Использование смол в лакокрасочной промышленности

Несмотря на то, что синтетические смолы давно и успешно применяются в очень многих сферах строительства, наиболее широкой областью их использования является лакокрасочная промышленность.

Современные лакокрасочные материалы и смеси достаточно часто имеют в своем составе смолы. Лаки, краски, клеи и разнообразные абразивные средства включают в себя смолы в качестве изоляционной пропитки.

Важнейшую роль играют искусственные смолы при изготовлении изделий из ПВХ (поливинилхлорид) и других полимерных материалов. Смолы участвуют в производстве искусственного камня, а также разнообразных видов пластика. Это стало возможным благодаря свойству полимеризации смол из синтетики.

Также немаловажным достоинством синтетических смол является их высокая механическая прочность после полного затвердения. Данный материал стоек к химическим влияниям, а также не боится избыточной влажности и резких перепадов температуры.

Особыми положительными характеристиками отличаются лакокрасочные материалы, в которых присутствуют синтетические смолы. Их несомненным достоинствам можно отнести долговечность и необычайно высокую устойчивость к стиранию. Цвет такой краски держится крайне долго. Поверхность не боится влаги и очень быстро сохнет.

На сегодняшний день синтетические смолы используются также при производстве изделий из искусственно камня, а также керамики. Смолу можно обнаружить в составе строительных материалов для комнатных подоконников, кухонных столешниц, раковин для ванной комнаты и т.д.

Помимо очевидных технических плюсов, синтетические смолы имеют также обыкновенные бытовые достоинства. Уход за изделиями, в которых присутствуют данные смеси, крайне прост и легок. Поверхности из смол легко мыть, они невероятно устойчивы к износу, не требуют ремонта и способны сохранять внешнюю визуальную привлекательность достаточно длительное время. Данные положительные характеристики делают данный вид добавок весьма полезными при ремонтных и других работах.

Отдельно стоит коснуться темы клеев, в которых присутствуют синтетические смолы. Данный тип клеев имеет повышенные показатели соединения. Прочность склейки настолько высока, что можно не опасаться разрыва в течение многих лет. Кроме того, клеи на основе смол обладают отличными водоотталкивающими свойствами, не боятся плесени и вредных грибков. Такие клеи способны соединять очень многие типы поверхностей, начиная от обоев и оканчивая тяжелыми металлическими или деревянными изделиями.

К недостаткам следует отнести повышенную вредность, пониженную жизнеспособность,хрупкость.

Билет 21 (Полимеры полученные полимеризацией)

Полимеризация — процесс последовательного соединения одинаковых или различных молекул мономеров в одну сложную молекулу высокомолекулярного вещества полимера без образования и выделения побочных низкомолекулярных соединений, вследствие чего элементарный состав полимера и мономера один и тот же. Полимеризацией получают полиэтилен, поливинилхлорид, полиизобутилен, полистирол, полиакрилаты и другие полимеры, широко применяемые в технологии строительных материалов. Различают цепную и ступенчатую полимеризацию. При цепной полимеризации образуемая макромолекула сразу же приобретает конечные размеры, т. е. не возрастает при увеличение длительности процесса. С увеличением продолжительности реакции растет лишь число макромолекул полимера, мономер расходуется постепенно. Реакцией цепной полимеризации получают такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол и т. д.

Применение. Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из П. применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов -пластические массы, резины, волокна (см. Волокна текстильные, Волокна химические), лаки, краски, клеи,ионообменные смол

Области применения полимеров 

1.      Полиэтилен устойчив к агрессивной среде, влагонепроницаем, является диэлектриком. Из него изготавливают трубы, электротехнические изделия, детали радиоаппаратуры, изоляционные пленки, оболочки кабелей телефонных и силовых линий.

2.      Полипропилен  механически прочен, стоек к изгибам, истиранию, эластичен. Применяют для изготовления труб, пленок, аккумуляторных баков и др.

3.      Полистирол  устойчив к действию кислот. Механически прочен, является диэлектриком Используется как электроизоляционный и конструкционный материал в электротехнике, радиотехнике.

4.      Поливинилхлорид  трудногорюч, механически прочен, электроизоляционный материал.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ

Выделяют прочности и жаростойкости, пластичности и высоких эстетических качеств,влагостойкость,инертность к агреесивным средам, мягкости и упругости. Именно это и стало причиной их широкого распространения в строительной отрасли.

Из недостатков можно выделить низкий уровень экологичности данных материалов.

Билет 22 (Полимеры, полученные поликонденсацией)

Поликонденсацией называется процесс получения из двух или более мономеров макромолекулы полимера с выделением третьего, побочного, продукта, например воды, хлористого водорода, аммиака и т. д. Побочные продукты образуются вследствие взаимодействия функциональных групп молекул мономеров. В отличие от цепной полимеризации, при которой образуются длинные цепи, состоящие из сотен и тысяч мономерных единиц, при поликонденсации обычно получаются полимеры с более короткими цепями, состоящими из 8-12 структурных единиц. Молекулярная масса продуктов поликонденсации 500-8000. Поликонденсация широко используют для получения крупнотоннажных полимеров (сложных полиэфиров, полиамидов, поликарбонатов, феноло- и мочевино-формальдных смол), некоторых типов кремнийорганических полимеров,полимеров со специальными свойствами (главным образом тепло- и термостойких - полиимидов, полиарилатов, полисульфонов, ароматических простых полиэфиров и полиамидов и др.), которые находят применение в авиационной и космической технике, микроэлектронике, автомобилестроении и других отраслях промышленности. Выделяют: полиамиды, поликарбонаты, полиуретаны, алкидные смолы и др. Недостатки:сравнительная дороговизна, низкая механическая прочность, маслостойкость

Билет 23 (Растительные масла)

Растительные масла, растительные жиры — жиры, извлекаемые из плодов, семян, корней и других частей растений. Растительные масла в основном (на 95—97 %) состоят из триглицеридов, оставшаяся часть приходится на воски и фосфатиды, а также свободные жирные кислоты,липохромы, токоферолы, витамины и другие вещества, сообщающие маслам окраску, вкус и запах. Масло растительное — это смесь триацилглицеринов высших жирных кислот и сопутствующих им веществ, извлекаемых из растительного масличного сырья.

Основными способами получения растительных масел являются отжим (прессование) и экстрагирование (органическими растворителями, либо сжиженным углекислым газом).

Все растительные масла можно условно разделить по основным сферам их применения, на технические и пищевые масла. Отнесение к той или иной категории зависит от целей производства, и определяет технические условия на производство конкретного масла.

Основное применение растительных масел — пищевое, хотя значительные количества некоторых масел (рапсовое, тунговое, кокосовое и др.) используются для технических нужд.

Растительные масла применяют в парфюмерно-косметической промышленности, для производства биотоплива (биодизель), различных лаков, красок и пропиток. Гидрогенизация жирных растительных масел и жидких жиров морских животных и рыб (см. Животные жиры) производится для получения отвержденных жиров (саломасов), применяемых в зависимости от физико-химических показателей для пищевых (производство маргарина, кулинарных жиров и т. д.) и технических целей (производство мыла, стеарина и изолирующих материалов). Достоинства: содержат незаменимые жирные кислоты,улучшают консистенцию и аромат пищи,обеспечивают кишечное всасывание жирорастворимых витаминов A,D,E,K. Недостатки: высококалорийные, насыщенные масла повышают уровень холестерина в крови.

Билет 24 (Воскообразные диэлектрики)

Представляют собой твёрдые легкоплавкие вещества, обладающие низкой механической прочностью и малой гигроскопичностью они употребляются для пропитки и заливки существенный недостаток - значительная усадка при застывании, по этому большая часть объёма пор изоляции оказывается заполненной воздухом, что приводит к понижению электрической прочности пропитанной изоляции.

Парафин - наиболее дешёвая и широко известная неполярное воскообразное вещество. Получают его разгонкой и вымораживанием из соответствующей фракции дистиллата парафинистой нефти. Имеет плотность 0,85 - 0,9 Мг/м³. И температуру плавления 50-55⁰С, tg 0,0003 - 0,0007,  - более 10¹⁶ Ом м; Е_ПР= 20 - 25 МВ/м. При нормальной температуре парафин обладает высокой химической стабильностью, но при нагреве до 130⁰С на воздухе легко окисляется, снижая плотность в 100 раз. Парафин применяют для пропитки бумажных конденсаторов низкого напряжения, для пропитки дерева и картона, для заливки катушек с невысокой рабочей температурой. Парафин не растворим в воде и спиртах, но растворяется в жидких углеводородах : нефтяных маслах, бензине, бензоле.

Церезин - смесь твёрдых углеводородов метанового ряда. Изготовляется путём очистки минерала озокерита(горного воска, представляющего собой продукт естественного перерождения нефти в условиях доступа воздуха. Преимущества - более высокая температура плавления (65 - 80⁰С) и стойкость к окислению; плотность у церезина выше, а тангенс меньше чем у парафина. При пропитке бумажных и слюдяных конденсаторов церезин вытесняет парафин.

Синтетический парафин и синтетический церезин - высокомолекулярные углеводороды с температурой плавления 100 - 130⁰С получают при изготовлении синтетического бензина и масел. Электроизоляционные свойства этих материалов близки к свойствам натурального парафина и натурального церезина используют при пропитке бумажных конденсаторов.

Вазелин - близкая к воскообразным веществам масса, мазеобразная; применяется для пропитки бумажных конденсаторов. Вазелин - смесь твёрдых и жидких углеводородов получаемых из нефти. tg при 1 кГц , нормальной температуре не более 0,0002,  -не менее5  10¹² Ом м; Е_ПР при 50 Гц не менее 20 МВ/м.

Билет 25 (Пластмассы)

Пластма́ссы (пласти́ческие ма́ссы) или пла́стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

Типы пластмасс: Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние. Реактопласты (термореактивные пластмассы) — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств. Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов: Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти илиприродного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например этилен-полиэтилен). НЕДОСТАТКИ: дорогая и очень токсичная переработка пластика,очень неэкологичен,разложение пластика 100-200 лет. Применение: очень широкое – в судостроении,в автомобилестроении (панели и т.п), плёночные материалы, в медицине.

Билет 26 (Волокнистые материалы)

Волокно́ (мн.ч. воло́кна) — класс материалов, состоящий из непрядёных нитей материала или длинных тонких отрезков нити. Волокно используется в природе как животными, так и растениямидля удержания тканей (биологических). Волокно используется человеком для прядения нитей, верёвок, как часть композиционных материалов, а также для производства таких материалов, какбумага или войлок. Синтетические волокна очень дёшевы, поэтому используются гораздо шире натуральных. К натуральным относят волокна, образующиеся биологическим путём (в организме растения, животного) или в ходе геологических процессов. По происхождению можно разделить на:

• растительное волокно — представляет собой в основном целлюлозу, часто с лигнином, например хлопок, пенька, джут, лён, рами, сизаль. Растительные волокна используют при производстве ткани для одежды. Древесное волокно в основном идёт на производство бумаги, а также ДВП.

• животное волокно — представляет собой длинные белковые цепочки. Например шерсть, волосы и т. д.

• минеральное волокно — асбест. Асбест единственное залегающее длинное минеральное волокно. Коротковолоконные минералы галлуазит, аттапульгит

Синтетические волокна представляют собой обычно производные нефтехимии. Но некоторые типы волокон производятся из природной целлюлозы, включая вискозное волокно, лиоцелл и другие. Волокна, произведённые на основе целлюлозы, делятся на регенерированные (медно-аммиачный процесс) и модифицированные (ацетат целлюлозы).

Минеральные волокна: стекловолокно — волокно, полученное из специального стекла или кварца, металлическое волокно,углеволокно.

Полимерные волокна получаются в результате процессов нефтехимии из полимеров, таких как: поливинилхлорид,полиэфир и др.

Недостатки: гниение природных волокон,высокая стоимость, потеря изоляционных св-в у утеплителя волоконного,

Билет 27 (Слоистые пластики)

Слоистые пластики - материалы, состоящие из нескольких слоев ткани, бумаги, шпона, лент или матов (т. н. наполнителя), пропитанных синтетической смолой (связующим). В качестве связующего используют феноло-формальдегидные, полиэфирные, эпоксидные смолы, полиимиды и др. В зависимости от вида наполнителя различают текстолиты, наполнителями для которых служат ткани различной природы, например асботекстолит (наполнитель — асбестовая ткань; см. Асбопластики), стеклотекстолит (стеклоткань), текстолит (главным образом хлопчатобумажная или органическая синтетическая ткань), стеклопластики (наполнитель — стеклянные шпон, ленты, маты), древеснослоистые пластики (древесный шпон; см. Древесные пластики). Все Слоистые пластики, содержащие в качестве наполнителя различного типа бумагу, называются гетинаксами, например асбогетинакс. Слоистые пластики — важные конструкционные материалы, широко используемые в авиа-, автомобиле-, судостроении и других отраслях промышленности.

 Слоистые пластики отличаются тем, что применяемый в них наполнитель расположен параллельными слоями. Такая структура обусловливает высокие механические характеристики материала, а использование в производстве слоистых пластиков различных полимерных связующих позволяет получить материалы с высокими эксплуатациными показателями.

Достоинства: долговечность,высокие показатели эксплуатационных характеристик и эстетичность,прочность,нагревостойкость. Недостатки: повышенное влагопоглощение.

Билет 28 (Эластомеры)

Эластомеры — это синтетические материалы с эластическими свойствами. Они легко изменяют форму; если напряжение снимается, они снова принимают свою первоначальную форму. Эластомеры отличаются от прочих эластичных синтетических материалов тем, что их эластичность, подобная резине, в значительной степени зависит от температуры. Так, например, силиконовый каучук остается упругим в диапазоне температур от —60 до +250 °С

Эластомеры, также как и дуропласты, состоят из пространственно-сетчатых макромолекул. Однако молекулярная сетка у эластомеров имеет более широкие ячейки и более редкая, чем у дуропластов. При изменении формы ячейки раздвигаются, не разрушая места связи. После снятия напряжения ячейки, подобно резине, притягиваются в свое первоначальное положение, синтетический материал снова принимает свою первоначальную форму. Сфера применения очень широка: в бытовой технике – прокладки прослойки, в автомобилестроении – прокладки, брызговики, ручки и т.п, в строительстве, игрушки – куклы и др. Недостатки - большой расход материала, повышенная жесткость формы

Билет 29 (Стёкла)

Стекло́ — вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека. Физико-химически — твёрдое тело, структурно — аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии — от чрезвычайнойвязкости жидкого до так называемого стеклообразного — в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты) ^[1][2]. Температура варки стёкол, от 300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.) ^[2]. Прозрачность (для видимого человеком спектра) не является общим свойством для всех видов существующих как в природе, так и в практике стёкол.

Стекло — неорганическое изотропное вещество, материал, известный и используемый с древнейших времён. Существует и в природной форме, в виде минералов (обсидиан — вулканическое стекло), но в практике — чаще всего, как продукт стеклоделия — одной из древнейших технологий в материальной культуре. Структурно — аморфное вещество, агрегатно относящееся к разряду — твёрдое тело. В практике присутствует огромное число модификаций, подразумевающих массу разнообразных утилитарных возможностей, определяющихся составом, структурой,химическими и физическими свойствами.

Независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, стекло обладает физико-механическими свойствами твёрдого тела, сохраняя способность обратимого перехода из жидкого состояния в стеклообразное (данное определение позволяет наблюдать, что фигурально к стёклам, в расширительном значении, относят все вещества по аналогии процесса образования и ряда формальных свойств, так называемого стеклообразного состояния — на сём она исчерпывается, поскольку материал, как известно, прежде всего характеризуется своими практическими качествами, которые и определяют более строгую детерминацию стёкол как таковых в материаловедении).

В настоящее время разработаны материалы чрезвычайно широкого, поистине — универсального диапазона применения, чему служат и присущие изначально (например, прозрачность ^[25], отражательная способность, стойкость к агрессивным средам, красота и многие другие) и не свойственные ранее стеклу — синтезированные его качества (например — жаростойкость, прочность,биоактивность, управляемая электропроводность и т. д.). Различные виды стёкол используется во всех сферах человеческой деятельности: от строительства, изобразительного искусства, оптики, медицины — до измерительной техники, высоких технологий и космонавтики, авиации и военной техники.

Физические св-ва: плотность ,прочность, твёрдость, хрупкость, теплопроводность. Основной недостаток обычных стёкол — хрупкость. Для того, чтобы расширить сферу применения стекла, его подвергают закалке (закалённое стекло), создают многослойные композиты (триплекс). Армирование, вопреки распространенному мнению, ослабляет стекло, делает его более хрупким по сравнению с таким же монолитным стеклом.