Неорганические полимеры — применение, свойства, строение, виды

Неорганические полимеры — полимеры, не содержащие в повторяющемся звене связей C-C, но способные содержать органический радикал как боковые заместители.

Что такое неорганические полимеры

Более распространены неорганические полимеры природного происхождения, содержащиеся в земной коре

Чаще всего это продукт синтеза элементов III-VI группы периодической системы Менделеева. Неорганическими они называются потому, что в основе лежат неорганические главные цепи и не имеют органические боковые радикалы. Связи появляются в результате одного из двух процессов — поликонденсация или полимеризация.

Говоря обобщенно, неорганические полимеры – это искусственно синтезированные материалы, которые пришли на смену природным. При этом создатели преследовали цель сделать их дешевле. Современные полимеры превосходят имеющиеся природные аналоги по своим характеристикам. Были созданы материалы, которыми природа не обладает вовсе. Это обеспечивает их популярность и разнообразие.

Классификация

Гомоцепные полимеры

Способностью к образованию гомоцепных неорганических полимеров обладают только углерод (аллотропная модификация карбин) и халькогены (пластическая модификация серы).

Гетероцепные полимеры

К образованию гетероцепных неорганических полимеров общей формулой n способны многие пары элементов, например кремний и кислород (силикон), ртуть и сера (киноварь).

Пример

Примером неорганического полимера является полимерное соединение висмута со фтором (BiF5)∞ (полимеризированный пентафторид висмута).

Ссылки

Пластмассы. Состав, виды пластмасс, их основные физико-механические свойства. Технология изготовления изделий из пластмасс и область их применения

Особенностями пластмасс является малая плотность (1-2 т/м3), низкая теплопроводность, значительное тепловое расширение (в 10-30 раз больше теплового расширения стали), хорошие электроизоляционные свойства, высокая химическая стойкость, немагнитность. Одним из основных преимуществ пластмасс является возможность изготовления из них деталей наиболее прогрессивными способами, т.е. их технологичность. Прочность силовых пластиков сопоставима с прочностью стали. Недостатки пластмассы – невысокая теплостойкость, низкий модуль упругости и низкая ударная вязкость по сравнению с металлами и сплавами. В процессе эксплуатации изделий из пластмасс необходимо учитывать их склонность к старению, т.е. ухудшение основных эксплуатационных характеристик под воздействием внешних факторов с течением времени. Для конструкционных пластмасс особенно опасна потеря пластичности и повышение хрупкости, что приводит к снижению надежности изделия. Декоративные пластмассы в процессе старения теряют внешний вид. Также необходимо учитывать токсичность некоторых пластмасс, особенно усиливающую при повышенной температуре.

Пластмассы. Пластмассы (пластики) – твердые, прочные материалы на основе полимерных соединений, формуемых в изделие методами пластической деформации. Свойства пластмасс определяются свойствами полимеров, составляющих их основу, а также технологическими процессами формования изделий из них. При разработке технологического процесса следует пользоваться характеристиками полимеров, выявленными при построении термомеханической кривой. Пластмассы, как и полимерные материалы, подразделяются на термопластичные и термореактивные. Термопластичные пластмассы при нагреве размягчаются, даже плавятся, при охлаждении затвердевают. Обратимость свойств термопластов, их невысокая прочность (10-10МПа) объясняется линейной или разветвленной структурой и аморфным строением полимеров. Термопласты легко формуются в изделия, дают незначительную усадку при формовании (1-3 %), однако имеют ограниченную рабочую температуру (свыше 60-70ºC начинается резкое снижение физико-механических свойств). Более теплостойкие термопласты могут работать до 150-250ºC.

Термореактивные пластмассы (т.е. не размягчающиеся) на начальной стадии нагрева, имея линейную структуру, размягчаются, а затем затвердевают в результате протекания химических реакций и образования пространственной структуры. Изделия из термореактивных полимеров при повторном нагреве не размягчаются и не поддаются повторной переработке.

Виды неорганических полимеров

Асбест — один из самых распространенных полимеров. По своей структуре это тонковолоконный материал – силикат. В своем составе он включает молекулы железа, магния, кальция и натрия. Производство этого полимера относится к числу вредных для человека, но изделия из него абсолютно безопасны.

Силикон также нашел свое применение благодаря тому, что по многим характеристикам превосходит природный каучук. Прочность и эластичность обеспечивает соединение кислорода и кремния. Полисиликонсан выдерживает механические, температурные, деформационные воздействие. При этом форма и структура остается неизменной.

Карбин пришел на смену алмазу. Он также прочен, что необходимо во многих отраслях промышленности. Для этого полимера характерна способность выдерживать температуру до 5 000 ºC. Особенность – увеличение электропроводности под воздействием световых волн.

Графит известен всем, кто когда-либо брал в руки карандаш. Особенность углеводородистых полимеров – плоскостная структура. Они проводят электрические разряды, тепло, но полностью поглощают световую волну.

Также производятся полимеры, в основе которых применен селен, бор и другие элементы, что обеспечивает разнообразие характеристик.

Состав, виды пластмасс, их основные физико-механические свойства.

Пластмассы могут быть простыми, представляющими собой чистые полимеры, и сложными, в состав которых помимо полимеров могут входить одновременно или в различном сочетании: связующее (полимерная основа), наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, отвердители (сшивающие агенты), структурообразователи, порообразователи, смазки, антистатики, антимикробные агенты и др. компоненты, придающие специфические свойства пластическим массам.

Связующее в пластмассе или полимерная матрица в изделии удерживает все ингредиенты композиции в форме и размерах, полученных после формования изделия. Содержание связующего в пластмассах достигает 30–70 %.

Наполнители – это твердые, жидкие и газообразные органические и неорганические вещества, вводимые с целью снижения стоимости изделий с одновременным улучшением эксплуатационных свойств ( механических, электрических, химических свойств, а также их водо-, термо- и теплостойкость.)

В зависимости от химической природы и поверхностной активности наполнители разделяют на органические и неорганические, природные и синтетические, активные и неактивные, а в зависимости от формы и структуры – на порошкообразные (дисперсные), волокнистые и листовые.

Наибольшее применение находят порошкообразные наполнители различных форм: кубической – полевой шпат, кальциты; игольчатой – древесная мука, силикат кальция; чешуйчатой – тальк, графит, каолин, гидроокись алюминия; в виде параллелепипеда – оксиды кремния, бария и др. Из волокнистых наполнителей широкое распространение получили хлопковые очесы, короткие целлюлозные, асбестовые и др. волокна. Из листовых наполнителей применяют бумагу, различные ткани и др.

Пластификаторы – это вещества, вводимые в связующее с целью повышения пластичности и эластичности. Пластификаторы понижают температуру переработки и придают материалу такие свойства, как свето -, термо -, морозоустойчивость, негорючесть. Важнейшими из них являются эфиры алифатических или ароматических кислот и алифатических спиртов, эпоксидированные соединения, полиэфиры, хлорированные соединения и др.

Стабилизаторы (антиоксиданты, термосветостабилизаторы, противоутомители) – вещества, повышающие устойчивость связующего к действию кислорода. Различают окрашивающие и неокрашивающие антиоксиданты, среди которых широкое применение находят неозон, диафан, алкофены и др.

Структурообразователями называют вещества, вводимые в полимерные материалы для получения связующего с определенной структурой. К таким веществам относятся тонкодисперсные порошки оксидов, нитридов, карбидов, соли органических кислот, поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые вводятся в количестве 0,1-1 % от массы полимера. Выполняя роль центров кристаллизации или понижая поверхностное натяжение на границах фаз, эти добавки способствуют улучшению прочностных, химических и других свойств полимерных материалов.

Сшивающие агенты (отвердители) – вещества, создающие в полимерной основе химические связи между макромолекуламис целью повышения прочности, тепло- и химической стойкости и других свойств.

Смазки (парафины, воски,стеараты) предохраняютот прилипания полимера к поверхностям формующего оборудования.

Антистатики (различные группы ПАВ, добавляемые в количестве 1 % от массы полимера) – предотвращают возникновение и накопление статического электричества на изделиях из полимерного материала.

Антипирены (галогеносодержащие соединения, соединения сурьмы и др.) снижают горючесть материалов, затрудняя воспламенение и распространение пламени.

Порообразователи – вспенивающие вещества, используемые для образования в полимере замкнутых (пенопласт) или сообщающихся (поропласт) между собой пор, что ведет к существенному снижению плотности материала. Порообразователями могут быть жидкие и твердые органические и неорганические вещества, разлагающиеся при нагревании с выделением СО2, NH2, N2, H2; либо воздух, СО2, NH2, N2, H2 в виде газов, вводимые под давлением; легкокипящие, но не разлагающиеся при нагревании жидкости (пектан. гектан и др.).

Антисептики (доли процента органических соединений Sn, As, Hg) в полимере затрудняют появление и распостранение микроорганизмов.

Красители (органические и неорганические пигменты) вводят для придания цвета. Красители должны обладать высокой степенью дисперсности, свето-, термо- и атмосферостойкостью, стойкостью к воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей) и отсутсвием склонности к миграции на поверхность изделия.

По применению пластмассы подразделяются на силовые (конструкционные, антифрикционные, электроизоляционные) и несиловые (оптические, прозрачные, декоративные, уплотнительные).

Дата добавления: 2015-05-14; 12946; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных |

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Сфера применения

Полимеры отличаются огромным разнообразием. С каждым годом ученые разрабатывают новые технологии, которые позволяют производить материалы с различными качественными показателями. И сейчас полимеры встречаются как в промышленности, так и в быту. Ни одно строительство не обходится без асбеста. Он присутствует в составе шифера, специальных труб и т.д. В качестве вяжущего элемента применяется цемент.

Силикон – отличный герметик, используемый строителями. Автостроение, производство промышленного оборудования, товаров народного потребления основано на полимерах, которые позволяют добиться высокой прочности, долговечности, герметичности.

А возвращаясь к асбесту, нельзя не упомянуть, что способность удерживать тепло позволило создать костюмы для пожарных.

Говоря об алмазах, принято отождествлять их с бриллиантами (обработанными алмазами). Некоторые неорганические полимеры не уступают этому природному кристаллу, что необходимо в различных промышленных сферах, и при производстве бриллиантов, в том числе. В виде крошки этот материал наносится на режущие кромки. В итоге получаются резцы, способные разрезать что угодно. Это отличный абразив, применяемый при шлифовании. Эльбор, боразон, киборит, кингсонгит, кубонит относятся к сверхпрочным соединениям.

Если требуется обработать металл или камень, применяются неорганические полимеры, изготовленные методом синтеза бора. Любой шлифовальный круг, продаваемый в строительных супермаркетах, имеет в своем составе этот материал. Для производства декоративных элементов используется, например, карбид селена. Из него получается аналог горного хрусталя. Но и этим перечень достоинств и список сфер применения не ограничен.

Фосфорнитридхлориды образуются при соединении фосфора, азота и хлора. Свойства могут меняться, и зависят от массы. Когда она велика, образуется аналог природного каучука. Только теперь он выдерживает температуру до 350 градусов. Под действием органических соединений реакций не наблюдается. А в допустимом температурном диапазоне свойства изделий не меняются.

Особые свойства, применяемые человеком

Суть в том, что в результате синтеза образуются макромолекулы объемного (трехмерного) типа. Прочность обеспечивается сильными связями и структурой. Как химический элемент неорганические полимеры ведут себя аморфно, и не вступают в реакцию с другими элементами и соединениями. Это особенность позволяет использовать их в химической промышленности, медицине, при производстве продуктов питания.

Термическая стойкость превышает все показатели, которыми обладают природные материалы. Если волокна используются для формирования армированного каркаса, то такая конструкция выдерживает на воздухе температуру до 220 градусов. А ели речь идет о борном материале, то предел температурной прочности поднимается до 650 градусов. Именно поэтому полеты в космос без полимерсан были бы невозможными.

Но это если говорить о качествах, превосходящих природные. Те же изделия, которые изготовлены из этих соединений, которые похожи по качеству к натуральным, имеют особое значение для человека. Это дает возможность снизить стоимость одежды, заменив, например, кожу. При этом внешних отличий практически нет.

В медицине на неорганические полимеры возлагаются особые надежды. Их этих материалов планируется изготавливать искусственные ткани и органы, протезы и т.д. Химическая устойчивость позволяет обрабатывать изделия активными веществами, что обеспечивает стерильность. Инструмент становится долговечным, полезным и безопасным для человека.

Так, интерьер, созданный с применением полимерных материалов пожарно безопасен. Большинство макромолекул формируют предметы, которые не горят, не плавятся, а значит, при нагревании не выделяют угарный газ. А те, которые имеют малый вес незаменимы в авиастроении, тем более, что они прочнее и дешевле натуральных.

По сей день учеными ведутся работы по созданию новых полимерных материалов. А те, которые уже применяются, требуют изучения. Свойства некоторых из них до конца не раскрыты. Разработка самой методологии – очередной шаг прогресса. Цель создателей – улучшить качества изделий, и сделать жизнь человека более комфортной.

:

/5 — голосов

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Индукционная плавильная печь своими рука... Виды литья — специальные, пластмасс, лит... Тантал — свойства, применение, температу... Компрессор своими руками — воздушный, из...