Polima isokaboni katika filamu. Marekebisho ya allotropiki ya kaboni

Mnamo 1833, J. Berzelius aliunda neno "polymerism," ambalo alitumia kutaja mojawapo ya aina za isomerism. Dutu kama hizo (polima) zililazimika kuwa na muundo sawa, lakini uzani tofauti wa Masi, kama vile ethilini na butylene. Hitimisho la J. Berzelius hailingani na ufahamu wa kisasa wa neno "polymer", kwa sababu polima za kweli (synthetic) zilikuwa bado hazijajulikana wakati huo. Kutajwa kwa kwanza kwa polima za synthetic ni za 1838 (polyvinylidene kloridi) na 1839 (polystyrene).

Kemia ya polima iliibuka tu baada ya A. M. Butlerov kuunda nadharia ya muundo wa kemikali wa misombo ya kikaboni na iliendelezwa zaidi shukrani kwa utaftaji wa kina wa njia za kusanisi mpira (G. Bushard, W. Tilden, K. Harries, I. L. Kondakov, S. V. Lebedev) . Tangu mwanzo wa miaka ya 20 ya karne ya 20, mawazo ya kinadharia kuhusu muundo wa polima yalianza kuendeleza.

UFAFANUZI

Polima- misombo ya kemikali yenye uzito mkubwa wa Masi (kutoka elfu kadhaa hadi mamilioni mengi), molekuli ambazo (macromolecules) zinajumuisha idadi kubwa ya makundi ya kurudia (vitengo vya monomer).

Uainishaji wa polima

Uainishaji wa polima unategemea sifa tatu: asili yao, asili ya kemikali na tofauti katika mlolongo kuu.

Kutoka kwa mtazamo wa asili, polima zote zinagawanywa katika asili (asili), ambayo ni pamoja na asidi ya nucleic, protini, selulosi, mpira wa asili, amber; synthetic (iliyopatikana katika maabara kwa awali na kutokuwa na analogi za asili), ambayo ni pamoja na polyurethane, polyvinylidene fluoride, resini za phenol-formaldehyde, nk; bandia (iliyopatikana katika maabara kwa awali, lakini kulingana na polima za asili) - nitrocellulose, nk.

Kulingana na asili yao ya kemikali, polima zimegawanywa katika polima za kikaboni (kulingana na monoma - dutu ya kikaboni - polima zote za synthetic), isokaboni (kulingana na Si, Ge, S na vipengele vingine vya isokaboni - polysilanes, asidi ya polysilicic) na organoelement (a. mchanganyiko wa polima za kikaboni na isokaboni - polysoxanes) asili.

Kuna polima za homochain na heterochain. Katika kesi ya kwanza, mlolongo kuu una atomi za kaboni au silicon (polysilanes, polystyrene), kwa pili - mifupa ya atomi mbalimbali (polyamides, protini).

Mali ya kimwili ya polima

Polima ni sifa ya majimbo mawili ya mkusanyiko - fuwele na amofasi - na mali maalum - elasticity (deformations reversible chini ya mizigo ndogo - mpira), udhaifu wa chini (plastiki), mwelekeo chini ya hatua ya uwanja wa mitambo iliyoelekezwa, mnato wa juu, na kufutwa. ya polima hutokea kwa uvimbe wake.

Maandalizi ya polima

Athari za upolimishaji ni athari za mnyororo zinazowakilisha nyongeza ya mlolongo wa molekuli za misombo isiyojaa kwa kila mmoja na uundaji wa bidhaa ya juu ya uzito wa Masi - polima (Mchoro 1).

Mchele. 1. Mpango wa jumla wa uzalishaji wa polymer

Kwa mfano, polyethilini huzalishwa na upolimishaji wa ethylene. Uzito wa molekuli ya molekuli hufikia milioni 1.

n CH 2 =CH 2 = -(-CH 2 -CH 2 -)-

Tabia za kemikali za polima

Kwanza kabisa, polima zitaonyeshwa na athari za kikundi cha kazi kilichopo kwenye polima. Kwa mfano, ikiwa polima ina tabia ya kikundi cha hydroxo ya darasa la alkoholi, kwa hivyo, polima itashiriki katika athari kama vile alkoholi.

Pili, mwingiliano na misombo ya chini ya uzani wa Masi, mwingiliano wa polima na kila mmoja na malezi ya polima za mtandao au matawi, athari kati ya vikundi vya kazi ambavyo ni sehemu ya polima moja, na pia mtengano wa polima kuwa monomers (uharibifu wa sehemu ya polima). mnyororo).

Utumiaji wa polima

Uzalishaji wa polima umepata matumizi makubwa katika maeneo mbalimbali ya maisha ya binadamu - sekta ya kemikali (uzalishaji wa plastiki), ujenzi wa mashine na ndege, makampuni ya kusafisha mafuta, dawa na pharmacology, kilimo (uzalishaji wa madawa ya kuulia wadudu, wadudu, wadudu), sekta ya ujenzi ( insulation sauti na mafuta), uzalishaji wa toys, madirisha, mabomba, vitu vya nyumbani.

Mifano ya kutatua matatizo

MFANO 1

MFANO 1

Zoezi	Polystyrene huyeyuka sana katika vimumunyisho vya kikaboni visivyo vya polar: benzini, toluini, zilini, tetrakloridi kaboni. Kuhesabu sehemu ya molekuli (%) ya polystyrene katika suluhisho iliyopatikana kwa kufuta 25 g ya polystyrene katika benzini yenye uzito wa 85 g. (22.73%).
Suluhisho	Tunaandika formula ya kupata sehemu ya wingi: Wacha tupate wingi wa suluhisho la benzene: m suluhisho (C 6 H 6) = m (C 6 H 6)/(/100%)

polima isokaboni

Ya riba ya vitendo ni polima za isokaboni za mstari, ambazo ni nyingi digrii ni sawa na za kikaboni - zinaweza kuwepo katika awamu sawa, hali ya jumla au ya utulivu, na kuunda supermoles sawa. miundo, nk. Polima kama hizo za isokaboni zinaweza kuwa raba zinazostahimili joto, glasi, polima zinazotengeneza nyuzi, n.k., na pia kuonyesha idadi ya mali ambazo hazipo tena katika polima za kikaboni. polima. Hizi ni pamoja na polyphosphazenes, oksidi za sulfuri za polymeric (pamoja na makundi tofauti ya upande), phosphates, na silicates.

Usindikaji wa polima isokaboni katika glasi, nyuzi, keramik kioo, nk inahitaji kuyeyuka, na hii ni kawaida akifuatana na depolymerization reversible. Kwa hivyo, viongezeo vya kurekebisha kawaida hutumiwa kuleta utulivu wa miundo yenye matawi katika kuyeyuka.

Silicone

Umeona polima isokaboni hapo awali; Ikiwa sio kwenye kurasa hizi, basi angalau katika maisha ya kila siku, labda tayari umeona polymer ya silicone mahali fulani. Silicones ni mojawapo ya polima zisizo za kawaida zinazopatikana. Wanaonekana kama hii:

Kwa kweli zinapaswa kuitwa polysiloxanes. Uhusiano kati ya silicon na atomi za oksijeni ni nguvu sana, lakini ni rahisi kubadilika. Kwa hiyo, silicones inaweza kuhimili joto la juu bila kuharibika, lakini wana joto la chini sana la mpito wa kioo. Labda umekutana na mpira au putty iliyotengenezwa kutoka kwa silicones mahali fulani hapo awali.

Polysilanes

Ilichukua muda mwingi kwa hili kutokea, lakini atomi za silikoni bado zilikuwa zimepangwa kwa minyororo mirefu ya polima. Tayari wakati fulani katika miaka ya 20 au 30 ya karne ya ishirini, wanakemia walianza kugundua kuwa polima za kikaboni zilitengenezwa kwa minyororo mirefu ya kaboni, lakini utafiti mkubwa juu ya polysilanes haukufanywa hadi mwishoni mwa miaka ya sabini.

Hapo awali, mnamo 1949, wakati huo huo mwandishi Kurt Vonnegut alikuwa akifanya kazi katika idara ya uhusiano wa umma ya General Electric, C. A. Burkhard alikuwa akifanya kazi katika idara ya utafiti na maendeleo ya kampuni hiyo hiyo. Alivumbua polysilane iitwayo polydimethylsilane, lakini dutu hii haikuwa na matumizi. Ilionekana kama hii:

Iliunda fuwele ambazo zilikuwa na nguvu sana kwamba hakuna kitu kinachoweza kuziyeyusha. Burckhard alijaribu kuwapa joto, lakini hawakuyeyuka kwa joto chini ya 250 o C. Kwa joto la juu walitengana bila kuyeyuka. Hii ilifanya polydimethylsilane kuwa haina maana. Dutu hii ilipatikana kwa kujibu metali ya sodiamu na dichlorodimethylsilane kama hii:

Hii ni muhimu kwa sababu katika miaka ya 1970, wanasayansi fulani walianza kuelewa jinsi ya kutengeneza molekuli ndogo kutoka kwa atomi za silicon. Kwa hiyo, bila kutarajia, walifanya kitu sawa na kile Burckhard alikuwa amefanya hapo awali. Walilazimisha metali ya sodiamu kuitikia na dichlorodimethylsilane, lakini pia waliongeza dichloromethylphenylsilane kwenye mchanganyiko. Na nadhani nini kilitokea? Nitakupa kidokezo: hawakupata miundo waliyohitaji. Walichokuja nacho kilikuwa copolymer kama hii:

Labda itakuwa wazi zaidi ikiwa utachora copolymer hii kama hii:

Unaona, vikundi hivi vya phenyl huingia kwenye njia wakati polima inapojaribu kuangaza, kwa hivyo haina fuwele kidogo kuliko polydimethylsilane. Hii ina maana kwamba ni mumunyifu na inaweza kusindika, kubadilishwa na kujifunza.

Vizuri, dutu hizi ni nzuri kwa nini? Polysilanes ni ya kuvutia kwa sababu wanaweza kuendesha umeme. Kwa kweli, sio nzuri kama shaba, lakini bora zaidi kuliko vile unavyotarajia kutoka kwa polima, na inafaa kutafiti. Pia hazistahimili joto na zinaweza kupashwa joto hadi karibu 300 oC. Lakini ikiwa unawapa joto kwa joto la juu zaidi, unaweza kutengeneza carbudi ya silicon kutoka kwao, ambayo ni nyenzo muhimu ya abrasive.

Polima za Ujerumani na bati

Naam, ikiwa silicon inaweza kuunda minyororo ya polima ndefu, basi vipi kuhusu vipengele vingine vya kemikali kutoka kwa kundi la nne la jedwali la upimaji? Inawezekana kutengeneza polima kutoka kwa germanium? Unaweza kuniamini, zipo! Unaweza kufanya minyororo ya polymer sio tu kutoka kwa germanium, lakini hata kutoka kwa atomi za bati! Polima hizo huitwa polima zenye germanium na zenye bati, kwa mtiririko huo.

Polima za bati ni za kipekee, za kuvutia, za ajabu, za ajabu tu, kwa sababu ni polima pekee zinazojulikana ambazo uti wa mgongo unafanywa kabisa na atomi za chuma. Kama polysilanes, polima za germanium na bati (polygermanes na polystanylenes) zinachunguzwa kwa matumizi yao kama kondakta wa umeme.

Polyphosphazenes

Samahani sana kukuambia kuhusu hili, lakini tumeishiwa na vipengele vya kundi la nne la jedwali la upimaji. Kwa hivyo polima ya mwisho ya isokaboni tutakayoangalia leo lazima itengenezwe kutoka kwa kitu kingine. Na kitu hiki ni fosforasi na nitrojeni. Kama polysiloxanes, polyphosphazenes hutengenezwa kwa atomi zinazopishana. Katika kesi hii, katika mnyororo kuu tunabadilisha atomi za fosforasi na silicon, kama hii:

Uti wa mgongo huu ni rahisi kunyumbulika, kama vile uti wa mgongo wa polysiloxanes, ndiyo maana polyphosphazenes ni elastoma nzuri. Pia ni vihami vyema vya umeme.

Polyphosphazenes hutolewa katika hatua mbili:

Kwanza tunachukua pentakloridi ya fosforasi na kutibu na kloridi ya amonia ili kuunda polima ya klorini. Kisha tunaitibu na chumvi ya pombe ya sodiamu, ambayo hutupa polyphosphazene iliyobadilishwa ester.

Leo kuna aina kubwa ya polima za isokaboni. Wengi wao ni misombo ya asili, lakini teknolojia za kisasa hufanya iwezekanavyo kupata polima za isokaboni. Kama sheria, uzalishaji wao unahitaji shinikizo la juu na joto, wakati msingi ni dutu safi, na mbinu zinabaki sawa na za uzalishaji wa polima za kikaboni (kwa mfano, upolimishaji). Tabia ya sifa za polima za isokaboni ni upinzani wao kwa mvuto wa kemikali na utulivu wa joto. Kwa kuongeza, nyingi za polima hizi ni ngumu lakini ni brittle. Maelezo ya hii ni muundo wa fuwele wa anga au uwepo mwingi wa ioni katika dhamana ya kemikali. Miongoni mwa nyenzo maarufu zaidi za polima isokaboni ni grafiti, glasi ya madini, keramik, almasi, asbesto, quartz, na mica.

Vipengele vya meza ya kemikali vinaweza kuunda minyororo tofauti ya polymer. Kwa mfano, sulfuri, selenium na tellurium huunda minyororo ya mstari, ambayo, kwa mujibu wa ushirikiano wa atomi, hupiga ndani ya ond. Vipengele hivyo vya kemikali ambavyo ni vya kikundi kidogo cha vikundi vya III - V vinaweza kuunda minyororo ya mstari na miundo iliyopangwa au ya anga ya polima isokaboni. Msingi wa minyororo ya polima mara nyingi huwa na oksidi za silicon, alumini na idadi ya metali zingine. Wanaunda kundi pana zaidi la vifaa vya polymeric vya isokaboni - silicates na aluminosilicates. Aidha, wao ni sehemu muhimu ya ukoko wa dunia. Muundo wa mlolongo wa molekuli ya silicates inaweza kuwa mnyororo, ngazi, layered na tatu-dimensional. Kila moja ya miundo hii inatoa vifaa vya isokaboni mali fulani ambayo ni tabia yao tu. Kwa mfano, muundo wa ngazi unahusisha minyororo miwili ya molekuli inayofanana iliyounganishwa na atomi za oksijeni. Ni vifungo hivi vinavyotoa uwepo wa mali mpya ambayo inafanya uwezekano wa kuainisha vifaa vinavyotokana na nyuzi (asbestosi). Kipengele kingine ambacho ni sifa ya polima za isokaboni ni muundo wao wa tabaka. Umbali mkubwa kati ya tabaka hutoa vitu vinavyolingana (talc, mica) kwa kugawanyika kwa urahisi. Ikiwa mlolongo una metali zinazoweza kuingiliana na maji, basi mchakato huu husababisha ongezeko kubwa zaidi la umbali uliopo kati ya tabaka. Hii inaweza kusababisha nyenzo isokaboni kuvimba. Silicates yenye muundo wa tatu-dimensional ina sifa ya upinzani mzuri wa maji, ugumu na rigidity. Kama sheria, aina za quartz hukutana na sifa hizi: topazi, yaspi, agate, kioo cha mwamba na wengine.

Miwani ya isokaboni na keramik ya kiufundi

Miwani isokaboni Kauri za glasi Keramik za kiufundi Vipengele vya teknolojia na utumiaji wa keramik za miundo.

Muundo wa kemikali wa miwani na mali zao.. Uainishaji wa glasi zisizo za kawaida.

Katika sayansi ya kisasa ya vifaa, vitu mbalimbali vya isokaboni vinaanza kuchukua nafasi inayozidi kuwa maarufu. Wengi wao hutumiwa kwa namna ya fuwele: quartz (SiO2), corundum (a-AI2O3) na fuwele za rangi ya oksidi hii - samafi, ruby, nk, pamoja na rutile (TiO2), nitridi, sulfidi, nk. Hata hivyo, kwa kiwango kikubwa zaidi, vitu hivi vya isokaboni hutumiwa katika hali ya vamorphous kwa namna ya glasi.

Kioo cha kawaida kulingana na dioksidi ya silicon ni kioo cha silicate. Miwani ya aluminium-silicate na boroni-silicate pia hutumiwa sana.

Kioo isotropiki ni nyenzo changamano ya kemikali, amofasi, isotropiki yenye sifa kuu za kiufundi za kigumu brittle. Kioo hupatikana baada ya kupoza mchanganyiko ulioyeyuka wa misombo ya isokaboni (hasa oksidi). Mali zao ni sawa kwa pande zote, i.e. wao ni isotropiki. Inapokanzwa, haziyeyuki kwa joto la kawaida, kama fuwele, lakini polepole hupunguza kiwango kikubwa cha joto, na kugeuka kuwa hali ya kioevu. Kuyeyuka kwao kwa kuongezeka kwa joto na ugumu na kupungua kwa joto hutokea kwa kurudi nyuma. Muundo ni suluhisho thabiti.

Miongoni mwa sababu za hali ya amorphous ya glasi za isokaboni, mbili zinaweza kujulikana.

Sababu ya kwanza ni kwamba katika eneo la kuimarisha kioo kinayeyuka kina viscosity ya juu sana (Jedwali 6.3).

Jedwali 6.3 - Mnato wa baadhi ya vitu kwenye sehemu za kuyeyuka

Dawa		h ×10, N s/m2

Sababu ya pili inafuatia kutoka kwa sifa za kifungo cha ushirikiano ambacho huamua mwingiliano wa atomi katika oksidi. Kifungo cha ushirikiano kina mali mbili muhimu: nguvu na mwelekeo. Kwa mujibu wa kueneza kwa dhamana ya kemikali, kila atomi ya kioo katika nafasi, kwa mujibu wa valence yake, ina idadi madhubuti ya "washirika wa mwingiliano". Kwa mfano, silicon ni 4-valent. Na atomi yake lazima iwe katika mazingira yake ya karibu atomi nne za oksijeni (katika glasi ya quartz) ambayo imeunganishwa nayo kwa dhamana ya polar covalent. Kwa kuongezea, viunganisho hivi vinaweza kuunda sio kiholela, lakini kwa pembe fulani kwa kila mmoja (kanuni ya mwelekeo). Yote hii inafanya kuwa vigumu sana kuunda muundo wa kawaida, wa fuwele. Katika hali ya kati yenye mnato mwingi, mpangilio wa masafa mafupi tu katika mpangilio wa atomi unaweza kuunda katika muundo wa glasi wakati wa kupoeza.

Muundo wa kemikali wa glasi na mali zao

Glasi nyingi zinazotumiwa katika teknolojia zinajumuisha vipengele kadhaa. Kwa mujibu wa madhumuni yao ya kazi, vipengele vyote vya kioo vinaweza kugawanywa katika vikundi vitatu: waundaji wa kioo, modifiers na compensators.

Waundaji wa glasi ndio sehemu kuu za glasi. Viunzi vya glasi ni polima isokaboni na muundo wa mtandao. Kwa hiyo, glasi zina baadhi ya vipengele vya miundo ya polymer na sifa zinazofanana za kimwili za vifaa vya polymer.

Mara nyingi, SiO2 (glasi ya silicate), Al2O3 na SiO2 (aluminosilicate), B2O3 na SiO2 (borosilicate), B2O3, Al2O3 na SiO2 (boroaluminosilicate) hutumiwa kama waundaji wa glasi.

Marekebisho huletwa ndani ya glasi ili kutoa glasi mali inayotaka: kurahisisha teknolojia, kupunguza gharama ya nyenzo, nk.

Kwa mfano, wakati oksidi za metali za alkali na alkali za ardhi zinapoingizwa kwenye quartz, joto la kulainisha la kioo hupungua na teknolojia hurahisishwa. Viongezeo vya oksidi za chromium, chuma, cobalt, nk hutoa rangi inayotaka kwa kioo. Oksidi za metali nzito, kama vile risasi, huongeza index ya refractive.

Mara nyingi kuanzishwa kwa nyongeza fulani kunaboresha mali fulani na kuzidisha sifa zingine za nyenzo. Kisha viongeza vinaletwa - fidia, kusudi la ambayo ni kukandamiza udhihirisho mbaya wa modifiers kuu.

Moja ya mali muhimu ya kioo ni upinzani wa joto. Kwa glasi nyingi, upinzani wa joto huanzia 90 hadi 200 ° C, na kwa kioo cha quartz, nguvu zaidi, isiyo na joto na isiyo ya kupanua, hufikia 800-1000 ° C.

Utegemezi wa joto la nguvu ya glasi ni angalau 200 ° C. Joto la juu la uendeshaji kawaida hauzidi 400-500 ° C, ambayo takriban inalingana na joto la mpito la kioo. Kioo cha quartz kinaruhusu matumizi ya muda mrefu kwa 1100-1200 ° C (nguvu iliongezeka kwa 50%) na matumizi ya muda mfupi inapokanzwa hadi 1400-1500 ° C.

Uimarishaji wa joto (ugumu) wa kioo unafanywa na baridi ya haraka na ya sare ya kioo yenye joto juu ya joto la mpito la kioo katika mkondo wa hewa au katika mafuta. Kuimarisha glasi kwa kuwasha kunahusishwa na kuonekana kwa mikazo iliyosambazwa sawasawa kwenye glasi, ambayo husababisha mikazo ya kukandamiza kwenye tabaka za nje za glasi, na mikazo ya mkazo katika tabaka za ndani. Nguvu ya kukandamiza ya glasi ni takriban mara 10-15 kuliko nguvu ya mkazo.

Kuimarisha thermochemical ni msingi wa kuimarisha kioo na, kwa kuongeza, juu ya kubadilisha muundo yenyewe na mali ya safu yake ya uso. Uimarishaji huu unafanywa na baridi ya haraka ya kioo kilichochomwa juu ya joto la mpito la kioo katika kioevu cha joto cha polymer organosilicon. Uimarishaji wa ziada unaelezewa na uundaji wa filamu za polymer kwenye uso wa kioo.

Uainishaji wa glasi za isokaboni, mali zao, matumizi

Moja ya glasi za ubora wa juu zinazotumiwa katika miundo ya ndege ni aluminoborosilicate kioo cha chini cha alkali.

Kwa madhumuni, glasi ya kiufundi imegawanywa katika macho, maabara, umeme, usafiri, chombo, kinga, joto na kuhami sauti, taa, fiberglass, nk. Uzito wa glasi zisizo za kawaida huanzia 2200 kg/m3 kwa glasi nyepesi za silicate za alkali (kiashiria cha refractive). n = 1.44) hadi 5200 ... 8000 kg / m3 kwa nzito, yenye hadi 65% ya oksidi za risasi, bariamu, bismuth (n = 1.9); Uwazi wa glasi isiyo na rangi ni hadi 92% katika sehemu inayoonekana ya wigo.

Upinzani wa kemikali na hidrolitiki wa glasi katika mazingira ya tindikali (isipokuwa asidi ya fosforasi H2PO3 na asidi hidrofloriki HF, ambayo hupasuka kabisa kioo) ni ya juu kabisa. Katika mazingira ya alkali, upinzani hupungua. Glasi za silicate zilizo na 20-30% Na2O au LiO huyeyuka katika maji ya moto na kuunda "glasi ya kioevu".

Ubaya wa glasi iliyokasirika ni unyeti wake kwa athari kwenye kingo (kwa ukingo kabisa) na kwenye pembe. Inapovunjwa, kioo kilichokasirika kinafunikwa na mtandao mnene wa nyufa, na kufanya kuonekana kuwa ngumu sana.

Ikiwa karatasi mbili za kioo zimefungwa pamoja na filamu ya uwazi, yenye kubadilika na elastic ya polymer, basi kinachojulikana kama triplex hupatikana. Wakati wa kuharibiwa, vipande vinavyotokana vinawekwa kwenye filamu ya polymer ambayo huunganishwa na haimwagiki.

Sitalls, mali zao, maombi

Nyenzo mpya za kimuundo zina sifa bora - keramik za glasi (neno linatokana na maneno glasi na fuwele), lililopatikana kwa kuangazia glasi za isokaboni kulingana na oksidi fulani.

Sitalls ni miwani iliyoangaziwa kwa kiasi. Wao hupatikana kwa crystallization kudhibitiwa ya kioo katika joto la juu. Wakati wa mchakato huu, microregions ya muundo wa fuwele hadi micron 1 kwa ukubwa huundwa kwa kiasi cha nyenzo. Mkusanyiko wa maeneo hayo katika keramik ya kioo inaweza kuzidi 50% kwa kiasi.

Kwa upande wa utungaji wa kemikali, keramik za kioo hutofautiana na glasi kwa kuwa vichocheo vya crystallization (mbegu) huongezwa kwao. Chembechembe ndogo za dhahabu, fedha, platinamu, shaba (mia mia ya asilimia) au oksidi za titani, zirconium, zinki, chromium, vanadium, nk hutumiwa kama vichocheo vya fuwele.

Kwa upande wa muundo, keramik za kioo huchukua nafasi ya kati kati ya kioo cha kawaida na keramik Katika suala hili, keramik za kioo wakati mwingine huitwa keramik ya kioo. Sitalls ni multicomponent, heterogeneous, multiphase mifumo ambayo ina kiwango cha juu sana cha mali: nguvu ya juu ya mitambo, ugumu, kemikali na utulivu wa joto, upanuzi wa chini wa mafuta na mali nyingine muhimu. Kwa mfano, kauri ya kioo, inayojulikana kama "pyroceram", ina nguvu zaidi kuliko kioo laminated, chuma cha juu-kaboni, nyepesi kuliko alumini, na kwa suala la mgawo wa upanuzi wa joto na upinzani wa joto hautofautiani na quartz.

Wakati wa kubadilisha glasi kuwa kauri ya glasi, glasi kwanza hupitia hatua ya kupikia (joto la Tm), kisha glasi huundwa kuwa bidhaa na kupozwa kwa joto la Tn - hali ya joto ambayo vituo vya fuwele huunda. Kioo huhifadhiwa kwa joto hili kwa muda wa saa 1. Matokeo yake, fuwele ndogo hutengenezwa kwa kiasi cha nyenzo na inakuwa inawezekana kuongeza joto kwa Tg. Kwa joto la Tg, ukuaji wa kioo hutokea na nyenzo hupoteza uwazi. Wakati wa mfiduo wa bidhaa za glasi kwa Tg ni masaa 4-6.

Aloi za microcrystalline zilizopatikana kutoka kwa glasi

Aloi za fuwele za juu-nguvu kutoka kwa glasi za metali zinazalishwa kwa namna sawa na mchakato wa malezi ya pyroceramics. Hizi ni aloi kulingana na Fe, Ni, Cr, Mo, Co, W katika mchanganyiko mbalimbali na metalloids (hasa boroni), maudhui ambayo hayazidi 12%, na ni brittle katika hali ya amorphous. Vipande vya aloi ya amofasi vinavyozalishwa na mteremko wa kuyeyuka vinaweza kubadilishwa kwa urahisi kuwa poda, ambayo kisha kutolewa kwa moto au gesi ya isostatic na kubanwa kwa wakati mmoja ili kuunda muundo wa fuwele ndogo iliyoimarishwa na chembe ndogo za boroni. Ikiwa alloy ina kaboni, matibabu ya joto ya kuimarisha yanaweza kufanywa. Aloi kama hizo ni ngumu sana na sugu na zinaweza kutumika kama vyuma vya mwendo wa kasi.

Keramik ya kiufundi

Keramik ni nyenzo nyingi, tofauti tofauti zinazopatikana kwa kunyunyiza chembe za madini zilizotawanywa sana (udongo, oksidi, carbides, nitridi, nk). Ikiwa keramik ina metali, basi aina hii ya keramik inaitwa cermets.

Mchakato wa kiteknolojia wa utengenezaji wa bidhaa za kauri una hatua kadhaa. Shughuli kuu za kiteknolojia katika uzalishaji wa vifaa vya kauri ni kama ifuatavyo: maandalizi ya vipengele vya awali kwa namna ya poda, kuchanganya vipengele, ukingo wa bidhaa, kurusha kazi ya kazi, shughuli za mwisho (machining, metallization, nk).

Muundo wa keramik

Aina nyingi za miundo ya vifaa vya kauri zinaweza kugawanywa katika vikundi viwili: macroisotropic na anisotropic.

Nyenzo za Macroisotropic. Katika viwango vya atomiki au molekuli, hizi ni vifaa vya anisotropic, lakini ukubwa wa uundaji wa supramolecular, nafaka, ni ndogo ikilinganishwa na ukubwa wa bidhaa za kauri. Aina nne za vifaa vya macroisotropiki zinaweza kutambuliwa.

1. Keramik ya Microcrystalline. Mifano ya kauri hii ni aina mbalimbali za porcelaini. Sitalls zina muundo sawa. Katika Mtini. 6.3 na vitone vinaonyesha maeneo ya fuwele ndogo yaliyozungukwa na kati ya amofasi. Maudhui ya awamu ya fuwele na amorphous katika nyenzo inaweza kuwa tofauti, na kuwekwa kwa awamu hizi kwa kiasi cha nyenzo ni tofauti. Nyenzo kwa ujumla ni isotropiki. Nyenzo hizi ni wiani mkubwa na brittle.

A

V

Aina za keramik:

a - microcrystalline, b - punjepunje, c - porous (TiC), d - kuimarishwa (HTSC keramik ya mfumo wa Y-Ba-Cu-O).

2. Muundo wa punjepunje . Aina hii ya muundo ni ya kawaida zaidi kwa vifaa vya kauri. Nafaka katika muundo wa keramik inaweza kutofautiana kwa ukubwa, sura na mali. Usambazaji wa nafaka za asili tofauti kwa kiasi cha nyenzo na nguvu ya kujitoa ya chembe katika nyenzo pia ni tofauti. Sababu hizi zote huathiri mali ya keramik kwa njia ngumu. Kwa mazoezi, ndani ya mfumo mdogo, hesabu za nguvu za fomu hutumiwa:

,

ambapo s ni nguvu; hivyo ni mara kwa mara karibu na nguvu ya kioo moja; k - mara kwa mara; d - ukubwa wa nafaka.

3. Muundo wa porous . Kwa ujumla, keramik nyingi ni porous. Hata hivyo, wakati mwingine pores huundwa kwa makusudi: kupunguza uzito wa bidhaa za kauri, ili kuifanya gesi au kioevu, nk.

Kwa kawaida, nguvu za keramik ya porous ni ya chini kuliko ya keramik ya punjepunje. Sura ya pores pia huathiri nguvu ya nyenzo. Inaweza pia kuzuia maendeleo ya nyufa wakati wa fracture na kusambaza mzigo kwa kiasi cha nyenzo.

4. Muundo ulioimarishwa. Aina hii ya kauri ina nafaka ndefu za nguvu nyingi. Katika wingi wa vifaa, nafaka hizi hazielekezwi katika mwelekeo wowote. Kwa hivyo, katika macrovolume nyenzo hufanya kama isotropiki. Nguvu ya keramik hiyo, kutokana na kuimarishwa, inaweza kuwa ya juu sana.

Keramik ya anisotropiki. Katika nyenzo hizi, vipengele vya kimuundo vinaelekezwa kwa makusudi katika mwelekeo uliotaka. Keramik za anisotropiki ni pamoja na keramik za safu, kauri za nyuzi, au keramik zenye muundo unaoelekezwa.

Vipengele vya teknolojia ya vifaa vya kauri

1 - Kupata poda. Kuna mbinu za mitambo na physicochemical kwa ajili ya kuzalisha poda. Wa kwanza wao wanahusishwa na kuponda nyenzo. Ya pili inahusisha michakato ya mkusanyiko wa bidhaa za awali za kemikali. Poda zilizo na chembe za ukubwa wa micron kawaida hutumiwa. Ikiwa kufunga mnene wa chembe kwenye nyenzo inahitajika, basi mchanganyiko wa chembe za ukubwa tofauti hutumiwa - poda za polydisperse.

2 - Kuchanganya vipengele na bidhaa za ukingo.

3 - Sintering ya chembe hutokea wakati bidhaa molded ni moto katika joto la juu (kawaida kutoka 900 hadi 2000 ° C). Wakati wa kuokota, michakato kama vile upungufu wa maji mwilini wa vifaa, uharibifu wa uchafu wa kiteknolojia wa kikaboni (polima, viboreshaji), kutengana kwa misombo ya isokaboni isiyo na msimamo, michakato ya oxidation na kupunguza, kuyeyuka kwa baadhi ya vipengele, mabadiliko ya polymorphic, nk. Kama matokeo, baada ya baridi, glasi, labda kuyeyuka kwa sehemu, hufunga nafaka za nyenzo za kinzani zaidi, na kutengeneza monolith ya kudumu.

Wakati wa mchakato wa sintering, chembe huunganishwa na porosity ya nyenzo hupungua hadi wiani wa kinadharia. Joto linapoongezeka, pores hubadilisha sura yao, kuwa spherical, na kupungua kwa ukubwa. Katika mazoezi, keramik huhifadhi porosity fulani ya mabaki.

Kiwango na kasi ya ucheshi hutegemea mambo mengi: halijoto, muda wa mchakato, mtawanyiko wa chembe, mgawo wa kueneza, mnato, n.k. Kiyeyuko (kioevu) cha sehemu inayoweza kuunganishwa zaidi ina ushawishi mkubwa sana katika ukuzaji wa mchakato wa sintering na kuendelea. muundo wa keramik.

Maombi ya keramik ya miundo

Sehemu kuu za matumizi ya vifaa vya kauri ni pamoja na zana za kukata, sehemu za injini za mwako ndani, injini za turbine za gesi, nk.

Makali ya kukata ni sifa ya ugumu wa juu, upinzani wa kuvaa, na inertness ya kemikali. Kwa upande wa ugumu wa mali, zana za kukata kauri ni bora kuliko vifaa vya kukata jadi, kama vile vyuma vya kasi ya juu (HSS), aloi ngumu (HC)

			Keramik Al2O3
Hatua ya kulainisha
Halijoto ya kuanza uundaji wa mizani

polima isokaboni

• polima isokaboni- polima ambazo hazina vifungo vya C-C katika kitengo kinachojirudia, lakini zinaweza kuwa na itikadi kali ya kikaboni kama vibadala vya kando.

Uainishaji wa polima

1. Polima za Homochain

Carbon na chalcogens (marekebisho ya plastiki ya sulfuri).

Asibesto ya nyuzi za madini

Tabia za asbestosi

• Asibesto(Kigiriki ἄσβεστος, - isiyoweza kuharibika) ni jina la pamoja la kundi la madini ya nyuzi laini kutoka kwa darasa la silikati. Inajumuisha nyuzi bora zaidi zinazobadilika.

• Ca2Mg5Si8O22(OH)2 - fomula

• Aina mbili kuu za asbestosi ni asbestosi ya nyoka (asibesto ya chrysotile, au asbestosi nyeupe) na asbestosi ya amphibole.

Muundo wa kemikali

• Kwa upande wa muundo wao wa kemikali, asbesto ni silicates yenye maji ya magnesiamu, chuma, na sehemu ya kalsiamu na sodiamu. Dutu zifuatazo ni za darasa la asbestosi ya chrysotile:

• Mg6(OH)8

• 2Na2O*6(Fe,Mg)O*2Fe2O3*17SiO2*3H2O

Usalama

• Asbesto ni kivitendo ajizi na haina kuyeyuka katika maji ya mwili, lakini ina athari inayoonekana ya kansa. Watu wanaohusika katika uchimbaji na usindikaji wa asbestosi wana uwezekano mara kadhaa wa kupata uvimbe kuliko idadi ya watu kwa ujumla. Mara nyingi husababisha saratani ya mapafu, tumors ya peritoneum, tumbo na uterasi.

• Kulingana na matokeo ya utafiti wa kina wa kisayansi kuhusu kansa, Shirika la Kimataifa la Utafiti wa Saratani limeainisha asbesto kuwa mojawapo ya kansa hatari zaidi katika jamii ya kwanza.

Utumiaji wa asbesto

• Uzalishaji wa vitambaa vinavyozuia moto (ikiwa ni pamoja na kushona suti kwa wazima moto).

• Katika ujenzi (kama sehemu ya mchanganyiko wa asbesto-saruji kwa ajili ya uzalishaji wa mabomba na slate).

• Katika maeneo ambayo ni muhimu kupunguza ushawishi wa asidi.

Jukumu la polima isokaboni katika malezi ya lithosphere

Lithosphere

• Lithosphere- shell ngumu ya Dunia. Inajumuisha ukoko wa dunia na sehemu ya juu ya vazi, hadi asthenosphere.

Lithosphere chini ya bahari na mabara hutofautiana sana. Lithosphere chini ya mabara ina tabaka za sedimentary, granite na basalt na unene wa jumla wa hadi 80 km. Lithosphere chini ya bahari imepitia hatua nyingi za kuyeyuka kwa sehemu kama matokeo ya malezi ya ukoko wa bahari, imepungua sana katika vitu adimu vya fusible, haswa linajumuisha dunites na harzburgites, unene wake ni kilomita 5-10, na granite. safu haipo kabisa.

Muundo wa kemikali

Sehemu kuu za ukoko wa Dunia na udongo wa uso wa Mwezi ni Si na oksidi za Al na derivatives zao. Hitimisho hili linaweza kufanywa kulingana na mawazo yaliyopo kuhusu kuenea kwa miamba ya basalt. Dutu kuu ya ukoko wa dunia ni magma - aina ya maji ya mwamba ambayo ina, pamoja na madini yaliyoyeyushwa, kiasi kikubwa cha gesi. Wakati magma inapofikia uso, huunda lava, ambayo huimarisha ndani ya miamba ya basalt. Sehemu kuu ya kemikali ya lava ni silika, au dioksidi ya silicon, SiO2. Walakini, kwa joto la juu, atomi za silicon zinaweza kubadilishwa kwa urahisi na atomi zingine, kama vile alumini, na kutengeneza aina anuwai za aluminosilicate. Kwa ujumla, lithosphere ni matrix ya silicate na kuingizwa kwa vitu vingine vinavyoundwa kutokana na michakato ya kimwili na kemikali ambayo ilitokea siku za nyuma chini ya hali ya joto la juu na shinikizo. Matrix ya silicate yenyewe na majumuisho ndani yake yana vitu vingi katika umbo la polima, ambayo ni, polima za isokaboni za heterochain.

Itale

• Itale - mwamba wa silicic igneous intrusive. Inajumuisha quartz, plagioclase, feldspar ya potasiamu na micas - biotite na muscovite. Granites zimeenea sana katika ukanda wa bara.

Kiasi kikubwa cha graniti huundwa katika maeneo ya mgongano, ambapo sahani mbili za bara hugongana na unene wa ukoko wa bara hutokea. Kulingana na watafiti wengine, safu nzima ya kuyeyuka kwa granite huundwa kwenye ukoko wa mgongano ulioimarishwa kwa kiwango cha ukoko wa kati (kina cha kilomita 10-20). Kwa kuongeza, magmatism ya granitic ni tabia ya ukingo wa kazi wa bara, na kwa kiasi kidogo, ya arcs ya kisiwa.

• Muundo wa madini ya granite:

• feldspars - 60-65%;

• quartz - 25-30%;

• madini ya rangi ya giza (biotite, mara chache hornblende) - 5-10%.

Basalt

• Muundo wa madini. Misa kuu inaundwa na microlites ya plagioclase, clinopyroxene, magnetite au titanomagnetite, pamoja na kioo cha volkeno. Madini ya kawaida ya nyongeza ni apatite.

• Muundo wa kemikali. Maudhui ya silika (SiO2) ni kati ya 45 hadi 52-53%, jumla ya oksidi za alkali Na2O+K2O hadi 5%, katika basalts ya alkali hadi 7%. Oksidi zingine zinaweza kusambazwa kama ifuatavyo: TiO2 = 1.8-2.3%; Al2O3=14.5-17.9%; Fe2O3=2.8-5.1%; FeO=7.3-8.1%; MnO=0.1-0.2%; MgO=7.1-9.3%; CaO=9.1-10.1%; P2O5=0.2-0.5%;

Oksidi ya Quartz (Silicon(IV), Silika)

Mfumo: SiO2

• Mfumo: SiO2

• Rangi: isiyo na rangi, nyeupe, violet, kijivu, njano, kahawia

• Rangi ya Tabia: nyeupe

• Shine: kioo, wakati mwingine greasy katika molekuli imara

• Msongamano: 2.6-2.65 g/cm³

• Ugumu: 7

Tabia za kemikali

Corundum (Al2O3, alumina)

Mfumo: Al2O3

• Mfumo: Al2O3

• Rangi: bluu, nyekundu, njano, kahawia, kijivu

• Rangi ya Tabia: nyeupe

• Shine: kioo

• Msongamano: 3.9-4.1 g/cm³

• Ugumu: 9

Tellurium

Muundo wa mnyororo wa Tellurium

• Fuwele ni hexagonal, atomi ndani yao huunda minyororo ya helical na huunganishwa na vifungo vya ushirikiano kwa majirani zao wa karibu. Kwa hiyo, tellurium ya msingi inaweza kuchukuliwa kuwa polima isiyo ya kawaida. Tellurium ya fuwele ina sifa ya mng'ao wa metali, ingawa kwa sababu ya ugumu wake wa mali ya kemikali inaweza kuainishwa kama isiyo ya chuma.

Maombi ya tellurium

• Uzalishaji wa vifaa vya semiconductor

• Uzalishaji wa mpira

• Superconductivity ya joto la juu

Selenium

Muundo wa mnyororo wa selenium

Nyekundu ya kijivu Nyekundu

Selenium ya kijivu

Selenium ya kijivu (wakati mwingine huitwa metali) ina fuwele katika mfumo wa hexagonal. Latisi yake ya msingi inaweza kuwakilishwa kama mchemraba ulioharibika kidogo. Atomu zake zote zinaonekana kuunganishwa kwenye minyororo yenye umbo la ond, na umbali kati ya atomi za jirani katika mnyororo mmoja ni takriban mara moja na nusu chini ya umbali kati ya minyororo. Kwa hivyo, cubes za msingi zinapotoshwa.

Maombi ya seleniamu ya kijivu

• Seleniamu ya kawaida ya kijivu ina sifa ya semiconducting; ni semiconductor ya aina ya p, i.e. conductivity ndani yake huundwa hasa si kwa elektroni, lakini kwa "mashimo".

• Mali nyingine muhimu sana ya semiconductor selenium ni uwezo wake wa kuongeza kasi conductivity ya umeme chini ya ushawishi wa mwanga. Hatua ya seli za seleniamu na vifaa vingine vingi inategemea mali hii.

selenium nyekundu

• Selenium nyekundu ni muundo usio thabiti wa amofasi.

• Polima yenye muundo wa mnyororo lakini muundo uliopangwa vibaya. Katika kiwango cha joto cha 70-90 ° C, hupata mali zinazofanana na mpira, na kugeuka kuwa hali ya elastic sana.

• Haina sehemu maalum ya kuyeyuka.

• Seleniamu ya amofasi nyekundu kwa kuongezeka kwa joto (-55) huanza kubadilika kuwa seleniamu ya kijivu ya hexagonal

Sulfuri

Vipengele vya muundo

• Marekebisho ya plastiki ya sulfuri huundwa na minyororo ya helical ya atomi za sulfuri na shoka za kushoto na za kulia za mzunguko. Minyororo hii imepotoshwa na kuvutwa kwa mwelekeo mmoja.

• Sulfuri ya plastiki haina msimamo na inabadilika kuwa sulfuri ya rhombic.

Kupata sulfuri ya plastiki

Utumiaji wa sulfuri

• Maandalizi ya asidi ya sulfuri;

• Katika tasnia ya karatasi;

• katika kilimo (kupambana na magonjwa ya mimea, hasa zabibu na pamba);

• katika uzalishaji wa dyes na nyimbo za mwanga;

• kupata unga mweusi (uwindaji);

• katika utengenezaji wa mechi;

• marashi na poda kwa ajili ya matibabu ya magonjwa fulani ya ngozi.

Marekebisho ya allotropiki ya kaboni

Tabia za kulinganisha

Utumiaji wa marekebisho ya allotropiki ya kaboni

• Almasi - katika sekta: hutumiwa kufanya visu, drills, cutters; katika kutengeneza vito. Wakati ujao ni maendeleo ya microelectronics kwenye substrates za almasi.

• Graphite - kwa ajili ya utengenezaji wa crucibles kuyeyuka, electrodes; kujaza plastiki; msimamizi wa nyutroni katika mitambo ya nyuklia; sehemu ya muundo wa utengenezaji wa miongozo kwa penseli nyeusi za grafiti (iliyochanganywa na kaolin)

Polima ni misombo ya juu ya uzito wa Masi ambayo inajumuisha monoma nyingi. Polima zinapaswa kutofautishwa na kitu kama oligomers, tofauti na ambayo, wakati wa kuongeza kitengo kingine cha nambari, mali ya polima haibadilika.

Uunganisho kati ya vitengo vya monoma unaweza kufanywa kwa kutumia vifungo vya kemikali, ambapo huitwa thermosets, au kutokana na nguvu ya hatua ya intermolecular, ambayo ni ya kawaida kwa kinachojulikana thermoplastics.

Mchanganyiko wa monoma kuunda polima inaweza kutokea kama matokeo ya mmenyuko wa polycondensation au upolimishaji.

Kuna misombo mingi sawa inayopatikana katika asili, ambayo maarufu zaidi ni protini, mpira, polysaccharides na asidi ya nucleic. Nyenzo hizo huitwa kikaboni.

Leo, idadi kubwa ya polima huzalishwa synthetically. Misombo hiyo inaitwa polima isokaboni. Polima isokaboni huzalishwa kwa kuchanganya vipengele vya asili kwa njia ya athari za polycondensation, upolimishaji na mabadiliko ya kemikali. Hii inakuwezesha kuchukua nafasi ya vifaa vya asili vya gharama kubwa au adimu, au kuunda mpya ambazo hazina analogues katika asili. Hali kuu ni kwamba polima haina vipengele vya asili ya kikaboni.

Polima za isokaboni, kwa sababu ya mali zao, zimepata umaarufu mkubwa. Upeo wa matumizi yao ni pana kabisa, na maeneo mapya ya matumizi yanapatikana daima na aina mpya za vifaa vya isokaboni zinatengenezwa.

Sifa kuu

Leo, kuna aina nyingi za polima za isokaboni, za asili na za synthetic, ambazo zina nyimbo tofauti, mali, upeo wa maombi na hali ya mkusanyiko.

Kiwango cha sasa cha maendeleo ya sekta ya kemikali hufanya iwezekanavyo kuzalisha polima za isokaboni kwa kiasi kikubwa. Ili kupata nyenzo hizo ni muhimu kuunda hali ya shinikizo la juu na joto la juu. Malighafi kwa ajili ya uzalishaji ni dutu safi ambayo inakubalika kwa mchakato wa upolimishaji.

Polima za isokaboni zinajulikana na ukweli kwamba zimeongeza nguvu, kubadilika, ni vigumu kushambulia na kemikali na zinakabiliwa na joto la juu. Lakini aina fulani zinaweza kuwa tete na hazina elasticity, lakini wakati huo huo zina nguvu kabisa. Maarufu zaidi kati yao ni grafiti, keramik, asbestosi, kioo cha madini, mica, quartz na almasi.

Polima za kawaida ni msingi wa minyororo ya vitu kama vile silicon na alumini. Hii ni kutokana na wingi wa vipengele hivi katika asili, hasa silicon. Maarufu zaidi kati yao ni polima isokaboni kama vile silicates na aluminosilicates.

Sifa na sifa hutofautiana tu kulingana na muundo wa kemikali wa polima, lakini pia juu ya uzito wa Masi, kiwango cha upolimishaji, muundo wa atomiki na polydispersity.

Polydispersity ni uwepo wa macromolecules ya molekuli tofauti katika muundo.

Misombo mingi ya isokaboni ina sifa ya viashiria vifuatavyo:

1. Unyogovu. Tabia kama vile elasticity inaonyesha uwezo wa nyenzo kuongezeka kwa ukubwa chini ya ushawishi wa nguvu ya nje na kurudi katika hali yake ya awali baada ya mzigo kuondolewa. Kwa mfano, mpira unaweza kupanua mara saba hadi nane bila kubadilisha muundo wake au kusababisha uharibifu wowote. Kurudisha sura na saizi inawezekana kwa kudumisha mpangilio wa macromolecules katika muundo; sehemu za kibinafsi tu husonga.
2. Muundo wa kioo. Sifa na sifa za nyenzo hutegemea mpangilio wa anga wa vitu vilivyojumuishwa, ambayo huitwa muundo wa fuwele, na mwingiliano wao. Kulingana na vigezo hivi, polima imegawanywa katika fuwele na amorphous.

Vile vya fuwele vina muundo thabiti ambao mpangilio fulani wa macromolecules huzingatiwa. Amofasi hujumuisha macromolecules ya mpangilio wa masafa mafupi, ambayo yana muundo thabiti tu katika maeneo fulani.

Muundo na kiwango cha fuwele hutegemea mambo kadhaa, kama vile joto la fuwele, uzito wa Masi na mkusanyiko wa suluhisho la polima.

1. Kioo. Mali hii ni tabia ya polima za amorphous, ambayo, wakati joto linapungua au shinikizo linaongezeka, hupata muundo wa kioo. Katika kesi hii, harakati ya mafuta ya macromolecules huacha. Mipaka ya joto ambayo mchakato wa malezi ya kioo hutokea inategemea aina ya polima, muundo wake na mali ya vipengele vya kimuundo.
2. Hali ya mtiririko wa viscous. Hii ni mali ambayo mabadiliko yasiyoweza kubadilika katika sura na kiasi cha nyenzo hutokea chini ya ushawishi wa nguvu za nje. Katika hali ya mtiririko wa viscous, vipengele vya kimuundo vinatembea kwa mwelekeo wa mstari, ambayo husababisha mabadiliko katika sura yake.

Muundo wa polima isokaboni

Mali hii ni muhimu sana katika tasnia fulani. Mara nyingi hutumiwa katika usindikaji wa thermoplastics kwa kutumia njia kama vile ukingo wa sindano, extrusion, kutengeneza utupu na wengine. Katika kesi hii, polymer inayeyuka kwa joto la juu na shinikizo la juu.

Aina za polima za isokaboni

Leo, kuna vigezo fulani ambavyo polima za isokaboni zimeainishwa. Ya kuu:

• asili ya asili;
• aina ya vipengele vya kemikali na utofauti wao;
• idadi ya vitengo vya monoma;
• muundo wa mnyororo wa polymer;
• mali ya kimwili na kemikali.

Kulingana na asili ya asili, polima za syntetisk na asili zimeainishwa. Asili huundwa katika hali ya asili bila uingiliaji wa mwanadamu, wakati zile za syntetisk zinazalishwa na kurekebishwa katika hali ya viwanda ili kufikia mali zinazohitajika.

Leo, kuna aina nyingi za polima za isokaboni, kati ya hizo ambazo hutumiwa sana. Hii ni pamoja na asbesto.

Asbestosi ni madini yenye nyuzi laini ambayo ni ya kundi la silicate. Muundo wa kemikali ya asbestosi inawakilishwa na silicates za magnesiamu, chuma, sodiamu na kalsiamu. Asbestosi ina mali ya kansa na kwa hiyo ni hatari sana kwa afya ya binadamu. Ni hatari sana kwa wafanyakazi wanaohusika katika uchimbaji wake. Lakini kwa namna ya bidhaa za kumaliza, ni salama kabisa, kwani haina kufuta katika vinywaji mbalimbali na haifanyi nao.

Silicone ni mojawapo ya polima za kawaida za isokaboni. Ni rahisi kukutana katika maisha ya kila siku. Jina la kisayansi la silicone ni polysiloxane. Utungaji wake wa kemikali ni dhamana ya oksijeni na silicon, ambayo inatoa silicone mali ya nguvu ya juu na kubadilika. Shukrani kwa hili, silicone ina uwezo wa kuhimili joto la juu na matatizo ya kimwili bila kupoteza nguvu, kudumisha sura na muundo wake.

Polima za kaboni ni za kawaida sana katika asili. Pia kuna spishi nyingi zilizoundwa na wanadamu kiviwanda. Miongoni mwa polima za asili, almasi inasimama nje. Nyenzo hii ni ya kudumu sana na ina muundo wa kioo wazi.

Carbyne ni polima ya kaboni ya syntetisk ambayo imeongeza sifa za nguvu ambazo sio duni kuliko almasi na graphene. Inazalishwa kwa namna ya cloudberry nyeusi na muundo mzuri wa fuwele. Ina mali ya conductivity ya umeme, ambayo huongezeka chini ya ushawishi wa mwanga. Inaweza kuhimili joto la digrii 5000 bila kupoteza mali.

Graphite ni polima ya kaboni ambayo muundo wake una sifa ya mwelekeo wa mpangilio. Kwa sababu ya hili, muundo wa grafiti ni layered. Nyenzo hii hufanya umeme na joto, lakini haipitishi mwanga. Aina yake ni graphene, ambayo ina safu moja ya molekuli za kaboni.

Polima za boroni zina sifa ya ugumu wa juu, sio duni sana kuliko almasi. Ina uwezo wa kuhimili joto la digrii zaidi ya 2000, ambayo ni ya juu zaidi kuliko joto la mpaka la almasi.

Polima za selenium ni anuwai pana ya vifaa vya isokaboni. Maarufu zaidi kati yao ni selenium carbudi. Selenium carbudi ni nyenzo ya kudumu ambayo inaonekana kwa namna ya fuwele za uwazi.

Polysilanes zina mali maalum ambayo hutofautisha kutoka kwa vifaa vingine. Aina hii hufanya umeme na inaweza kuhimili joto hadi digrii 300.

Maombi

Polima za isokaboni hutumiwa katika karibu maeneo yote ya maisha yetu. Kulingana na aina, wana mali tofauti. Kipengele chao kuu ni kwamba nyenzo za bandia zimeboresha mali ikilinganishwa na vifaa vya kikaboni.

Asbestosi hutumiwa katika nyanja mbalimbali, hasa katika ujenzi. Mchanganyiko wa saruji na asbestosi hutumiwa kuzalisha slate na aina mbalimbali za mabomba. Asbestosi pia hutumiwa kupunguza athari ya tindikali. Katika sekta ya mwanga, asbesto hutumiwa kushona suti za kupigana moto.

Silicone hutumiwa katika nyanja mbalimbali. Inatumika kutengeneza mirija ya tasnia ya kemikali, vitu vinavyotumika katika tasnia ya chakula, na pia hutumiwa katika ujenzi kama sealant.

Kwa ujumla, silicone ni mojawapo ya polima za isokaboni zinazofanya kazi zaidi.

Almasi inajulikana zaidi kama nyenzo ya kujitia. Ni ghali sana kutokana na uzuri wake na ugumu wa uchimbaji. Lakini almasi pia hutumiwa katika tasnia. Nyenzo hii ni muhimu katika kukata vifaa vya kukata vifaa vya kudumu sana. Inaweza kutumika katika hali yake safi kama mkataji au kama dawa kwenye vipengele vya kukata.

Graphite hutumiwa sana katika nyanja mbali mbali; penseli hufanywa kutoka kwayo, hutumiwa katika uhandisi wa mitambo, katika tasnia ya nyuklia na kwa namna ya vijiti vya grafiti.

Graphene na carbyne bado hazieleweki vizuri, hivyo upeo wao wa maombi ni mdogo.

Polima za boroni hutumiwa kuzalisha abrasives, vipengele vya kukata, nk. Vyombo vinavyotengenezwa kutoka kwa nyenzo hizo ni muhimu kwa usindikaji wa chuma.

Carbudi ya selenium hutumiwa kutengeneza fuwele ya mwamba. Inapatikana kwa kupokanzwa mchanga wa quartz na makaa ya mawe hadi digrii 2000. Crystal hutumiwa kutengeneza meza ya hali ya juu na vitu vya ndani.

Uainishaji kwa njia ya uzalishaji (asili)

Uainishaji wa kuwaka

Uainishaji kwa tabia wakati wa joto

Uainishaji wa polima kulingana na muundo wa macromolecules

UAINISHAJI WA PILIMU

Mchanganyiko wa polima.

Polima ni dutu ya kemikali ambayo ina uzito mkubwa wa Masi na inajumuisha idadi kubwa ya vipande vya kurudia mara kwa mara vinavyounganishwa na vifungo vya kemikali. Vipande hivi huitwa vitengo vya msingi.

Kwa hivyo, sifa za polima ni kama ifuatavyo: 1. uzito mkubwa sana wa Masi (makumi na mamia ya maelfu). 2. muundo wa mnyororo wa molekuli (kawaida vifungo rahisi).

Ikumbukwe kwamba polima leo hushindana kwa mafanikio na vifaa vingine vyote vilivyotumiwa na wanadamu tangu nyakati za kale.

Utumiaji wa polima:

Polima kwa madhumuni ya kibaolojia na matibabu

Ion na vifaa vya kubadilishana elektroni

Plastiki zinazostahimili joto na joto

Vihami

Vifaa vya ujenzi na muundo

Viangazio na nyenzo zinazostahimili mazingira fujo.

Upanuzi wa haraka wa uzalishaji wa polima umesababisha ukweli kwamba hatari yao ya moto (na wote huwaka bora kuliko kuni) imekuwa janga la kitaifa kwa nchi nyingi. Wakati zinawaka na kuoza, vitu mbalimbali huundwa, hasa sumu kwa wanadamu. Kujua mali ya hatari ya vitu vinavyosababisha ni muhimu kupigana nao kwa mafanikio.

Uainishaji wa polima kulingana na muundo wa mnyororo kuu wa macromolecules (ya kawaida zaidi):

I. IUD za mnyororo wa kaboni - minyororo kuu ya polima hujengwa tu kutoka kwa atomi za kaboni

II. Heterochain BMCs - minyororo kuu ya polima, pamoja na atomi za kaboni, ina heteroatomu (oksijeni, nitrojeni, fosforasi, kiberiti, n.k.)

III. Misombo ya polima ya Organoelement - minyororo kuu ya macromolecules ina vitu ambavyo sio sehemu ya misombo ya kikaboni asilia (Si, Al, Ti, B, Pb, Sb, Sn, nk.)

Kila darasa limegawanywa katika vikundi tofauti kulingana na muundo wa mnyororo, uwepo wa vifungo, idadi na asili ya mbadala na minyororo ya upande. Misombo ya Heterochain imeainishwa, kwa kuongeza, kwa kuzingatia asili na idadi ya heteroatomu, na polima za organoelement - kulingana na mchanganyiko wa vitengo vya hydrocarbon na atomi za silicon, titani, alumini, nk.

a) polima zilizo na minyororo iliyojaa: polypropen - [-CH 2 -CH-] n,

polyethilini - [-CH 2 -CH 2 -] n; CH 3

b) polima na minyororo isiyojaa: polybutadiene - [-CH 2 -CH=CH-CH 2 -] n;

c) polima zilizobadilishwa na halojeni: Teflon - [-CF 2 -CF 2 -] n, PVC - [-CH 2 -CHCl-] n;

d) pombe za polima: pombe ya polyvinyl - [-CH 2 -CH-] n;

e) polima za derivatives ya pombe: polyvinyl acetate - [-CH 2 -CH-] n;

f) aldehidi ya polymeric na ketoni: polyacrolein - [-CH 2 -CH-] n;

g) polima za asidi ya kaboksili: asidi ya polyacrylic - [-CH 2 -CH-] n;

h) nitrili za polima: PAN – [-CH 2 -CH-] n;

i) polima za hidrokaboni zenye kunukia: polystyrene - [-CH 2 -CH-] n.

a) polyethi: polyglycols - [-CH 2 -CH 2 -O-] n;

b) polyester: polyethilini glikoli terephthalate -

[-O-CH 2 -CH 2 -O-C-C 6 H 4 -C-] n;

c) peroksidi za polima: peroksidi ya styrene ya polima - [-CH 2 -CH-O-O-] n;

2. Polima zilizo na atomi za nitrojeni kwenye mnyororo mkuu:

a) amini za polima: polyethilinidiamini - [-CH 2 -CH 2 -NH-] n;

b) amidi za polymer: polycaprolactam - [-NН-(СH 2) 5 -С-] n;

3. Polima zenye atomi zote za nitrojeni na oksijeni katika mlolongo kuu - polyurethanes: [-С-NН-R-NN-С-О-R-О-] n;

4.Polima zenye atomi za sulfuri kwenye mnyororo mkuu:

a) polythioethers [-(CH 2) 4 – S-] n;

b) polytetrasulfides [-(CH 2) 4 -S - S-] n;

5.Polima zenye atomi za fosforasi kwenye mnyororo mkuu

kwa mfano: O

[- P – O-CH 2 -CH 2 -O-] n ;

1. Misombo ya polymer ya Organosilicon

a) misombo ya polysilane R R

b) misombo ya polysiloxane

[-Si-O-Si-O-]n;

c) misombo ya polycarbosilane

[-Si-(-C-) n -Si-(-C-) n -] n ;

d) misombo ya polycarbosiloxane

[-O-Si-O-(-C-) n -] n ;

2. Misombo ya polima ya Organotitanium, kwa mfano:

OC 4 H 9 OC ​​4 H 9

[-O – Ti – O – Ti-] n ;

OC 4 H 9 OC ​​4 H 9

3. Misombo ya polima ya Organoaluminium, kwa mfano:

[-O – Al – O – Al-] n ;

Macromolecules inaweza kuwa na muundo wa mstari, matawi na anga wa tatu-dimensional.

Linear polima hujumuisha macromolecules na muundo wa mstari; macromolecules kama hizo ni mkusanyiko wa vitengo vya monoma (-A-) vilivyounganishwa kwenye minyororo mirefu isiyo na matawi:

nA ® (…-A - A-…) m + (…- A - A -…) R + ...., ambapo (…- A - A -…) ni makromolekuli ya polima yenye uzani tofauti wa molekuli.

Yenye matawi polima ni sifa ya uwepo wa matawi ya upande katika minyororo kuu ya macromolecules, fupi kuliko mnyororo kuu, lakini pia inayojumuisha vitengo vya kurudia vya monoma:

…- A – A – A – A – A – A – A-…

Nafasi polima zilizo na muundo wa pande tatu zina sifa ya uwepo wa minyororo ya macromolecules iliyounganishwa na nguvu za valencies za msingi kwa kutumia madaraja ya msalaba yaliyoundwa na atomi (-B-) au vikundi vya atomi, kwa mfano vitengo vya monoma (-A-)

A – A – A – A – A – A – A –

A - A - A - A - A - A -

A – A – A – A – A – A -

Polima tatu-dimensional na viungo vya msalaba mara kwa mara huitwa polima za mtandao. Kwa polima tatu-dimensional, dhana ya molekuli inapoteza maana yake, kwani ndani yao molekuli za kibinafsi zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa pande zote, na kutengeneza macromolecules kubwa.

thermoplastic- polima za muundo wa mstari au matawi, mali ambayo yanaweza kubadilishwa na inapokanzwa mara kwa mara na baridi;

thermosetting- polima zingine za mstari na zenye matawi, macromolecules ambayo, inapokanzwa, kama matokeo ya mwingiliano wa kemikali unaotokea kati yao, huunganishwa kwa kila mmoja; katika kesi hii, miundo ya mtandao wa anga huundwa kutokana na vifungo vikali vya kemikali. Baada ya kupokanzwa, polima za thermosetting kawaida huwa hazipatikani na hazipatikani - mchakato wa ugumu usioweza kurekebishwa hutokea.

Uainishaji huu ni takriban sana, kwani kuwasha na mwako wa vifaa hutegemea sio tu asili ya nyenzo, lakini pia juu ya joto la chanzo cha kuwasha, hali ya kuwasha, sura ya bidhaa au miundo, nk.

Kwa mujibu wa uainishaji huu, vifaa vya polymer vinagawanywa kuwaka, chini ya moto na isiyoweza kuwaka. Kati ya nyenzo zinazowaka, zile ambazo ni ngumu kuwaka zinajulikana, na zile ambazo ni ngumu kuwaka zinajizima.

Mifano ya polima zinazowaka: polyethilini, polystyrene, polymethyl methacrylate, acetate ya polyvinyl, resini za epoxy, selulosi, nk.

Mifano ya polima zinazostahimili moto: PVC, Teflon, resini za phenol-formaldehyde, resini za urea-formaldehyde.

Asili (protini, asidi ya nucleic, resini za asili) (mnyama na

asili ya mmea);

Synthetic (polyethilini, polypropen, nk);

Bandia (marekebisho ya kemikali ya polima asili - ethers

selulosi).

Inorganic: quartz, silicates, almasi, grafiti, corundum, carbine, carbudi ya boroni, nk.

Organic: rubbers, selulosi, wanga, kioo kikaboni na