РЕФЕРАТ

Пояснительная записка содержит: 58 страниц, 26 рисунков, 2 таблицы.

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ, ПЛАСТМАССЫ, ГУММИРОВАНИЕ, КЕРАМИКА, ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ, РОЛИКИ ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ, НАПЫЛЯЕМЫЕ РЕЗИНОВЫЕ ПОКРЫТИЯ, ЖИДКО-КЕРАМИЧЕСКАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………..4

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ….5

2 НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ…………………………………………………9

2.1 Неорганические покрытия и способы их нанесения……………………………..9

2.2 Органические полимерные покрытия……………………………………………10

2.2.1 Полиолефиновые покрытия…………………………………………...……10

2.2.2 Полиамиды…………………………………………………………………11

2.2.3 Поливинилхлорид (ПВХ)………………………………………………...…11

2.2.4 Пентапласт…………………………………………………………………..12

2.2.5 Фторопласты………………………………………………………………...12

2.2.6 Кремнийорганические покрытия…………………………………………..12

2.2.7 Эпоксидные смолы………………………………………………………….13

2.2.8 Резиновые покрытия………………………………………………………..14

3 ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ………………………………………………...…15

3.1 Система лакокрасочного покрытия и их классификация……………………….15

3.2 Достоинства и недостатки лакокрасочных покрытий……………………..……19

3.3 Компоненты лакокрасочных материалов………………………………………...19

3.4 Экологические требования………………………………………………………..23

3.5 Способы получения лакокрасочных покрытий………………………………….24

3.5.1 Распыление…………………………………………………………………...24

3.5.2 Нанесение лакокрасочных материалов вальцами…………………………25

3.5.3 Нанесение лакокрасочных материалов методом плоского налива……….26

3.5.4 Нанесение лакокрасочных материалов методом окунания……………….26

3.5.5 Нанесение лакокрасочных покрытий методом протягивания……………27

4 РЕЗИНА…………………………………………………………………...……………30

4.1 Свойства резиновых покрытий……………………………………………………..30

4.2 Технология нанесения резинового напыления…………………………………….31

4.3 Сферы использования и производимая продукция………………………………..35

4.4 Гуммирование………………………………..………………………………………37

5 ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ (ПЛАСТМАССЫ)…………………………………….40

6 КЕРАМИКА……………………………………………………………………………44

6.1 Свойства керамических покрытий………………………………………………..44

6.2 Области применения керамических покрытий…………………………………..49

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………56

ВВЕДЕНИЕ

Понятие неметаллические материалы включает большой ассортимент материалов таких, как пластмассы, композиционные материалы, резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, а также силикатные стекла, керамика и другие.

Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и

применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы.

Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов.

Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность.

Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом

синтетические. Создателем структурной теории химического строения органических соединений является великий русский химик А. М. Бутлеров.

Промышленное производство первых синтетических пластмасс (фенопластов) явилось результатом глубоких исследований, проведенных Г. С. Петровым (1907-1914 гг.). Блестящие исследования позволили С. В. Лебедеву впервые в мире осуществить промышленный синтез каучука (1932 г.). Н. Н. Семеновым разработана теория цепных реакций (1930—1940 гг.) и распространена на механизм цепной полимеризации. Успешное развитие химии и физики полимеров связано с именами видных ученых: П. П.. Кобеко, В. А. Каргина, А. П. Александрова, С. С. Медведева, С. Н. Ушакова, В. В. Коршака и др. Важный вклад внесен К. А. Андриановым в развитие химии кремнийорганических полимеров, широко применяемых в качестве термостойких материалов [1].

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ПОКРЫТИЙ

Для защиты металлических поверхностей от коррозии широко применяются неметаллические покрытия. По химическому составу они подразделяются на две группы: неорганические и органические. К органическим покрытиям относятся гуммировочные, лакокрасочные и пластмассовые.

Металлические изделия имеют на своей поверхности пленку загрязнений, приобретенную в процессе изготовления. Для обеспечения хорошей прочности сцепления покрытия с металлом необходимо произвести очистку поверхности от загрязнений. Очистка поверхности может осуществляться механической, химической или термической обработкой. Механическая обработка позволяет убрать с поверхности окислы или продукты коррозии. Она может состоять из пескоструйной обработки, зачистки наждачным полотном или полирования. После механической проводят химическую обработку для удаления органической пленки (масла, жиры, полимерные пленки). Химическая обработка состоит из обезжиривания и травления. Обезжиривание проводят в щелочных растворах с высокими значениями рН, а травление осуществляется в растворах соляной или серной кислот.

При термической обработке поверхность изделия обрабатывают пламенем кислородно-ацетиленовой горелки или выдерживают в муфельной печи. Вследствие разницы в коэффициентах теплового расширения металла и ржавчины, последняя разрыхляется и отслаивается. При этом с удалением окалины происходит и обезжиривание. Но для тонкостенных изделий этой обработкой не пользуются, т.к. под влиянием высоких температур возможна деформация изделий.

Гуммировочные или резиновые покрытия изготовляют на основе натурального или синтетического каучука. Каучук обладает высокой эластичностью вследствие свернутого строения молекул полимера, которые при растяжении расправляются, а при снятии нагрузки вновь свертываются. Кроме каучука в состав резины входят вулканизирующие вещества (сера, оксиды металлов и др.), наполнители, красители и др. Основным вулканизирующим веществом является сера. В зависимости от процентного содержания серы гуммировочные покрытия подразделяются на:

- мягкую резину, содержащую от 0,8 до 4% S;

- полутвердую резину (полуэбонит), содержащую от 12 до 20%S;

- твердую резину (эбонит), содержащую от 30 до 50%S.

Мягкая резина обладает высокой эластичностью и используется для защиты деталей подверженных встряске, ударам, колебаниям температуры, а также обладают высоким сопротивлением истиранию.

Эбонитам присуща более высокая химическая стойкость, большая твердость и меньшая эластичность по сравнению с мягкой резиной.

Эбонитовые покрытия плохо работают в условиях абразивного износа, знакопеременных деформаций, ударов и резких перепадов температур.

По назначению и свойствам резины классифицируются на:

- резины общего назначения, эксплуатируемые при -500 до +1500С;

- теплостойкие, используемые для длительной эксплуатации при температурах выше +1500С;

- химически-кислотостойкие, т.е. устойчивые к кислотам, щелочам и растворам солей;

- маслостойкие, т.е. устойчивые в бензине, керосине, нефти;

- морозостойкие;

- диэлектрические.

Лакокрасочные покрытия имеют в своем составе следующие компоненты: пленкообразователи, растворители, пигменты, наполнители и пластификаторы.

Пленкообразователи являются основными компонентами лакокрасочных материалов, так как способствуют образованию защитной пленки на металлической поверхности. В качестве пленкообразующих веществ используют алкидные, эпоксидные и виниловые смолы, аминосмолы и пр.

Под растворителями подразумевают летучие компоненты лакокрасочных материалов, обеспечивающие растворение пленкообразующих веществ. Классификацию растворителей, как правило, производят в соответствии с их химическим составом, например, алифатические или ароматические углеводороды, спирты, эфиры, кетоны и т.д. После окрашивания растворитель полностью удалится из покрытия.

Основная функция пигмента – определять цвет, однако совершенно очевидно, что в целом пигмент также должен повышать прочность всей системы и улучшать другие свойства покрытий. Пигменты – высокодисперсные окрашенные порошки, нерастворимые в компонентах, применяемых для составления рецептуры лакокрасочных материалов. В качестве пигментов используют свинцовый сурик, хромат цинка, плюмбат кальция и др. Пигменты подбирают не только по цветовой гамме. Они не должны взаимодействовать с компонентами краски и быть стабильными в условиях применения и эксплуатации на воздухе.

Наполнители – вещества, которые вводят для улучшения прочностных свойств и уменьшения количества дорогостоящих пигментов. В качестве наполнителей используют мел, тальк, каолин и др.

Пластификаторы – вещества, которые повышают пластичность покрытий и их устойчивость в процессе эксплуатации.

По химическому составу лакокрасочные материалы подразделяются на:

краски – покрытия, состоящие из пленкообразователя, растворителя и большого количества пигментов и наполнителей;

лаки – покрытия, состоящие только из пленкообразователя и растворителя;

эмали – покрытия, состоящие из суспензии небольшого количества пигментов и наполнителей в лаке.

По назначению лакокрасочные материалы делятся на: грунтовые, промежуточные и покровные [2].

Основными недостатками лакокрасочных материалов являются: паро-, газо-, влагопроницаемость и низкая теплостойкость.

Пластмассовые покрытия могут быть на основе термопластичных (термопласты) и термореактивных (реактопласты) полимеров. Пластическим материалам присущ ряд ценных свойств. Они имеют низкую плотность, устойчивы в атмосфере и многих кислотах, щелочах, растворах солей.

Пластмассы являются хорошими диэлектриками, а по удельной прочности некоторые из них превосходят, углеродистые стали и сплавы цветных металлов. К недостаткам пластмассовых покрытий относятся: низкая твердость, низкая теплостойкость, подвержены старению и имеют ярко выраженную зависимость механических свойств от температуры и продолжительности действия нагрузки. Основным свойством термопластичных полимеров является их способность размягчаться и плавиться при нагревании и вновь затвердевать, сохраняя первоначальные свойства. Для противозащитных покрытий в основном применяют химически стойкие такие термопласты как: поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, фторопласт, которые наносят на поверхность в виде листовых и пленочных материалов.

Термореактивные пластмассы при нагревании в результате химической реакции переходят в твердое нерастворимое состояние. При повторном нагревании, неразмягчаясь, разлагаются при достижении определенной температуры. Любая композиция на основе реактопластов включает в себя:

- смолу или смеси смол,

- пластификаторы для повышения эластичности отвержденных композиций,

- растворители (ацетон, толуол, ксилол и т.п.), применяемые для понижения начальной вязкости смолы,

- наполнители (графит, асбестовое волокно и т.п.).

Для защиты от коррозии применяют эпоксидные, фенолоформальдегидные, фурановые смолы и различные их комбинации.

Наносят реактопласты на металлические поверхности в виде растворов, паст

и листовых материалов.

Наиболее дешевыми и простыми в нанесении являются лакокрасочные покрытия. Однако лакокрасочная пленка состоит из участков различной плотности с многочисленными микропорами. При соприкосновении с агрессивной средой вследствие диффузии начинается ее проникновение через пленку к поверхности металла, а также наблюдается адсорбция влаги активными центрами пленкообразующего (набухание). В связи с этим при оценке качества покрытия важное значение приобретает определение пористости, особенно субмикроскопических пустот (диаметр 10^-5-10^-7см), а также микроскопических пустот – проколы, кратеры, трещины и другие дефекты пленок (диаметр >10^-2 см).

Критерием оценки изолирующей способности лакокрасочных пленок является высокое омическое сопротивление пленки (незначительная проницаемость), низкая емкость (небольшая набухаемость) и медленное изменение этих свойств во времени.

Пористость пленок является важным показателем защитного действия покрытий. К стандартным методам определения пористости покрытий относятся химический; электрохимический (измерение электрохимического потенциала в системе: электрод – электролит – металл с лакокрасочным покрытием) и электрический (измерение электропроводности в системе: металл с лакокрасочным покрытием – электролит – электрод).

Химический метод определения пористости лакокрасочных покрытий состоит в обнаружении нарушения сплошности по образованию турнбуллевой сини в результате реакции гексацианоферрата (III) калия с ионами двухвалентного железа по реакции (при рН≤7):

2Fе²⁺ + 2[Fе(СN)₆]³ → Fе₃[Fе(СN)₆]₂

Сущность метода заключается в восстановлении ионами железа металла, выделившегося из соли при проникновении раствора сульфата меди соответственно к поверхности металла через поры в покрытии [3].

2 Неметаллические покрытия

2.1 Неорганические покрытия и способы их нанесения

К неорганическим неметаллическим материалам, применяемым для защиты от коррозии металлических поверхностей, относятся эмали, стекло и цемент.

Эмалью называют стекловидную застывшую массу, полученную в результате полного или частичного расплавления и состоящую в основном из кварца и других оксидов. На изделие эмаль наносят одним или несколькими слоями.

Различают два основных способа эмалирования. Наряду с эмалированием, при котором изделие покрывается грунтовкой и покровными эмалями и при этом дважды обжигается, широко используется в последние годы однослойное прямое эмалирование, при котором слой эмали (0,2 – 0,3 мм) может быть уменьшен наполовину. При специальном эмалировании, применяемом в химическом и пищевом машиностроении, обычно наносится многослойная эмаль.

Перед нанесением эмали поверхность стальной детали должна быть обезжирена и протравлена. При этом удаляется некоторое количество металла и поверхность листа становится шероховатой, что способствует адгезии эмалевого покрытия.

С целью снижения пористости при обжиге за счет образования СО₂ для эмалирования применяют низкоуглеродистые стали.

Стеклоэмалевое покрытие обладает не только высокой химической стойкостью, износостойкостью, но и обеспечивает незначительное налипание остатков продукта, благодаря чему аппаратура легко моется. Покрытие имеет высокую адгезию к металлу. Общая толщина эмалевого покрытия 0,8 – 1,0 мм.

Кроме стеклообразующих веществ, в шихту вводят оксиды хрома, титана, цинка, повышающие жаростойкость, сцепляемость с металлом и придающие эмали нужную окраску.

Высокая химическая стойкость эмалей обусловлена присутствием буры и кремнезема; термостойкость обеспечивается близостью температурных коэффициентов линейного расширения покрытия и металла.

При эксплуатации эмалированной аппаратуры не допускается превышать давление или резко повышать его даже в пределах рабочего давления, резко нагревать и заполнять переохлажденным продуктом или водой, производить местные термические и механические воздействия, оставлять аппараты открытыми, использовать в качестве моющих и дезинфицирующих средств щелочные растворы.

Недостатки стеклоэмалевых покрытий: чувствительность к ударам, резкой смене температуры, местным перегревам, воздействию щелочей.

Высокую долговечность водопроводных труб обеспечивают цементные покрытия. Для покрытий используется портланд-цемент с наполнителем в виде мелкого песка.

Наиболее жаростойкие эмали (так называемые керамические) выдерживают температуру 1100 С, а в отдельных случаях до 1400 С.

Эмалевые покрытия стойки к минеральным и органическим кислотам, солям, газовым средам, но разрушаются горячими растворами концентрированных щелочей, плавиковой кислоты и рядом фтористых соединений.

Эмалевую суспензию наносят на очищенную поверхность изделия погружением в расплав или пульверизацией из специального пистолета, после чего обжигают до спекания в пламенной или муфельной печи при температуре 880-1050 С [4].

2.2 Органические полимерные покрытия

Рассмотренные выше методы защиты металлов от коррозии более дороги, менее эффективны, и возможности их ограничены. Поэтому использование органических покрытий по-прежнему остается важным средством борьбы с коррозией.

Полимерные покрытия не только защищают металлы от воздействия агрессивных сред, но и повышают их износостойкость, снижая прилипаемость различных веществ к рабочим поверхностям, позволяют экономить цветные металлы и другие дефицитные материалы.

В различных областях промышленности для защиты внутренних поверхностей аппаратов, трубопроводов и арматуры применяются винилхлоридные, фторопластовые, пентапластовые, полиолефиновые, полиуретановые, феноло-формальдегидные, кремнийорганические, каучуковые, эпоксидные и другие покрытия [1].