1. Квантово-механични представи за строежа на електронната обвивка на атома. Квантови числа


Особености в структурата и св-вата на полимерите. Класификация. Разлика м/у полимери и нискомолекулни в-ва



страница5/6
Дата07.04.2017
Размер0.91 Mb.
#18676
1   2   3   4   5   6

25.Особености в структурата и св-вата на полимерите. Класификация. Разлика м/у полимери и нискомолекулни в-ва.

Високомолекулни са тези съединения, чиято молекула е изградена от стотици хиляди атоми свързани помежду си с хим. връзки. Тяхната молекулна маса е от 104-106 въглеродни единици.

Полимерите са високомолекулни съединения, чиято макромолекула е изградена от повтарящи се еднакви или различни групи от атоми наречени мономери или елементарни звена. Тяхният брой се бележи с “n” и се нарича степен на полимеризация. Мономерите са нискомолекулните съединения, от които се получават полимерите. Названието на полимера, понякога се определя от това на мономера чрез добавяне на представката “поли”-име_на_мономера.

Когато степента на полимеризация е малка, даденият полимер се нарича олигомер или синтетична смола. Когато степента е голяма, даденият продукт е полимер.

Синтетичните смоли представляват твърди или полутечни аморфни продукти, от които се получават полимерите или пластмасите. В зависимост от своя произход полимерите биват:

1)Естествени полимери – напр. каучук, целуоза и др.

2)Изкуствено получени полимери – получават се чрез обработка на естествени полимери – напр. гума, ебонит и др.

3)Синтетични полимери – получават се чрез полимеризация или поликондензация.

В зависимост от своя състав полимерите биват:

1)Неорганични полимери – тяхната макромолекула не съдържа въглерод – напр. кварц, слюда, глина и др.

2)Елементно-органични полимери – тяхната макромолекула освен C, H, O2, N, S, Cl съдържа още силиций, алуминий, титан и др.

3)Органични полимери – тяхната макромолекула съдържа C, H, O, N, S, Cl. Те могат да бъдат карбоверижни, когато макромолекулата им е изградена само от въглеродни атоми (-C-C-..C-). Ако макромол. съдържа и друг елемент, даденият полимер е хетероверижен (-C-C-N-C).

Полимерните макромолекули могат да бъдат:

1)линейни (-C-C-...C-) 2)Разклонени. 3)С пространствено-мрежова структура.

При нагряване полимерите могат да бъдат:

1)термопластични – това са тези полимери, които при загряване омекват, а при охлаждане плучават първоначалните си св-ва. Процесът може да се повтаря многократно.

2)термореактивни – това са тези, които при загряване търпят химични промени и получават пространствено мрежова структура. При по-нататъчно загряване те термично деструктират.

Разлика м/у нискомолекулни в-ва и полимери.

Нискомол. в-ва както от неорганичен, така и с органичен произход имат точно определена молекулна маса, Т0 на топене и кипене, кристалографска с-ма в която кристализират и т.н., тоест точно определени св-ва.

Високомолек. съединения или полимерите не са точно дефинирани химични съединения. Причина за това е че те съдържат макромолекули с най-различна дължина - от мономери до макромол, изградени от хиляди атоми.

Молекулната маса на полимера представлява статистическа величина, получена като средноаритметично от масите на всички молекули. Тя зависи не само от вида на полимера, но и от начина му на получаване. Поради тази причина, полимерите нямат точно определена Т0 на топене, а имат интервал на топене от 100-200С. Полимерите се срещат само в кондензирано състояние – твърдо или течно. При загряване те не преминават в газообразно съст., а деструктират.

Когато полим. имат линейна структура на макромолекулата, те имат много добри физико-механични показатели. Имат сравнително висока Т0 на топене и по-голяма твърдост. Причината за това е че линейните макромолекули могат да се доближават много близо една до друга и поради техните големи размери, м/у молекулните сили са много големи. Ако полимера съдържа полярни групи, м/у молек. сили са даже още по-големи.

Полимерите със разклонена структура на макромол. са гъвкави и еластични с по-ниска Т0 на топене и по-лоши физико-механични св-ва. Причина за това е, че разклонените макромолекули НЕ могат плътно да се подредят една до друга. Това намалява м/у молек. сили.

Полимерите както с линейна, така и с раклонена структура на макромол., имат термопластични св-ва. Това означава че те могат да се топят и да се разтварят в органични разтворители.

Полимерите с пространствено-мрежеста структура на макромол. имат термо-реактивни св-ва. Те не могат да се топят и да се разтварят в органични разтворители. Това зависи особено много от честотата на напречните връзки. Колкото повече са тези връзки, толкова по-трудно топим и разтворим е полимерът (e.g. гума, ебонит)



25. Полимерни материали. Класи- фикация. Методи за получаване.

-Съединения, молекулите на които са изградени от стотици хиляди атоми, свързани с химични връзки и молекулната им маса е от няколко хиляди до няколко милиона въглеродни единици, се наричат високомолекулни. Много от високомолекулните съединения са полимери.

-Полимерите са високомолекулни съединения, молекулите на които се състоят от голям брой повтарящи се атомни групировки (мономерни звена),свързани помежду си с ковалентни химични връзки. Името им произлиза от гръцките “поли”- много и “мерос”-части.

-Мономерите са нискомолекулни съединения, изграждащи макромолекулите на полимерите.Нискомолекулните вещества, от които могат да се синтезират полимери, трябва да съдържат сложна връзка, нестабилен пръстен или реактивоспособни функционални групи (-СО,-NН2,-ОН,СООН) Броят на мономерните звена в макромолекулите характеризира степента на полимеризация “n”.В зависимост от степента на полимеризация полимерите биват: синтетични смоли или олигомери и полимери.

-Смолите са твърди или полутечни аморфни органични вещества с неголяма молекулна маса, способни при преработка в резултат на втвърдяване да се превръщат в нетопими и неразтворими вещества. Полимерите изградени от еднакви мономерни звена се наричат хомополимери .Когато

във веригата на макромолекулите се съдържат различни мономерни звена , полимерите се наричат съполимери .

--Класификация на полимерите

В зависимост от произхода си , полимерите

се делят на :

-природни –отделени от природни продукти от растителен или животински

произход;

-изкуствени – получени чрез химична модификация на природни полимери;

-синтетични-получени чрез синтез на нискомолекулни съединения. В зависимост от метода на получаване биват- полимеризационни и поликондензационни.

- В зависимост от химичния състав на образуващите ги елементарни звена биват:

-неорганични , в молекулата на които не се съдържат въглеродни атоми(неорганични стъкла, слюда, азбест, кварц, глина и др.);

-елементоорганични, които освен C,H,O,Cl,S съдържат още Si,Al,Ti,Sn и др.;

-органични-съдържащи в макромолекулата си C,H,N,S,O,Cl и др.Когато основната верига е изградена само от въглеродни ато-ми, полимерите се наричат карбоверижни. При наличието и на др. атоми във веригата – се наричат хетероверижни. -Структурата на макромолекулите , които изграждат полимерите , може да бъде: ли-нейна, разклонена или пространствено съшита.

-Синтезирането на всеки полимер премина-ва през два етапа: получаване на мономера и превръщането му вполимер. Най-често използваните методи за синтез са: полимеризация и поликондензация.



26. Молекулна и надмолекулна структура на полимерите в аморфно и кристално състояние.Свойства на полимерите в стъкловидно, вискозно-течно и високоеластично състояние.

-Полимерите са изградени от макромолеку-ли.Всяка от които съдържа някоко струк-турни единици:-елементарни звена, свърза-ни с ковалентна връзка; -механични сегмен-ти, колкото е по-малък, толкова по-гъвкава е макромолекулата; -верижна макромолеку-ла.

-Структурните единици и макромолекулите в полимерите се движат, взаимодействат си и се обединяват в по-сложни структури, на-речени надмолекулни структури на полиме-рите.Под надмолекулна структура е прието да се разбира съвкупността от различни по структура сложни агрегати, получени при самоволното подреждане и обединяване на макромолекулите.От надмолекулните структури зависят свойствата и експлоата-ционните възможности на полимерите.

Според степента на подреденост на макро-молекулите и сложноста на образуваните агрегати надмолекулните структури са: първични (глобулите и пачки) и вторични. Глобулните структури представляват огъна-ти или навити на кълбо единични макромо-лекулни вериги. Линейните агрегати (пачки) са изградени от различен брой ли-нейни макромолекули При взаимодействие пачките агрегират в по-сложни структури – вторични надмолекулни образувания (фи-брили,дендрити,сферолити и монокристал).

-В зависимост от степента на подреденост на макромолекулите и типа на съдържащи-те се в тях надмолекулни структури, поли-мерите могат да съществуват в две фазови състояния – аморфно и кристално.

Полимерите се характеризират с три физични състояния: стъкловидно, високо-еластично и вискознотечно (в зависимост от температурата).

В стъкловидно състояние аморфните поли-мери се разглеждат като полимерни стъкла с голям вискозитет, устойчива форма, висо-ка плътност и почти мигновено изчезваща деформация. При понижаване на темпера-турата, подвижността на звената се намаля-ва и полимерът става крехък и при внезапни натоварвания се разрушава като крехко твърдо тяло. Тази температурна област се нарича температура на крехкото състояние.

Високоеластичното състояние е специфич-но за полимерите и се проявява между тем-пературата на встъкляване и темп. на втеч-няване. Това състояние се характеризира с интензивни топлинни движения на сегментите и малки трептения на макромо-лекулите, в следствие на това в полимера се появяват необратими деформации.

Вискознотечното състояние се характери-зира с големи, необратими деформации, дължащи се на интензивните индивидуални движения на макромолекулите.

27. Свойства и приложение на най-масово използваните термопласти.

-Полимерите които при многократно сгря-ване могат да омекнат, да се стопят, а при охлаждане отново да се втвърдят, се нари-чат термопластични полимери-термопласти

В различно широк температурен интервал те могат да съществуват в три различни физични състояния: стъкловидно, високо-еластично и вискознотечно.

-Полетилен (- СН2 - СН2)п. Мономерът , от който се получава, е газообразният при нор-мална температура въглеводород-етилен СН2=СН2. В зависимост от условията на полимеризация се получават три вида поли-етилен с различни свойства. Полиетиленът, получен при високо налягане и висока тем-пература е мек и еластичен с температурен интервал на омекване 110-125С и ограниче-на разтворимост. Има силноразклонена макромолекула. Другите два са полиетилен с по-висока твърдост, по-висок температу-рен интервал на омекване (170-180С) и с по-голяма кристалност.

-Полиетиленът е корозионноустойчив мате-риал – не се атакува от вода и водни пари. Над 100С се окислява и старее бързо. Под действието на радиоактивни лъчи полиети-лена понижава еластичността и якостта си на удар,а се подобрява топлоустойчивостта. Полиетиленът се използва като антикорози-онен материал за покриване на метални съоръжения, особено в химическата про-мишленост, за безшевни тръби, за арматури , за опаковки,за изолация на кабели и тн.

-Полипропилен (-СН3.СН-СН2)п. Той се съдържа в нефтените газове. Той е по-устойчив на разкъсване иудар и е по-твърд, но и по-чуствителен към кислорода. Има по-добра топлоустойчивост за сметка на студоустойчивостта му. От него се изработ-ват тръби за горещи течности, фолио, бутилки и др.

-Полиизобутилен

-Поливинилбензол (полистрол)

-Поливинил

-Политетрафлуоретилен (тефлон)

-Тези полимери се получават главно чрез полимеризация.

28. Свойства и приложение на най-масово използваните реактопласти.

-Отнасянето на полимерните материали при нагряване е различно. Някои от тях, които имат линейна или слабо разклонена струк-тура на макромолекулите, под действие на топлина, повишено налягане или добавки, търпят химични промени, превръщат се в полимери с пространствено съшити струк-тури и се втвърдяват необратимо. Това са термореактивните полимери – реактопласти

Изделията от тях са нетопими и наразтвори-ми в органични разтворители.

-Тези полимери се получават главно чрез поликондензация.



29.Каучук. Гума. Вулканизация.

Каучукът е един от малкото полимери, които при стайна Т0 са в еластично състояние. Каучукът бива: Естествен и Синтетичен.




Естественият каучук се получава от каучуковите дървета, от които най-голямо значение има “Бразилската хевея”. Каучукът се съдържа в сока на тези дървета, който се нарича “латекс” и представлява колоиден разтвор на каучук. Латекса се пресича с мравчена или оцетна к-на, пресова се и се суши. Естественият каучук не е много топлоустойчив. Издържа до около 600С. ТОй представлява полимер на въглеводорода изопрен.

Каучукът притежава освен еластичност и известна пластичност. Разтваря се добре във всички органични разтворители. Получените вискозни р-ри се използват като лепила.



Синтетични каучуци

Буна – полибутилиенов каучук

n.CH2 = CH – CH = CH2 –(Na) (-CH2 – CH = CH – CH2 -)N

Полученият продукт е жълт, с известна пластичност и влошени електроизолационни св-ва, поради трудното отстраняване на Na. При загряване на буната в отсъствие на вулканизиращ агент се получава твърд продукт с термореактивни св-ва наречен – ескапон.

Буна S. - най-разпространения синтетичен каучук. Той се получава при съвместната полимеризация на бутадиена и стирола.

Още една формула трябва да има тукас.

В Б-я се нарича “булекс”. Обикновенно съдържанието на стирол е 10-15%, на каучук – 20%. Каучукът е с висока устойчивост на изтриване и се използва за автомобилни гуми, ленти и др. Има добри електроизолационни св-ва и се използва за изолации на кабели. НЕ е маслоустойчив.

Хлоропренов каучук

Още една формула трябва да има тукас.

Той има полярна молекула, поради което е с влошени електроизолац. св-ва. Има лоша студоустойчивост и затова не се използва за производство на автомобилни гуми. Маслоустойчив е и има голяма химична и озоноустойчивост.

Изопренов каучук

Още една формула трябва да има тукас.

Той е най-близък до естественият каучук. Получен е от полимеризацията на изопрен. Има голяма устойчивост на изтриване и затова се изпозва за автомобилни гуми.

Бума N

Получава се от съвместната полимеризация на бутадиена и акрилнитрила.

Още една формула трябва да има тукас.

Той има полярна молекула, влошени електроизолационни св-ва, но е маслоустойчив.

Както естественият така и синтетичният каучук не се използва направо, а се подлагат на вулканизация.

Вулканизацията се извършва по следният начин:

1)Приготвя се каучуковата смес, която съдържа пълнители, пластификатори, оцветители, вилканизиращ агент и др. Като вулкан. агент се използва сяра или сяросъдържащи съединения.

2)При висока Т0 и налягане се вулканизира. При тези условия се разкъсват двойните връзки и се получават “серни мостове” м/у отделните молекули. По този начин каучукът увеличава своята химична и топлоустойчивост, губи своята пластичност и се нарича гума ако са разкъсани малко двойни връзки. Ако всички двойни връзки се разкъсат се получава твърд, термо реактивен продукт наречен Ебонит.

29. Каучук.Гума.Вулканизация.

-Каучукът е високоеластичен в широк тем-пературен интервал естествен или синтети-чен линеен полимер с ниска температура на встъкляване. Използва се главно за произ-водство на гума и гумени изделия.

В зависимост от произхода си, каучукът е: естествен и синтетичен.

-Естественият каучук се съдържа под фор-мата на сферични или крушовидни колоид-ни частички с отрицателен заряд в сока,кой-то се получава от каучукодайни растения. Отделянето на каучука става чрез разруша-ване на колоидния разтвор. Макромоле-кулите на естествения каучук са изградени от изопренови звена. Линейната структура на полимера определя неговото най-ценно свойство – висока елас-тичност. Естественият каучук се разтваря в мастни и ароматни въглеводороди, техните халогенопроизводни, като образува вискоз-ни разтвори, които се използват като лепила

-Синтетичен каучук. Произвеждат се два основни типа ситетичен каучук: карбове-рижни и хетероверижни. Според използва-нето си се делят на: каучуци с общо пред-назначение и със специално предназначе-ние. Синтетичният каучук се получава основно по метода полимеризация от след-ните мономери: бутадиен, стирол, изопрен, изобутилен, пропилен и др.

Бутадиеновият каучук (карбоверижен) е един от най-използваните синтетични кау-чуци. Получава се при полимеризация на газообразния въглеводоров бутадиен в при-съствие на алкални метали и при подходя-ща температура: пСН2=СН-СН=СН2(…-СН2-СН=СН-СН2-…) Той има жълт цвят , ниска еластичност, по-вишена пластичност.

Бутадиенсстироловият каучук (бута- ) е съполимер на бутадиена и стирола. Той се характеризира с висока якост и добра изно-соустойчивост при невисоки температури.

Хлоропреновият каучук се получава при полимеризацията на хлорбутадиена. Той е негорлив, има голяма устойчивост към дей-ствието на масла, бензини и др. окислители, по-бавно старее.

Изопренов (метилбутадиенов) каучук. По-лучава се при полимеризация на изопрен.

-Макромолекулите на естественият и на някои видове синтетичен каучук съдържат сложни връзки, които определят склонноста им да участват в различни процеси, харак-терни за този тип връзки: окислителни, при-съединителни и др. Тези взаимодействия водят до структурни изменения в макромо-лекулите на каучука, той старее и влошава експлоатационните си свойства. Прктическо значение има взаимодействието на каучука със сяра, ,органечни пероксиди и други вещества, известно като вулканизация. Тя довежда до образуването на полимер с пространствено-омрежена структура,с включване на вулканизиращия агент при разкъсването и насищането на сложните връзки. С вулканизация се увеличават якостта и еластичността, намалява се или изчезва пластичността, намалява разтвори-мостта на каучука в органични разтворите-ли и др.

Вулканизацията най-често се извършва със сяра или серни съединения, с радиоактивни лъчи или електричен ток с висока честота.

Гореща вулканизация-със сяра при 100-120.

Студена вулканизация- при стайна темп. със съединения, които отделят лесно сяра.

Образуваните в резултат на вулканизацията пространствено – омрежени полимери се наричат гуми. Те издържат на многократни огъвания , могат силно да се удължават или свиват под налягане и се възстановяват раз-мерите си след премахване на външното въэдействие.



30.Смазочни материали – Класификация и изисквания към смазочните материали. Присадки за масла

Смазочните материали служат за намаляване на силите на триене и за защита от корозия. Едновременно с това те намаляват износването на триещите се повърхности, защото вместо м/у две метални повърхности, триенето се осъществява м/у два слоя смазка, разделяща допиращите се повърхности. Те също охлаждат смазваните повърхности, подобряват коефициента на полезно действие и удължават живота на металните детайли.

В зависимост от агрегатното си състояние, смазочните материали биват:

1)Течни смаз. матер. – те се получават от растителни, животински или минерални продукти. Най-често се използват минералните получени при дестилацията на нефт.

2)Пластични смаз. матер. – те имат консистенцията на вазелина, използват се за смазване на лагери, тялното уплътняване и консервиране на детайли. В зависимост от това ги делим на греси и консервационни смазки.

3)Твърди смаз. мат. – използват се при тежки експлоатационни условия – при много високи или ниски температури, големи натоварвания, висока радиация и др. Те се разделят на: -неорганични - графит, MoS2 (молибденов сулфат), талк и др.; -меки метали – Zn, Ga, Pb; -полимери и др. Твърдите смазки са предназначени за кратковременна работа, но комбинирани с обикновенните масла могат да се използват и по-продължително.

В зависимост от своя химичен състав и произход смазочните материали биват:

1)Минерални масла – получават се при фракционната дестилация на мазута при понижено налягане. Те съдържат парафинови, нафтенови и ароматни въглеводороди.

2)катранени масла – получават се при дестилацията на каменно-въгления катран и представляват също така смес от въглеводороди.

3)обикновенни масла – те са от животински и растителен произход и представляват естери на висшите мастни к-ни с глицерин. Имат полярни молекули, на което се дължи тяхната добра адхезия и висока масленост, но съществен недостатък е че не са химически стабилни.

4)смесени масла – поради големите изисквания към смазочните материали се налага да се използват смеси от различни масла. Чрез смесване на еднородни или разнородни по състав масла се получават смесени (компаундирани) масла с подобрени показатели. За подобряване на маслеността на минералните масла в тях може да се поставят масла от растителен или животински произход – получават се т.нар. кастроли.

5)синтетични смаз. мат.(смазки) – те са на базата на органосилициеви, флуровъглеродни съединения. Имат висока топлоустойчивост, голяма химическа устойчивост, малко променят вискозитета си с изменение на Т0.

В зависимост от своето предназначение маслата биват – индустриални, за ДВГ, за парни машини, специални масла.

Маслата за ДВГ трябва да бъдат много термоустойчиви и термостабилни, защото се използват при висока Т0, при което каталитично действие в/у тяхното окисление оказват металите с които те се намират в контакт. Тези масла смазват двигателя, охлаждат го, предпазват го от корозия, от действието на получените изгорели гаозве.



Изисквания към минералните масла

Вискозитет – това е един от най-важните показатели, които позволяват да се съди за качеството на маслата. Визкозитета определя доколко дадена смазка ще се задържа между триещите се повърхности. Той трябва да бъде достатъчно голям, за да могат маслата да се задържат в/у смазваната повърхност. Едновременно с това той не бива да бъде прекалено голям, за да може да се пусне машината в действие. Под вискозитет се разбира вътрешното триене м/у молекулите на течността. Той бива динамичен, кинематичен и условен. Вискозитета зависи особено много от Т0. С понижение на Т0, той бързо намалява. Въглеводороди, които са най-подходящи за маслата са тези с пръстенна структура и дълги странични вериги. Най-добри вискозитетно температурни св-ва с изменение на темп. са нафтеновите въглеводороди. Ароматните въглеводороди повишават химичната устойчивост на вискозитета.

Масленост – Под масленост се разбира възможността на маслото да образува напрекъснат филм (слой) в/у металната повърхност, който не се разкъсва при големи налягания. Маслеността се обяснява с явлението адсорбция. На металната повърхност има некомпенсирани сили на привличане, които привличат полярните молекули на смазката. Обикновенно се образуват няколко слоя м/у които се вмъкват и неполярни молекули. Некомпенсираните сили на привличане на металната повърхност причиняват известна крехкост и твърдост. Адсорбираните молекули смазка намаляват тази крехкост, като по този начин повърхността малко се пластифицира. Минералните масла почти не съдържат полярни молекули, защото те се отстраняват при преработката на маслата. За да се увеличи маслеността им, се добавят съединения съдържащи кислородни, азотни или др. съединения. Те имат св-то при екстремни условия да се разпадат като отделения кислород, сяра или др. елемент да образува съединения с метала. Този оксид, сулфид или др. съединения трябва да бъде мек, лесно да се стрива, за да може да увеличава приплъзването на триещите се части и да запълни грапавините на металната повърхност.

По този начин налягането се разпределя на по-голяма площ. Такива дабавки се наричат противоизносни и противозадирни присадки.



Плавна и запалителна Т0 на маслото

При загряване на маслото, то отделя пари, които образуват горивна смес с въздуха. Температурата при която маслото е отделило достатъчно пари, за да може при ??? на пламък сместа да се запали и да гори по-малко от 5 сек. се нарича Плавна Т0.

Температурата при която се запалва цялото масло и гори повече от 5 сек. се нарича запалителна Т0 на застиване. – При понижаване на Т0, маслото губи тегливостта. Причина за това може да е наличието на висши парафинови въглеводороди.

Киселинно число

При работа маслото се окислява, при което се получава вода, нискомолекулни органични к-ни и смоли. Количеството кисели продукти в маслото се характеризира с киселинното число. То представлява количеството калиева основа изразена в mg, която е необходима за неутрализирането на киселината в 1gr. масло.





Сподели с приятели:
1   2   3   4   5   6




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница