Материаловедение. Низкомолекулярное соединение, предназначенное для получения полимеров

1.

Материаловедение

2.

Материаловедение : учебник / Г. Г. Сеферов и др.
- Москва : ИНФРА-М, 2021. - 151 с. - (Среднее
профессиональное образование). - URL:
https://znanium.com/catalog/product/1231316
Д.З.
Выучить конспект лекции.
Прочитать гл. 8.

3.

1. Низкомолекулярное соединение,
предназначенное для получения полимеров:
A. молекула
B. полимер
C. мономер
D. атом
2. Материалы на основе органических
природных, синтетических или органических
полимеров, из которых можно после нагрева и
приложения давления формовать изделия
сложной конфигурации называют:
A. каучук
B. мономер
C. пластмассы
D. резина

4.

3. Синтетические полимеры получают
способами:
A. полимеризацией
B. полимодификацией
C. поликонденсацией
D. полиреструктеризацией
4.Основной компонент для получения резины:
A. целлулоид
B. текстолит
C. каучук
D. каолин

5.

5. Какие соединения относятся к полимерам?
A. полиэтилен
B. полипропилен
C. полистирол
D. все ответы верны
6. Формы макромолекул:
A. разветвленный
B. пространственный
C. линейный
D. все ответы верны

6.

7. Полимеризация - это…
A. физическое состояние
B. химическое свойство
C. структурное (элементарное) звено
D. реакция получения полимеров
8. Прозрачность (при быстром охлаждении в
процессе формообразования), высокая
температура плавления, химическая и
водостойкость - какому соединению
свойственны данные качества?
A. поливинилхлорид
С. ПЭ низкого давления
B. полипропилен
D. ПЭ высокого давления

7.

9. Для замедления процессов старения в
полимерные материалы добавляются
А) отвердители
Б) красители
В) стабилизаторы и антиоксиданты
Г) наполнители
10.Превращение материала в сыпучий
зернистый продукт, состоящий из однородных
по размеру частиц гранул
А) гранулирование
Б) смешение
В) плавление
Г) измельчение

8.

11. Вещества придающие полимеру требуемую
расцветку изделия называют:
А) пластификаторами
Б) отвердители
В) красители и пигменты
Г) смягчители
12. К термопластичным пластмассам относится
…
А) текстолит
Б) гетинакс
В) фенопласт
Г) полиэтилен

9.

13. Продукт химического превращения
каучуков называется …
А) резиной
Б) пластмассой.
В) абразивом
Г) керамикой
14. Варка стекла осуществляется при
температуре а градусах Цельсия:
A. 700-800
B. 1400-1500
C. 2000-3000
D. 5400-5500

10.

15. Твердость стекла, как и многие другие
свойства, зависит от:
а) места производства
б) температуры плавления
в) примесей
г) цвета
16.Выгорающие добавки в глину вводят с
целью
а) увеличения прочности
б) повышения пористости изделия
в) повышения водостойкости
г) снижения их массы

11.

Лекция №12
Композиционные
материалы

12.

1. Общая характеристика
композитов

13.

Композиционный материал (КМ),
композит - материал, изготовленный из двух
или более компонентов.
Свойства КМ определяются входящими в
них компонентами, но отличаются от свойств
компонентов, взятых в отдельности.
Пример: железобетон.
Используется для конструкций, имеющих
жесткость и прочность на растяжение (перекрытия,
балки, пролеты мостов и др.).

14.

Клееная фанера.
Стеклопластики - полимеры, армированные
стеклянными волокнами.
Характеризуются прозрачностью к радиоволнам,
прочностью, электроизоляцией,
низкой теплопроводностью.

15.

КМ обладают признаками:
-имеют новые свойства, отличающиеся от свойств,
составляющих эти материалы компонентов;
- компоненты разделены границами;
- неоднородны в микромасштабе и однородны в
макромасштабе.

16.

КМ состоят из матрицы (основы) и
наполнителя.
Компонент, непрерывный во всем объеме КМ,
называется матрицей, а прерывистый,
разъединенный в объеме композиции элемент
(элементы) называется наполнителем.
КМ классифицируют по:
типу матрицы, виду армирующего элемента,
особенностям строения и методам получения.

17.

Разделение КМ по типу материала матрицы:
металлические, полимерные, керамические,
комбинированные и др.
Наполнитель (армирующий элемент) –
проволока, частицы, волокна, нити, ткани, которые
способствуют повышению прочности материала в
2-10 и более раз по сравнению с прочностью
матрицы.

18.

19.

Металлические матрицы обеспечивают высокую
прочность, тепло- и электропроводность КМ, но
отличаются высокой плотностью, недостаточной
износостойкостью и низкой химической
стойкостью.
Полимерные матрицы при относительно низкой
прочности и недостаточной теплостойкости
характеризуются более высокой химической
стойкостью и низкой плотностью.
Керамические матрицы отличаются высокой
термостойкостью, прочностью и жесткостью, но
имеют высокую стоимость.

20.

По схеме расположения наполнителей
выделяют три группы КМ:
1. с одноосным (линейным) расположением
наполнителя в виде волокон, нитей, нитевидных
кристаллов в матрице параллельно друг другу;
2. с двухосным (плоскостным) расположением
армирующего наполнителя;
3. с трехосным (объемным) расположением
армирующего наполнителя и отсутствием
преимущественного направления в его
распределении.

21.

Схема армирования композиционного материала:
а - одноосное; б - двухосное;
в – трехосное

22.

Комбинированные КМ бывают:
полиармированные (содержащие два и более
различных по составу и природе армирующих
элемента), полиматричные (имеющие две или
более матрицы) и т. д.
Гибридные имеют слои с разными видами матриц,
одна из которых может быть без наполнителя.

23.

Схема комбинированных КМ:
а - полиармированные; б - полиматричные;
в - гибридные

24.

Процесс создания КМ включает следующие
этапы:
- проект предполагаемых свойств КМ;
-выбор состава композита и технологии его
производства;
-оценка основных свойств созданного материала и
сравнение их с заданием на проектирование.
Разработчикам нового материала необходимо определить
его свойства (прочность, твердость и др.), параметры
окружающей среды при эксплуатации изделий
(влажность, степень разрежения, температуру воздуха и
другие) и их влияние на свойства материала и т. д.

25.

Получают КМ способами:
-пропиткой наполнителей матричным раствором;
-нанесением матрицы на волокна напылением;
-электрохимическим способом;
-введением тугоплавких наполнителей в
расплавленный материал матрицы;
-прессованием;
-спеканием.

26.

2. КМ с металлической матрицей

27.

КМ с металлической матрицей состоят из
металлической матрицы (Аl, Мg, Ni, Ti и их
сплавов), упрочненной волокнами (волокнистые
материалы) или тугоплавкими частицами, не
растворяющимися в основном металле (дисперсноупрочненные материалы).
Пример: повышение жаропрочности никелевых
сплавов достигается их армированием
вольфрамовой или молибденовой проволокой.

28.

КМ на металлической основе обладают высокой
прочностью и жаропрочностью, но малой
пластичностью.
Однако волокна в КМ уменьшают скорость
распространения трещин, зарождающихся в
матрице, и практически полностью исключают
внезапное хрупкое разрушение материала.

29.

КМ с металлической матрицей применяются в:
1.авиации - для изготовления высоконагруженных
деталей самолетов и их двигателей;
2. космической технике (узлы силовых
конструкций аппаратов, подвергающихся нагреву);
3. автомобилестроении (для облегчения веса
кузовов, рессор, рам, панелей кузовов, бамперов);
4.горной промышленности (буровой инструмент,
детали комбайнов и т. д.);
5. гражданском строительстве (пролеты мостов,
элементы сборных конструкций высотных
сооружений и т. д.) и в других областях техники.

30.

3. Полимерные КМ

31.

Полимерные КМ состоят из полимерной матрицы
и наполнителя в виде волокон, дисперсных частиц
или порошков.

32.

Полимерные композиты с волокнистым
наполнителем из стекла, асбеста, углерода и бора
называются стекло-, асбо-, угле- и боропластики.
Обладают высокой прочностью и используются в
транспортном машиностроении, судостроении и
авиастроении.
Углепластики имеют термическую и химическую
стойкость, электро- и теплопроводность.

33.

Примеры полимерных слоистых композитов текстолиты и гетинаксы (основе ткани и бумаги
соответственно, пропитанные смолами).
Широко распространенными КМ являются
стеклопластики на основе стеклотканей, а также
изделия из композитов на основе каучуков и резин
(приводные ремни, транспортерные ленты, шины
автомобилей и др.).

34.

В приборостроении стеклопластики применяются
для изготовления каркасов, панелей, печатных
плат, корпусных деталей.
В транспортном машиностроении
стеклопластики применяют для обшивки вагонов,
контейнеров, кабин.
В судостроении стеклопластики применяют для
изготовления корпусов лодок, катеров, траулеров,
резервуаров для перевозки сжиженных газов и
жидких продуктов.

35.

4. Керамические КМ

36.

Керамические КМ образованы матрицей на
основе керамики, асбеста, графита.
Наполнители - высокопрочные волокна, сетки,
дисперсии.
Большое применение получают наполнители
керамических КМ в виде нитевидных
кристаллов на основе Аl2O3, SiC, AlN, TiO2 и др.
соединений.

37.

Керамические КМ получают преимущественно
методами порошковой металлургии.
Слоистые керамические КМ содержат компоненты,
расположенные в виде слоев различного состава с
наполнителем- фольгой.
Разработана группа гранулослоистых
керамических КМ, состоящих из компонентов в
виде гранул.
Металлокерамические материалы на основе
кремния и алюминия используют для изготовления
деталей двигателей внутреннего сгорания.

38.

5. Нанокомпозиты

39.

Понятие «нанокомпозиты» стало использоваться в
70-е годы прошлого столетия.
Один нанометр нм (от греч. «нано» - «карлик»)
равен одной миллиардной части метра. На этом
расстоянии можно вплотную расположить
примерно 10 атомов.
Нанокомпозиты – это материалы,
сформированные при введении наноразмерных
частиц (наполнителей) в твердую матрицу.

40.

Частицы наполнителя должны иметь размеры
1-100 нм.
Примеры - армированные или упрочненные
нановолокнами пластики, керамика и другие
материалы.
Нановолокнами являются нитевидные кристаллы
(или «усы») - монокристаллы в форме иголок и
волокон, имеющие диаметр от нескольких нм до
нескольких сотен микрон.
Нитевидные кристаллы имеют высокую
прочность, которая объясняется уменьшением
объемных и поверхностных дефектов при их
размерах.

41.

Также используются наполнители:
- углеродные нанотрубки и нановолокна,
- металлические, оксидные и гидроксидные
нанотрубки (B4C, BN, LaF3, SiC, TiS2, MoS2 ). Их
длина составляет 3-30 мкм, внешний диаметр 25100 нм, внутренний диаметр 10-80 нм),
- короткие нановолокна и наностержни,
- наночастицы сферической или нерегулярной
формы.

42.

Нанокомпозиты на основе керамической матрицы
можно определить как керамический материал,
получаемый спеканием глин или порошков
неорганических веществ, размеры кристаллитов
которых имеют размеры менее 100 нм.