Полимерные материалы в машиностроении реферат

Обновлено: 28.06.2024

7. Полимерные смеси
Консистенции полимеров, композиции, состоящие из 2-ух (реже трёх или же наибольшего числа) полимеров, изготовление коих преследует осн. цели: выигрыш в свойствах за счёт синергич. эффекта; облегчение переработки осн. полимера в итоге прибавления др. полимера; экономич. эффект спасибо добавлению больше дешёвого (более доступного) компонента; расширение сырьевой базы; утилизация отходов пластмасс как путём прибавления в их полимеров, улучшающих качества, например и путём использования натуральным образом возникающей консистенции вторичных полимеров; увеличение биоразлагаемости синтетич. полимеров в процессе естеств. старения или же для облегчения утилизации отходов и совершенствования экологии находящейся вокруг среды, oсуществляемое добавлением к синтетич. полимерам биополимеров (крахмала, полилактидов и т. п.). Основная масса С. п. имеет неск. % добавки – компатибилизатора, улучшающего обоюдное диспергирование полимеров при смешении и повышающего крепкость связи полимер – пoлимер. Эти высокодисперсные С. п. именуются сплавами полимеров.
.
8. Строение полимеров
Особенностью молекул полимеров считается их гигантская молекулярная множество (М ≥ 5 · 10³). Соединения с наименьшей молекулярной массой
(М = 500-5000) именуются олигомерами, у низкомолекулярных соединений М ≤ 500. Различают природные и синтетические полимеры.
К полимерам, встречающимся в природе, относятся естественный каучук, целлюлоза, слюда, асбест, шерсть и т.д. Впрочем основное пространство занимают синтетические полимеры, получаемые в процессе хим синтеза из низкомолекулярных соединений. В зависимости от метода образования высокомолекулярных синтетических соединений различают полимеры, получаемые или в процессе полимеризации, или поликонденсации, или в итоге реакции присоединения.
.
9. Свойства полимеров
1.Невысокий показатель коэффициента теплопроводимости. Как раз в следствие этого кое-какие полимеры имеют все шансы использоваться в качестве изоляции при проведении кое-каких дел.
2.Возвышенный показатель ТКЛР обуславливается сравнительно высочайшей подвижностью связей и неизменной сменой коэффициента деструкции.
3.Удельная множество имеет возможность варьироваться в довольно большенном спектре в зависимости от индивидуальностей определенного состава.
.
10. Классификация полимеров
В зависимости от молекулярной массы (ММ), полимеры разделяются на:
— мономеры (с маленький ММ);
— олигомеры (с ММ наименее 540);
— полимеры (высокомолекулярные, с ММ от 5 тыс. до пятисот тысяч);
— сверхвысокомолекулярные полимеры с ММ больше полумиллиона.
По степени разветвленности молекул:
— линейные (молекула произведено из цепочки мономеров), к ним относится естественный каучук, эластомеры и иные полимеры высочайшей эластичности;
— разветвленные (цепочка из звеньев содержит боковые ответвления), к примеру, амилопектин;
.
11. Машиностроение и полимеры
Для начала, это бережливость материала. То есть, гигантские блоки и агрегаты отлиты в форму без отхода или же невысокого отхода. Во-2-х, внедрение нетяжелых и облегченных полимерных материалов понижает артельный авторитет автомашины. То есть горючее экономится в процессе эксплуатации. В-третьих, блоки пластмассовых подробностей, произведенные в целом, имеют все шансы важно облегчить сборку и сберечь настоящий работа.
По сущности, пoлимеры-это универсальный синтетический ткань со различными качествами.
.
12. Применение полимеров в машиностроение
-Облики подробностей, узлов машин и технологической оснастки и применимые для их приготовления полимерные материалы:
-Зубчатые и червячные колеса: полиамиды, полипропилен, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики;
-Шкивы, маховички, ручки, кнопки: полиамиды, аминопласты, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики;
-Подшипники скольжения: полиамиды, целлофан, полипропилен, полиакрилаты, эпоксипласты, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики;
-Направляющие станков: полиамиды, эпоксипласты, текстолит;
.
13. Преимущества и недостатки полимеров
Выдающиеся качeства полимерных материалов и изделий:
- нелимитированная сырьевая основа для их изготовления, каждый день пополняемая за счет синтеза свежих полимеров с заблаговременно данными свойствами;
-низкая полимероемкость, т.е. низкий затрата смол на единицу готовой продукции;
-простота переработки полимерных материалов в изделия всякого (даже очень сложного) профиля с образованием минимального количества отходов;
-дeeспосoбность полимеров создавать изящные дoлговечные пленки;
.

Введение

1. Историческая справка
Tеpмин "полимeрия" был введён в наyку И. Берцелиyсом в 1833 для oбoзначения oсобeннoго oблика изомерии, пpи кoторой пpепаpаты (полимеhы), имеющие один и тот же состав, владеют разной молекулярной массой, к примеру этилен и бутилен, воздух и озон. Т. о., оглавление термина не соответствовало прогрессивным представлениям о П. "Настоящие" синтетические полимеры к чтo времени еще не были популярны. Pяд П. был, по-видимому, пoлучен еще в 1-й половине 19 в. Впрочем химики за это время как правило пробовали подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к "осмолению" тoваров ведущей химической рeакции, т. е., имeнно, к образованию П. (до сих времен П. нередко именовали "смолами"). 1-ые упоминания о синтетических П. относятся к 1838 (поливинилдиенхлорид) и 1839 (пoл истирол).
Химия П. появилась лишь только в связи с созданием А М. Бутлеровым доктрине хим строения (начало 60-х гг. 19 в.). А.М. Бутлеров исследовал ассоциация меж строением и условной стабильностью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Пoследующее своё становление (до конца 20-х гг. 20 в.) уpoк о П. вoзымела ключевым образом спасибо активным розыскам методик синтеза каучука, в коих принимали участие наикрупнейшие учёные множества гoсударств (Г. Бушарда, У. Тилден, нем. учёный К. Гарриес, И.Л. Кондаков, С.В. Лебедев и др.). В 30-х гг. былo подтверждено жизнь свoбоднoрадикальнoго (Г. Штаyдингер и др.) и ионного (американский учёный Ф. Уитмор и др.) устройств полимеризации. Огромную роль в развитии представлений о поликонденсации поиграли работы У. Каpoзерса.

Фрагмент работы для ознакомления

Содержание
1. Историческая справка 3
2. Машиностроение, как базовая отрасль 4
3. Полимеры-это 6
4. Как устроены полимеры 8
5. Виды полимеров и их применение 9
6. Наука о полимерах 14
7. Полимерные смеси 15
8. Строение полимеров 17
9. Свойства полимеров 24
10. Классификация полимеров 27
11. Машиностроение и полимеры 29
12. Применение полимеров в машиностроение 30
13. Преимущества и недостатки полимеров 32
Список литературы 34

Список литературы

Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.

* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.

Федорцов Дмитрий Ростиславович
Национальный технический университет Украины "Киевский Политехнический Институт"

Аннотация
В статье рассматривается использование полимеров в современном машиностроении, их применение в отдельных отраслях. Приводятся отдельные примеры использования полимерных веществ.

Fedortsov Dmitry Rostsislavovich
National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute"

Abstract
The article discusses the use of polymers in modern engineering and their application in individual industries. Some examples of the use of polymeric materials.

В наше время машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности во всем мире. В связи с этим, машиностроение является также потребителем огромного количества различных материалов, в том числе и полимеров.

По сути, полимеры являются универсальными синтетическими материалами со всевозможными свойствами. Некоторые из них прочные как сталь, другие обладают большой гибкостью… После своего появления, эти материалы стали практически незаменимыми. Сейчас невозможно представить жизнь без пластмассы. С точки зрения химии, полмеры – это бесконечно длинные цепи отдельных молекул мономеров, в которых очень часто в роли мономеров выступают соединения углеводорода.

В современном машиностроении большинство технологий требует применение полимеров, в связи с чем потребность в них увеличивается с каждым годом в разы. Благодаря их универсальности, полимерным материалам стали доверять очень много важных задач.

Полимеры широко применяются в одной из отраслей машиностроения – приборостроении. Поскольку в данной отрасли большая часть этих материалов перерабатывается с помощью новейших способов, то это увеличивает коэффициент полезного использования термопластов, которые широко используются в приборостроении, а экономический эффект примерно в 2 раза выше, чем в других отраслях машиностроения. Самым ярким примером использования полимерных материалов в приборостроении является производство печатных схем, что невозможно представить без применения данного материала.

Рисунок 1 – Печатные схемы

Наибольшего распространения пластмассы получили в следующих группах приборов: бытовых и крупногабаритных приборах, кондиционерах и радиоэлектронике. В этих группах используются такие полимеры как: поликарбонат, полифениленоксид, разные полиэфиры и ацетальные смолы и т. д.

Все большую популярность набирают сверхпрочные пластмассы, которые не уступают в своей прочности даже алмазам. Данный вид пластмасс нашел применение в изготовлении режущего инструмента. Но, к сожалению, они еще не обладают достаточной прочностью и являются очень хрупкими, к тому же, и очень дорогостоящими в изготовлении, что является главной проблемой использования полимеров в данной области.

Сверхпрочные конструкционные полимеры также используются при изготовлении зубчатых колес и различных деталей вращения (около 50%). Шестерни, изготовленные из данного материала отличаются высокой износоустойчивостью при работе со стальными, низким уровнем шума при работе, и отсутствие необходимости в смазке. Подобные материалы дают возможность полной замены на детали из углепластиков металлических деталей в редукторах, что увеличивает долговечность их службы и значительное уменьшение механических потерь.

Рисунок 2 – Шестерни из пластмасс

Но все же, первое место по темпам роста применения пластмасс занимает автомобильная и авиационная промышленности.

Применение пластиков в конструкции автомобилей дает возможность значительно снизить его массу, а также повысить его комфортабельность и травмобезопасность. В среднем в одном легковом автомобиле используется приблизительно до 55 кг пластмасс. Возможно увеличение этого количества до 120 кг. В основном пластмассы применяются в изготовлении крупногабаритных наружных частей автомобиля из композиционных материалов, что снижает массу и увеличивает долговечность, благодаря высокой коррозийной стойкости пластмассовых изделий. Также использование высокопрочных композиционных пластмасс позволила перейти к изготовлению из них нагруженных силовых деталей (обода, рессоры, валы).

Рисунок 3 – Детали автомобиля из углепластика

В самолетостроении используются композиционные материалы, армированные углеродными волокнами. Со снижением массы конструкционных материалов на 1 кг общая масса самолета снижается на 3-10 кг. Также использование таких материалов значительно снижает их общую стоимость. А главным преимуществом использования пластмасс в самолетостроении является возможность одностадийного формирования крупных частей конструкций, значительное сокращения количества деталей (замена графитопластиком алюминиевого сплава в предкрылке крыла самолета сокращает общее количество деталей с 50 до 15), снижение веса на 25%, при увеличении запаса прочности до 180%.

Рисунок 4 – Содержание различных типов материала в самолете

Углепластик используется в качестве основного материала для корпусов ракет. В процессе их создания ленту из углеволокна, пропитанную эпоксидными смолами наматывают на трубу. После застывания смолы удаляется вспомогательный сердечник, в результате чего получают достаточно прочную, стойкую к вибрациям и пульсации трубу, которую остается лишь наполнить топливом и прикрепить отсек с электроникой.

Рисунок 5 – Ракеты с пластмассовыми корпусами

На данный момент, процент использования полимерных материалов в машиностроении растет с каждым днем. Большинство производств различных отраслей полностью зависит от этого универсального материала. Малейшие сбои в поставке или остановке его производства способно полностью остановить деятельность крупнейших заводов автомобиле- или авиастроения.

Рогов В.А., Соловьев В.В., Копылов В.В. Новые материалы в машиностроении. – Москва: РУДН, 2008. – 324 с.
Кржижановский В.К. Пластмассовые детали технических устройств. – Москва: Научные основы и технологии, 2013. – 456 с.
Михайлин Ю.А. Волокнистые полимерные композиционные материалы в технике. – Москва: Научные основы и технологии. 2013 – 752 с.
Берхеев М. М. Автоматизированные испытания в авиастроении. – Москва: Машиностроение, 1989. – 231 с.
Бабаев М.А. Приборостроение. – Москва: ЭКСМО. 2008. – 180 с.
Каблов Е.Н. История авиационного материаловедения. – Санкт-Петербург: ВИАМ. 2012. – 519 с.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Полимеры занимают одно из ведущих мест среди конструкционных материалов для машиностроения. Так, потребление пластмасс в этой отрасли становится соизмеримым (в единицах объема) с потреблением стали. Непрерывно возрастает также применение лакокрасочных материалов, синтетических волокон, клеев, резины и др.

Целесообразность применения полимеров в машиностроении определяется, прежде всего, возможностью удешевления продукции. При этом улучшаются также важнейшие технико-экономические параметры машин: уменьшается масса, повышаются долговечность, надежность и др. В результате внедрения полимеров высвобождаются ресурсы металла, а благодаря уменьшению отходов при переработке существенно повышается коэффициент использования материалов (средние значения коэффициента использования пластмасс примерно в 2 раза выше, чем для металлов).

Основные достоинства полимерных конструкционных материалов:

высокая удельная прочность(отношение прочности к плотности);
износостойкость;
устойчивость к химическим воздействиям;
хорошие диэлектрические характеристики;
свойства полимерных материалов можно варьировать в широких пределах модификацией полимеров или совмещением их с различными ингредиентами. В частности, при введении в полимеры соответствующих наполнителей (см. Наполнители пластмасс) можно получать фрикционные и антифрикционные материалы, а также материалы с токопроводящими, магнитными и другими специальными свойствами.

К недостаткам полимерных материалов относятся:

склонность к старению;
склонность к деформированию под нагрузкой (ползучесть);
зависимость прочностных характеристик от режимов нагружения (температуpa, время);
сравнительно невысокая теплостойкость;
относительно большой температурный коэффициент линейного расширения;
изменение размеров при воздействии на материал влаги или агрессивных сред.

Из пластических масс изготовляют обширный ассортимент деталей и узлов машин, а также технологическую оснастку различного назначения.

Основные области применения пластмасс в машиностроении:

Виды деталей, узлов машин и технологической оснастки и пригодные для их изготовления полимерные материалы:

Зубчатые и червячные колеса:полиамиды, полипропилен, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики;
Шкивы, маховички, рукоятки, кнопки:полиамиды, аминопласты, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики;
Ролики, катки, бегуны:полиамиды, поливинилхлорид, полипропилен, поликарбонаты, древесные пластики;
Подшипники скольжения:полиамиды, полиэтилен, полипропилен, полиакрилаты, эпоксипласты, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики;
Направляющие станков:полиамиды, эпоксипласты, текстолит;
Детали подшипников качения:полиамиды, поликарбонаты, полиформальдегид;
Тормозные колодки, накладки:фенопласты, волокниты, древесные пластики;
Трубы, детали арматуры, фильтры масляных и водных систем:полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, поликарбонаты, стеклопластики;
Рабочие органы вентиляторов, насосов и гидромашин:полиамиды, полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, пентапласты, поликарбонаты, стеклопластики.
Уплотнения:полиамиды, полиэтилен, фторопласты, поливинилхлорид, полипропилен;
Кожухи, корпуса, крышки, резервуары:полиэтилен, аминопласты, поливинилхлорид, полипропилен, полистирол, полиакрилаты, поликарбонаты, фенопласты, стеклопластики;
Детали приборов и автоматов точной механики:полиамиды, полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты;
Болты, гайки, шайбы:полиамиды, полиэтилен, аминопласты, поливинилхлорид, полипропилен, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты;
Пружины, рессоры, кулачковые механизмы, клапаны:полиамиды, поливинилхлорид, полипропилен, поликарбонаты, полиформальдегид, текстролит, стеклопластики;
Крупногабаритные элементы конструкций, емкости, лотки и др.:полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, стеклопластики;
Электроизоляционные детали, панели, щитки, корпуса приборов:полиамиды, полиэтилен, фторопласты, аминопласты, поливинилхлорид, полипропилен, полистирол, полиакрилаты, эпоксипласты, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики, стеклопластики;
Светопропускающие оптические детали (линзы, смотровые стекла и др.):полиэтилен, аминопласты, полипропилен, полистирол, полиакрилаты, поликарбонаты;
Копиры, контрольные шаблоны:полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, эпоксипласты;
Холоднолистовые штампы:эпоксипласты, пентапласты, фенопласты, стеклопластики;
Литейные модели:полистирол, полиакрилаты, эпоксипласты, фенопласты, стеклопластики;

Ниже рассматриваются примеры использования полимерных материалов в производстве деталей общемашиностроительного назначения (подшипники, зубчатые колеса, ремни, шкивы и др.). О специфике применения этих материалов в различных отраслях машиностроения См. Полимеры в авиастроении, Полимеры в автомобилестроении, Полимеры в пищевой промышленности, Полимеры в судостроении, Полимеры в электротехнике, Полимеры на железнодорожном транспорте.

Для изготовления подшипников скольжения используют разнообразные материалы, обладающие большой износостойкостью и низким коэффициентом трения (см. Антифрикционные полимерные материалы), а также теплостойкостью, стабильностью размеров в условиях эксплуатации и длительным сроком службы при больших значениях несущей способности (произведения допустимых нагрузки и скорости скольжения). Износостойкость, несущая способность и другие свойства подшипниковых материалов резко повышаются при введении в них наполнителей (при наполнении фторопласта-4 скрытокристалличным графитом износостойкость возрастает в 1000 раз). Подшипники из графитонаполненного фторопласта-4 могут работать без смазки, а также в агрессивных средах (см. Графитопласты).
Основные требования к пластмассам для зубчатых колес — высокие контактная прочность и сопротивление изгибу, износостойкость, демпфирующая способность, динамическая выносливость, стабильность размеров. При использовании пластмасс, удовлетворяющих этим требованиям, повышается долговечность колес, в среднем в 1,5 раза снижается уровень шума, уменьшается чувствительность передачи к наличию смазки, снижаются требования к точности изготовления колеса. Однако единичный зуб из полиамида со стандартным контуром по статической прочности уступает зубьям из алюминия, улучшенной или закаленной стали соответственно в 1,4, 3—5 и 7 раз. Деформация зубьев из пластмассы достигает десятых долей мм, а размеры контактной площадки становятся соизмеримыми с размером зуба. Все же благодаря новым технологическим и коструктивным решениям удалось расширить области применения зубчатых колес из пластмасс, увеличить их несущую способность, повысить кинематическую точность, износостойкость и др. Армирование колес из пластмасс металлом (из него изготовляют ступицы, диск, венец и др. элементы) позволяет наиболее эффективно использовать достоинства обоих материалов.
Пластмассы все более широко используют вместо нержавеющих сталей и других материалов в волновых передачах, отличающихся компактностью и большими передаточными отношениями (например, от 64 : 1 до 320 : 1), а также для изготовления звездочек в цепных передачах.
Плоские, клиновые и зубчатые ремни из пластмасс(полиамидов, поливинилхлорида), а также из резины (см. Резино-технические изделия) могут быть использованы для передачи даже значительных мощностей. В отличие от ремней из традиционных материалов, ремни из полимерных материалов можно эксплуатировать в агрессивных средах без применения натяжных роликов. Многослойные ремни шириной 10—1200 мм, армированные синтетическими волокнами, могут быть использованы для передачи мощностей до 3600 кет при скоростях 50 —80 м/сек. Применение в ременных передачахпрочных и износостойких шкивов из пластмасс, характеризующихся малой плотностью, высоким коэффициентом сцепления с ремнем, стабильностью размеров, позволяет уменьшить инерционные силы, увеличить срок службы ремней, сократить мощность, потребляемую станком, а в некоторых случаях повысить тяговую способность передачи.
Использование полимерных материалов для футеровок блоков и барабанов подъемных устройств повышает коррозионную стойкость этих деталей и увеличивает долговечность канатов.
Использование труб из полимерных материалов вместо металлических приводит к упрощению их монтажа вследствие снижения массы, уменьшению гидравлических потерь и расхода мощности на транспортировку материалов, увеличению пропускной способности труб, повышению срока службы (особенно в агрессивных средах, в земле и воде) и стойкости к гидравлическому удару.
Применение прозрачных полимерных труб позволяет, кроме того, визуально наблюдать за движением продукта. О трубах из полимерных материалов см. также Полимеры в сельском и водном хозяйстве, Полимеры в строительстве.
Основным материалом для уплотнительных прокладок, которые, помимо высокой износо- и теплостойкости, должны обладать эластичностью, а также стойкостью в различных агрессивных средах, служат резины на основе хлоропренового, бутадиен- нитрильного, кремнийорганических, фторсодержащих и других каучуков специального назначения (см. Каучуки синтетические, Резино-технические изделия). Для уплотнения подвижных соединений или соединений, которые подвергаются действию высоких давлений, используют обычно уплотнители из пластмасс.
Полимерные материалы применяют для фиксации резьбовых соединений, осуществляемой различными способами: использованием гаек из пластмасс, нарезку на которых создают при ввинчивании в них металлических болтов, применением шайб и вкладышей из пластмасс, а также с помощью быстроотверждающихся компаундов (см. Компаунды полимерные). Эти способы фиксации обеспечивают повышение срока службы резьбовых соединений, выполняющих одновременно функции уплотнительных элементов.
Эпоксидные и акрилатные компаунды применяют в качестве универсальных компенсаторов погрешностей при сборке узлов машин и приборов. Благодаря их использованию процесс сборки (например, редукторов) сводится к установке деталей с требуемой точностью и заливке компаундом пространства между сопрягаемыми деталями. Заполняя зазоры, компаунд компенсирует все погрешности обработки и сборки деталей. Применение компенсаторов позволяет на 2—3 класса расширить допуски на изготовление поверхностей, снизить себестоимость обработки деталей, уменьшить трудоемкость их сборки. Заданная точность замыкающего звена сборочных размерных цепей может быть обеспечена за одну выверку.
С помощью клеев (см. Клеи синтетические) удалось создатьсборные зубчатые колеса из металлов и пластмасс, упростить сборку узлов подшипников, удешевить ремонт машин, повысить их надежность.Например, в результате применения направляющих с приклеенными накладками из антифрикционных материалов повысились эксплуатационные свойства станков и упростился их ремонт. Использование синтетических клеев при изготовлении магнитных плит привело к улучшению их электроизоляционных свойств.
Технологическая оснастка из пластмасс(кондукторы для сверления деталей, шаблоны для контроля деталей сложной конфигурации, штампы, приспособления для разметки и др.) легче, дешевле, проще в изготовлении, чем аналогичная металлическая. Эксплуатационные свойства такой оснастки повышаются при ее армировании металлами, применением в качестве наполнителей металлических волокон или металлизацией рабочих поверхностей (см. Металлизация пластмасс). Из пластмасс изготовляют различную литейную оснастку. Так, в промышленности широко используют метод литья деталей по выжигаемым моделям из пенополистирола, из фенопластов изготовляютформовочные смеси, оболочковые формы и стержни. Полимерные материалы служат также связующим в абразивном инструменте (например, при изготовлении термо- и водостойких шлифовальных шкурок).
Важное хозяйственное значение имеет применение лакокрасочных и других полимерных материалов для антикоррозионной защиты металлических конструкций при их сооружении, транспортировке, консервации и эксплуатации, а также для декоративной отделки и придания специальных свойств (электроизоляционных, антифрикционных и др.). Объем потребления таких материалов составляет —30% общего потребления полимерных материалов в машиностроении. См. Лакокрасочные покрытия, Антикоррозионные полимерные покрытия, Защитные лакокрасочные покрытия, Напыление.

Список литературы: Лит.: ВольмирА. С, Павленко В. Ф., Пономарев А. Т., Механика полимеров, № 1, 105 A972); Применение конструкционных пластмасс в производстве летательных аппаратов, под ред. А. Л. Абибова, М., 1971; Павленко В. Ф., Силовые установки летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, М., 1972; Булатов Г. а., Пенополиуретаны и их применение на летательных аппаратах, М., 1970; Пригода Б. А., Кокунько В. С, Обтекатели антенн летательных аппаратов, М., 1070; Scow A. L., SAMPE Journal, 8, № 2, 25 A972); Peterson G. P., AIAA Paper, № 367, 1, A971); WetterR., Kunststoffe, 10, № 10, 756 A970); Johnson Z. P., Rubber World, 161, № 6, 79 A970); Encyclopedia of polymer science and technology, v. 1, N. Y.— [a. o.], 1964, p. 568. Г. С. Головкин.
Автор: Каргин В.А., академик АН СССР
Источник: Энциклопедия полимеров, под редакцией В.А. Каргина
Дата в источнике: 1972 г.

Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и пленки, способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям; способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов. Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавкие и неспособны к высокоэластичным деформациям.

Содержание

Вложенные файлы: 1 файл

Полимеры в машиностроении.doc

Строение и свойства полимеров………………………………………….…..3 - 5

Полимеры в сельском хозяйстве……………………………………….……13 - 14

Полимеры в машиностроении…………………………………… …. …….14 - 17

Каучук, резина и другие…………………………………………………..… 18 - 19

Фенолформальдегидные смолы……………………………………..……..…….. 20

Список литературы………………………………… ……………………….……..22

Термин “полимерия” был введен в науку И.Берцелиусом в 1833 г. для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. “Истинные” синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.

Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине XIX века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к “осмолению” продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют “смолами”). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 г. (поливинилиденхлорид) и 1839 г. (полистирол),

Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г. Бушарда, У. Тилден, немецкий учёный К Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У. Карозерса.

С начала 20-х годов XX века развиваются также теоретические представления о строении полимеров. Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря не ковалентным связям (теория “малых блоков”). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г. Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.

Полимеры - химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев), соединенных между собой химическими связями.

Строение и свойства полимеров

Макромолекулы полимеров могут иметь различную геометрическую форму в зависимости от строения основной цепи.

Линейная (волокна, полиэтилен, сера пластическая).
Разветвленная (крахмал, полиэтилен высокого давления).
Пространственная (резина, фенолформальдегидные смолы, кварц)

Линейная Разветвленная Пространственная

Линейные полимеры могут иметь как кристаллическую, так и аморфную структуру. Под кристалличностью полимеров понимают упорядоченное расположение макромолекул или их частей. Аморфные строение характеризуется отсутствием упорядоченности. Разветвленные и пространственные полимеры, как правило, являются аморфными.

Аморфные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластичном и вязко текучем. Полимеры с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластичное состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства полимеры могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4.-цисполибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20°С - эластичный материал, который при температуре -60 °С переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жестких цепей, при температуре около 20 °С - твердый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластичное состояние лишь при 100 °С. Целлюлоза - полимер с очень жесткими цепями, соединенными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластичном состоянии до температуры ее разложения. Большие различия в свойствах полимеров могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики. Так, стереорегулярный полистирол - кристаллическое вещество с температурой плавления около 235 °С, а нестереорегулярный вообще не способен кристаллизоваться, и размягчается при температуре около 80 °С.

По происхождению полимеры делятся на природные биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные) и синтетические (полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы). Физические свойства линейных и разветвленных полимеров очень зависят от межмолекулярного взаимодействия их макромолекул. Например, у целлюлозы они взаимодействуют между собой по всей длине, и поэтому ее волокна обладают высокой прочностью. Аналогично особо прочные волокна дают многие синтетические полимеры (полипропилен, полиэфиры, полиамиды), линейные молекулы которых расположены вдоль оси растяжения. А вот разветвленные молекулы крахмала взаимодействуют лишь отдельными участками и поэтому не образуются прочных волокон.

Полимеры, макромолекулы которых построены из звеньев одинаковой пространственной конфигурации или же из звеньев различной конфигурации, но обязательно чередующихся в цепи в определенном порядке, называют Стереорегулярными. Полимеры с произвольным чередованием звеньев различной пространственной конфигурации называют нестереорегулярными.

Полимеры могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами (так называемое сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты, реакции боковых функциональных групп полимеров с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (так называемые полимераналогичные превращения); внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омыление поливтилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта. Скорость реакций полимеров с низкомолекулярными веществами часто лимитируется скоростью диффузии последних в фазу полимера. Наиболее явно это проявляется в случае сшитых полимеров. Скорость взаимодействия макромолекул с низкомолекулярными веществами часто существенно зависит от природы и расположения соседних звеньев относительно реагирующего звена. Это же относится и к внутримолекулярным реакциям между функциональными группами, принадлежащими одной цепи.

Некоторые свойства полимеров, например растворимость, способность к вязкому течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количеств примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами. Так, чтобы превратить линейный полимер из растворимого в полностью нерастворимый, достаточно образовать на одну макромолекулу 1-2 поперечные связи.

Важнейшие характеристики полимеров - химический состав, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, степень разветвленности и гибкости макромолекул, стереорегулярность и другие. Свойства полимеров существенно зависят от этих характеристик.

Читайте также: