(II)31. Новые материалы. Синтетические материалы. Полимерные материалы. Термопласты и реактопласты, эластомеры, пластмассы и их применение технике и технологиях.

Материалы — это ступени нашей цивилизации, а новые материалы — это трамплин для прыжка в будущее, меняющий облик нашего бытия. Синтетические материалы получают это вещество с помощью химических реакций.

Во время реакции происходит соединение простых молекул в сложные. Такое соединение химики называют словом синтез. В древности широко применялся один вид материала — камень. несколько тысячелетий назад удалось выплавить железо. Сейчас железо уступает другим материалам и прежде всего полимерам. Разнообразная одежда из полиэфира, полиэтиленовая посуда и т.п. — все это производится из полимеров. Многие детали современных самолетов изготавливаются из композиционных полимерных материалов. один из них — кевлар — по важному показателю прочность, масса превосходит даже самую высокопрочную сталь.

Пластмассы — это материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные принимать заданную форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения. Пластмассы различаются по эксплуатационным свойствам. виду наполнителя и типу полимера. Полимерные материалы широко применяются в строительной индустрии для изготовления рам, кровли и облицовочных плит.

Эластомеры — еще одна разновидность полимерных материалов. К ним относится каучук, из которого производится широко распространенная резина, обладающая отличительным свойством — эластичностью. такое свойство объединяет многие эластичные материалы в одну группу эластомеров. Долгое время был известен только один вид эластичного материала — природный каучук. Натуральный каучук имеет сравнительно невысокие термостойкость и малостойкость, подвержен старению. Современные технологии позволяют получить синтетический каучук с лучшими свойствами. Превосходными качествами обладает силиконовый каучук. Сфера применения эластомеров весьма разнообразна — от машиностроения до обувной промышленности, но все же значительная их доля идет на изготовление шин, потребность в которых с ростом количества автомобилей постоянно возрастает. Термопласты — полимерные материалы, способные обратимо переходить при нагревании в высокоэластичное либо вязко-текучее состояние. При обычной температуре термопласты находятся в твердом состоянии. При повышении температуры они переходят в высокоэластичное и далее — в вязко-текучее состояние, что обеспечивает возможность формования их различными методами.

Реактопласты термореактивные пластмассы — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала.

(II)32. Производство металлов сталь, чугун, алюминий.

Металлургия — это область науки техники производства связанная с промышленным производством металлов из природного сырья. Вся металлургия разделяется на цветную и черную. Черная металлургия включает добычу и обогащение руд черных металлов, а также производство чугуна, стали и ферросплавов. К цветной металлургии относят добычу обогащенных руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. К цветным металлам относят все металлы и сплавы кроме железа и его сплавов. Медь, свинец, никель, алюминий, цинк, олово, титан, магний.

Чугуны — сплавы железа с углеродом, при содержании углерода более 2.14%. Чугун выплавляют в доменных печах объемом до 5000 м3, куда руду, кокс и флюсы загружают чередующимися слоями, опускающимися вниз печи под влиянием собственной массы. В нижнюю часть печи — горн через отверстия — фурмы подают под давлением нагретый воздух, необходимый для поддержания горения топлива.

Кокс, сгорая в верхней части горна, образует СО2 ;ij[C+O2 = CO2, который поднимается вверх по печи и, встречая на своем пути раскаленный кокс, переходит в оксид углерода: CO2-f-: -f-C=2CO. Оксид углерода восстанавливает оксиды железа до чистого железа по схеме Fe2O3—F3O4—FeO- -HFe .

Сталь — это сплавы железа с углеродом, при содержании углерода менее 2.14%. Сталь получают в кислородных конверторах, мартеновских печах и электропечах.

Алюминий: получают из оксида алюминия Al2O3 электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al2O3 получают переработкой природного боксита.

Основное исходное вещество для производства алюминия — оксид алюминия. Он не проводит электрический ток и имеет очень высокую температуру плавления около 2050 oC, поэтому требуется слишком много энергии. Поэтому алюминиевые заводы наиболее выгодно строить в регионах, где есть свободной доступ к источникам электроэнергии.