Николай Жаворонков - Создано человеком
Использование, например, фурановых, эпоксидных, фенолформальдегидных смол привело к созданию принципиально нового строительного материала полимербетона.
Полимербетон - затвердевшая смесь высокомолекулярного вещества с минеральными наполнителями. Чаще всего в качестве наполнителей используют кварцевый песок, гранитную и другую щебенку. Основные преимущества полимербетонов перед обычными бетонами в первую очередь связаны именно с наличием полимера в их составе. Полимербетоны, как правило, имеют более высокую прочность на растяжение, низкую хрупкость, повышенную водонепроницаемость, стойкость к действию агрессивных жидкостей, газов и низких температур.
Применяются они для изготовления полов, дорожных и аэродромных покрытий, заделки швов, трещин, выбоин (тут особенно ценна их способность затвердевать при низких температурах), для гидроизоляции, отделочных работах. Одним словом везде, где особенно ценятся все перечисленные свойства.
Здесь нужно сказать, что понятие "новый" применительно к материалам, используемым сегодня на строительной площадке, довольно относительно. Тот же полимербетон недолго пребывал в этом привилегированном разряде, довольно быстро превратившись в материал привычный, традиционный. Сегодня на звание "нового"
несколько претендентов. Среди них шлакощелочные бетоны. Производство их гораздо дешевле традиционных портландцементов (применяющихся в строительстве в качестве вяжущих материалов вот уже более столетия), а сырьевая база практически неограничена. Ведь это шлаки доменных, мартеновских, электроплавильных печей и, конечно, шлаки цветной металлургии.
Нет трудностей и со щелочными компонентами. Их у нас предостаточно: многие крупнотоннажные отходы производства сульфида натрия, глинозема, капролактама могут пойти в дело, да и щелочные растворы, идущие на очистку металлических отливок от пригара, окалины, шлака и до сих пор сливающиеся в накопители или вывозящиеся на свалки. Шлакощелочные цементы в три раза дешевле традиционных и, как сообщают их создатели, многократно превосходят последние по качеству.
Изделия из шлакощелочных цементов и бетонов успешно используются в различных конструкциях и сооружениях промышленного, сельскохозяйственного и других видов строительства. Обследование этих конструкций и испытания после длительной (до 20 лет) эксплуатации показали: прочность их не только не уменьшилась, а выросла в полтора раза.
Впрочем, и это всего лишь один пример колоссальных возможностей химии. Ее задачи в ускорении социально-экономического прогресса нашей страны и братских социалистических стран определены Комплексной программой научно-технического прогресса стран - членов СЭВ. А создание и освоение в широких масштабах прежде всего новых прогрессивных конструкционных материалов, в том числе композиционных, керамических, полимерных, с применением новейших способов их обработки, названы 41-м (внеочередным) заседанием сессии Совета Экономической Взаимопомощи в качестве конечной цели. Потому что только эти перспективнейшие материалы способны обеспечивать опережающее развитие новых областей техники и самой современной строительной индустрии.
Так какими же они должны быть - материалы будущего? Чем отличаются они от тех, что уже сегодня успешно трудятся на нас, удовлетворяя самые широкие вкусы и потребности?
Думаю, что свойства таких материалов зависят от требований, которые предъявят к ним бурно развивающиеся техника, наука, промышленность. Но совершенно очевидно, что все эти материалы непременно будут синтетическими. И здесь, вероятно, самое время возразить тому несправедливо сложившемуся мнению, будто синтетические материалы - всего лишь заменители натуральных. Почему же заменители? Они давным-давно утвердили свое право на жизнь и независимое развитие.
Их деловые качества нисколько не хуже натуральных аналогов, если, конечно, таковые вообще существуют. Ведь большинство синтетических материалов как раз и возникло потому, что известные природные вещества и материалы не отвечали тем требованиям, которые оказывались нужными технике, промышленности, народному хозяйству.
Синтетические волокна, например, появились на свет не столько потому, что лен и хлопок исчерпали свои возможности как перспективные материалы в производстве технических изделий (шины, ремни и т. д.), а потому что той же химической индустрии (и другим отраслям промышленности) понадобились для технических нужд нити и ткани, способные не менять своих свойств в агрессивных средах и успешно трудиться в экстремальных условиях. Но дальше - больше. И на синтетические волокна заявили свои права текстильщики, работающие в соответствии с потребностями моды. Но значит ли это, что сегодня они уже утратили свое прямое значение новых материалов?
Конечно, нет. Они все шире внедряются в производство, решая при этом еще одну важную задачу - экономию натуральных материалов. Разумеется, пока синтетиескпс волокна были лишь "стажерами" на промышленном поприще, пока к ним присматривались отдельные производства, прикидывая, включать их или нет в отлаженный, устоявшийся технологический цикл, - они были достаточно дороги. Объясняется это очень просто - накладные расходы по сравнению с объемами производства оказывались чрезмерно большими.
Положение резко изменилось, как только возрос вал.
И на дешевое, экономичное волокно кто только не стал претендовать, например, машиностроители. Им очень пршодились волокна, способные более чем на десять процентов увеличивать пробег автопокрышек. Волокна оказались способными придавать прочностные свойства пластмассам. Да такие, что они составили конкуренцию самой стали! Синтетические волокна готовы принять на себя еще и большую нагрузку, ведь работы для них на заводах и фабриках хватит на долгие годы.
Так с помощью каких же инструментов химия совершает свои превращения, синтезируя все новые вещества и соединения? Один из главных инструментов химии, ее волшебная палочка, преобразованная в наши дня в полном соответствии с уровнем науки, - химический реактор. Но было бы глубоко ошибочным считать, будто он - рукотворное детище человека. Отнюдь...
Природа испокон веков с успехом пользовалась этим уникальным инструментом. Собственно, вся эволюция химических превращений, происходящих в природе, зависела от условий, создаваемых в тех или иных реакторах. Звезды и планеты, например, реакторы, в которых неорганизованное вещество космического пространства трансформируется в тяжелые атомы и простейшие вещества. Правда, каждый такой реактор неуправляем.
И если в звездах осуществлялось производство тяжелых атомов, то их превращения в химические соединения - сильфиды, карбиды, фосфаты, фториды, окислы - шло в недрах и на поверхностях планет.
Многообразие условий протекания химических и физико-химических процессов, используемых на практике, обусловливает и широчайшее разнообразие конструкций аппаратов, в которых они осуществляются. Мы многое подсмотрели у природы, многое из происходящего в ней удалось смоделировать. И если современная наука создаст подходящий реактор, то наконец-то осуществится заветная мечта человечества - термоядерный синтез.
Важнейшей задачей отечественного химического машиностроения на данном этапе остается создание высокоэффективных установок с оптимальным ресурсопотреблением. Насколько она трудна, можно судить хотя бы потому, что их конструкции аппаратов должны обеспечивать, с одной стороны, возможность поддержания оптимальных, и зачастую очень жестких с позиций химической технологии, режимов работы, а с другой - соответствовать всем требованиям НТР.
Решение проблемы усложняется еще и тем, что для оптимального проведения большого числа химических процессов требуется исключительно широкое разнообразие вариантов оборудования. Но ускорение проектирования и изготовления последнего возможно лишь при наличии набора типовых решений. Как же поступить в подобной ситуации? Устранимо ли данное противоречие?
Вполне. Путь к решению - в разработке химической аппаратуры как гибкой совокупности унифицированных узлов или модулей. Причем в первую очередь унифицировать надо машиностроительные узлы, изготовляемые по единой технологии, обеспечивая максимально возможное число их сочетаний - такое многообразие выбора и определит оптимальный вариант аппарата или машины. К оборудованию для крупнотоннажных процессов у НТР требования особые. И, прежде всего, повышенная надежность в сочетании с максимальной производительностью. При создании оборудования для производства малотоннажных химических продуктов главным остается легкость переналаживания и резервирования мощностей для обеспечения широкого диапазона областей применения.
Но в том и в другом случае именно химический реактор является тем элементом технологической схемы, от совершенства которого зависит возможность осуществления в промышленных условиях производства нужных соединений. Оно и попятно, ведь современные хпмико-технологические процессы осуществляются с большими скоростями, с применением средств самонастройки на оптимальный режим и должны отвечать, кроме всего прочего, условиям комплексного использования сырья и энергии и исключить возможность загрязнения воздушного и водного бассейнов вредными выбросами.
