ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
«НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ»
Литература:
1. Основы материаловедения. Учебник для вузов. Под ред. И.И.Сидорина. –М.: Машиностроение,1976
2. Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева. Материаловедение. –М.: Машиностроение, 1972.
3. Справочник «Композиционные материалы», Под ред. В.В.Васильева, В.Д.Протасова и др. – М.: Машиностроение, 1990.
4. Э.Кречмар. Напыление металлов, керамики и пластмасс. – М.: Машиностроение, 1986.
Введение (0,5 ч)
Классификация неметаллических материалов. Их свойства.
Неметаллические материалы находят все возрастающее применение в различных отраслях техники, например, в качестве конструкционных материалов для деталей. Достаточная прочность, жесткость, эластичность при низкой плотности, химическая стойкость во многих агрессивных средах, уровень диэлектрических свойств при их высокой технологичности делают неметаллические материалы незаменимыми.
По происхождению неметаллические материалы различают:
1. Природные.
2. Искусственные.
3. Синтетические.
К природным относятся такие органические материалы как натуральный каучук, древесина, смола (янтарь, канифоль), хлопок, шерсть, лен и др.
Неорганические природные материалы включают графит, асбест, слюду и некоторые горные породы.
Искусственные органические материалы получают из природных полимерных продуктов (вискозное волокно, целлофан, сложные и простые эфиры, целлюлозы).
Синтетические материалы получают из простых низкомолекулярных соединений.
В искусственных и синтетических материалах возможно проектировать и комбинировать свойства исходных веществ с целью получения заданных свойств конечного продукта и готовых изделий.
Полимеры. Понятие. Строение полимеров.
Полимерами называют вещества, макромолекулы которых состоят из многочисленных повторяющихся элементарных звеньев. Такие звенья представляют собой одинаковую группу атомов.
В молекулах полимеров различают главную цепь, построенную из большого числа атомов. Боковые цепи имеют значительно меньшую протяженность.
Схема строения линейной макромолекулы приведена на рис.1.
В боковых цепях заместителями атома водорода могут быть химические радикалы: -СН 3; -С3Н; -С6Н5 или функциональные группы: -СООН; -ОН; -NН2.
Полимеры, главная цепь которых содержит одинаковые атомы, называют гомоцепными.
Если главная цепь полимеров содержит атомы углерода, то полимеры называют карбоцепными.
Полимеры, в главной цепи которых содержатся различные атомы, называют гетероцепными. Например, это полиформальдегид, содержащий в главной цепи гетероатом кислорода:
К гетероцепным полимерам относятся также полиамиды(капрон, найлон), имеющие в главной цепи амидную группу:
Амидная группа содержит в главной цепи гетероатом азота.
Полимеры, содержащие в главной цепи кроме атомов углерода другие атомы, отличаются от карбоцепных полимеров более широким диапазоном свойств.
Атомы главной цепи обладают прочной химической ковалентной связью.
По форме макромолекулы полимеров делят на :
1. Линейные
2. Разветвленные
3. Плоские
4. Ленточные
5. Пространственные
6. Сетчатые
Формы молекул полимеров показаны на рис. 2
Рис.2. Формы макромолекул полимеров: а – линейная; б – разветвленная;.в – лестничная; г – сетчатая; д – пространственная; е – паркетная.
Линейные макромолекулы полимера – длинные зигзагообразные и скрученные в спираль цепочки (рис.2.а). Длина линейной макромолекулы в несколько тысяч раз больше ее поперечного сечения. Поэтому макромолекулам присуща гибкость, которая ограничивается несколькими участками (сегментами), состоящими из нескольких звеньев. Такие макромолекулы, обладая достаточно высокой прочностью вдоль главной цепи, слабо связаны между собой и обеспечивают высокую эластичность материала. Нагрев вызывает размягчение, а последующее охлаждение – затвердевание полимера (полиамид, полиэтилен).
Разветвленная макромолекула содержит боковые ответвления (рис.2.б), что затрудняет сближение макромолекул понижает межмолекулярное
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.