ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ № 2

ВИВЧЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ ВИРОБІВ З НЕМЕТАЛЕВИХ МАТЕРІАЛІВ

Мета домашнього завдання:

При виконанні домашнього завдання студенти повинні засвоїти суть, властивості та застосування різних неметалевих матеріалів, а також методи виготовлення із них різноманітних виробів. Треба також ознайомитися з методами порошкової металургії, знати застосування виробів, які отримаються цими методами.

Стислі теоретичні відомості

Поняття про неметалеві матеріали

Поняття неметалеві матеріали включає великий асортимент матеріалів, таких як пластичні маси, композиційні матеріали, клеї, деревина, а також силікатне скло, кераміка та інші.

Неметалічні матеріали знаходять все більше застосування у різних галузях техніки. Достатня міцність, жорсткість, еластичність при низькій щільності, хімічна стійкість в багатьох агресивних середовищах, рівень діелектричних властивостей при їх технологічності роблять неметалічні матеріали незамінними. Застосування неметалічних матеріалів забезпечує значну економічну ефективність.

Неметалічні матеріали діляться на природні, штучні та синтетичні. До природних, наприклад, відносяться такі органічні матеріали, як натуральний каучук, деревина, смола ( янтар, каніфоль ), бавовна, шерсть, льон та інші. Неорганічні природні матеріали містять графіт, азбест, слюду та деякі горні породи. Штучні органічні матеріали отримують із природних полімерних продуктів ( віскозне волокно, целофан, складні та прості ефіри, целюлози). Синтетичні матеріали отримають із простих низькомолекулярних з’єднань.

Саме у штучних та синтетичних матеріалах можна проектувати і комбінувати властивості початкових речовин з метою отримання заданих властивостей кінцевого продукту та готових виробів. В результаті синтетичні неметалічні матеріали витискують природні і являються найбільш поширеними.

Класифікація полімерів

Полімерами називають речовини, макромолекули яких складаються із багаточисленних елементарних ланок, які представляють собою однакову групу атомів. Молекулярна маса таких молекул складає від 500 до 1000 000 . При таких великих розмірах макромолекул властивості речовин визначаються не тільки хімічним складом цих молекул, але і їх взаємним розміщенням та будовою.

Макромолекули полімеру представляють собою ланцюжки, які складаються із окремих ланок. Атоми, які входять в основний ланцюг, зв’язані міцним хімічним (ковалентним) зв’язком. Молекули полімерів характеризуються міцними зв’язком в самих макромолекулах і значно слабшими між ними. У деяких полімерів між ланками, які входять у склад сусідніх макромолекул, діють сили хімічного зв’язку. Такі речовини характеризуються високими властивостями в усіх напрямках.

Полімери, головний ланцюг яких має однакові атоми, називаються гомоланцюговими, а якщо має різні атоми – гетероланцюговими.

По складу всі полімери підрозділяються на органічні, елементоорганічні, неорганічні.

Органічними полімерами являються смоли та каучуки.

Елементоорганічні сполуки містять у складі основного ланцюга неорганічні атоми кремнію, титану, алюмінію та інших елементів, які поєднуються з органічними радикалами. Представником цієї групи являються кремнійорганічні сполуки, розроблені вченим К.А.Андріановим.

К неорганічним полімерам відносяться силікатне скло, кераміка, слюда, азбест. У складі цих сполук вуглецевого скелета немає. Основу неорганічних матеріалів складають окиси кремнію, алюмінію, магнію, кальцію та інші.

По формі макромолекул полімери діляться на лінійні (ланцюговидний), розгалужені, плоскі, стрічкові, просторові або сітчасті.

По фазовому стану полімери підрозділяють на аморфні та кристалічні. Аморфні полімери однофазні і побудовані із ланцюгових молекул, зібраних у пачки. Кристалічні полімери утворюються в тому разі, коли їх макромолекули достатньо гнучкі і мають регулярну структуру. Полімерами, що кристалізуються, являються поліетилен, поліпропілен, поліаміди та інші. Кристалізація проходить в інтервалі температур. В зв’язку з цим у реальних полімерах структура звичайно двохфазна: поряд з кристалічною фазою мається і аморфна. Кристалічність придає полімеру збільшену теплостійкість, більшу жорсткість та міцність.

По полярності полімери підрозділяють на полярні та неполярні.

Неполярні: поліпропілен, поліетилен, фторопласт.

Полярні: полівінілхлорид, органічне скло, капрон.

Полярність дуже сильно впливає на властивості полімерів. Так, неполярні полімери являються високоякісними високочастотними діелектриками.

По відношенню до нагріву всі полімери підрозділяються на термопластичні і термореактивні.

Термопластичні полімери при нагріванні пом’якшуються, навіть плавляться, а при охолодженні твердіють. Представниками термопластів являються поліетилен, полістирол, поліаміди та інші.

Термореактивні полімери на першій стадії утворення мають лінійну структуру і при нагріванні пом’якшуються, потім, внаслідок проходження хімічних реакцій, твердіють і далі залишаються твердими. Представниками термореактивних смол можуть бути фенолоформальдегідна, глифталева та інші смоли.