Слайд 2
Материалы
Материал – твердое вещество или компо-
зиция в виде
(или форме), пригодном для
получения деталей и изделий.
Материаловедение – раздел
знаний,
посвященный структуре, свойствам,
получению и применению материалов
Слайд 3
Зависимость свойств от химического состава и строения материала
Свойства
материала определяются его химичес-
ким составом и строением – краеугольная
идея
материаловедения.
Поэтому для изменения свойств изделия необхо-
димо изменить химический состав и строение
материала, из которого это изделие изготовле-
но.
Слайд 4
История цивилизации во многом связана с использованием определенных
материалов
Каменный век, 1,8 млн лет до н.э.-конец 3 тыс.
д.н.э.
Бронзовый век, конец 3 – начало 1 тыс. д.н.э.
Железный век, начало 1 тыс. д.н.э.- начало нашей эры
Полиматериальный век?
Слайд 5
Инновация – применение нового материала
Форд использовал в своих
автомобилях ванадиевую сталь, которая была более прочной и стойкой
к истиранию.
Благодаря этому удалось уменьшить массу автомобиля и создать его массовую модель.
Слайд 6
Поэтапная линия развития материалов
1. “Тривиальный” материал (материал, который
может
выполнять простейшую функцию (механическую, элект-
рическую, тепловую, оптическую, магнитную и
т. д.).
2. “Остроумный” материал (материал, который реагирует
на воздействие одного типа проявлением свойств другого
типа. Например, пироэлектрические материалы могут
создавать электрическое поле при нагревании, пьезоэлек-
рические – под давлением. Используют в качестве эле-
ментов датчиков.
3. “Интеллектуальный” материал (материал, который,
помимо функции привода, контроля или интеллекта, име-
ют функцию воздействия).
4. “Мудрый” материал (материал, который имеет функ-
цию автоматической остановки своего действия, когда
дальнейшее действие может повредить человеку).
Слайд 7
Высокомолекулярные соединения (ВМС)
Вещества, состоящие из молекул больших размеров,
обладающие большой (от сотен до миллионов ) относительной молекулярной
массой называются высокомолекулярными.
Различают ВМС:
Полимерного строения;
Неполимерного строения.
Слайд 8
Полимеры и олигомеры
Вещества полимерного строения (полимеры) –
состоят из
молекул, характеризующихся много-
кратным повторением одного или более состав-
ных звеньев
и обладают такими свойствами, что
они остаются практически неизменными при до-
бавлении или удалении одного или нескольких
составных звеньев.
Вещества неполимерного строения (олигомеры)
также включают определенное число (не более 100)
повторяющихся составных звеньев, но любое изме-
нение их числа приводит к изменению свойств.
Слайд 9
Полимеры
Свойства определяются размером и
строением макромолекул.
-[-СЗ-]n-
СЗ –
составное звено;
n – степень полимеризации.
Слайд 10
Классификации полимеров
По типу составных звеньев:
Неорганические;
Органические;
Элементоорганические.
Слайд 11
Неорганические полимеры
Самые распространенные – природные
силикаты и алюмосиликаты, составляющие
основу
земной коры:
Слайд 12
Органические полимеры
Основа большинства пластических масс.
Полиэтилен – один из
наиболее распространенных промышленных полимеров. Обладает высокой химической стойкостью, водо-
и газонепроницаемостью. Используется как электроизолятор, для производства упаковочных пленок, шлангов... Недостатки: низкая прочность, устойчивость к свету, растворителям (бензин).
Слайд 13
Элементоорганические полимеры
Содержат в составных звеньях макромолекул наряду
с углеводородными группами неорганические фрагменты.
Различают элементоорганические полимеры:
с
основными цепями, содержащими атомы других элементов, обрамленными органическими группами;
с основными цепями, содержащими чередующиеся ато- мы углерода и других элементов;
с углеродными основными цепями, обрамленными элементоорганическими группами.
Фторопласт
Слайд 14
Классификации полимеров
По происхождению:
Природные (натуральный каучук, белки);
Модифицированные
(измененные природные, например, резина);
Синтетические (полученные из низкомо-
лекулярных
веществ путем синтеза, полиэ-
тилен и др.).
Слайд 15
Классификации полимеров
По строению:
Линейные;
Разветвленные;
Лестничные;
Трехмерные сшитые.
Слайд 17
Классификации полимеров
По отношению к нагреванию:
Термопластичные;
Термореактивные.
Слайд 18
Термопластичные полимеры
Линейные полимеры (полиэтилен, поливинил-
хлорид, полистирол), способные обратимо
раз-
мягчаться при нагреве и отверждаться при ох-
лаждении, сохраняя основные
свойства.
Переход в пластичное состояние связан с тем,
что межмолекулярные и водородные связи
между цепями полимеров разрываются при
умеренном повышении температуры.
Слайд 19
Термореактивные полимеры
Пространственные полимеры с жестким каркасом, которые
будучи отверждены,
не переходят при нагреве в пластичное
состояние.
При повышении температуры
они претерпевают деструкцию
(химическое разложение) и загораются (карбамидные полиме-
ры, фенолформальдегидные и эпоксидные смолы).
Ковалентные связи между цепями этих полимеров имеют
прочность того же порядка, что и прочность связей внутри
цепи. Поэтому повышение температуры приводит к разрыву
связей не только между цепями, но и внутри цепей, то есть к
необратимой деструкции термореактивных полимеров.
Слайд 20
Классификации полимеров
По типу химической реакции, используемой для полу-
чения:
Полимеризационные;
Поликонденсационные.
Полимеризация – процесс
образования макромолекул из
молекул низкомолекулярного вещества (мономера), содер-
жащего кратные связи.
Поликонденсация - процесс образования макромолекул
из молекул низкомолекулярного вещества (мономера),
содержащих две или более функциональных групп, сопро-
вождающийся выделением воды, аммиака или др. веществ.
Слайд 21
Органические полимеры
Полимеризационные смолы (получают-
ся полимеризацией этиленовых углеводо-
родов и их производных);
2. Конденсационные смолы (получаются
поликонденсацией разнообразных мономе-
ров).
Слайд 22
Полимеризационные смолы
Полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинил-
хлорид, полиакрилаты, каучуки
и др.
Полипропилен
Получается при полимеризации пропилена:
Слайд 23
Сферы использования полипропилена
Производство электроизоляции, труб,
шлангов, шестерен, высокопрочного и
химически
стойкого волокна для
производства канатов и рыболовных сетей.
Пленки из полипропилена
используют для
упаковки пищевых продуктов.
Температурный интервал использования:
-150 С - + 1000 С
Слайд 24
Конденсационные смолы
Полимеры, получаемые при реакциях
поликонденсации:
фенолформальдегидные, полиэфирные,
полиамидные смолы,
полиуретаны и др.
Слайд 25
Капрон
Получается при поликонденсации аминокапроновой кислоты:
Слайд 26
Пластмассы
Пластическими массами называют композиционные материалы на основе
полимеров, содержащие дисперсные или коротковолнистые наполнители, пигменты и другие
сыпучие компоненты и обладающие пластичностью на определенном этапе производства, которая полностью или частично теряется после отверждения полимера. Некоторые строительные пластмассы целиком состоят из полимера ( например, органическое стекло: полиметилметакрилат, полиэтилен).
Роль связующего в пластмассах выполняет полимер.
Слайд 27
Шинная резина
В начале 1990-х годов началось производство
резины для
автомобильных шин с использова-
нием в качестве наполнителей технического
углерода
и оксида кремния. Введение оксида
кремния позволило повысить сцепление шин
с мокрой дорогой.
Связать оксид кремния с бутадиенстирольным
каучуком удалось введением органосиланов.
Слайд 28
Темы коротких сообщений
Кевлар – химический состав, производство, применение.
2.
Дурацкая замазка (хэндгам) – химический состав, производство, применение.
3. Пьезоэлектрические
материалы– химический состав, производство, применение.
4. Химическая история жевательной резинки.