Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 55
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
«Георгиевский техникум механизации, автоматизации и управления»
ГБПОУ ГТМАУ
Специальность 08 02 08 Монтаж и эксплуатация оборудования и систем газоснабжения
Реферат
На тему: «Пластмассы»
Выполнил: Бледной Никита Васильевич
Студент: ГБПОУ ГТМАУ
Номер группы: 421
Проверил: Шейкин А. С.
Георгиевск 2022
Содержание
Введение 3
1.Историческая справка 5
2.Состав пластических масс 6
3.Классификация пластмасс 8
Заключение 14
Список использованных источников 15
Введение
полимер пластмасса высокомолекулярный атом
К неметаллическим материалам относятся полимерные органические и неорганические материалы.
Полимеры (от поли... и греч. méros — доля, часть) – высокомолекулярные соединения (ВМС), вещества с большой молекулярной массой, в которых атомы, соединенные химическими связями, образуют линейные, разветвленные, лестничные, цепи, а также пространственные трехмерные структуры.
К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук и другие органические вещества. Большое число полимеров получают синтетическим путем на основе простейших соединений элементов природного происхождения путем реакций полимеризации, поликонденсации, и химических превращений.
Линейные ВМС могут иметь как кристаллическую, так и аморфную (стеклообразную) структуру. Разветвленные и трехмерные полимеры, как правило, являются аморфными. При нагревании они переходят в высокоэластическое состояние подобно каучуку, резине, и другим эластомерам. При действии особо высоких температур, окислителей, кислот и щелочей, органические и элементоорганические ВМС подвергаются постепенному разложению, образуя газообразные, жидкие, и твердые соединения.
Физико-механические свойства линейных и разветвленных полимеров во многом связаны с межмолекулярным взаимодействием за счет сил побочных валентностей. Так, например, молекулы целлюлозы взаимодействуют между собой по всей длине молекул, и это явление обеспечивает высокую прочность целлюлозных волокон. А разветвленные молекулы крахмала взаимодействуют лишь отдельными участками, поэтому не способны образовывать прочные волокна. Особенно прочные волокна дают многие синтетические полимеры (полиамиды, полиэфиры, полипропилен), линейные молекулы которых расположены вдоль оси растяжения. Трехмерные структуры могут лишь временно деформироваться при растяжении, если они имеют сравнительно редкую сетку (подобно резине), а при наличии густой пространственной сетки они бывают упругими или хрупкими в зависимости от строения.
ВМС делятся на две большие группы: гомоцепные, если цепь состоит из одинаковых атомов (в том числе карбоцепные, состоящие только из углеродных атомов), и гетероцепные, когда цепь включает атомы разных элементов. Внутри этих групп полимеры подразделяются на классы в соответствии с принятыми в химической науке принципами.
Полимерные материалы делятся на три основные группы: пластические массы, каучуки, волокна химические. Они широко применяются во многих областях человеческой деятельности, удовлетворяя потребности различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, медицины, культуры и быта.
1.Историческая справка
Термин «полимерия» был введен в науку И.Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества, имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. «Истинные» синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.
Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название - целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году.
Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к «осмолению» продуктов основной химической реакции, т.е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют «смолами»). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол),
Химия полимеров возникла только в связи с созданием А.М.Бутлеровым теории химического строения. А.М.Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г.Бушарда, У.Тилден, немецкий учёный К Гарриес, И.Л.Кондаков, С.В.Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У.Карозерса.
С начала 1920 годов развиваются также теоретические представления о строении полимеров. Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам, состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря нековалентным связям (теория «малых блоков»). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г.Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.
2.Состав пластических масс
Пластмассами называют обширную группу органических материалов, основу которых составляют искусственные или природные высокомолекулярные соединения — полимеры, способные при нагревании и давлении формоваться и устойчиво сохранять приданную им форму. Большой класс полимерных органических легко формуемых материалов, из которых можно изготавливать легкие, жесткие, прочные, коррозионностойкие изделия.
Эти вещества состоят в основном из углерода, водорода, кислорода и азота. Все полимеры имеют высокую молекулярную массу, от 10 000 до 500 000; для сравнения: кислород (O2) имеет молекулярную массу 32.
Состав пластмасс очень сложен, но чаще всего это композиции различных веществ, взятых в определенном соотношении. Пластмассы включают обязательный компонент – связующее вещество. В качестве связующего для большинства пластмасс используют синтетические смолы, реже применяют эфиры целлюлозы. От связующего вещества зависят тип пластмассы, ее свойства и способ переработки в изделия. Для некоторых пластмасс (полиэтилен, полипропилен) количество связующего достигает более 95%. Также пластмассы содержат другие важные элементы, придающие пластмассам новые свойства:
-
наполнители (порошкообразные, волокнистые); -
пластификаторы; -
отвердители; -
катализаторы; -
ингибиторы; -
красители.
Наполнители придают изделиям из пластмасс большую механическую прочность, повышают вязкость, сокращают усадку при охлаждении, снижают их стоимость за счет сокращения доли связующего. В качестве наполнителей применяются измельченные вещества органического и неорганического происхождения, древесная мука, хлопковый пух (линт), ткани, бумага, графит, различные волокна, асбест. После пропитки наполнителем связующим получают полуфабрикат, который спрессовывают в монолитную массу.
Пластификаторы предназначены для снижения жесткости и хрупкости, облегчения формования изделий, повышения их эластичных и пластичных свойств. Пластификаторами служат высококипящие органические жидкости: дибутилфталат, стеарин, глицерин, олеиновая кислота.
Стабилизаторы—органические вещества (амины, стеараты, нафтолы), способствующие сохранению свойств пластмасс в процессе эксплуатации и замедляющие их старение (ухудшение свойств). Старение может протекать под действием света, тепла, кислорода и озона воздуха, ультрафиолетовых излучений, деформаций. В зависимости от типа пластмассы и условий эксплуатации изделий из нее выбирают соответствующий стабилизатор. Отвердители, катализаторы и ингибиторы являются разновидностью стабилизаторов.
Отвердители - химические вещества, с помощью которых происходит отверждение мономеров и олигомеров при производстве полимерных материалов. К их числу относятся катализаторы (кислоты, соли, основания), инициаторы (органические и неорганические перекиси и гидроперекиси), ускорители (например, ускорители вулканизации каучуков). В зависимости от химической природы олигомеров используют различные вещества для их отверждения. Так, для отверждения ненасыщенных полиэфирных полимеров используют инициаторы: гидроперекись изопропилбензола (кумола), перекиси бензоила и метилэтилкетона, и ускорители: нафтенаты кобальта, марганца, кальция, никеля, а также третичные ароматические амины.
Катализаторы вводят для сокращения времени отверждения пластмасс, например для фенолоформальдегидного полимера ускорителем являются известь и уротропин.
Для окраски пластмасс используют красители и пигменты как органические, так и минеральные (сажу, двуокись титана, охру, мумию). Необходимо, чтобы красители хорошо окрашивали материал и не изменяли своей окраски под действием света, высокой температуры переработки продуктов питания.
3.Классификация пластмасс
Основой пластмасс являются высокомолекулярные соединения, которые состоят из гигантских молекул. Такие вещества называются полимерами, а исходные низкомолекулярные продукты, используемые для получения полимеров, называются мономерами (рис. 2).
Отличительной особенностью строения полимеров является наличие цепных молекул - макромолекул, в которых последовательно связано большое количество атомных группировок, называемых звеньями.
Классификация высокомолекулярных соединений может производиться по различным признакам, знание которых позволяет получить ценнейшие сведения о структуре и основных свойств таких соединений и композиций, полученных на их основе.
Пластмассы различаются.
1. По строению макромолекул:
-
линейные, -
разветвленные, -
сетчатые пространственные.
У линейных полимеров макромолекулы представляют собой длинные зигзагообразные цепи длиной до 1,27-10 Å (0,127 мм).
Разветвленные пластмассы состоят из макромолекул с боковыми ответвлениями, число и длина которых могут варьироваться в широких пределах.
Сетчатые пластмассы построены из длинных цепей, соединенных друг с другом в трехмерную сетку поперечными химическими связями.
Следует отметить, что любой полимер неоднороден по молекулярной массе, то есть наряду с очень большими молекулами в полимере могут быть и молекулы средних и малых размеров.
2. По способу получения на изготовленные:
-
полимеризацией -
поликонденсацией
При полимеризации молекулы мономера соединяются между собой в длинные цепные молекулы без выделения побочных продуктов, Например, этилен (мономер) под воздействием высокой температуры и давления превращается в полиэтилен (полимер), молекулы которого состоят из многократно повторявшихся остатков мономера - этилена (-СН2-СН2-)n. Если полимеризуются два или большее число мономеров разного строения, то этот процесс называется сополимеризация.
Принципиально отличается от полимеризации процесс получения полимеров поликонденсацией, при котором соединение молекул одинакового или различного строения сопровождается выделением простейших низкомолекулярных продуктов. Например, при поликонденсации дикарбоновых кислот с диаминами получаются полиамиды.
3. По отношению к нагреванию:
-
термопластичные (термопласты) -
термореактивные (реактопласты)
Термопласты при нагреве до определенной температуры не претерпевают коренных химических изменений. Они могут многократно нагреваться в указанном интервале температур, а затем возвращаться в исходное состояние. Молекулы термопластов обычно имеют линейную структуру. В группу термопластов входят: полиэтилен, полипропилен, полиамиды, полиметилметакрилат. Первым термопластом, нашедшим широкое применение, был целлулоид—искусственный полимер, полученный путем переработки природного—целлюлозы.
Реактопласты под воздействием температуры подвергаются необратимым изменениям в результате соединения макромолекул друг с другом поперечными химическими связями с образованием трехмерных (пространственных) сеток.
Изделия из реактопластов при нагреве не размягчаются и не могут подвергаться повторной переработке. К реактопластам относят фенолформальдегидные смолы, аминопласты, эпоксидные смолы, полиуретаны. По способу производства связующего пластмассы подразделяются на пластмассы, получаемые методом цепной полимеризации (сополимеризации) и поликонденсации. (Схема 2)