Quali materiali sono artificiali. Tessuti sintetici: descrizione, varietà, caratteristiche. Acrilico: materiali poliacrilonitrile
"Materiali artificiali: plastica, plastica, polietilene."
Contenuto del software:
Approfondire la comprensione dei bambini sui materiali artificiali: plastica, plastica, polietilene.
Chiarire la conoscenza dei bambini sui materiali naturali e artificiali.
Consolidare le conoscenze sulle proprietà e qualità di materie plastiche, plastica e polietilene.
La quercia è un legno deciduo leggero che è facile da lavorare nonostante la sua buona durezza. È facile da disegnare e resistere all'assorbimento di umidità. Il rovere è ideale per l'arredamento per le sue naturali qualità estetiche e la sua conservazione strutturale. Viene anche utilizzato nella costruzione di barche, cornici, cassapanche e pavimenti. Ciò conferisce al vino un sapore se utilizzato in una botte di maturazione.
Il pino è un legno di conifere a crescita rapida originario della Scandinavia. Ha una trama uniforme ed è molto facile da usare. È facile da macinare e resiste alla compressione, al gonfiore dovuto all'umidità e alla deformazione, nonostante la sua grana ampia. È ampiamente utilizzato nella costruzione di case con struttura in legno, pannelli, mobili industriali, pallet in legno e molti altri prodotti.
Ampliare la comprensione dei bambini sull'uso di questi materiali nella vita di tutti i giorni.
Coltivare un atteggiamento premuroso nei confronti della natura e un atteggiamento rispettoso nei confronti del lavoro delle persone.
Materiale per la lezione:
Un set di articoli in plastica (lattine per prodotti sfusi, giocattoli, tappi di sughero, penne, un secchio); di plastica (bottiglie, vaso, stoviglie usa e getta); campioni di polietilene, tovaglia, sacchetto di plastica; campioni di materiali naturali (argilla, legno, cuoio, carbone, sabbia).
La sequoia proviene da una stretta striscia di terra lungo la costa occidentale dell'America. È un legno leggero, ma relativamente resistente, morbido, facile da lavorare, ha una buona resistenza naturale alla decomposizione ed è quindi ampiamente usato nella produzione di mobili da esterno, ringhiere e prodotti in legno per la casa. È anche chiamato mogano a causa del suo colore rosato scuro.
Il palissandro o il palissandro è molto solido e con un basso grado di dettaglio. È un colore marrone rossastro scuro. È difficile da lavorare e diventare in forma, e deve essere completamente lucidato per avere un aspetto finito. È comunemente usato per creare strumenti musicali, come il pianoforte, ma anche penne per strumenti, alcune sculture, faccette decorative e alcuni mobili che gli conferiscono un aroma unico e piacevole che lo distingue dalla maggior parte delle altre foreste.
Progresso della classe.
Bambini, sappiamo che gli oggetti che ci circondano sono fatti di materiali diversi. L'uomo ne ha trovati alcuni in natura (questi sono materiali naturali e naturali). Qual è la loro preoccupazione? (argilla, sabbia, legno - ci vengono dati da piante o persone che li ottengono dalla terra (carbone, petrolio)).
(Mostra campioni di materiali naturali).
L'abete rosso è un legno morbido ma meccanicamente resistente proveniente dalla Scandinavia che funziona bene ma ha una bassa resistenza alle condizioni ambientali. È leggero e di colore chiaro e bassa densità. Questa è una buona opzione per la produzione di alberi di navi, aerei, casse, casse e carpenteria in generale grazie alla sua buona resistenza strutturale grazie al suo peso leggero.
Teak - legno duro, noto per la sua elevata resistenza all'umidità, è anche resistente alla deformazione, alle fessurazioni e ha una buona durata. È utilizzato in un'ampia varietà di prodotti, che devono essere molto resistenti o devono essere parti soggette ad usura e comprendono mobili, pannelli, carpenteria, navi, costruzioni, porte di chiese e pavimenti in teak.
E ci sono anche materiali che vengono ricevuti dalle imprese industriali. Sono creati da mani umane o dalla tecnologia da lui inventata. Questi materiali sono chiamati: ricordi quale? (artificiale o artificiale).
Bambini, guardate, ci sono oggetti sul mio tavolo (mostra giocattoli di plastica, un secchio, tappi di sughero, un telefono). Di cosa pensi siano fatti?
La noce ha una trama fine, un colore scuro ed è facile da usare. È resistente alla deformazione e all'allungamento ed è in grado di resistere alla maggior parte delle finiture, come vernici o forni. Viene utilizzato principalmente per la produzione di mobili in legno massiccio e impiallacciati, armadi, pannelli e ciondoli decorativi. La noce luminosa è originaria della Persia e la noce nera è originaria degli Stati Uniti.
Attenzione alle resine e agli adesivi usati, gli studi dimostrano che sono dannosi. Per precauzione, si consiglia di aerare un mobile da un pannello truciolare diverse ore prima di posizionarlo in casa ed evitarne di più nella stessa stanza. Ancora una volta, fai attenzione quando lo usi a causa della colla smaltata quando monti mobili o lavori su questo tipo di legno. È abbastanza morbido, abbastanza flessibile e molto facile da usare. Taglia e lavora molto facilmente ed è ampiamente utilizzato per l'arredamento di interni, in particolare per armadi e scaffali.
Questi sono oggetti di plastica.
Pensi che questo sia materiale naturale o artificiale?
Artificiale. (Perché?)
La parola plastica significa "massa di plastica". Plastica perché con un forte riscaldamento si trasforma in una massa simile alla plastilina e da questa massa si può realizzare qualsiasi oggetto (come la plastilina). Quindi la plastica si raffredda e si solidifica e si ottiene un oggetto di qualsiasi forma desiderata.
Per sua natura, si consiglia vivamente di indossare una maschera durante la macinazione a causa di piccole particelle che possono essere facilmente inalate. Il compensato è un legno artificiale inventato durante la seconda guerra mondiale e utilizzato principalmente per la costruzione di barche e navi da sbarco per i militari. È fatto di molti strati sottili di legno laminato incollati insieme. Ogni strato crea un angolo retto con la grana dello strato inferiore, dandogli forza, permettendogli di rimanere abbastanza flessibile.
Più la tavola è sottile, più flessibile sarà. È ampiamente utilizzato nel settore delle costruzioni perché può essere costoso per pavimenti o pareti. Tuttavia, nell'auto che lo porta all'aeroporto, l'orgoglio che riceve dalla sua operazione scompare quando vede una macchina da costruzione che solleva un blocco di cemento di diverse tonnellate. I muscoli umani sono il volto di macchine nate dal cervello delle stesse persone.
Ora prendi questi oggetti tra le mani. Toccalo. Cosa puoi dire su di loro? Che cosa sono (pesante o leggero, morbido o duro, ruvido o liscio).
E se guardi attraverso la plastica? Lei non è trasparente.
E se fai cadere oggetti sul pavimento, allora si romperanno? No, sono resistenti.
La plastica è un materiale molto pratico ed economico. A causa del fatto che la plastica ha proprietà e qualità come durezza, levigatezza, leggerezza, resistenza, le persone hanno iniziato a utilizzare ampiamente gli oggetti di plastica nelle loro vite. Inoltre, senza di loro è già impossibile immaginare la nostra vita.
Tuttavia, non appena vogliamo costruire dispositivi in \u200b\u200bminiatura, queste macchine non sono più adatte, quindi i fisici sviluppano materiali, i cosiddetti adattivi o intelligenti, che stimolano, formano e creano forze su piccoli dispositivi. Gli attuatori in cui le leve e i tamburi sono troppo ingombranti verranno utilizzati nello sviluppo di piccoli manipolatori, come valvole in miniatura e leve articolate, che sposteranno oggetti con dimensioni delle celle o addirittura reali. cellule senza danneggiarle.
I materiali più comunemente studiati per queste proprietà sono ceramiche piezoelettriche, leghe a memoria di forma e polimeri. Tra questi vari materiali, la competizione è difficile da raggiungere o addirittura superare le prestazioni dei muscoli naturali. I dischi cadono regolarmente, ma soffrono ancora tutti di gravi difetti: la loro fragilità è troppo grande.
Quali sono gli oggetti di plastica che incontri (giocattoli, telefoni, orologi, pulsanti, siringhe, un frigorifero, una custodia per computer; le parti in plastica si trovano nelle automobili, sulle navi e sugli aeroplani).
Questo è il numero di oggetti in plastica, perché sono comodi da usare e non difficili da eseguire.
Bambini, sul mio tavolo c'è un altro gruppo di oggetti fatti di un altro materiale artificiale - si chiama plastica. Con oggetti in plastica, ci si incontra spesso. Qui, ad esempio, ci sono bottiglie di plastica che vendono acqua gassata o succhi di frutta. Sono di dimensioni diverse: grandi e piccoli. Sono convenienti da usare. E ci sono anche stoviglie usa e getta di plastica; probabilmente ti sei anche incontrato. Eccolo, quanto è colorato (da mostrare), quindi sarebbe bello usarlo.
In termini di velocità, ampiezza di deformazione, forza applicata e forza, le trasmissioni create con materiali adattivi a volte superano i muscoli secondo uno dei criteri di valutazione. ma a scapito di un degrado della produttività secondo un altro. Ad esempio, i dispositivi piezoelettrici utilizzati per controllare lo sviluppo di telecamere o controllare la testina di lettura di un disco rigido si deformano molto rapidamente quando esposti a un campo elettrico, ma l'ampiezza massima di circa l'uno percento delle loro deformazioni è in leghe a memoria di forma che applicano tremende sollecitazioni e raccolgono parti metalliche in modo più affidabile rispetto a qualsiasi altra saldatura, tuttavia, le loro proprietà si deteriorano rapidamente dopo diversi cicli.
Per favore, tocca gli oggetti di plastica e dimmi cosa sono?
Leggero, duro, liscio, sottile, si piega facilmente in plastica.
Rispetto alla plastica, la plastica è più morbida, più flessibile. Meno resistente, se tocchi qualcosa di tagliente o lo pieghi male, può rompersi. (Tagliare con le forbici).
Passiamo ora al terzo gruppo di elementi.
I materiali polimerici, cioè le lunghe catene molecolari collegate tra loro da diversi legami chimici, resistono a grandi deformazioni, sono forti e si deformano rapidamente e vengono soppresse. Gli elementi più promettenti per la costruzione di unità miniaturizzate affidabili. I meccanismi del loro funzionamento, che assomigliano ai muscoli naturali di alcuni di essi, li rendono "muscoli artificiali", sebbene questo termine sia usurpato, poiché l'obiettivo non è quello di sostituire il muscolo naturale di uno di questi dispositivi, ma di ottenere movimenti accurati, riproducibili e in miniatura.
Guarda, queste sono borse, una tovaglia, un film alimentare. Ci incontrano anche ogni giorno. Sono fatti di materiale artificiale chiamato (chiedi, chissà) - polietilene.
Prelevare campioni di polietilene, toccare. Cosa puoi dire delle proprietà del polietilene?
È morbido, se stretto strettamente in un pugno - rughe, fruscii (emette un suono); se lo tiri, prima si allungherà e poi si romperà. Quindi non è molto resistente. Leggero. Può essere trasparente o non trasparente.
Materiali come i muscoli
Per i primi due tipi di muscoli artificiali che descriviamo, gel e polimeri conduttivi, l'energia viene fornita in forma chimica o elettrica. Una sostanza di origine naturale o sintetica che può essere utilizzata in applicazioni biomediche. La ricerca sui biomateriali prevede la progettazione, la fabbricazione e la caratterizzazione di questi materiali. Questa proprietà, chiamata biocompatibilità, riguarda l'analisi delle caratteristiche dell'interazione tra il biomateriale e l'organismo vivente in cui deve essere inserito.
Dal polietilene crea tende per il bagno, perché il polietilene non consente il passaggio dell'acqua.
E probabilmente hai anche visto come nella casa di campagna, nel giardino, le madri e le nonne costruiscono una serra (una casa per coltivare ortaggi). Lì, in estate, grazie al polietilene, è sempre caldo, anche caldo. Persiste a lungo e le verdure piantate crescono e maturano più velocemente, perché amano molto il calore.
In particolare, da un punto di vista tecnologico, un biomateriale ideale dovrebbe avere: buona stabilità chimica, non dovrebbe causare fenomeni tossici e cancerogeni o provocare fenomeni di rigetto. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata anche alle sue proprietà elettriche, soprattutto nel caso in cui il biomateriale debba entrare in contatto con il sangue al fine di evitare il verificarsi di possibili fenomeni di coagulazione.
Materiali di origine biologica
Infine, deve anche avere buone caratteristiche meccaniche e di resistenza alla corrosione, una densità che consente di risparmiare il peso dei dispositivi in \u200b\u200bcui viene utilizzato entro limiti accettabili e una caratteristica della capacità di sterilizzare ripetutamente senza distruzione. Oltre al trapianto, quando si sostituiscono gli organi, l'uso di materiali sia di origine animale che umana in strutture già organizzate o allo stadio molecolare si sta sviluppando con successo e presenta anche buone caratteristiche della loro stessa natura di biocompatibilità, in generale, non richiedono tecnologie particolarmente complesse e costose produzione e consegna, in modo che la loro produzione sia anche alla portata di una piccola industria o di un piccolo gruppo di ricerca.
Ora pensa e dimmi, dove hai incontrato il polietilene?
Bambini, immaginate di aver giocato a un giocattolo di plastica e che si è rotto; bevuto da una bottiglia di plastica, mangiato da utensili di plastica usa e getta; hanno usato i sacchetti di plastica, sono stati strappati, schiacciati - cosa ci fai allora?
Buttalo via. Spesso le persone non lo lanciano in luoghi speciali, ma direttamente a terra. Oppure il vento ha tirato fuori dalla spazzatura un sacchetto di plastica leggera, e non uno! Quindi qual è il problema? - Abbandoniamo la natura, sporchiamo la nostra terra. I materiali artificiali plastica, plastica, polietilene hanno una proprietà negativa (cattiva): sono difficili da distruggere. Non hanno paura né dei raggi del sole né dell'acqua; possono mentire sulla terra per centinaia di anni! E se lo butti via ogni giorno, allora quanta immondizia può accumulare!
Materiali di questo tipo possono essere divisi in materiali da tessuti molli. da tessuti duri e materiali di sutura. Inizialmente, la prima applicazione era nel settore cardiovascolare, in cui materiali di carne suina, bovina e, naturalmente, di origine umana venivano utilizzati per implementare protesi e segni di vasi sanguigni dei vasi sanguigni. Inoltre, la pelle di maiale e di pecora è stata effettivamente utilizzata per riparare i tessuti danneggiati a causa di lesioni o ustioni. Naturalmente, prima dell'uso, questi materiali devono essere sottoposti a una serie complessa di trattamenti volti a distruggere il componente deperibile del materiale al fine di renderlo immune all'attacco dei batteri.
Uno scienziato ha detto di questi materiali artificiali: "Puoi romperli, tagliarli, seppellirli, ma si rifiutano ancora di morire!"
E se li bruci, emettono fumo tossico dannoso e inquiniamo l'aria.
Pertanto, se hai usato qualcosa di plastica, plastica, polietilene, gettalo via solo in luoghi speciali per la spazzatura. E poi l'auto la porterà via e sarà riciclata in impianti speciali.
I materiali realizzati con tessuti duri sono stati utilizzati principalmente in ortopedia principalmente per colmare le lacune risultanti da difetti ossei o dopo la rimozione dei tumori. I requisiti di base necessari riguardano sia le caratteristiche meccaniche del biomateriale, che dovrebbero essere simili alle caratteristiche meccaniche dell'osso, sia la compatibilità con l'osso stesso, che dovrebbe essere elevato. Il primo materiale utilizzato è stato lo stesso osso umano prelevato da cadaveri, che ovviamente ha caratteristiche ottimali in termini di biocompatibilità. da animali adeguatamente trattati e, più recentemente, vari materiali, come frammenti di corallo e madrepore.
Riassumendo:
Oggi abbiamo esaminato articoli in plastica, plastica e polietilene. Questi sono materiali artificiali creati dall'uomo.
Determinato quali proprietà e qualità possiedono. Hanno ricordato dove e come una persona usa oggetti realizzati con questi materiali nella sua vita.
E ora sai anche che gli oggetti usati, entrando nella natura, lo intasano. Pertanto, dobbiamo prenderci cura della natura, proteggerla e fare la cosa giusta.
Un'altra area in cui i materiali di origine biologica sembrano confermati riguarda i bioadesivi, tenendo conto della non ottima biocompatibilità degli adesivi artificiali. questa è una colla di fibrina ottenuta miscelando il fibrinogeno umano con vari reagenti. Attraverso una reazione simile alla reazione nel corpo umano, la produzione di fibrina può essere utilizzata come colla sintetica convenzionale. Tuttavia, va ricordato che l'uso di materiali di origine biologica rimane limitato in una gamma relativamente piccola di applicazioni, sia per quelle inerenti a questi materiali, sia a causa di difficoltà nella fornitura.
Informazioni generali
I materiali sono le sostanze con cui vengono realizzati vari prodotti: prodotti e dispositivi, automobili e aeroplani, ponti ed edifici, veicoli spaziali e circuiti microelettronici, acceleratori di particelle cariche e reattori nucleari, vestiti, scarpe e molto altro. Ogni tipo di prodotto necessita di propri materiali con caratteristiche ben definite.
Sono sempre state poste elevate esigenze in merito alle proprietà dei materiali. Sebbene le moderne tecnologie consentano di produrre un'ampia varietà di materiali di alta qualità, il problema di creare nuovi materiali con proprietà migliori rimane rilevante ai giorni nostri.
Quando si cerca un nuovo materiale con le proprietà desiderate, è importante stabilire la sua composizione e struttura, oltre a fornire le condizioni per gestirle.
Il risultato della ricerca dipende in gran parte dalla sensibilità e dalla risoluzione dei dispositivi con cui vengono determinati la composizione e la struttura del materiale sintetizzato. Tali dispositivi sono creati sulla base solo degli ultimi risultati delle scienze naturali e, soprattutto, della fisica.
Durante la lavorazione del materiale e la fabbricazione dei prodotti finali necessari per il consumo, i risultati ingegneristici non sono meno importanti, consentendo di produrre prodotti di alta qualità.
Negli ultimi decenni, sono stati sintetizzati materiali con proprietà sorprendenti, ad esempio materiali di schermi termici per veicoli spaziali, superconduttori ad alta temperatura, ecc.
Difficilmente è possibile elencare tutti i tipi di materiali moderni. Nel tempo, il loro numero è in costante aumento. Nell'antichità, il più utilizzato era un tipo di materiale: la pietra da cui venivano ricavate asce e punte di freccia. Le caverne per l'edilizia abitativa sono state scavate nella pietra. Il prossimo importante passo fu compiuto diversi millenni fa quando fu possibile ottenere ferro metallico dall'ossido di ferro. C'erano prodotti in metallo sotto forma di armi, oggetti per la casa, semplici dispositivi per coltivare la terra.
E poi finisce il secondo millennio dalla nascita di Cristo. Il ferro come materiale in termini di volume di produzione inizia a cedere ad altri materiali ai polimeri. Dal 1980, ad esempio, negli Stati Uniti hanno prodotto più del ferro. Una varietà di abiti in poliestere, piatti di plastica, tappeti in polipropilene, mobili in polistirolo, pneumatici in poliisoprene, ecc.
- Questi sono tutti esempi di una varietà estremamente ampia di applicazioni polimeriche.
Molti elementi strutturali dei moderni aeromobili sono realizzati in materiali polimerici compositi. Uno di questi materiali - il Kevlar - supera molti materiali, incluso l'acciaio di massima qualità, in un indicatore importante: il rapporto resistenza / massa.
Negli ultimi decenni, è stata discussa attivamente la questione della produzione di un'auto interamente con materiali polimerici, che contribuirà a ridurne il peso e quindi a risparmiare carburante.
I materiali moderni includono legno, vetro e silicati, ognuno dei quali è generalmente considerato un materiale tradizionale. Il legno non è solo un materiale da costruzione, ma anche una materia prima per la produzione di preziosi prodotti diversi.
Vetro: il materiale non è nuovo, ma promettente: nell'ultimo decennio sono stati realizzati vetri con proprietà sorprendenti.
I materiali ai silicati costituiscono ancora la base del settore edile.
Plastica moderna
Le materie plastiche sono materiali a base di polimeri naturali o sintetici che possono assumere una determinata forma se riscaldati sotto pressione e mantenerlo stabilmente dopo il raffreddamento. Oltre al polimero, la plastica può contenere riempitivi, stabilizzanti, pigmenti e altri componenti. A volte vengono usati altri nomi di materie plastiche: plastica, plastica.
Le materie plastiche si differenziano per le proprietà operative (ad esempio, antifrizione, resistente alle intemperie, al calore o al fuoco), al tipo di riempitivo (fibra di vetro, grafitoplastica, ecc.), Nonché al tipo di polimero (aminoplastici, plastiche proteiche, ecc.).
). A seconda della natura delle trasformazioni che avvengono nel polimero durante la formazione dei prodotti, le materie plastiche sono suddivise in termoplastici (i più importanti sono creati sulla base di polietilene, polivinilcloruro, polistirene) e termoindurenti (il maggior tonnellaggio di questi sono i fenoplasti). I metodi principali per la lavorazione dei materiali termoplastici sono lo stampaggio ad iniezione, lo stampaggio sotto vuoto, la pneumoformatura, ecc. I reattori plastici sono stampati mediante compressione e stampaggio ad iniezione.
Ad oggi, è stata stabilita la produzione industriale in serie di vari tipi di materie plastiche.
E la plastica può essere attribuita ai materiali tradizionali, sebbene la ricerca di materie plastiche con nuove proprietà continui.
Sono trascorsi più di cento anni dalla nascita del primo materiale organico: la celluloide. Oggi, la varietà di sostanze sintetiche è così grande che difficilmente è possibile elencarle. Quando si tratta di materiali artificiali, molti hanno in mente principalmente materie plastiche, sostanze create in condizioni artificiali. Nel 1980, gli scienziati americani hanno scoperto per la prima volta la plastica naturale in poliestere nei nidi di api che vivono nella terra.
La produzione in serie di materie plastiche è iniziata nella seconda metà del nostro secolo. Nel 1900 la produzione mondiale di plastica ammontava a circa 20 mila tonnellate e, nel 1970, già 38 milioni di tonnellate, si presume che entro la fine del millennio il volume della produzione di plastica raggiungerà il livello di produzione dell'acciaio e raggiungerà le centinaia di milioni di tonnellate all'anno.
Spesso, lo stesso materiale impone requisiti reciprocamente esclusivi. Ad esempio, il materiale per l'abbigliamento invernale dovrebbe avere una buona proprietà termoisolante ed elasticità, ma allo stesso tempo durevole. I costruttori sono interessati a materiali con buon isolamento termico e acustico, resistenza e altre proprietà.
Tra i requisiti di cui sopra, tra una varietà di materiali, i composti organici artificiali - i polimeri - soddisfano maggiormente.
I polimeri sono costituiti da macromolecole, costituite da numerose piccole molecole di base - monomeri. Il processo di formazione dipende da molti fattori, variazioni e combinazioni che consentono di ottenere una grande varietà di prodotti polimerici con proprietà diverse.
I principali processi di formazione delle macromolecole sono la polimerizzazione e la policondensazione.
Circa 2/3 della produzione mondiale totale di polimeri è composta da materiali di consumo industriale di massa: polietilene, politetrafluoroetilene, polivinilcloruro, polipropilene, ecc. I campi di applicazione di questi polimeri sono molto diversi: dall'industria tessile alla microelettronica.
Il loro costo è relativamente basso. I restanti 1/3 dei materiali polimerici includono resine poliestere, poliuretano, ammino, fenoplasti, poliacrilati, polieformaldeide, policarbonati, fluoropolimeri, siliconi, poliammidi, epossidici e altri tipi di polimeri.
Modificando la struttura delle molecole e le loro varie combinazioni, è possibile sintetizzare la plastica con le proprietà desiderate.
Un esempio è un polimero ABS.
È costituito da tre monomeri principali: acrilonitrile (A), butadiene (B) e stirene (C). Il primo fornisce stabilità chimica, il secondo fornisce resistenza agli urti e il terzo fornisce durezza e facilità di lavorazione termoplastica.
Lo scopo principale di questi polimeri è la sostituzione dei metalli in vari design.
I materiali termoplastici si induriscono e ammorbidiscono in modo reversibile, quindi i prodotti di varie configurazioni si formano facilmente da essi.
Le sostanze organiche artificiali che non si ammorbidiscono quando riscaldate sono chiamate materie plastiche termoindurenti o termoindurenti.
Queste sono resine fenoliche, in metallo duro e poliestere. Molto spesso, allo stato iniziale, sono liquidi che, quando il catalizzatore viene aggiunto o riscaldato, si induriscono irreversibilmente.
I materiali più promettenti con elevata resistenza al calore erano strutture aromatiche ed eteroaromatiche con un forte anello benzenico: polifenilensolfuro, poliammidi aromatiche, fluoropolimeri, ecc. Questi materiali potevano essere utilizzati a una temperatura di 200-400 ° C. In precedenza, solo le sostanze inorganiche avevano tali proprietà resistenti al calore. Progettata appositamente per aeromobili supersonici, la plastica in poliimmide può resistere a temperature fino a 465 ° C per 30 minuti. I principali consumatori di materie plastiche resistenti al calore sono la tecnologia aeronautica e missilistica. Tali materie plastiche trovano applicazione anche nella costruzione di automobili e macchine utensili, nell'ingegneria elettrica (ad esempio per l'isolamento del filo nei motori elettrici), ecc.
Ogni giorno la quota di materiali polimerici nel settore delle costruzioni è in crescita.
Telai di plastica, materiali di rivestimento, coperture, termoisolanti e altri materiali artificiali sono sempre più utilizzati nelle costruzioni moderne.
Una quota crescente di materiali è costituita da vari tipi di materie plastiche per la fabbricazione di parti di automobili, il cui primogenito - un vagone semovente - apparve nel 1886 per le strade di Mannheimer.
Nel corso di oltre cento anni di storia dell'industria automobilistica, sono stati utilizzati molti materiali prodotti dall'industria chimica, tra cui la plastica viene gradualmente sostituita e continua a sostituire il metallo. Quindi, nel 1965, c'erano in media 15 kg di materie plastiche per autovettura, nel 1970 - 25-45 kg. Si presume che nel prossimo decennio, la produzione di un'autovettura richiederà centinaia di chilogrammi di materiali plastici, tra cui prevarranno polietilene, polivinilcloruro, polimeri ABS, polipropilene, ecc.
Auto già prodotte con un corpo completamente in plastica. Non è ancora possibile realizzare l'intera macchina e soprattutto il suo motore in plastica. Tuttavia, nel 1980. L'azienda americana ha dimostrato un motore di un'auto in plastica resistente al calore, in cui solo l'albero motore e le fasce elastiche sono realizzati in metallo. La massa di questo motore si è rivelata 2 volte inferiore a quella di metallo e ha consumato carburante di circa il 15% in meno del solito. Inoltre, vengono fabbricate automobili con un albero di trasmissione e molle in materiali polimerici. Di recente, sono in corso lavori sull'introduzione in serie dei motori ceramici.
elastomeri
La gomma si applica anche ai materiali polimerici. Numerosi prodotti di questo materiale, compresa la gomma diffusa, hanno una proprietà distintiva: l'elasticità. Questa proprietà combina molti materiali elastici in un gruppo di elastomeri. Per molto tempo, era noto solo un materiale elastico: la gomma naturale. È ancora ancora estratto da un albero della gomma - hevea brasiliano - allo stesso modo della resina nelle foreste di conifere, cioè tagliando.
La chimica prese possesso della gomma nella prima metà del XIX secolo. - nel 1841, quando l'inventore americano Goodyear propose un metodo di vulcanizzazione.
È fragile a bassa temperatura e appiccicoso quando riscaldato, la gomma grezza durante la vulcanizzazione diventa elastica. Inoltre, le sue catene macromolecolari formano una struttura di rete, che si collega con ponti di atomi di zolfo.
Le statistiche sulla produzione mondiale di gomma iniziarono nel 1850, quando furono prodotte circa 1.500 tonnellate, mentre nel 1900 le foreste brasiliane produssero 53.900 tonnellate di gomma. Nello stesso anno, la gomma apparve dagli alberi coltivati \u200b\u200bnelle piantagioni. Negli ultimi anni, la maggior parte della gomma naturale è estratta in grandi piantagioni dell'Indocina. Nel 1970 il consumo di gomma nel mondo ammontava a 7,8 milioni di tonnellate, con una quota di gomma naturale di circa il 38%.
La gomma naturale ha una resistenza al calore relativamente bassa, non differisce per l'elevata resistenza agli oli ed è soggetta all'invecchiamento. I moderni metodi di sintesi consentono di ottenere gomma sintetica con le proprietà desiderate.
Ad oggi, sono stati sviluppati più di 10 tipi di gomme sintetiche e almeno 500 delle loro varie modifiche. La qualità eccellente si distingue per la gomma siliconica. È meno elastico della gomma naturale, ma le sue proprietà nell'intervallo di temperatura da -55 a 180 ° C dipendono molto poco dalla temperatura e inoltre sono fisiologicamente innocue. Gli elastomeri poliuretanici omogenei e cellulari presentano un'eccellente resistenza all'usura, un'elevata resistenza chimica e non sono soggetti a invecchiamento rapido.
Il campo di applicazione degli elastomeri è molto vario: dall'ingegneria meccanica all'industria calzaturiera, ma una parte significativa di essi va alla produzione di pneumatici, la cui necessità è in costante crescita con la crescita del flusso di automobili.
Producendo gomme sintetiche, l'industria chimica compensa la carenza di materie prime naturali: la gomma. Allo stesso modo, la produzione di pelle sintetica conserva materie prime di origine animale. In termini di proprietà e qualità, molte varietà di moderne pelli sintetiche non sono molto diverse dalla vera pelle di altissima qualità.
Tessuti sintetici
L'introduzione delle tecnologie chimiche nell'industria tessile è iniziata relativamente tempo fa - circa 200 anni fa, quando con l'aiuto di soda e candeggina, era possibile migliorare significativamente i processi di lavaggio e candeggio. Ad esempio, con l'uso di candeggina, la durata del tessuto di cotone sbiancante è stata ridotta da tre mesi (con sbiancamento dei prati) a sei ore. Nella seconda metà del XIX secolo. i coloranti organici sintetici sono stati ampiamente introdotti. Dall'inizio del XX secolo. le tecnologie chimiche hanno iniziato a concentrarsi sulla creazione di nuovi materiali fibrosi. Ad oggi, diverse fibre artificiali sono costituite principalmente da quattro tipi di materiali chimici: cellulosa (viscosa), poliammide, poliacrilonitrile e poliesteri. Oltre il 50% delle fibre moderne sono realizzate con materiali sintetizzati negli ultimi 50-60 anni.
In pratica, la raffinatezza chimica e la finitura del tessuto sono ampiamente utilizzate. Le tecnologie di lavorazione della lana chimica sono state sviluppate per fornire resistenza alle tarme.
Sono stati trovati metodi che consentono di ridurre il restringimento del materiale e conferirgli qualità a prova di schiacciamento.
Grande attenzione è rivolta allo sviluppo di metodi efficaci di lavorazione dei materiali per fornire proprietà antistatiche, antimicrobiche, repellenti allo sporco e altre importanti proprietà.
Circa il 50% dei principali prodotti tessili è in grado di bruciare in condizioni normali. Esistono due modi per ridurre l'infiammabilità delle fibre; lavorazione speciale delle fibre e creazione di nuovi polimeri fibrosi resistenti al calore. I polimeri termoresistenti più promettenti includono composti aromatici ed eteroaromatici che resistono a lungo a temperature di 250-300 ° C. I materiali fibrosi contenenti grafite non perdono le loro qualità nemmeno a 1000-2000 ° C. Fibre di poliestere progettate incorporando atomi di titanio mantenendo resistenza meccanica e la flessibilità può resistere a temperature fino a 1200 ° C.
Tra tutti i materiali prodotti negli anni '70, la quota di tessuti artificiali per l'abbigliamento era di circa il 50%, per i beni di uso domestico - circa il 25% e lo stesso per scopi tecnici. È stata stabilita la produzione in serie di filati ad alta resistenza da poliammidi, poliesteri e viscosa per l'industria degli pneumatici.
Il volume di produzione di materiali sintetici per la produzione di abbigliamento è determinato dalla domanda dei consumatori, in cui negli ultimi anni si è registrata una tendenza al ribasso. Questa tendenza è pienamente giustificata, poiché le fibre sintetiche non hanno l'intera gamma di proprietà inerenti alle fibre naturali. E uno dei compiti più importanti dei chimici è avvicinare i materiali artificiali a quelli naturali in termini di proprietà e qualità.
Una nuova generazione di tessuti, su cui stanno lavorando oggi gli esperti, può ristrutturare la nostra comprensione dell'abbigliamento e delle sue funzioni. Tali tessuti sono tessuti da fibre che i loro inventori chiamano "intelligenti". Una tale definizione vincolante nasconde materiali che hanno proprietà utili all'uomo.
Quando fa freddo, riscaldano, a caldo si raffreddano, rimuovono il sudore e soddisfano le altre esigenze della pelle.
I tessuti leggeri sono già disponibili in commercio con un elevato grado di protezione dalla luce solare. Ci sono anche tessuti che lasciano entrare i raggi ultravioletti.
La preoccupazione americana DuPont ha lanciato la prima fibra puramente sintetica, il nylon, oltre 60 anni fa. Poi vennero acrilico, poliammide, poliestere e altre fibre nate in storta da laboratorio. Tuttavia, i consumatori hanno rapidamente apprezzato sia i vantaggi che gli svantaggi dei tessuti sintetici dell'epoca. La camicia, che non ha bisogno di un ferro da stiro, allo stesso tempo non ha permesso al corpo di respirare in estate, ma non l'ha riscaldato in inverno. L'euforia sollevata dai primi prodotti sintetici è finita principalmente in un cestino, non in un guardaroba.
Passò molto tempo prima che fosse possibile comprendere e superare il confine tra fibre naturali e fibre sintetiche.
Ora la chimica riproduce facilmente le migliori proprietà di lino, cotone, lana e materiali naturali sono state a lungo oggetto di ripetuti trattamenti chimici, dando ad esempio elasticità al cotone o rendendo il tessuto di lino non così rugoso.
Le innovazioni di oggi hanno influenzato la geometria delle fibre. I produttori di tessuti cercano di realizzare filati il \u200b\u200bpiù sottili possibile. I fili sintetici più fini del tessuto sono chiaramente visibili nella fotografia presa al microscopio (vedi Fig. 6.13).
Un materiale preferito dagli stilisti di oggi: l'elastico è conveniente non solo nell'abbigliamento sportivo, ma anche negli abiti di tutti i giorni. Esiste già un tessuto basato sulle più piccole sfere di vetro che riflettono la luce; l'abbigliamento realizzato con tale materiale è una buona protezione per chi è in strada di notte, ad esempio per i controllori del traffico.
Una delle varietà di sintetici è il Kevlar, che è cinque volte più stretto dell'acciaio e viene utilizzato per realizzare giacche antiproiettile.
Una tecnologia molto originale è la fabbricazione di tessuti per i vestiti di un astronauta, che è in grado di proteggerlo al di fuori dell'atmosfera dal freddo gelido dello spazio e dal caldo torrido del sole. Il segreto di tali abiti è in milioni di capsule microscopiche incorporate nel tessuto o nella plastica espansa (vedi Fig. 6.14).
Le capsule contengono paraffine. Quando riscaldati, si sciolgono e tolgono calore dalle sostanze vicine. In definitiva, un abito fatto di tale tessuto diventa un ostacolo al percorso della luce solare verso il corpo umano. Risolvendo il problema inverso - il raffreddamento, le stesse sfere di paraffina iniziano a solidificarsi sotto l'influenza del freddo proveniente dall'esterno; la solidificazione è accompagnata dal rilascio di calore, che riscalda il tessuto e il corpo dell'astronauta.