Материали - вещество, използвано за производство на различни продукти: продукти и устройства, автомобили и самолети, мостове и сгради, космически кораби и микроелектронни схеми, ускорители на частици и ядрени реактори, облекло, обувки и др. За всеки продукт се нуждае от своите материали с добре определени характеристики. От свойствата на материалите бяха представени и винаги високи изисквания. Въпреки че съвременните технологии и може да произвежда широка гама от висококачествени материали, но проблемът на създаването на нови материали с подобрени свойства, обаче остава и до днес.
При търсене на нови материали с желани свойства, е важно да се установи неговия състав и структура, както и за осигуряване на условия за тяхното управление. Търсене резултат до голяма степен зависи от чувствителността и разделителната способност на устройствата, чрез които се определя състава и структурата на синтезирания материал. Тези устройства са базирани само на най-съвременните постижения на природните науки, и особено физика. При обработката на материала и производството на крайните продукти, необходими за консумация, не по-малко важни инженерни постижения, които позволяват да се произвеждат висококачествени продукти.
През последните десетилетия, синтезирани материали с забележителни свойства, като например топлинни щитове за космически кораби материали, с висока свръхпроводници, и така нататък. Н. Едва ли е възможно да се изброят всички видове съвременни материали. С техния брой се увеличава с течение на времето. В древни времена най-широко използвани предимно един вид материал - рок, от които са направени брадви, върхове на стрели. Камъкът, издълбани пещери за подслон. Следващата важна стъпка е направена преди хиляди години, когато е възможно, защото на железен оксид за производство на желязо. Имаше метални изделия под формата на оръжия, предмети, прости инструменти за работа на земята. И така завършва второто хилядолетие от раждането на Христос. Желязо като материал по отношение на добив производство изходни материали други полимери. От 1980 г., например, в САЩ, произвеждащи повече от желязо. Различни дрехи от полиестер, полиетилен съдове, полипропилен килими, мебели от полистирен, полиизопрен и автобус т. P.- всички примери на изключително голямо разнообразие от полимери приложения.
Много от структурните елементи на съвременните самолети са изработени от композитни полимерни материали. Един от тези материали - кевлар - на важен показател - относителната сила / тегло - е по-добра от много материали, включително много висококачествена стомана.
През последните десетилетия в активен диалог по въпроса за производството на автомобили е напълно от полимерни материали, които ще помагат за намаляване на теглото му и по този начин пести гориво.
За да приложите съвременни материали, дърво и стъкло, и силикати, всеки от които по принцип се счита за традиционен материал. Дървесината е не само строителен материал, но също така и суровината за производство на ценни разнообразни продукти. Стъкло - материалът не е нова, но обещаващ: през последното десетилетие, са изработени от стъкло с невероятни качества. Силикатни материали все още са в основата на строителната индустрия.
Пластмаси - са материали на базата на естествени или синтетични полимери, способни на придобиване на предварително определена форма, когато се нагрява под налягане и да се запази стабилна след охлаждане. В допълнение към полимер, пластмаси могат да съдържат пълнители, стабилизатори, оцветители и други компоненти. Понякога се използва други имена на пластмаси - пластмаси, пластмаси.
Пластмаси различават по характеристики (например, антифрикционни, атмосферни, температура или огнеупорни) форма пълнител (фибростъкло, grafitoplasty и др.), Както и типа на полимер (аминопласти, протеинови пластмаси и т. П.). В зависимост от естеството на трансформации, които се провеждат в полимера по време на формоване на продукти, пластмаси са класифицирани в Термопластични (най-важните от тях са на базата на полиетилен, поливинилхлорид, полистирен) и термореактивни (повечето от тях са големи тип - феноли). Основни методи на обработка на термопластични -литиеви налягане, вакуум образуващи, раздуване и други. Термореактивни се образуват чрез натискане и инжекционно формоване.
Към днешна дата, коригирана масово промишлено производство на различни видове пластмаса.
И пластмаси може да се дължат на традиционните материали, въпреки че търсенето на пластмаси с нови свойства продължава.
Отне повече от сто години от рождението на първия органичен материал - целулоид. Днес разнообразието от синтетични вещества, е толкова голямо, че едва ли е възможно, за да ги изброим. Когато говорим за синтетични материали, много от тях имат предвид преди всичко на пластмаси - материал, създаден ин витро. През 1980 г. американски учени, открит за първи път на естествения полиестер пластмасата в гнездата на пчелите, които живеят в земята.
Масовото производство на пластмаси започна през втората половина на този век. През 1900 г.. световното производство на пластмаси е около 20 000 тона, а през 1970 г. -... 38 милиона тона се очаква, че до края на хилядолетието, обемът на производство на пластмасови ще достигне нивото на производство на стомана и да направи стотици милиони тона годишно ..
Често един и същи материал трябва да бъде взаимно изключващи се изисквания. Например, материалът за зима облекло трябва да има добри топлоизолационни свойства и гъвкавост, но в същото време да бъдат твърди. Строителите заинтересовани материали с добра топло- и звукоизолация, механична якост и други свойства. Всички по-горе изисквания сред множеството материали до най-голяма степен отговарят на синтетични органични съединения - полимери.
Полимерите са изградени от макромолекули състоящи се от множество малки молекули основни - мономери. Процесът на формирането им зависи от много фактори, вариации и комбинации са възможни, за да се получи твърде много разновидности на полимерни продукти с различни свойства. Основни процеси на макромолекули - полимеризация и поликондензация.
Около 2/3 от общото световното производство на полимерни материали представлява маса промишлена употреба полиетилен, политетрафлуороетилен, поливинил хлорид, полипропилен и др приложения на тези полимери са много разнообразни - от текстилната промишленост за микроелектрониката .. цената им е сравнително ниско. За останалата част от полимерен материал компонент 1/3, включва полиестерна смола, полиуретан, аминопластни смоли, феноли, polikrilaty, полиформалдехид, поликарбонати, флуорополимери, силикони, полиамиди, епоксидни смоли и други полимери.
Чрез промяна на структурата на молекулите и техните различни комбинации, могат да бъдат синтезирани пластмаси с желаните свойства. Един пример е ABS-полимер. Той се състои от три основни мономер: акрилонитрил (А), бутадиен (В) и стирен (С). Първият от тях предвижда химическа устойчивост, а вторият - устойчивостта на удар и на трето - твърдостта и лекотата на работа с термопласти. Основната цел на тези полимери - заместване на метали в различни дизайни.
Термопластични са обратимо втвърдяват и омекотяват, така че лесно се формовани продукти от различни конфигурации. Изкуствени органични материали, които не омекотяват при нагряване, се наричат термореактивни пластмаси или термореактивен. Това фенолна и полиестерна смола karbomidnye. Най-често те са в първоначалното състояние са течности, които, когато се добави катализатор или топлина необратимо втвърди.
Най-обещаващите материали с висока устойчивост на топлина се появява ароматни и хетероароматни структури с грапав бензенов пръстен :. полифенилен сулфид, ароматни полиамиди, флуорополимери, и т.н. Тези материали могат да се работи при температура от 200-400 ° С Преди такива висока температура устойчиви свойства притежава само неорганични вещества. Специално предназначен за полиимид пластмаси свръхзвуков въздухоплавателни средства могат да издържат на температури до 465 ° С за 30 минути. Основните потребители на топлоустойчив пластмасов - авиацията и ракетна техника. Тези пластмаси се използват също в автомобилостроенето, функцията на машината, в електротехниката (например за тел изолация на електрически двигатели) и т. П.
С всеки изминал ден все по-голям дял от пластмаси в строителната индустрия. Пластмасови рамки, покриващи материали, покриви, изолационни и други синтетични материали се използват все по-често в съвременното строителство.
Все по-голям дял от материали са различни видове пластмаси за производство на автомобилни части, което е по-старата - самоходни превоз - се появи през 1886 година по улиците на Manngeymera.
За повече от век на автомобилната развитие е била използвана много материали, произведени от химическата промишленост, в това число на пластмаси постепенно разселени и продължават да замени метал. Така че, през 1965 г., една кола е имал средно 15 кг пластмаса през 1970 - 25-45 кг. Предполага се, че през следващото десетилетие в създаването на автомобил ще изисква стотици килограма пластмасов материал, които ще преобладават сред полиетилен, поливинил хлорид, ABS-полимери, полипропилен и други.
Вече произвежда автомобили с пълна пластмасов корпус. За да направи цялата кола и най-вече двигателя на пластмаси все още не е възможно. Въпреки това, през 1980 г.. US фирма демонстрира автомобилната двигател устойчива пластмаса, в която коляновия вал и бутални пръстени са направени от метал. Теглото на двигателя е 2 пъти по-ниска от метал и е консумирана гориво около 15% по-малко от нормалното. Произведено в допълнение, превозни средства с задвижващия вал и пружините, изработени от полимерни материали. През последните години, е в ход за масовото въвеждане на керамични двигатели работа.
За полимерни материали и свързаното с каучук. Много продукти от този материал, включително широко каучук, имат отличителна черта - гъвкавост. Този имот съчетава много еластични материали в една група на еластомери. Дълго време той е известен само един еластичен материал - естествен каучук. Той също така все още се екстрахира от каучук дърво - бразилски каучуково дърво - по същия начин, като смолата в иглолистни гори, т.е. чрез резници ...
Химия заловен каучука през първата половина на ХIХ век. - през 1841 г., когато Goodyear американски изобретател, предложен метод за втвърдяване. Чупливост при ниски температури и лепкав при нагряване суров каучук по време на вулканизация става еластично състояние. Така си макромолекулни вериги образуващи мрежа структура чрез свързване мостове на серни атоми.
Статистика на световното производство на каучук започва от 1850, когато тя произвежда около 1500 т. През 1900 г. бразилската гора бяха дадени за 53 900 тона каучук. През същата година е имало гума от дървета, расли на плантации. През последните години голяма част от естествен каучук, произведен от големите плантации в Индокитай. През 1970 г. консумация каучук в света възлиза на 7,8 милиона. Тоновете, делът на естествен каучук, който е около 38%.
Естествен каучук има сравнително ниска устойчивост на топлина, устойчивост на масло не е много чувствителен към стареене и. Съвременните синтетични методи позволяват да се получи синтетичен каучук с определени свойства. Към днешна дата, разработена повече от 10 видове синтетични каучуци, и най-малко 500 различни модификации. Отлично качество на различни силиконов каучук. Това е по-малко еластична от естествен каучук, но неговите свойства в температурен диапазон от -55 до 180 ° С е много малко зависими от температурата, и освен това, че е физиологично безвредни. хомогенни и клетъчни полиуретанови еластомери проявяват отлична устойчивост на износване, висока химическа устойчивост и не се подлага на бързо стареене.
Обхват на еластомери е много разнообразна - от машиностроенето за обувната промишленост, но все пак значителна част се използва за извършване на гуми, търсенето на които се увеличава с нарастването на потока от автомобили.
Производство на синтетичен каучук, химическата промишленост прави за дефицита на природни суровини - гума. По същия начин, производство на синтетична кожа поддържа суровината от животински произход. На свойствата и качеството на много видове модерна изкуствена кожа не е много по-различен от естествения висококачествена кожа.
Въвеждането на химични технологии в текстилната индустрия започна сравнително дълъг период от време - преди около 200 години, когато се използва сода за хляб и белина успя да подобри значително процеса на пране и избелване. Например дължината на избелване на памучни тъкани, използвайки понижено белина до три месеца (с избелване pratense) до шест часа. През втората половина на ХIХ век. широко въведена синтетични органични багрила тъкани. От началото на ХХ век. химични технологии започнаха да се съсредоточи върху създаването на нови влакнести материали. Към днешна дата, множество синтетични влакна са направени главно от четири вида химически материали: целулоза (вискоза), полиамид, полиакрилонитрил и полиестери. Повече от 50% от съвременни влакна, направени от материали, синтезирани в последните 50-60 години.
На практика, широко използвани химически и дообработване на платове. Вълна разработена технология химическа обработка за осигуряване на стабилност срещу молци. Намерени начини за намаляване на свиването на материала и придават устойчивост бръчки качества за него. Тя обръща голямо внимание на развитието на ефективни методи за обработка на материали за антистатични, антимикробно, петно устойчиви и други важни свойства.
Сред всички произведени през 70-те години делът на изкуствени материали платове за дрехи е около 50% за стоки за домакинството - около 25%, а най-много за технически цели. Създадена масово производство на високоякостни въжета от полиамид, полиестер и вискоза за шинна промишленост.
Обемът на производство на синтетични материали за изработването на дрехи, се определя от търсенето на потребителите, която е била низходяща тенденция през последните години. Подобна тенденция е оправдано, тъй като производството на синтетични влакна не притежават всички качества, присъщи на естествени влакна. И един от най-важните задачи на химиците - въвеждат за свойствата и качеството на изкуствени материали в естественото.
Новото поколение на тъкан, върху които експерти работят днес могат да пренастроят разбирането ни за дрехи и неговите функции. Такива тъкани са направени от влакна, че техните изобретатели наричат "интелигентни". За такова свързване определение на скрити материали, които са полезни за човека свойства. Когато те се затопли студа, в жегата - хладно, махнете тенджерата и се срещат с други нужди на кожата. Вече налични в търговската мрежа леки материи, които имат висока степен на защита от слънчевите лъчи. Има и плат преминава ултравиолетови лъчи.
Американската загриженост "DuPont" първото чисто синтетични влакна - найлон - освободен преди повече от 60 години. Тогава имаше акрил, полиамид, полиестер и други влакна, които са родени в лабораторни реплики. Въпреки това, потребителите са относително бързо признати за предимствата и недостатъците на синтетичните тъкани, които от време. Риза, която не се нуждае от желязо в същото време през лятото не позволява на тялото да диша, и zimoynesogrevala. Euphoria, повдигнати първите синтетични продукти, най-вече над боклук, а не гардероб.
Много време е минало, преди да може да се разбере и да се преодолеят границата между естествени и синтетични влакна. Сега химията играе лесно най-добрите качества на лен, памук, вълна и естествени материали отдавна са предмет на постоянен химическа обработка, който придава, например, еластичността на памук или ленена кърпа прави по-малко, свиваща се.
днешните иновации са оказали влияние върху геометрията на влакното. Производителите на текстилни суровини са склонни да правят възможно по-тънък конец. Finer нишка синтетична тъкан вижда ясно на снимката, взети под микроскоп (вж. Фиг. 6.13).
Любимият материал на днешната мода - еластична полезно не само в спортно облекло, но и в ежедневието костюми. Вече има плат, който се основава поставени малки стъклени мъниста, които отразяват светлината; Дрехи на този въпрос - добра защита за тези, които са на улицата през нощта е например, за транспортни ръководителите на полети.
Един разнообразие от синтетика - кевлар пет пъти по-силен при скъсване от стомана, и се използва за izgotavleniye бронирани жилетки.
Много оригинален плат производствени технологии за астронавт дрехи, които могат да го пазят извън атмосферата на ледения студ на космоса и изгарящата топлината на слънцето. Тайната на такива облекла в милиони микроскопични капсули вградени в тъкан или пластмаса пяна (вж. Фиг. 6.14).
Капсулите съдържат парафини. При нагряване, те се топят и премахва топлината от материалите наблизо. В крайна сметка, костюм на подобен плат се превръща в пречка за слънчевите лъчи за човешкото тяло. Решаването обратният проблем - охлаждане на същия парафин топки започват да се лекува под влияние на студ, идващи отвън; втвърдяване придружен от еволюцията на топлина, която загрява тялото тъкан и космонавт.
Свързани статии