Профессор Г. С. Петров - создатель первой отечественной пластмассы

УДК 92

А.С. Толмачева, А.П. Жуков

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва. Россия

ПРОФЕССОР Г.С. ПЕТРОВ - СОЗДАТЕЛЬ ПЕРВОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ПЛАСТМАССЫ

There is a historical sketch about activity of G. S. Petrov (1886-1957), who is a professor of Moscow Chemical Technological Institute by D. I. Mendeleev. He was a scientist, teacher, engineer-technologist, inventor, creator of the first native plastic.

Представлен исторический очерк о деятельности профессора Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева - Г. С. Петрова (1886-1957) - ученого, преподавателя, инженера-технолога, изобретателя, создателя первой отечественной пластмассы.

Контакт Петрова. Старейшим методом химической очистки нефтепродуктов, применяемым с момента возникновения нефтяной промышленности, была обработка серной кислотой с последующей нейтрализацией остатка серной кислоты щелочью. Такая очистка была, пожалуй, наиболее слабым местом всего нефтеперерабатывающего производства. Требовалась тщательная очистка от образующихся на этой стадии отходов в виде сульфокислот, так как даже небольшая примесь их вызывала осмоление готовых продуктов. Кроме того, при щелочном промывании готового продукта сульфокислоты образовывали стойкие эмульсии, что вело к потере 15-25% продукции.

Исследователи предлагали заменить серную кислоту другими реагентами, но они оказывались малоэффективными или слишком дорогими. Попытки подавить процесс образования сульфокислот тоже не принесли успехи. Г. С. Петров решил эту проблему по-новому: раз нельзя заменить серную кислоту и нельзя избавиться от мешающих сульфокислот, значит надо попытаться использовать эти сульфокислоты в промышленности. Это окупит затраты на их удаление и одновременно повысит качество основного продукта.

Извлекаемые нефтяные сульфокислоты нашли применение в мировой промышленности под названием «контакт Петрова». Это название связано с употреблением нефтяных сульфокислот в качестве быстродействующего расщепителя жиров при контактном методе их переработки.

Исследования свойств нефтяных сульфокислот показали, что «контакт» Петрова состоит из смеси сульфированных насыщенных углеводородов нефти общей формулы CnH2n-i2 формула C20H27SO3H описывает только средний состав. Можно было также с уверенностью предположить, что и более высокомолекулярные углеводороды нефти могут служить источником сульфокислот. И действительно, их удалось получить, но в незначительном количестве [1].

В конце 1911 г., завершив химические исследования, Петров разработал промышленный метод получения различных сортов «контакта» и подал заявки на них в патентное ведомство (Базовый российский патент № 428). Интересно заметить, что заявка Г.С. Петрова от 19/VII 1912 г. на способ приготовления препаратов для мытья, «отличающийся, тем, что сульфокислоты, получаемые из миндальных масел или дистиллятов нефти, согласно патенту № 428, «с примесью жиров или жирных кислот или без нее, обмыливают при помощи едких или углекислых щелочей или же аммиаком», была опубликована только в сентябре 1927 г. [4].

Приступая к производству сульфокислот, акционерное общество «Контакт» должно было учитывать требования потребителей, которые и наложили определенный отпеча-

- 8 8 -

ток на окончательный вариант промышленного метода производства. В окончательном виде наиболее типичный сорт «контакта» содержал 40% нефтяных сульфокислот, 15% масел, 1-3% серной кислоты, следы железа, воды и иногда спирта. В таком виде он начал впервые вырабатываться на заводах России в 1913 г.

СН О СОС17Н35 + ЗНгО -СзНвСОНЬ + ЗС,7Нз5СООН

Еще в первые годы работы с сульфокислотами Петров установил возможность контактного расщепления (гидролиза) жиров. Позже он разработал промышленный метод расщепления жиров и получил на него патент. В 1914 г. этот метод нашел широкое применение в русской жировой промышленности при получении глицерина и свободных жирных кислот, служащих сырьем в мыловаренном производстве. Действие «контакта» в реакции основано на его высокой эмульгирующей способности в кислой среде, благодаря которой «контакт» переводит жиры в высокодисперсное состояние. С другой стороны, нефтяные сульфокислоты служат дополнительным к серной кислоте катализатором гидролиза [5].

Нефтяные сульфокислоты становятся самым распространенным и дешевым расщепителем жиров и находят массовое применение в мыловаренном и глицериновом производствах, а также в текстильной промышленности, производстве пластмасс и синтетического клея во всем мире.

В ноябре 1928 года издание Совета Съездов представителей химической промышленности при Президиуме ВСНХ СССР «Журнал химической промышленности» [6] в рецензии на книгу Г. С. Петрова и А. Ю. Рабиновича отмечало, «несмотря на то, что расщепление жиров давно уже практикуется на наших мыловаренных заводах, мы не имели книги, которую можно было бы рекомендовать лицам, интересующимся этим вопросом. <...> Расщепление жиров в большинстве случаев ведется при помощи «Контакта» Г. С. Петрова, который до сих пор является лучшим расщепителем жиров. И потому появление книги, посвященной этому вопросу и принадлежащей самому автору «Контакта», является чрезвычайно ценным.

Проблемами усовершенствования приготовления препаратов, содержащих сульфокислоты нефтяных углеводородов, путем обработки нефтяных масел серной кислотой Г. С. Петров активно занимался в 20-е годы прошлого века (заявка на выдачу патентов № 3809 от 6/ГУ 1925. Дополнение к патенту № 428 и № 3810 от 6/ГУ 1925). Эти патенты опубликованы в сентябре 1928 г. [7].

Карболит. Создание синтетических пластических масс было требованием времени. Без них не могли успешно развиваться электротехника, радиотехника и другие новейшие отрасли производства. Во всем мире шла напряженная работа в этом направлении - в России ее возглавил Г.С.Петров [5]. Первая российская пластмасса карболит была создана в канун Первой мировой войны в деревне Дубровка вблизи г. Орехово-Зуево. В 1910 г. инженером-химиком В.И. Лисевым вместе с К.И. Тарасовым были проведены первые опыты по конденсации формалина с фенолом. Целью их работы было получение искусственной смолы, которую они назвали таралит (от первых слогов их фамилий). Этот продукт был похож на бакелит американского химика Бекеланда. В это время к Лисеву и Тарасову присоединился Г.С. Петров - молодой и талантливый хи-

мик, который и стал "отцом" российской промышленности пластмасс и одним из создателей ее первенца - карболита.

В 1922 г. Г.С. Петров пишет в своей автобиографии, что в 1913-1914 гг. совместно с К.И. Тарасовым и В.И. Лисевым, применил для конденсации фенолов с альдегидами сульфокислоты "Контакт". И в России было организовано производство полимерных продуктов под названием "карболит". Полимер назвали карболитом от слова «карболка», как в просторечии называли фенол [6]. Метод получения карболита вначале заключался в двухфазной конденсации. На первой стадии к 2 молям фенола добавляли 1 моль формальдегида и значительное количество «контакта». Получаемая при этом новолачная смола (термопластичный феноло-формальдегидный полимер, способный многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении) обезвоживалась, и "на холоду" в присутствии «контакта» обрабатывалась дополнительным количеством формальдегида, необходимым для образования термореактивной смолы. Высокие эмульгирующие свойства нефтяных сульфокислот способствовали течению этой реакции. Феноло-формальдегидный полимер получил название «карболит». Изделия из первых промышленных партий карболита изготовляли, заполняя нагретой смолой медные формы [5]. Карболит оказался отличным диэлектриком, достаточно водо- и химически стойким, легко поддающимся механической обработке [6]. Карболит - долгое время единственный синтетический полимер - сразу же нашел широкое применение в самых различных отраслях промышленности [5].

Полихлорвиниловая изоляция. В 1920 г. в связи с успехами на фронтах гражданской войны перед Советской Россией во весь рост встали огромные задачи хозяйственного строительства. В связи с этим был разработан план народнохозяйственного развития на базе электрификации всей страны. Около 200 виднейших специалистов в различных областях знаний принимали участие в составлении первоначального плана электрификации страны. Перед ними стояла задача колоссальной трудности. Пронесшиеся над страной войны дезорганизовали хозяйство в такой степени, что не было даже производства фарфора, которое могло бы удовлетворить потребности в электроизоляторах. В условиях 1920 г. рассчитывать приходилось только на внутренние ресурсы страны, и способ производства электроизоляторов тоже пришлось изыскивать среди них. Эту важную проблему решил Г. С. Петров, предложивший делать электроизоляторы из карболита с новым, специально разработанным наполнителем [2]. Такие изоляторы применялись для постройки линий электропередач с первых советских электростанций - ГРЭС им. Р. Э. Классона (электропередача), Шатурской, Каширской.

Созданию нового наполнителя для карболитовых электроизоляторов помог разработанный Петровым более прогрессивный метод получения гидроцеллюлозы. Петров предложил заменить в этом процессе обычно применявшуюся серную кислоту нефтяными сульфокислотами. Готовый продукт стали получать в виде белого порошка; при этом была полностью исключена опасность его обугливания. Менее агрессивные нефтяные сульфокислоты позволили также упростить аппаратурное оформление процесса.

Производство карболитовых электроизоляторов с гидроцеллюлозным наполнителем было налажено на заводе «Карболит», и это означало победу на пути выполнения плана электрификации страны [5].

Клеи БФ. Г. С. Петрова волновала проблема изменения свойств полимеров при их совмещении друг с другом. В первые послевоенные годы эта теоретическая проблема нашла свое блестящее практическое воплощение, интенсивные работы Петрова и группы его сотрудников по совмещению феноло-альдегидных полимеров с поливи-

нилацеталями привели к созданию семейства универсальных клеев марки БФ. Наибольшую популярность завоевал клей БФ-2. Он, так же, как и близкий к нему клей БФ-4, пригоден для склеивания металлов, органического стекла, дерева, бумаги, кожи и многих других материалов. Склеивание металлов клеями БФ успешно заменяет сварку и клепку. Склеенные металлические изделия можно обрабатывать на токарном станке, сверлить, фрезеровать, пилить без риска нарушить клеевой шов. Для склеивания тканей с тканями и металлами и пластмасс с металлами Петров предложил клей, в который, кроме основных компонентов входили мягчители, пластификаторы и небольшое количество канифоли. Эта клеевая композиция известна под названием БФ-6.

Создание семейства клеев БФ явилось одним из важных достижений научной мысли в послевоенные годы, и авторам работы была присуждена Сталинская премия. Чудесными клеями БФ заинтересовалась широкая общественность. Журнал «Огонек» рассказал на своих страницах об интересных опытах по склеиванию клеями БФ: «Нам показывают удивительный экспонат: пирамидальный столбик из тонких пластинок. Блестят отшлифованные слои металла, сверкают стеклянные грани, тускло отсвечивает кожа, пластмасса кажется розовым мрамором, светлой желтизной отливает дерево. -Попробуйте разорвать столбик, - предлагает наш собеседник, директор Научно-исследовательского института пластмасс профессор Г. С. Петров. Вы напрягаете силы, но ничего не получается: разнородные материалы будто срослись». Они соединились не только крепко, но и долговечно. Об этом свидетельствовали другие образцы: «Свыше двух лет назад склеили две металлические пластинки. Верхнюю подвесили к крючку, а к нижней прикрепили гирю весом в 40 килограммов. До сих пор они не разъединились. Две другие склеенные пластинки были вынесены во двор, чтобы выяснить влияние на них атмосферных условий. Оказалось, что ни снег, ни дождь, ни ветер, ни колебания температуры не разрушают клея» [9]. В последние годы жизни Петров участвовал в работах по созданию клея для таких трудно поддающихся склеиванию синтетических полимеров, как фторопласты и полиэтилен [5].

Фенолит. В 1954 г. журнал «Огонек» познакомил читателей с результатом новой работы Григория Семеновича - водостойкой и кислотоустойчивой пластмассой фенолит. Журнал писал: «К различным деталям из пластмассы в технике порой предъявляются самые неожиданные требования. Так было, например, при непрерывном производстве вискозного волокна. При рождении такое волокно, непрестанно омываясь горячими растворами кислот и щелочей, перематывается с одного большого ролика на другой. Малейшая заусеница на его поверхности лохматит волокно, портит, рвет. Горячие же кислоты с жадностью разъедают ролики, выточенные из дорогой легированной стали. Металлу срочно была нужна замена. Вспомнили о пластмассе. Более стойкая к действию растворов, она вдруг огорчила исследователей новым недугом: набухая в воде, пластмассовые ролики меняли свои размеры и трескались. Пришлось искать новую разновидность пластмассы.

Поиски надежного материала возглавили лауреат Сталинской премии, научный руководитель Института пластических масс, старейший создатель искусственных материалов профессор Г.С. Петров и кандидат технических наук Л.В. Певзнер. Новое вещество, найденное ими, фенолит, не только не боялось щелочи, кислот, воды, но переносило и высокие температуры. С помощью фенолита на каждой машине непрерывного получения вискозного волокна можно сэкономить до 15 тонн легированной стали. Несравненно возрастает и качество волокна» [10]. Спустя два года Г. С. Петров и Л. В. Певзнер опубликовали статью, в которой рассказали о путях создания фенолита. Дело в том, что широко применявшиеся в промышленности конденсационные феноло-

альдегидные полимеры, будучи стойкими к температурным изменениям, не обладали достаточной устойчивостью к действию воды и кислот. Напротив, полимеризационные эластомеры лишены этого недостатка, но имеют худшие показатели физико-механических свойств. Исходя из этого, ученые, решили «получить на основе совмещения некоторых конденсационных и полимеризационных смол пластмассы такого типа, которые, обладая их положительными качествами, были бы лишены их недостатков. Такая пластмасса «фенолит» получена при совмещении феноло-формальдегидной новолачной и поливинилхлоридной смол с гидрофобными органическими и минеральными наполнителями» [11].

Список литературы

1. Даванков, А.Б. Григорий Семенович Петров. - М.:МХТИ им. Д.И.Менделеева. -1959.

2. Массович, Я. Им помогал Ленин. -М.: Московский рабочий, 1981.- С.41-69.

3. Будрейко, С.Н. Профессора Университета Менделеева. XX век/ С.Н.Будрейко, А.П.Жуков.- М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2006.- С. 480-483.

4. Патенты // ЖХП. № 9-10.- С.463.

5. Волков, В.А. Григорий Семенович Петров/ В.А.Волков, Л.С.Солодкин.- М.:Наука, 1971.- С. 21-22, 25-29, 32-34, 46-47, 78-79, 81.

6. Саркисов, П.Д. Профессор Григорий Семенович Петров - основоположник промышленности пластмасс России/ П.Д.Саркисов, В.В.Киреев.- М., 2006.- С. 14-16.

7. Библиография // ЖХП. 1928. т. V., № 21-22.- С. 1356.

8. Патенты // ЖХП. 1928. т. V., № 21-22.- С. 1353.

9. Огонек, 1949, № 30.- С. 22.

10. Незаменимый заменитель//Огонек, 1954, № 19.- С.15-16.

11. Петров, Г.С. / Г.С. Петров, Л.В. Певзнер //Химическая промышленность, 1956, 3.- С.23.

УДК 378:66

Е.А. Баришовец, Н.Ю. Денисова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия ПЕРВЫЕ ВЫПУСКНИЦЫ МХТИ ИМ. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА НА ПО «МАЯК»

In the given work the historical fates of Mendeleyev University graduates is considered. It is shown their contribution in the field of the atomic industry of Rassia.

В данной работе рассмотрены исторические судьбы выпускниц МХТИ, ставших первопроходцами в неизведанной отрасли атомной технологии. Показана их роль в становлении производства получения плутония высокой чистоты для первой советской атомной бомбы.

В историю гигантского национального атомного проекта СССР вписаны золотыми буквами имена многих менделеевцев: С.В. Кафтанов, А.Г. Касаткин, В.А. Каржа-вин, Н.П. Сажин, Л.Р. Квасников, Н.М. Жаворонков, Ж.А.Коваль, Б.В. Громов, Д.А. Шустов, С.И. Золотуха и многие другие. В данной работе речь пойдет о молодых специалистах - выпускниках 1947-48 гг. факультета технологии неорганических веществ МХТИ им. Д.И. Менделеева. Первые специалисты-меделеевцы, окончившие неоргани-