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

Одно из важнейших направлений, определяющих развитие всех отраслей промышленности, строительства, медицины и сферы услуг – это новые материалы. В последние десятилетия широкое применение стали находить искусственные органические материалы, обладающие разнообразными свойствами, многие из которых можно задавать при их производстве, получая материалы с наперед заданными свойствами. Синтетические волокна. Синтетические волокна, химические волокна, получаемые из синтетических полимеров. Синтетические волокна формуют либо из расплава полимера (полиамида, полиэфира, полиолефина), либо из раствора полимера (полиакрилонитрила, поливинилхлорида, поливинилового спирта) по сухому или мокрому методу. Синтетические волокна выпускают в виде текстильных и кордных нитей, моноволокна, а также штапельного волокна. Синтетические волокна характеризуются высокой прочностью, водостойкостью, износостойкостью, эластичностью и устойчивостью к действию химических реагентов. Синтетические волокна постепенно вытесняют не только натуральные, но и искусственные волокна в производстве некоторых товаров народного потребления и технических изделий. В 1968 году мировое производство синтетических волокон составляло 3760,3 тысячи тонн (около 51,6 % от общего выпуска химических волокон). Впервые выпуск синтетических волокон в промышленном масштабе организован в середине 30-х годов 20 века в США и Германии. Полимеры - это химические соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (моно мерных звеньев). Природными полимерами (биополимерами) являются белки, нуклеиновые кислоты, природные смолы. Синтетическими полимерами искусственного происхождения являются всякого рода производные от углеводородов - полиэтилены, полипропилены, фенолоформальдегидные смолы и т. п. Большое число полимеров получают синтетическим путем на основе простейших соединений элементов природного происхождения путем реакций полимеризации, поликонденсации, и химических превращений Особенности Полимеры и волокна на их основе подчас лучше традиционно используемых природных материалов - они легче, прочнее, более жаростойки, способны работать в агрессивных средах. На основе таких волокон были созданы различные композиционные материалы, которые стали успешно применять для изготовления ответственных деталей самолетов и ракет, а также шинного корда, бронежилетов, огнезащитной одежды, канатов, приводных ремней, транспортерных лент и множества других изделий. Эластомеры-полимеры, которые способны к большим деформациям в норальных условиях эксплуатации, при нагреве и/или добавлении специальных веществ например серы, они сшиваются или по другому вулканизируются . Так напрмер обычный изпреновый каучук может быть резиноподобным, а можно его же превратить в твердое вещество необладающее высокоэластическими свойствами – эбонит . (это полиизопрен, натуральные каучуки, полибутадиен, полиизобутилен, и полиуретаные и др) Пластмассы (пластические массы) - это материалы, содержащие в своем составе полимер, который в период формирования изделий находится в вязко текущем или высокопластичном состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зависимости от характера процессов, сопутствующих формированию изделий, пластмассы делятся на реактопласты и термопласты. Реактопласты - это материалы, переработка в изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера - отвердением; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязко текучее состояние. При формировании термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохраняет способность вновь переходить в вязко текучее состояние. Пластмассы обычно состоят из нескольких взаимно совмещающихся и не совмещающихся компонентов. При этом помимо полимера в состав пластмасс могут входить наполнители полимерных материалов, пластификаторы, понижающие температуру текучести и вязкость полимера, стабилизаторы полимера, замедляющие его старение, красители и пр. Термопластами являются полиэтилен, полихлорвинил, полистирол, поликарбонит, для них используются в качестве наполнителей эластомер, стекловолокна и пр. Реактопластами являются отвержденные фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы с наполнителями из древесной или кварцевой муки, асбестовых волокон, древесного шпона, стекловолокон, углеродных волокон и пр. Пластмассы нашли широчайшее применение в технике для изготовления всевозможных крепежных и изоляционных изделий, корпусов приборов и машин, труб и пр. Первым термопластом, нашедшим широкое применение, был целлулоид—искусственный полимер, полученный путем переработки природного—целлюлозы. Благодаря ценным свойствам новые материалы применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, авиастроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия. Все ткани живых организмов представляют высокомолекулярные соединения. В результате развития органической химии оказалось возможным создание широкого спектра искусственных органических веществ, которые нашли применение в технике, медицине, биологии. Так были созданы каучуки, необходимые в резиновой промышленности, синтетические волокна для техники и легкой промышленности, пластические массы, широко используемые в технике, красители, медикаменты, кинофотоматериалы, стимуляторы роста растений, средства борьбы с вредителями и многое другое.

33. Радиоактивность и закон радиоактивного распада. Изотопы. Технологии утилизации радиоактивных отходов и материалов.

У каждого химического элемента из таблицы Менделеева есть порядковый номер, который указывает заряд ядра, число протонов или электронов. Число атомной массы показывает суммарное число частиц. Сущность радиоактивности: есть некоторые химические элементы и их изотопы, которые самопроизвольно могут излучать частицы или волны. Виды радиоактивных лучей: 1. альфа лучи (поток ядер Не) Это положит. заряженный состоящий из двух протонов и двух нейтронов, обладают большой ионизирующей способностью, но маленькой проникающей. 2. бета лучи (потом электронов(-) и позитронов(+)) 3. гама лучи (электромагнтиное коротковолновое жесткое излучение) большая проникающая способность, но мал. ионизирующая. Закон радиоактивного распада.

N_{t =} N₀ * e ^{- t}

Число радиоактивных ядер экспоненциально убывает со временем.

T ½ - период полураспада (ПП).

ПП – это время, через прошествие которого число радиоактивных ядер остаётся половина от начального количества (50%).

Смысл постоянного радиоактивного распада – вероятность распада одного ядра. Изотопы – это такие элементы, у которых одинаковое количество протонов, но разное число нейтронов. Одним из самых надежных способов утилизации РАО является сплавление их со стеклом. Процесс ведется в стекловарных печах. Ввиду высокой активности отходов, доступ обслуживающего персонала к оборудованию, находящемуся за биозащитой невозможен. Некоторые виды РАО, среди которых есть чрезвычайно активные, поступают в твердом виде и количество таких РАО постоянно растет. Переработка переводит их в порошки, пригодные для спекания в керамику, которую затем убирают в хранилище. Предлагается утилизация радиоактивных отходов (РО) в специальных СВЧ печах путем непрерывного процесса стеклования в толстом слое гарнисажа, что позволяет значительно снизить температурную нагрузку на стенки печи и вследствие этого нет необходимости в футеровки и водяном охлаждении. Можно также использовать технологию заплавления РАО в стекло при температурах 1000-1300 С. При этом, проведение технологического процесса будет намного проще и безопаснее, чем в холодном тигле.

34. Энергосберегающие технологии.

энергосберегающие технологии – 1)технологии, связанные с экономией энергии. 2)технологии, направленные на сохранение энергии и уменьшение расходования топлива, уменьшение расходования энергетич.ресурсов.3)= экономия расходования потребление в быту энергии: 70%-отопление помещений; 15%-расходуется на приготовление пищи; 10%-на бытовую технику; 5%-расход на освещение. Технологии, связанные с экономией элекроэнергии, теплоты и освещения: использование дневного света; повышение отражающей способности; замена ламп накаливания на энергосберегающие; подбор мощности электродвигателя; использование частотнорегулируемого привода; подбор оптимальной мощности электрообогревающих приборов; повышение теплообмена; замена электрообогрева на обогрев с использованием тепловых насосов; использование проводов с медной жилой; использование теплосберегающих материалов при строительстве и модернизации зданий; снижение тепловых потерь в окр.среду; строительство новых котельных; модернизация и строительство тепловых сетей; установка систем подачи тепла, вентиляции, электроэнергии при нахождении человека в помещении и прекращающие данную подачу в его отсутствие. Энергоэффективные технологии = полезность потребления/ полезное расходование энергии, т.е. использование меньшего количества энергии, чтобы обеспечить тот же уровень энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве.

1. применение автоматических систем управления электроприводом двигателя (преобразователи частот, контролеры экономят до 10-50% энергии)

2. применение энергоэффективн.технологич.оборудования экономит от 10-80%

3. более эффективные электроплиты индукционного нагрева.

4. электроплиты с применением электронагревателей плавного регулирования

5. холодильное оборудование с применением регулируемых винтовых компрессоров с наличием контроллерной системы управления

6. применение автоматического регулирования отпуска тепла в системе теплоснабжения

7. установка термостатических регуляторов на приборах отопления

8. теплоизоляция трубопроводов систем отопления отопления и горячего водоснабжения

применение других инновационных технологий и материалов