Реферат - Хімічні волокна.
Химия

Реферат — Хімічні волокна.


Завантажити реферат: Хімічні волокна

З 1931 року, крім бутадієнового каучуку, синтетичних полімерів ще не було, а для виготовлення волокон використовувалися єдино відомі тоді матеріали на основі природного полімеру — целюлози.

Революційні зміни настали на початку 60-х років, коли після оголошення відомої програми хімізації народного господарства промисловість нашої країни почала освоювати виробництво волокон на основі полікапроаміду, поліефірів, поліетилену, поліакрилонітрилу, поліпропілену та інших полімерів.

Тоді полімери вважали лише дешевими замінниками дефіцитної природної сировини — бавовни, шовку, вовни. Але незабаром прийшло розуміння того, що полімери і волокна на їх основі часом краще, ніж традиційно використовуються природні матеріали — вони легші, міцніші, більш жаростійкі, здатні працювати в агресивних середовищах. Тому всі свої зусилля хіміки та технологи направили на створення нових полімерів, що володіють високими експлуатаційними характеристиками, та методів їх переробки. І досягли у цій справі результатів, що часом перевершують результати аналогічної діяльності відомих зарубіжних фірм.

На початку 70-х за кордоном з’явилися волокна кевлар (США), що вражають своєю міцністю, дещо пізніше — тварон (Нідерланди), технора (Японія) та інші, виготовлені на основі полі-п-фенілентерефталаміду та інших аналогічних полімерів ароматичного ряду, що отримали збірне назва арамідів. На основі таких волокон були створені різні композиційні матеріали, які стали успішно застосовувати для виготовлення відповідальних деталей літаків та ракет, а також шинного корду, бронежилетів, вогнезахисного одягу, канатів, приводних ременів, транспортерних стрічок та багатьох інших виробів.

Ці волокна широко рекламувалися у світовій пресі. Однак тільки вузькому колу фахівців відомо, що в ті ж роки російські хіміки та технологи самостійно створили арамідне волокно терлон, яке не поступається за своїми властивостями зарубіжним аналогам. А потім тут же були розроблені методи отримання волокон СВМ та армос, міцність яких перевищує міцність кевлару в півтора рази, а питома міцність (тобто міцність, віднесена до одиниці ваги) перевищує міцність високолегованої сталі у 10-13 разів! І якщо міцність сталі на розрив становить 160-220 кг/мм2, то зараз активно ведуться роботи зі створення полімерного волокна із міцністю до 600 кг/мм2.

Інший клас полімерів, придатних для отримання високоміцних волокон — рідкокристалічні ароматичні поліефіри, тобто полімери, що мають властивості кристалів в рідкому стані. Волокнам на їх основі властиві не лише переваги арамідних волокон, але ще й висока радіаційна стійкість, а також стійкість до дії неорганічних кислот та різних органічних розчинників. Це ідеальний матеріал для армування гуми та створення високонаповнених композитів; на його основі створено зразки світловодів, якість яких відповідає найвищому світовому рівню. А найближче завдання — створення про молекулярних композитів, тобто композиційних матеріалів, у яких армуючими компонентами служать самі молекули рідкокристалічних полімерів.

Молекули звичайних полімерів містять, крім вуглецю, ще атоми інших елементів — водню, кисню, азоту. Але зараз розроблені методи отримання волокон, що являють собою, по суті, чистий полімерний вуглець. Такі волокна мають рекордну міцність (понад 700 кг/мм2) і жорсткість, а також надзвичайно малі коефіцієнти термічного розширення, високу стійкість до зносу і корозії, до впливу високих температур і радіації. Це дозволяє успішно використовувати їх для виготовлення композиційних матеріалів — вуглепластиків, що застосовуються у найвідповідальніших конструкційних вузлах швидкісних літаків, ракет та космічних апаратів.

Застосування вуглепластику виявляється економічно дуже вигідним. На одиницю ваги виготовленого з нього виробу потрібно витратити в 3 рази менше енергії, ніж на виріб із сталі, та у 20 разів менше, ніж із титану. Тонна вуглепластика може замінити 10-20 тонн високолегованої сталі. Турбіна насоса, виготовлена ​​з вуглепластику і придатна для перекачування мінеральних кислот при температурах до 150оС, виявляється удвічі дешевшою і служить у шість разів довше. Зменшується й трудомісткість виготовлення деталей складної конфігурації.

Багато якостей вуглекомпозитів можна змінювати у найширших межах. Наприклад, створені матеріали з коефіцієнтом тертя, що становить лише 0,06, — їх можна використовувати в підшипниках ковзання. Однак є й матеріали з коефіцієнтом тертя до 0,7, а це означає, що з них можна робити гальмівні колодки, що не містять азбесту.

Ще одна чудова властивість матеріалів на основі вуглецевих волокон – їх здатність добре проводити електрику та тепло. Це дозволяє робити на їх основі сухі безінерційні електронагрівачі у вигляді жорстких пластин, або м’яких тканин. Вони абсолютно безпечні у пожежному відношенні, оскільки тепловий потік рівномірно розподіляється по великій поверхні, і їх можна використовувати для обігріву приміщень або сидінь автомобілів та тракторів. Харчуються такі нагрівальні елементи або постійним струмом з напругою від 6 до 18, або змінним струмом з напругою від 24 до 220 В.

Електропровідність вуглецевих волокон дозволяє боротися і з статичною електрикою, що доставляє чимало клопоту (до речі, далеко не нешкідливим для здоров’я людини): достатньо ввести в матеріал (тканину, папір) всього 0,02 — 1% вуглецевого волокна, щоб електричні заряди повністю «стікали» з цього матеріалу, як після обробки антистатиком.

Вуглецеві матеріали мають і медичні сфери застосування: живий організм їх не відкидає. Тому якщо скріпити зламану кістку штифтом на основі вуглепластику, а пошкоджене сухожилля замінити легкою та міцною вуглецевою стрічкою, то організм не сприйме цей матеріал як чужорідний. А вуглецеві матеріали, що мають високу адсорбційну активність, з успіхом застосовують у вигляді пов’язок, тампонів і дренажів при лікуванні відкритих ран і опіків — у тому числі і хімічних. Сорбційні властивості спеціально приготовленого вуглецевого волокна в 2,5 рази вищі за сорбційні властивості активованого вугілля!

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *