Автор: Пользователь скрыл имя, 12 Мая 2012 в 16:20, реферат
Одним их самых распространенных искусственных, отсутствующих в природе и потому получаемых в процессе химической обработки, материалов являются полимеры, пластмассы, появление которых относится к 20 веку, веку бурного развития новых технологий. Их распространенность и применение обусловлено рядом их специфических свойств, таких как малая плотность при удовлетворительной технологической прочности, высокая химическая коррозионная стойкость, хорошие электроизоляционные свойства и прочее.
Их широкое применение в машиностроении, промышленности позволяет экономить расход дорогих цветных металлов, снижать массу изделий, повышать их долговечность, снизить трудоемкость продукции. Одним из преимуществ является также возможность не разделения процессов изготовления продукции путем совмещения процессов формообразования заготовки и получения готовых деталей. Процесс обработки является высоко автоматизированным, с незначительным уровнем механической доработки.
Метод заливки. Точность изготовления, возможность получения деталей сложной конфигурации и низкие производственные затраты - главные преимущества этого процесса.
Литьевое формование может быть использовано для любых термопластов от полипропилена до тефлона. Это наиболее практичный и быстрый метод изготовления предметов со сложным профилем.
Вакуум-формование. Этот метод позволяет делать большие секции стен, которые было бы невозможно отформовать стандартным литьевым формованием. Дополнительным преимуществом является использование недорогих штампов и оборудования.
Формование в матрицу. Процесс используется для получения детального неглубокого рельефа на поверхности изделия.
«Драпировочное» формование. Этот метод дает возможность создать более глубокий рельеф, поскольку до подачи вакуума лист естественным путем растягивается.
Реактопласты. Термореактивные материалы всякого рода, например, феноло-формальдегидные и мочевино-формальдегидные смолы, обрабатывают следующими методами.
Прямое прессование. Этот способ используется в производстве твердых, термостойких, устойчивых к деформации предметов - гребней, оправ для очков, ручек кастрюль, телефонных трубок, пепельниц, корпусов и панелей радиоприемников и телевизоров, холодильников, стиральных машин и кондиционеров.
Литьевое прессование применяется, когда изделие имеет металлические включения и его профиль сложен, а в остальном похоже на прямое формование.
Получение слоистых материалов (ламинирование). Слоистые материалы (ламинаты) получают из бумаги или ткани, пропитанной термореактивной смолой. В качестве наполнителей применяются текстиль, бумага и глина, обычно в форме листов; так формуют простые предметы - листы, стержни или трубы.
Декоративные ламинаты, имитирующие различные породы дерева, мрамор и цветные плиты широко применяются для изготовления столешниц и облицовки стен. В производстве слоистых материалов для промышленного использования в качестве пропитки используются формальдегидные смолы, а в производстве светлоокрашенных декоративных материалов - меламиновые, полиэфирные и эпоксидные смолы.
Разработаны смолы, которые можно формовать при атмосферном давлении. Армированные пластики включают полиэфиры, усиленные стекловолокном. Многие полиэфирные слоистые материалы можно изготовить контактным прессованием, формуя насыщенный волокном материал в открытых формах и вулканизируя их нагревом, светом или каталитически. Применяется также вакуумное формование. Для достижения требуемой точности обработки и гладкости поверхности используют чистовые металлические штампы.
Литье. Термореактивные материалы (мочевино-формальдегидные и феноло-формальдегидные смолы) и термопласты (полистирол и полиакрилаты) часто формуют литьем. Применение давления необязательно, формы используются недорогие. Поскольку материалы для литья не содержат наполнителей, они обладают прекрасными оптическими свойствами. Метод литья можно использовать для инкапсуляции мелкого электрического или магнитного оборудования: генераторов, моторов, сопротивлений, конденсаторов.
Реакционное литьевое формование – формование с отвердителем, ускоряющим реакцию образования сшивок. При помощи этого процесса изготавливают довольно крупные пластмассовые изделия, обладающие значительной твердостью, жесткостью и деформационной стойкостью, например, капоты, крылья, двери и крыши автомобилей.
3.2. Применение пластмасс
Основную массу используемых полимеров (около 2/3) составляют полученные более полувека назад полиэтилен, полипропилен, полистирол. Области использования этих полимеров весьма разнообразны – машиностроение, электротехника, транспорт, медицина, строительство, текстильная отрасль промышленности, товары бытового назначения и пр. По прогнозам, они и в будущем будут играть решающую роль.
Создание новых полимерных материалов с улучшенными и принципиально новыми свойствами продолжается. Если полвека назад в промышленности использовалось несколько десятков различных полимерных материалов, то теперь только в США их выпускается более 300 видов. Очень перспективными являются материалы, созданные на основе полимерных смесей и сплавов, сложных композиционных материалов, в основе которых лежит полимерная матрица. Уже сейчас на основе синтетических волокнистых материалов созданы новые высокопрочные материалы – композиты. Жесткость и высокая удельная прочность предопределили области использования этих материалов – строительство, авиационная техника и т.д.
Гигантские молекулы обеспечили новыми материалами не только промышленность, они помогли обуть и одеть человечество. Изделия из искусственных и синтетических волокон, меха, кожзаменителя стали неотъемлемой частью гардероба любого современного человека. Сейчас по гигиеническим свойствам предпочтительны натуральные ткани, однако ученые стремятся, чтобы и по этим показателям синтетические материалы приблизились к природным.
Замена традиционных материалов новыми не должна восприниматься как подделка чего-то искусственного «под натуральное», хорошее, но имеющееся в недостаточном количестве. Напротив, новые материалы зачастую оказываются лучше старых, надежнее, долговечнее. Например, стальная труба может выйти из строя через 3–5 лет, а в особо жестких условиях эксплуатации – 1,5–2 года, в то же время пластмассовые трубы служат 20–30 лет.
На смену природному созданы разнообразные синтетические каучуки, обладающие совершенно уникальными свойствами. Так, силиконовый каучук, будучи физиологически совершенно безвредным, сохраняет свои свойства в широком интервале температур от –55 °С до 180 °С. Расширилась и область применения каучуков: от традиционных резинотехнических изделий до искусственного сердца. Из полиэфирных волокон с включенным в них титаном созданы ткани, способные выдерживать температуру 1200 °С. Очевидно, что из известных натуральных волокон создать такую ткань совершенно невозможно.
Развитие химии полимеров обеспечило снижение расхода древесины на нужды мебельной отрасли промышленности и строительства. Создание композиционных материалов на основе полимеров и древесины позволило использовать не только малоценные породы, но и отходы древесины, вплоть до опилок.
В настоящее время широким фронтом ведутся работы по синтезу физиологически активных полимерных лекарственных веществ, полусинтетических гормонов и ферментов, синтетических генов. Большие успехи достигнуты в создании сополимерных заменителей плазмы человеческой крови. Сейчас уже не редкость, когда человеку в случае необходимости восполняют до 30% крови растворами медицинских сополимеров. Синтезированы и с хорошими результатами применяются в клинической практике эквиваленты различных тканей и органов человека: костей, суставов, зубов. Созданы протезы кровеносных сосудов, искусственные клапаны и желудочки сердца. Синтез полупроницаемых полимерных мембран и умелое использование разнообразных свойств сополимерных материалов привели к созданию аппаратов «искусственное сердце», «искусственное легкое» и «искусственная почка». Они позволяют временно заменить соответствующие органы человека, в частности проводить сложные хирургические операции на сердце и легких.
Медицинские полимеры и сополимеры используются для культивирования клеток и тканей, хранения и консервации крови, кроветворной ткани (костного мозга), консервации кожи и многих других органов. В терапии широко используются сополимеры – ионообменники (ионообменные смолы) для удаления из организма щелочных металлов, радиоактивных элементов, для введения в организм дополнительных количеств необходимых ионов металлов. Изучается возможность применения ионообменников для коррекции электролитного и кислотно-щелочного равновесия биологических сред при сердечной, печеночной и почечной недостаточности. На основе синтетических сополимеров создаются противовирусные вещества, противораковые препараты.
Использование медицинских полимеров для изготовления хирургических инструментов и оборудования (шприцы и системы для переливания крови разового использования, бактерицидные пленки, нити, клетки) коренным образом изменило и усовершенствовало технику медицинского обслуживания.
Таким образом, сегодня в нашем распоряжении имеется широкая палитра полимеров, которые продолжают завоевывать мир.
Заключение
Люди экспериментировали с пластмассами, основанными на естественных полимерах, в течение многих столетий.
Развитие пластмассы пришло от использования естественных материалов (например, жевательная резинка, грампластинка) к использованию химически измененных природных материалов (например, природный каучук, нитроцеллюлоза, коллаген) и наконец, к полностью синтетическим молекулам (например, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен).
Ускоренными темпами проходит совершенствование способов создания и обработки пластических материалов.
При помощи пластмассы создано высокотехнологичное современное оборудование. Она используется практически во всех отраслях производства: машиностроение, электротехника, транспорт, медицина, строительство, текстильная отрасль промышленности, товары бытового назначения и пр.
Благодаря использованию пластмассы были достигнуто такая вершина в медицине, как создание аппаратов «искусственное сердце», «искусственное легкое» и «искусственная почка».
И на этом не заканчивается весь список полезного использования пластмасс.
Ведутся активные работы по детальному изучению и применению свойств пластмассы. Ученые разрабатывают технологию получения полимеров при помощи витамина С.
Ученые из США создали пластмассу, которая сама себя ремонтирует. Для этого достаточно нагреть материал до 120 градусов Цельсия. При охлаждении трещина или щель зарастает таким же образом, как зарастает рана на коже.
Вместе с этим, важной экологической проблемой, связанной с внедрением полимерных материалов, является скопление твердых отходов, среди которых значительную часть составляют изделия из пластмасс, обладающих чрезвычайно высокой устойчивостью. Поэтому создаются полимерные материалы со специальными добавками. Отслужив свой век, эти материалы легко разлагаются под действием света, тепла или специальных бактерий.
Эти новые и новые фундаментальные открытия говорят о том, что пластмасса является очень важным, необходимым и полезным приобретением человечества.
Список литературы
2. Журнал «Пластикс»: индустрия переработки пластмасс http://plastics.ru
5. http://plastmassy.narod.ru
6. http://www.polimerportal.ru
3