С. А. Вологжанина, А. Ф. Иголкин материалтану оқУ ҚҰралы
жүктеу/скачать 8,95 Mb. Pdf көрінісі
|
6 Вологжанина Материалтану. Оқулық
| МЕТАЛЛ ЕМЕС МАТЕРИАЛДАР
12 ТАРАУ ПОЛИМЕРЛЕР 12.1. Полимерлер құрамы және құрылымы Металлл емес материалдар (пластмассалар, резеңке, керамика, шыны, желім, лакты бояулар, ағаш, мата жəне т.б.) металдарға маңызды құрылымдық материалдар ретінде таптырмас қосымша құрал болып табылады. Керамикадан жасалған ішкі жану двигательдерін сумен салқындатудың қажеті жоқ,сонымен бірге ракетаның үшкірлерін металл емес материалдардан (керамика, графит) жасайды. Тұрмыста қолданылатын аудио- жəне видеотехника, компьютерлер, спорт құрал – жабдықтары, автомобиль жəне өзге де техниканы металл емес материалдардан – пластмассадан, ламинаттан, керамикадан, резеңкеден, шыныдан жəне т.б. жасайды. Металл емес материалдардың басты жетістігі – олардың химиялық, физикалық жəне механикалық қасиеттерінің жоғары болуы мен күрделі құрылымды бұйымдарды шығаруда шығынның аздығы, құнының төмендігі меноларды жасаудағы жоғары технологиясы арасындағы үйлесімділктің болуында. Металл емес материалдардан бұйымдар дайындауға металлдармен салыстырғанда еңбек шығыны - 5-6 есе төмен жəне құны 4-5 есе арзан болады. Осыған байланысты металл емес материалдарды машина жасау, автомобиль құрастыру, авиация, тағам, тоңазытқыш құралдарын шығаруда пайдалану ұлғая түскен. Металл емес материалдардың негізін полимерлер құрайды. Полимерлер деп жоғары молекулалы қосылыстар немесе полимерлер –молекула құрамында өзара химиялық немесе координаттық байланыстармен қосылған жүздеген, мыңдаған атомдары бар жəне өздеріне тəн қасиеттерімен ерекшеленетін заттар тобын атайды. Молекулалары номерлерден тұратын ұзын тізбекті олардың иілгіштігіне ықпал етеді. Мономерлер атомдары бір –бірімен тұрақты ковалентті химиялық байланыспен қосылған.Макромолекулалары арасында физикалық байланыстар əлсіз. Мысалы, этилен С 2 Н 4 немесе винилхлорид C 2 H 3 Cl мономерлері қоспасының ковалентті байланыстары үзілгенде, мономер тобынан тізбек құрайды, яғни осыған сəйкес, полиэтилен жəне поливинилхлорид полимерлері түзіледі. . Отдель Жоғары молекулалы қосылыстар көбіне молекулалары көп қайталанып отыратын мономерлер тізбегінен тұрады. Олардың ішіндегі ең қарапайымы — полиэтилен, оның мономері — этилен. Жоғары молекулалы қосылыстар табиғи (ақуыздар, нуклеин қышқылдары, табиғи шайырлар), жасанды (табиғи полимерді химикалық реактивтермен əрекеттестіру кезінде алынатын), синтетикалық (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид, фенолды шайыр, т.б.) болып үш топқа бөлінеді. Табиғи жоғары молекулалы қосылыстар Биосинтез 395 Полимерлер табиғи жəне синтетикалық полимерлер деп бөлінеді. Табиғатта кездесетін полимерлерге табиғи каучук, целлюлоза, слюда, асбест, жүн жəне т.б. жатады. Алайда төмен молекулалы қосылыстардан химиялық синтездеу үрдісімен алынатын синтетикалық полимерлер жетекшіалдыңғы орында болып отыр. Полимерлер құрамы бойынша органикалық, элементорганикалық жəне органикалық емес болып бөлінеді. Органикалық полимерлер қосылстардың ауқымды бөлігін құрайды жəне көміртек, сутек, оттек, азот, күкірт атомдары жəне галогендердан тұрады. Э л е м е н т о р г а н и к а л ы қ қ о с ы л ы с т а р н ег і з г і т і з б е к қ ұ р а м ы н д а ж о ғ а р ы д а а т а л ғ а н д а р д а н б а с қ а к р ем н и й , т и т а н , а л ю м и н и й а т о м д а р ы н а н ж ə н е ө з г е д е о р г а н и к а л ы қ б ө л ш ек т ер м ен ү й л ес ет і н ө з г е д е э л е м ен т т ер д ен т ұ р а д ы . Та б и ғ а т т а м ұ н д а й қ о с ы л а с т а р ж о қ – б ұ л т ек с и н т ет и к а л ы қ п о л и м ер л ер г е т ə н қ а с и е т . Мұндай қосылыстардың өкілдері ретінде негізгі тізбегі кремний атомдары мен оттектен тұратын органикалық қосылыстарды айтуға болады. Органикалық емес полимерлерде (силикат шыны, керамика, слюда, асбест жəне т.б.) көміртек атомдары болмайды. Олардың негізін кремний, алюминий, магний тотығы түзеді. Осындай қасиеті бар материалдар алу үшін полимерлердің өзін емес, олардың органикалық жəне органикалық емес қосылыстарын( металлпластар, полимербетон, шыны пластика жəне т.б.) жиі қолданады. Полимерлердің қасиеттерінің əр алуандығы олардың құрылымына байланысты. Полимер құрылымдардың мынадай түрлерін атауға болады: сызықтық, сызықтық – тармақталған, сатылық жəне ірі молекулалық топтарға біріккен кеңістік жəне арнайы геометриялық құрылымды деп бөлуге болады. ( 12.1сур). Сурет 12.1. Полимер құрылымыныңəр алуан түрі: а — тізбекті; б — тізбекті -тармақты; в — сатылы; г —кеңістіктік торлы 396 Тізбекті полимерлер ұзын иректі жəне бұралған тізбекті шиыршық сым тəрізді (12.1сур,а) болады Олардың макромолекулалары бір тізбек бойымен қайталанған химиялық тізбек түрінде. Тізбек құрылымды полимерлерде макромолекулалардың тізбек бойындағы байланысы мен тізбек арасындағы байланыстарда айырмашылық (химиялық жəне молекула аралық байланыстарда) бар. Тізбек құрылымды полимерлер макромолекулаларына иілгіштік қасиет тəн. Иілгіштік - полимерлер тізбегіне жоғары иілгіштік жəне қатты жағдайында сынғыштыққа жол бермейтін жаңа қасиетке жеткізетін негізгі қабілеті болып табылады. Тізбекті - тармақ құрылымды полимерлерде негізгі тізбектен басқа жанама тармақтары болады. ( 12.1сур, б ). Тізбек құрылымды полимерлерге полиэтилен, ал тізбекті –тармақ құрылымды полимерлер –полиизобутилин жəне полипропилен жатады. Сатылы полимер құрылымының молекуласы ( 12.1сур, в) химиялық байланыспен қосылған екі тізбектен тұрады. Сатылы полимерлер құрылымы , мысалы, кремний құрамды органикалық полимерлерге жоғары ыстыққа төзімділік, қаттылық, органикалық ерітінділерде ерімеу қаситтері тəн. Кең торлы полимерлерде (12.1сур, г) макромолекулалар көлденең бағытта өзара қосылғанда тұрақты химиялық байланыс түзеді. Макромолекулалардың бұндай қосылыстарының нəтижесінде тығыздығы əр алуан тор немесе торлы құрылымдар түзіледі.Бұндай полимерлер тізбекті полимерлерге қарағанда, қатты жəне жылуға төзімділігі жоғары болады. Тор құрылымды полимерлер металл емес материалдардың құрылымдық негізі болып табылады. Полимерлерді қыздыру кезіндегі күйіне қарай олардың термоиілгіштік жəне термореактивті деп бөледі. Термопластар қыздыру кезінде жұмсарады жəне ериді, салқындатқанда – қатаяды. Сонымен бірге еріту процесі кезінде материал химиялық өзгерістерге ұшырамайды, еріген материалды қайта орнына келтіруге болады. Термопластар тізбекті жəне тізбекті –тармақты құрылымда болады. Молекулалары арасында əлсіз күш бар жəне химиялық байланыс болмайды. Термопластарға полиэтилен, полистирол, полиамид жəне т.б. жатады. Термопласт полимерлерден бұйымдарды суы бар салқындатқыш қалыптарға қысыммен құю арқылы, тығыздау, үрлеу, ығыстырып пішіндеу (экструзия) арқылы жəне өзге де тəсілдермен дайындайды. Термореактивті полимерлер бастапқыда тізбекті құрылымда болады, қыздыру кезінде жұмсарады, нəтижесінде жүріп жатқан химиялық реакция кеңістік құрылымына еніп, қатты затқа айналады, одан əрі қаттылығы жоғары деңгейде сақталады. 397 Одан əрі қарай қыздыру оларды жұмсартпайды, оның жайылып кетуіне əкелуі мүмкін. Дайын болған термореактивті полимер ерімейді жəне балқымайды, сондықтан термопластикадан айырмашылығы - қайталама өңдеуге ұшырамайды. Термореактивті полимерлерге фенолформальдегидті, кремний қосылсты, эпоксидті жəне өзге қарамайлар жатады. жүктеу/скачать 8,95 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|