полимеры в машиностроении. Реферат ВМС 2. Рефератполимеры в машиностроении и других отраслях промышленности Низамова А. С. гр. Хт193Проверила Асс. Бакулина В. Д. Омск 2022 Оглавление
 Скачать 137.09 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» Факультет: Нефтехимический институт Кафедра: Химия и химическая технология РЕФЕРАТ Полимеры в машиностроении и других отраслях промышленности Выполнила: Низамова А. С. гр. ХТ-193 Проверила: Асс. Бакулина В. Д. Омск 2022 Оглавление Введение 3 1.Применение полимеров в машиностроении 4 1.1 Полимеры в приборостроении 4 1.2 Полимеры в автомобилестроении 4 1.3 Полимеры в авиастроении 7 1.4 Полимеры в судостроении 8 2.Использование полимеров в медицине 9 3.Использование полимеров в текстильной промышленности 9 4.Использование полимеров в строительстве 12 4.2. Теплоизоляция 12 4.3 Гидроизоляция 13 4.4 Полимерные полы 13 4.5 Полимерные клеевые составы и пены 13 Заключение 15 Список литературы 16 Введение Полимеры - высокомолекулярные соединения, вещества с большой молекулярной массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов). В полимерах атомы, соединенные химическими связями, образуют линейные или разветвленные цепи, а также пространственные трехмерные структуры. К полимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук и другие органические вещества. Полимерные материалы делят на три основные группы: пластические массы, каучуки, химические волокна. В отличие от низкомолекулярных веществ, макромолекулы полимеров являются нелетучими и обладают меньшими скоростями диффузии. Цепное строение макромолекул приводит к анизотропии свойств кристаллических, жидкокристаллических и ориентированных аморфных кристаллов. Данное свойство активно применяется для получения прочных волокон и пленок полимеров Уникальными свойствами являются высокоэластичность и вязкоупругость. Высокоэластичность проявляется в больших обратимых деформациях. Это свойство присутствует в каучуках и резине. Под вязкоупругостью подразумевается проявление полимерами свойств твердого тела и жидкости, т. е. сочетание обратимой и необратимой деформации. Благодаря этому свойству наблюдается пластичность и пониженная хрупкость полимерных материалов, под нагрузкой проявляется релаксация напряжения и предотвращение материала от разрушения. Благодаря своим особым свойствам полимеры широко применяются во многих областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, культуры и быта. 1.Применение полимеров в машиностроении В современном машиностроении большинство технологий требует применение полимеров. В связи с этим потребность в них значительно увеличивается с каждым годом. Благодаря их универсальности, полимерным материалам стали доверять очень много важных задач. Потребность в применении полимеров в машиностроении обуславливается возможностью удешевления продукции. Также использование высокомолекулярных соединений улучшает многие важные параметры: уменьшается масса, увеличивается долговечность и повышается надежность. Благодаря применению полимеров можно сократить потребление металла, а также уменьшить количество отходов при переработке. Однако у полимеров есть и ряд недостатков. К ним относятся предрасположенность к старению и деформированию под нагрузкой, относительно небольшая теплостойкость и зависимость прочности от режимов нагружения. 1.1 Полимеры в приборостроении Широкое применение полимеры получили в приборостроении. Так как в этой отрасли большая часть материалов перерабатываются новейшими способами, то это позволяет повторно использовать термопласты и другие материалы. В приборостроении чаще всего используются такие полимеры как: поликарбонат, полифениленоксид, разные полиэфиры и ацетальные смолы и т. д. В приборостроении полимеры наиболее широко используются при производстве печатных схем. 1.2 Полимеры в автомобилестроении Использование пластиков при создании автомобилей позволяет в значительной степени снизить массу конструкции, повысить комфортабельность и снизить травмоопасность. В одном легковом автомобиле применяется около 55 кг пластмасс, в некоторых случаях до 120 кг. Преимущественно полимеры используются в композиционных материалах при создании крупноразмерных наружных частей автомобилей. Для этого используются такие полимеры, как полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, стеклопластики. Для разных видов деталей, узлов машин и технологического оснащения используют соответствующие полимерные материалы (Таблица 1) Детали Полимерные материалы Зубчатые и червячные колеса полиамиды, полипропилен, пентапласты, поликарбонаты, полиформальдегид, фенопласты, волокниты, текстолит, древесные пластики Шкивы, 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 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 Уплотнения полиамиды, полиэтилен, фторопласты, поливинилхлорид, полипропилен 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 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 полиэтилен, аминопласты, полипропилен, полистирол, полиакрилаты, поликарбонаты Таблица 1. Виды деталей и подходящие для их изготовления полимерные материалы Изготовленные из сверхпрочных конструкционный полимеров детали отличаются высокой износоустойчивостью, низким уровнем шума при работе, и отсутствие необходимости в смазке. Такие материалы дают возможность полной замены металлических деталей на детали из углепластиков. Это позволяет увеличить долговечность их службы и значительно уменьшить механические потери. 1.3 Полимеры в авиастроении Полимеры в авиастроении стали играть большую роль в 1950-е года, когда появились планеры и легкие самолеты, изготовленные почти полностью из стеклопластика. Благодаря этому удалось достигнуть большого значительное уменьшения массы самолетов, существенно увеличить их полезную нагрузку и дальность полетов. Целесообразность применения полимерных материалов в авиастроении обусловлена их легкостью, вариабельностью состава и строения, а также широким диапазоном технических свойств. 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. Углепластик используется в качестве основного материала для корпусов ракет. Пенопласты и сотопласты благодаря их низкой плотности, а также звукопоглощающим и теплоизоляционным свойствам используют в качестве заполнителей высоконагруженных трехслойных авиационных конструкций. Пенопласты изготовляют из композиций фенольных смол с каучуками, полистирола, эластифицированного поливинилхлорида. В трехслойных конструкциях широко применяют также пенополиуретаны. В некоторых случаях для повышения прочности и жесткости пенопласт армируют волокнами (обычно стеклянными). Из резин изготавливают шины, амортизаторы, рукава, мягкие топливные баки, разнообразные профилированные монолитные шнуры, которыми герметизируют люки, окна, двери кабин и др. В производстве авиашин используют главным образом резины из натурального и синтетического изопреновых каучуков. При изготовлении поверхностных нагревателей и антиобледенителей, для экранирования деталей электро- и радиоаппаратуры применяют токопроводящие резины, наполненные ацетиленовой сажей. 1.4 Полимеры в судостроении Современная судостроительная промышленность — один из крупнейших потребителей синтетических полимерных материалов, причем области их применения очень разнообразны, а перспективы использования практически неограниченны. Полимеры применяют для изготовления корпусов судов и корпусных конструкций, в производстве деталей судовых механизмов, приборов и аппаратуры, для окраски судов, отделки помещений и их тепло-, звуко- и виброизоляции и др Полимерные уплотнительные материалы в судостроении применяют для тепло-, звуко- и виброизоляции, герметизации разъемов и соединении деталей и механизмов и многих других целей. Независимо от назначения все уплотнительные материалы должны обладать влаго- и огнестойкостью, устойчивостью к действию биологических факторов и к перепадам температур, отвечать требованиям пожарной безопасности, не выделять при эксплуатации токсичных веществ и иметь хорошие технологические свойства. 2.Использование полимеров в медицине В медицине полимеры широко используются для изготовления медицинских приборов и инструментов, различных емкостей, трубок, пробирок. К таким материалам обычно не предъявляются более жесткие требования по сравнению с полимерами, используемыми в других отраслях, например, в пищевой промышленности. Однако существует и другая обширная группа материалов, которые применяются для изготовления изделий, которые непосредственно контактируют с тканями организмов. В последние годы большой группой российских и зарубежных исследователей была доказана возможность широкого использования искусственных органов и тканей, что, в свою очередь, потребовало создания специальных синтетических полимерных материалов. Одна из первых проблем, которую надо было решать хирургам и разработчикам полимерных материалов, предназначенных для эндопротезирования, заключалась в создании биоинертных полимеров, т.е. полимеров, не оказывающих токсического воздействия на организм и не изменяющих свои физико-химические свойства под влиянием сред организма. К настоящему времени имеется довольно значительный опыт по изучению этой группы материалов, в ряде случаев уже нашедших практическое применение в восстановительной хирургии (искусственные кровеносные сосуды,протезы клапанов сердца, искусственные суставы). В качестве биоинертных полимеров, в наибольшей степени удовлетворяющих эксплуатационным требованиям используют полиолефины, кремний-органические полимеры силоксанового типа, некоторые полиэфиры. 3.Использование полимеров в текстильной промышленности Полимерные материалы природного происхождения (кожа, шерсть, шёлк, хлопок и др.) используются человеком уже достаточно долгое время, несмотря на то, что промышленное производство полимеров началось в начале ХХ в. С момента создания нейлона полимеры заняли большую часть сырьевого сектора производства пряжи и текстиля для целей промышленности. Сегодня уже полимерные материалы неотделимы от нашей повседневной жизни: это и высокотехнологичная водонепроницаемая одежда, и чулочно-носочные изделия с капроновой нитью, и купальные костюмы и т.д. Использование полимеров в текстильном производстве позволяет увеличить пластичность ткани, улучшить защитные свойства материала. Так, практически вся защитная одежда изготавливается с применением полимерных материалов: с использованием защитных полимерных покрытий или накладок, с использованием для создания изделий материалов с включенными в структуру текстильного материала полимерных волокон, придающих гидрофобность, огнестойкость, прочность, стойкость к воздействию агрессивных сред и бактерий. Особые физико-химические свойства полимерных материалов для текстиля позволяют изготавливать термостойкие и жаростойкие ткани, сверхпрочные и гидрофобные материалы, изделия, обладающие гидродинамическими и бактерицидными свойствами. Наиболее широко известными и перспективными полимерными волокнами, получившими распространение в производстве текстильных материалов, являются полиамидное, полиэфирное, полиэстерное, капроновое и др К высокопрочным волокнам и нитям общего назначения относят полиэфирные, полипропиленовые, алифатические полиамидные, поливинилспиртовые, гидратцеллюлозные Самым распространенным материалом в текстильной промышленности является полиэстер - это синтетическое волокно, которое по мягкости аналогично хлопковому. В мировой текстильной промышленности в настоящее время полиэстер занимает доминирующую позицию в производстве синтетических тканей. Он отличается особой стойкостью окраски. Это связано с тем, что краситель вводится перед формированием полиэстерной нити, то есть происходит окрашивание в массе. Нити из полиэстера полые внутри, что обеспечивает быстрое высыхание при намокании и обладают грязеотталкивающими свойствами. 4.Использование полимеров в строительстве Направления применения полимеров в строительстве чрезвычайно разнообразны. Часто один и тот же материал может использоваться в различных областях, например – в качестве звуко- и теплоизоляции, конструкционных и декоративно-отделочных элементов. Основные направления применения полимеров в строительстве следующие: несущие и ограждающие конструкции, теплоизоляция, гидроизоляция, напольные покрытия, клеи и пены, модифицирующие добавки 4.1 Несущие и ограждающие конструкции В современных несущих и ограждающих конструкциях широко применяются полимеры, обладающие высокой прочностью, пластичностью и низкой теплопроводностью. Основными направлениями использования полимеров являются: конструкции из полимербетона, композитные стойки, балки и арматура, многокамерные рамы для стеклопакетов, остекление из монолитного и сотового поликарбоната, светопрозрачное покрытие для теплиц, оранжерей и так далее. 4.2. Теплоизоляция Теплоизоляционные материалы, в том числе, полимерные, занимают огромную нишу на современном строительном рынке. К наиболее востребованным синтетическим утеплителям относятся: пенополистирол, экструдированный пенополистирол (отличается высокой прочностью и долговечностью), жесткий пенополиуретан, пенополиуретан напыляемого типа. Синтетические теплоизоляционные материалы, в сравнении с минеральными, имеют меньший удельный вес, лучше противостоят воздействию влаги и хуже проводят тепло. Их общий недостаток – горючесть. Вследствие этого полимерная теплоизоляция не используется при устройстве вентилируемых фасадов. 4.3 Гидроизоляция Полимерные материалы обладают отличными гидроизоляционными свойствами, в связи с чем входят в состав различных водозащитных систем, в том числе, окрасочного, обмазочного, оклеечного, штукатурного и проникающего типов. Наиболее известными видами полимерной гидроизоляции являются: битумнополимерные составы для обмазки бетонных поверхностей, полимерные мембраны ПВХ, ТПО для гидроизоляции кровельных конструкций, проникающие составы для защиты железобетонных конструкций. 4.4 Полимерные полы Полимерные полы, называемые также наливными, позволяют создать идеально ровное покрытие на конструкциях из бетона, древесины, металла. Образуемая в результате отверждения поверхность полимеров, не нуждается ни в какой дополнительной отделке. Преимуществами наливных полов являются: высокая прочность, эстетические качества, износостойкость, герметичность, отсутствие пыления, химическая и биологическая инертность, искробезопасность. Срок службы материала в условиях интенсивной производственной эксплуатации составляет не менее 10 лет. Наиболее распространены следующие виды полов из полимерных материалов: полиуретановые, эпоксидные, полисетакрилатные 4.5 Полимерные клеевые составы и пены Клеевые составы на базе полимерных соединений отличаются высокими адгезионными свойствами, водостойкостью. Используются для склеивания различных элементов из пластмасс, древесины, металла, бетона, стекла, керамики и других искусственных и природных материалов. Зачастую прочность соединения превышает прочность самих склеиваемых деталей. Монтажные пены на основе пропан-бутановой и полиуретановой смесей – современное и технологичное решение для герметизации стыков строительных конструкций, удаления мостиков холода, гидроизоляции труднодоступных мест. Различают составы, увеличивающиеся в размерах в процессе отверждения и сохраняющие стабильность. К специальным видам пен относятся огнестойкие составы, служащие для герметизации проходок инженерных коммуникаций в ограждающих конструкциях с нормируемым пределом огнестойкости. Заключение Этот материал обладает действительно уникальным сочетанием свойств – повышенной прочностью, упругостью, долговечностью и надёжностью в сочетании с лёгкостью самого материала и его монтажа, причём, используя разнообразные комбинации, эти свойства можно менять. В принципе, бесконечно синтезируя полимеры, можно было добиться абсолютно уникального сочетания его свойств – прочности и жаростойкости, пластичности и высоких эстетических качеств, мягкости и упругости. Физические свойства полимеров позволили активно применять их как функциональные добавки. Они обладают универсальной химической стойкостью и не подвержены коррозии. Несмотря на свою легкость (их плотность в 5-8 раз ниже плотности стали), они достаточно прочные и эластичные. Полимеры легко перерабатываются в изделия, т.е. принимают заданную форму и хорошо окрашиваются. Теплопроводность полимеров значительно ниже, чем у металлов, что, в частности, снижает теплопотери при транспортировке горячих жидкостей. Также, полимерные материалы экономически выгодны в производстве. Именно благодаря своим свойствам в настоящее время полимеры используются практически во всех областях производства. Из них делают игрушки и строительные материалы, имплантаты, ткани, лекарственные средства, смазку для станков, защитные маски и очки, окна, мебельные ткани и наполнители, резины, упаковочные материалы, корпуса приборов, ткани и волокна, пленки различного назначения, конструкционные материалы, материалы для электротехнической и радиотехнической индустрии. Список литературы 1. Семчиков Ю. Д. Высокомолекулярные соединения: Учеб для вузов. / Ю. Д. Семчиков - М.: Издательский центр “Академия”, 2003. - ISBN 5-7695-1432-9. 2. Марычев С. Н. Полимеры в медицине: Учеб. пособие / С. Н. Марычев, Б. А. Калинин - Владим. гос. ун-т; Владимир, 2001. - ISBN 5-89368-277-7 3. Никитина Л.Л. Создание изделий легкой промышленности с улучшенными потребительскими свойствами с применением полимерных материалов/ Л.Л.Никитина, О.Е.Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. - № 19., Т.17 - 2014. -С.110 - 111. |