Kunststofftechnik, Typ, Herstellung und Verwendung

Polymermaterialien, – eine hochmolekulare chemische Verbindungen, die aus zahlreichen malomolekulyarnyh Monomeren (Einheiten) der gleichen Struktur bestehen. Ethylen, Vinylchlorid, vinildenhlorid, Vinylacetat, Propylen, Methylmethacrylat, Tetrafluorethylen, Styrol, Harnstoff, Melamin, Formaldehyd, Phenol: Oft werden die Polymere zur Herstellung der folgenden Monomerkomponenten verwendet. In diesem Artikel werden wir im Detail, was Polymermaterialien, sowie ihre chemische und physikalische Eigenschaften, Klassifizierung und Arten diskutieren.

Arten von Polymeren

Ein Merkmal der Moleküle dieses Materials ist das große Molekulargewicht, die zu dem folgenden Wert entspricht: M> 5 * 103. Verbindungen mit einem niedrigeren Niveau dieses Parameters (M = 500-5000), bezeichnet als Oligomere. Bei den niedermolekularen Verbindungen weniger als 500. Die folgenden Arten von polymeren Materialien: natürlicher und synthetischer. Letztere bezeichnet in der Regel Naturkautschuk, Glimmer, Wolle, Asbest, Cellulose und t. D. jedoch die basischen synthetischen Polymeren Raumzeichen einnehmen, die durch das Verfahren der chemischen Synthese von Verbindungen mit niedrigem Molekularniveau erhalten wird. Je nach dem Verfahren zur Herstellung hochmolekularer Materialien, zeichnen sich Polymere, die durch Polykondensation oder sind, oder durch eine Additionsreaktion.

Polymerisation

Dieser Prozess ist eine Vereinigung von niedermolekularen Komponenten in den hochmolekularen langen Ketten zu geben. Die Menge des Polymerisations-Ebene – ist die Zahl der „mer“ in den Molekülen der Zusammensetzung. Meistens enthalten die polymeren Materialien von Tausenden auf Zehntausende von Einheiten. Durch die Polymerisation werden die folgenden Verbindungen häufig verwendet: Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen, Polystyrol, Polybutadien und andere.

Polykondensation

Dieser Prozess ist eine Sprungantwort, die eine Verbindung oder eine große Anzahl von ähnlichen Monomeren ist, oder ein Paar von getrennten Gruppen (A und B) in Polykondensatoren (Makromoleküle) bei gleichzeitiger Bildung dieser Nebenprodukte: Methylalkohol, Kohlendioxid, Chlorwasserstoff, Ammoniak, Wasser und et al. Unter Verwendung der erhaltenen Polykondensations Silikone, Polysulfone, Polycarbonate, Aminoplaste, Phenolharze, Polyester, Polyamide und andere polymere Materialien.

Polyaddition

Unter diesem Prozess verstehen, die Bildung von Polymeren in mehreren Additionen von monomeren Komponenten, die reaktive Assoziation Grenze enthalten, wird die Monomere der ungesättigten Gruppen (aktive Zyklen oder Doppelbindung). Im Gegensatz zur Polykondensation nimmt Polyadditionsreaktion ohne Beendigung der Nebenprodukte. Die wichtigste Aufgabe dieser Technologie glauben härtende Epoxidharze und Polyurethane Empfang.

Klassifizierung von Polymeren

In der Zusammensetzung sind alle Polymermaterialien in anorganische, organische und organometallische unterteilt. Die erste dieser (Silikatglas, Glimmer, Asbest, Keramik usw.) enthalten keine atomaren Kohlenstoff. Sie sind die Grundlage von Aluminiumoxid, Magnesium, Silizium und dergleichen. D. Organische Polymere die umfangreichste Klasse umfassen, die sie enthalten Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff und Halogen. Organometallic Polymermaterialien – sind Verbindungen, die von großen Ketten als bereits zusammengesetzt sind, und die Siliziumatome, Aluminium, Titan und andere Elemente, die mit organischen Resten kombiniert werden können. Die Art solcher Kombinationen nicht auftreten. Es ist ausschließlich synthetische Polymere. Typische Vertreter dieser Gruppe sind die Verbindungen auf Silikonbasis, die Hauptkette aus Sauerstoff und Siliciumatomen aufgebaut ist.

Zur Erzielung von Polymeren mit erwünschten Eigenschaften häufig in der Technik verwendet wird, sind nicht „rein“ Substanz und Kombinationen davon mit organischen oder anorganischen Bestandteilen. Ein gutes Beispiel ist das Polymer Baustoffe: Metall-Kunststoff, Glasfaser, Polymerbeton.

Die Struktur der Polymere

Die Besonderheit der Eigenschaften dieser Materialien aufgrund ihrer Struktur, die sich wiederum in die folgenden Typen unterteilt: linear verzweigt, linear, den räumlichen Molekülgruppen mit großen und sehr spezifischen geometrischen Strukturen und Treppe. Lassen Sie uns jeder kurz von ihnen untersuchen.

Polymere Materialien mit linear verzweigten Struktur als die Backbone-Moleküle haben Seitenzweige. Solche Polymere schließen Polypropylen und Polyisobutylen.

Materialien mit einer linearen Struktur haben eine lange Zickzack- oder zu einer Helix verdreht Kette. Ihre Makromoleküle in erster Linie durch Wiederholungen von Grundstücken in einer baulichen Einheit oder Gruppe von Einheiten der chemischen Kette gekennzeichnet. Polymere mit linearer Struktur, durch die Gegenwart von extrem langen Makromolekülen mit einem wesentlichen Unterschied in der Art der Bindungen entlang der Kette und zwischen ihnen aus. Wir meinen inter- und chemische Bindungen. Macromolecules solches Material ist sehr flexibel. Und diese Eigenschaft ist die Grundlage der Polymerketten, die zu qualitativ neuen Eigenschaften führen: hohe Elastizität, sowie das Fehlen von Sprödigkeit im ausgehärteten Zustand.

Und nun erfahren wir, dass solche Polymermaterialien mit einer räumlichen Struktur. Diese Substanzen bilden, indem in der Querrichtung einander Makromoleküle starke chemische Bindungen zu verbinden. Das Ergebnis ist eine Netzstruktur, die einen nicht gleichmäßigen räumlichen Gitterrahmen aufweist. Polymere dieses Typs haben eine höhere Wärmebeständigkeit und Steifigkeit als linear. Diese Materialien sind die Grundlage für viele nichtmetallischen Baustoffen.

Moleküle von Polymermaterialien mit einer Leiterstruktur aus einem Paar von Ketten besteht, die durch eine chemische Bindung verbunden sind. Diese umfassen Siliconpolymere, die durch eine erhöhte Steifigkeit, Wärmebeständigkeit gekennzeichnet ist sie darüber hinaus nicht mit organischen Lösungsmitteln in Wechselwirkung treten.

Die Phasenzusammensetzung der Polymere

Diese Materialien sind Systeme, die von amorphen und kristallinen Bereichen bestehen. Die erste von ihnen hilft, die Steifigkeit zu reduzieren, macht elastischen Polymer, das von großen Verformungen einer reversiblen Natur fähig ist. Die kristalline Phase trägt ihre Festigkeit, Härte, Elastizitätsmodul und andere Parameter zu erhöhen, während die molekulare Flexibilität Substanz minimiert wird. Das Verhältnis des Volumens aller dieser Bereiche auf das Gesamtvolumen wird, um den Kristallisationsgrad genannt wird, wobei der Maximalpegel (80%) sind Polypropylene, Fluorpolymere, Polyethylene hoher Dichte. Ein niedrigeres Niveau der Kristallisationsgrad haben, Polyvinylchloride, Polyethylene von niedriger Dichte.

In Abhängigkeit von dem Verhalten von Polymermaterialien, beim Erhitzen, können sie in wärmehärtbaren und thermoplastischen unterteilt werden.

Duroplaste

Diese Primärmaterialien haben eine lineare Struktur. Beim Erhitzen sie erweichen, aber die Strukturänderungen in den räumlichen und das Material wird als Ergebnis einer Leckage in chemischen Reaktionen in einen Feststoff umgewandelt. In Zukunft wird diese Qualität beibehalten. Auf diesem Prinzip polymeren Verbundmaterialien. Ihre anschließende Erwärmung nicht erweicht das Material und führt nur zu dessen Abbau. Bereit duroplastischen Gemisch löst sich nicht oder zu schmelzen, so ist es nicht akzeptabel für das Recycling. Durch diese Art von Material umfasst Epoxy- Silikone, Phenol-Formaldehyd-Harze und andere.

thermoplastische Polymere

Diese Materialien, wenn sie erwärmt, zuerst erweichen und dann schmelzen und anschließendes Abkühlen erstarrt. Thermoplastische Polymere, wenn eine solche Verarbeitung nicht unterziehen chemischen Veränderungen. Dies macht das Verfahren vollständig reversibel. Substanzen dieses Typs sind lineare oder lineare Struktur von Makromolekülen verzweigten, unter denen es eine geringe Kraft ist, und es gibt absolut keine chemischen Bindungen. Diese umfassen Polyethylen, Polyamid, Polystyrol und andere. Die Technologie von polymeren Materialien, wie thermoplastische zu ihrer Herstellung stellt durch Spritzgießen in Wasserkühlungs Formen Spritzgießen, Extrusion, Blasformen und andere Verfahren.

chemische Eigenschaften

fest, flüssig, amorph, kristallin Phase und hochelastischem, viskoses Fließen und Verformung Glas: Die Polymere können unter den folgenden Bedingungen genannt. Die weit verbreitete Verwendung von polymeren Materialien aufgrund ihrer hohen Resistenz gegenüber verschiedenen korrosiven Medien, wie konzentrierte Säuren und Laugen. Sie sind nicht anfällig für elektrochemische Korrosion. Weiterhin mit molekulargewichtiges Material zu erhöhen, ist eine Abnahme der Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln. Und Polymere räumliche Struktur aufweist, in der Regel nicht ausgesetzt zu den Flüssigkeiten.

physikalische Eigenschaften

Die meisten Polymere sind Isolatoren, aber auch sie sind nicht-magnetische Materialien. Alle verwendeten Strukturmaterialien nur haben sie die niedrigste Wärmeleitfähigkeit und eine maximale Wärmekapazität und thermische Schrumpfung (etwa zwanzigmal größer ist als die von Metall). Der Grund für den Verlust der Dichtheit der verschiedenen Dichtungsanordnungen bei niedrigeren Temperaturen ist die sogenannte Vitrifikation Gummi, sowie ein dramatischer Unterschied zwischen den Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Gummi in vitrifizierten Zustand.

mechanische Eigenschaften

Polymere Materialien haben eine Vielzahl von mechanischen Eigenschaften, die von ihrer Struktur in hohem Maße abhängig sind. Unabhängig von dieser Einstellung, ein großer Einfluss auf den mechanischen Eigenschaften des Materials kann eine Vielzahl von externen Faktoren. Dies umfassen :. Temperatur, Frequenz, Dauer oder Laderate, die Art des gespannten Zustandes, Druck, Natur der Umgebung, Wärmebehandlung usw. Die Besonderheit der mechanischen Eigenschaften von polymeren Materialien ist ihre relativ hohe Festigkeit bei sehr niedriger Steifigkeit (im Vergleich zu Metallen).

Die Polymere können in festen unterteilt werden, die auf das Elastizitätsmodul E entspricht = 1,10 GPa (Faser, Film, Kunststoff) und weichen elastomeren Material, das Elastizitätsmodul E = 1-10 MPa (Gummi). Und der Mechanismus der Zerstörung der beiden sind verschieden.

Für Polymermaterialien durch eine ausgeprägte Anisotropie der Eigenschaften gekennzeichnet ist, sowie eine Verringerung der Festigkeit, Kriech- Entwicklung bereitgestellt längere Belastung. Zur gleichen Zeit haben sie eine ziemlich hohe Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung. Im Vergleich zu Metallen, sind sie starke Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von der Temperatur. Eine der wichtigsten Eigenschaften von polymeren Materialien ist eine Verformbarkeit (Duktilität). Gemäß diesen Parametern in einem weiten Temperaturbereich angenommen ihre grundlegenden operativen und technologische Eigenschaften zu bewerten.

Polymermaterialien für den Boden

Betrachten Sie nun eine Ausführungsform der praktischen Anwendung von Polymeren, die alle möglichen Bereich dieser Materialien zu offenbaren. Diese Substanzen haben eine breite Anwendung in den Bau und die Reparatur und Nacharbeiten, insbesondere bei der Beschichtung von Böden gefunden. Die große Popularität ist aufgrund der Eigenschaften der Substanzen in Frage: sie sind resistent gegen Abrieb, maloteploprovodny, haben wenig Wasseraufnahme, stark genug und fest, besitzen eine hohe Qualitäten der Farbe. Linoleum (roll), Plattenprodukten und Mischungen Vorrichtung Estrich: Herstellung von Polymermaterialien lassen sich in drei Gruppen einteilen. Nun wollen wir uns bei jedem von ihnen einen kurzen Blick.

Linoleum, hergestellt durch verschiedene Arten von Füllstoffen und Polymeren. Ihre Zusammensetzung kann auch Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel und Pigmente. Je nach der Art des Polymermaterials, unterscheiden Polyester (Gliphtal), Polyvinylchlorid, Gummi, kolloksilinovye und andere Beschichtungen. Darüber hinaus sind sie strukturell in unbegründeten aufgeteilt und mit Klang-, isolierender Grundlage unilamellare und multilamellare, mit glatter, gewellter und flauschigen Oberfläche und ein- und mehrfarbigen.

Tiling Materialien auf Basis von polymeren Komponenten, haben eine sehr geringe Abriebfestigkeit, chemische Beständigkeit und Haltbarkeit. Je nach Art des Rohstoffs, der diese Art von Polymerprodukten in kumaronopolivinilhloridnye Cumaron unterteilt, PVC, Gummi, fenolitovye, Bitumen Fliesen, sowie Spanplatten und Faserplatten.

Materialien für Estriche sind die bequemste und hygienisch in der Anwendung, sie eine hohe Festigkeit aufweisen. Diese Mischungen können in Polymer-, Polymerbeton und Polyvinylacetat unterteilt werden.