Задача наша состояла в том, чтобы вывести целлюлозу за пределы ее химической ограниченности, получить новый, направленно измененный материал, имеющий любой тип реакционно-способных групп. А это значит, что мы хотели дать целлюлозе возможность вступать во все или почти во все виды реакций, которыми оперирует современная органическая химия. Решить эту задачу — значило необычайно расширить возможности химии целлюлозы, научиться создавать на ее основе материалы с комплексом любых заранее заданных свойств. Поставленная задача была очень трудна, мы шли непроторенными путями, но сегодня можно уже определенно сказать, что победа близка.
Ввести в молекулу целлюлозы различные химические группы не так-то просто. Но когда это удается, давно известный материал разительно меняет свои свойства. Из него можно формовать волокна с новыми свойствами, изготавливать новые типы пленок и лаков, которые в большом количестве нужны стране. К тому дню, когда мы с вами беседуем, созданы уже такие препараты целлюлозы, которые могут вступать почти во все известные химические реакции. Эти работы изменили представления о будущем целлюлозы. Позволили во многих областях уравнять ее шансы с шансами синтетических материалов. Но это только один путь преобразования целлюлозы. Он основан на последовательном применении методов классической органической химии.
Другой путь, и, кстати, наиболее перспективный, — использование для направленного изменения свойств целлюлозы методов современной химии синтетических полимеров. Создавая новые целлюлозные материалы, не надо ничего выдумывать специально. Надо только критически использовать то, что дают органическая химия и химия синтетических полимеров. Синтезируя целлюлозу, природа дает химику отличный исходный продукт, наделенный массой достоинств. Наиболее целесообразный путь работы — облагораживать целлюлозу путем так называемых прививок, создавать химический сплав важнейшего природного полимера с каким-либо другим полимером. И делать это не пропиткой ткани какими-то составами, не механической обработкой, а именно прививкой, подобно садовнику, выводящему новый сорт яблок, подобно металлургу, создающему новый сплав железа. И так же как чистое железо не интересует сейчас никого на свете, разве только физиков, изучающих кристаллографию металлов, как дикую яблоньку сажает сейчас в своем саду лишь редкий одиночка садовод, так и чистая целлюлоза должна будет в дальнейшем в значительной степени уступить место своим химическим сплавам.
Метод прививок к целлюлозе — наиболее реальный путь к совершенствованию этого материала. Он делает целлюлозу гидрофобной — отталкивающей воду — или, наоборот, придает ей способность полностью растворяться в воде. Тысячелетиями целлюлозу буквально поедали микробы — одежда ветшала от сырости, гнили рыбацкие сети. Химия создала целлюлозу, которая микробам уже «не по зубам». Но даже мирное сосуществование с бактериями кончается. Если в молекулу целлюлозы вводится какой-нибудь антисептик, то материал получает свойство убивать бактерии. Бактерицидная ткань — ткань со свойствами убивать бактерии сослужит большую службу врачам: из нее будут делать бинты и халаты, фильтры из этой ткани очищают воздух от микроорганизмов в помещениях, где вырабатывают антибиотики.
Под действием солнечного света молекула целлюлозы разрушается, происходит ее деструкция — распад на мелкие осколки. Особое вещество — светостабилизатор, привитый к целлюлозе, предотвращает цепную реакцию разрушения. Таким же способом придают целлюлозе стойкость к действию повышенных температур, только в этом случае в ее молекулу вводят термостабилизатор. На основе целлюлозы уже созданы и негорючие ткани для театральных занавесов и декораций, для защитной одежды автогенщиков и сварщиков, для отделки салонов самолетов и кораблей.
Наконец, метод прививок, или химической модификации, как мы нередко говорим, открыл для нас путь создания целлюлозы с ионообменными свойствами. А это значит, что ткани, сделанные из нее, смогут улавливать металлы из растворов и антибиотики из культуральных жидкостей, очищать сточные воды.
Совсем недавно был создан сплав целлюлозы с синтетическим полиллером нитрон. Мы получили волокно, которое даже опытные текстильщики на ощупь не могут отличить от шерсти. В этом году мы начинаем работы по широкому испытанию свойств этого нового волокна, названного нами мтилоном — в честь института, где мы работаем.
Вот так и случилось, что проблема, мучившая нас не так уж давно: природные волокна или синтетические? — решилась не по принципу «кто кого», а «кто с кем», союзом тех и других, взаимной выручкой и обогащением. Этот метод направленного изменения свойств, метод прививок дал нам большие возможности. Однако я не открою большого секрета, если скажу, что любую задачу важно решить не только в научном, но и в экономическом плане, дать новому материалу путь в промышленность.
Сегодня у нас на вооружении есть пять проверенных методов, с которыми мы идем в промышленность. Это результат приблизительно трех лет работы, и он нас радует. Но завтра — я знаю — придется искать шестой, седьмой, десятый. И трудно сейчас загадывать, какими вехами будет отмечен этот путь.
Привить целлюлозе какой-нибудь «черенок» не так уж просто. Требования, предъявляемые к результату той или иной прививки, сам прививаемый полимер вызывают порой необходимость разработки своего особого метода. Но то, на чем успокаиваешься сегодня, не удовлетворяет тебя завтра: встает какая-нибудь новая задача. И снова начинается поиск.
Проблема получения привитых полимеров еще не вполне решена. Мы умеем сегодня подобрать нужный компонент сплава, но не научились еще отмерять необходимую длину присоединяемой молекулы, мы знаем заранее, каких результатов ждать от той или иной прививки, но не научились регулировать число прививаемых молекул…
Как видите, синяя птица как будто уже в руках, а конца поиска не видно. Да это и понятно. Во всех областях науки, где идет речь о создании материалов с заранее заданным комплексом свойств, открывается так много заманчивого, так много обещающего, что предсказывать сегодня пути, которыми пойдет дальнейшее научное исследование, несколько рискованно.
Я просто не решусь сегодня предсказать, над чем нам придется работать через десять лет. Но проблемы завтрашнего дня вырисовываются уже отчетливо. Нам очень хочется сочетать целлюлозу с ферментами и сделать ткань, обладающую свойствами фермента. Мы хотим присоединить к целлюлозе некоторые катализаторы и создать ткань, наделенную свойством ускорять течение химических реакций. Чем увлекательны эти работы?
Ферменты и катализаторы применяются сейчас в промышленности в огромных количествах. Первые помогают разжижать крахмал, обрабатывать мясо, консервировать продукты, вторые — получать серную кислоту и перерабатывать нефть и многое, многое другое. Без катализа не обходится ни одна промышленная химическая реакция. Но ферменты, например, можно использовать сейчас только в виде растворов, после участия в реакции они безвозвратно пропадают. А если перевести их в нерастворимую форму, превратить в ферменты тканевые материалы с огромной поверхностью? Это позволит создать принципиально новую аппаратуру — дешевую, удобную, это позволит превратить производство в непрерывный процесс. Результаты научной работы выразятся в итоге в виде крупных сэкономленных для государства средств.