.C.Swallow γράφει στο βιβλίο του Η ιστορία του πολυαιθυλενίου (1960).
Τρία χρόνια πιο πριν ο Αμερικανός χημικός πολυμερών Carl S. Marvel κατασκεύασε πολυαιθυλένιο με διαφορετική μέθοδο αλλά δεν την παρακολούθησε γιατί «κανείς δεν πίστευε ότι το πολυαιθυλένιο ήταν καλό για κάτι». Πράγματι ήταν οι απαιτήσεις του πολέμου και η ανάγκη για έναν καλύτερο μονωτή για καλώδια που τόνωσαν την ανάπτυξη του πολυαιθυλενίου και έπαιξαν έναν ρόλο-κλειδί στην ανάπτυξη των ραντάρ. Με παρόμοιο τρόπο οι απαιτήσεις του Σχεδίου Μανχάταν για σφραγίσεις και τσιμούχες που να αντέχουν σε εξαφθοριούχο ουράνιο οδήγησαν στην ανάπτυξη του πολυτετραφλουορεθάνιου από μια εργαστηριακή περιέργεια.
Πολυβινιλοχλωρίδιο
Το πολυβινιλοχλωρίδιο είναι ένα άλλο πασίγνωστο πολυμερές που έγινε για εμπορική χρήση στα 1930 και το πρώτο συνθετικό πολυμερές, πριν από την ζελατίνη του Hyatt. Ανακαλύφθηκε τυχαία το 1838 από έναν Γάλλο χημικό τον Victor Regnault ο οποίος εξέθεσε δείγματα από βινυλοχλωρίδιο σε ηλιακό φως και περιέγραψε την δημιουργία μιας λευκής σκόνης. Το 1892 ο E. Baumann το ανακάλυψε εκ νέου και βρήκε ότι δεν επηρεάζονταν από διαλύτες ή οξέα. Η σημασία αυτών των ευρημάτων δεν φάνηκε έως πολύ αργότερα και η κοινωνία είχε να περιμένει άλλα 60 έτη έως ότου το PVC κατασκευάσθηκε εμπορικά.


Πυθαγόρας

Βικιπαίδεια πληροφορίες για τον Πυθαγόρα   https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%A0%CF%85%CE%B8%CE%B1%CE%B3%CF%8C%CF%81%CE%B1%CF%82 διάφορ...