Чтение онлайн

Все неметаллические материалы делят на две группы – органические и неорганические. В каждой из этих групп выделяют природные и синтетически (искусственные) материалы. В группе органических материалов и те, и другие являются полимерами, т.е. высокомолекулярными соединениями.

Среди природных органических материалов важнейшим является древесина, потребление которой (свыше 1 млрд. т) заметно превосходит потребление стали. Сухая древесина на 40-50 % состоит из линейного полимера – целлюлозы, на 25 % из родственных ей соединений (гемицеллюлозы) и на 25 % из высоковязкой жидкости – лигнина. Каждая молекула целлюлозы содержит до 5000 колец глюкозы, соединенных атомами кислорода. Из молекул целлюлозы образованы и волокна, которые формируют стенки трубчатых клеток. Основной способ переработки дерева – традиционно был связан с изготовлением пиломатериалов. Часть древесины шла на получение технической целлюлозы для бумажной промышленности (80 %) или химических волокон (20 %). Но развитие химии и химической промышленности изменило традиционные способы использования древесины. Например, изготовление древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит стало возможным благодаря широкому применению фенол- и мочевиноформальдегидных смол. Только в мебельной промышленности средний мировой уровень потребления древесно-стружечных плит составляет сейчас почти 50 %. Остальная часть продукции идет в строительство. При обработке аммиаком древесина становится пластичной, из нее можно прессовать различные профили.

К природным материалам органического происхождения помимо древесины можно отнести битумы и смолы, применяемые как антикоррозионные средства. Ферментация целлюлозных компонентов древесины открывает путь к получению глюкозы и многих других химически ценных продуктов и материалов.

Важнейшими видами синтетических полимерных материалов являются пластмассы, эластомеры, химические волокна и полимерные покрытия.

Из 50 видов производимых в настоящее время пластмасс 2/3 являются термопластами (обратимо размягчаются и твердеют с изменением температуры), а остальные реактопластами (не размягчаются при нагревании). Доля термопластов в производстве полимеров непрерывно растет, и ожидается, что в ближайшие годы она достигнет 75 %. Термопласты можно обрабатывать и перерабатывать методами литья под давлением, вакуумной формовкой, профильным прессованием или простой формовкой. К таким пластмассам относятся полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и так называемые АБС-сополимеры.Последние являются продуктами сополимеризации акрилонитрила (А), бутадиена (Б) и стирола (С). Первый обусловливает химическую устойчивость продукта, второй сообщает ему сопротивление удару, а третий делает материал твердым и термопластичным. Термическое поведение подобных пластиков можно регулировать введением наполнителей, например полифосфатов. Но наилучших результатов достигают введением специальных мономеров (полифенилсульфиды, ароматические полиэфиры, модифицированные фторполимеры). Со временем будут созданы пластмассы, конкурирующие по термостойкости с алюминием, но вероятность достичь термостойкости стали мала. Пластмассы, применяемые в качестве материалов, как правило, имеют сложный состав и включают, по меньшей мере, три группы веществ:

1. основу или связующий материал (искусственные полимерные смолы);

2. пластификатор, способствующий переходу материала в тестообразное состояние;

3. наполнитель, придающий механическую прочность, твердость и термостойкость (древесная мука, измельченный асбест, стекловолокно, графит).

В отдельных случаях в композицию вводят стабилизаторы, предохраняющие пластмассы от разложения в процессе переработки при световом или тепловом воздействии.

Синтетические высокомолекулярные материалы выгодно отличаются от металлов высокой устойчивостью в агрессивных средах, низкой плотностью, высокой стойкостью к истиранию, хорошими диэлектрическими и теплоизоляционными свойствами, способностью поглощать и гасить вибрацию, простотой изготовления деталей и аппаратов сложной конструкции. Некоторые полимеры характеризуются высокой стойкостью к низким температурам (вплоть до температуры жидкого азота), а другие – исключительными водоотталкивающими свойствами. Недостатком многих высокомолекулярных соединений является склонность к старению и, в частности, к деструкции – процессу уменьшения длины цепей и размеров макромолекул. Деструкция может быть инициирована механическими нагрузками, действием света, тепла, воды, ультразвука, особенно кислорода и озона. Большинство конструкционных материалов на органической основе нельзя применять при температурах выше 150-200 °C и в контакте с различными агрессивными средами, например с азотной кислотой. Органические растворители, такие как ацетон, сероуглерод, хлороформ, бензин и некоторые другие, также оказывают разрушающее действие на многие полимерные материалы.

Конец ознакомительного фрагмента.