Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Классификация, строение и способы получения полимеровСтр 1 из 16Следующая ⇒
Э.Р. ГАЛИМОВ, В.К. МАКСИМОВ, А.В. ЧЕРНОГЛАЗОВА Ю.И. СУДАРЕВ, С.Ю. ЮРАСОВ, М.М. ГАНИЕВ
СВАРКА ТРУБ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Учебное пособие
Казань 2013
УДК 678. 029.4 : 66. 084
Э.Р. Галимов, В.К. Максимов, А.В. Черноглазова, Ю.И. Сударев, С.Ю. Юрасов, М.М. Ганиев: Сварка труб из полимерных материалов (Учебное пособие)Казань: Изд-во Казан. нац. иссл. техн. ун-та. им. А.Н.Туполева, 2013. 155 с.
ISBN
Представлены сведения о составах и свойствах пластических масс, формообразовании, свариваемости и способах сварки изделий на их основе. Приводится описание способов сварки нагретым инструментом, соединительными деталями с закладными нагревателями, раструбная диффузионная сварка, основные технологические параметры процессов сварки, описание установок. Рассматриваются методы контроля качества сварных соединений, приведены методики проведения неразрушающих и разрушающих методов контроля. Предназначено для бакалавров направления 150700 - Машиностроение.
Табл.32. Ил.38. Библиогр.:13 назв.
Рецензенты: Л.А.Абдрахманова, докт.техн.наук, профессор кафедры «Технология строитель- ных материалов, изделий и конструкций» Казанского государственного архитек- турно-строительного университета. С.Г. Уварова,канд.техн.наук, директор «Центр Д и С - сварка»
ISBN Ó Изд-во Казан. нац. иссл. техн. ун-та. им. А.Н.Туполева, 2013. Э.Р .Галимов, В.К. Максимов, А.В. Черноглазова, Ю.И. Сударев, С.Ю. Юрасов, М.М. Ганиев, 2013.
Введение Промышленное производство и применение пластмассовых труб началось в начале 50-х годов ХХ века. Пластмассовые трубы быстро потеснили рынок стальных труб, так как они весили в 3-8 раз меньше, легко соединялись и, главное, не ржавели. В последующие годы объемы их производства непрерывно росли и к 1985 году стали сравнимы с объемом выпуска стальных труб. Эти трубы нашли широкое применение, в первую очередь, при строительстве и капитальном ремонте систем холодного и горячего водоснабжения, отопления жилых и общественных зданий, для строительства газораспределительных сетей. В отечественной практике для строительства подземных трубопроводов пластмассовые трубы начали использоваться в 60-е годы. Сейчас в Российской Федерации наблюдается активное расширение использования термопластичных композитных материалов. С экономической точки зрения применение пластмассовых труб для сооружения трубопроводов обладает неоспоримыми преимуществами: - затраты на транспортировку в 2 раза меньше, чем на транспортировку стальных; - масса полимерных труб более чем в 8 раз меньше массы металлических труб; - стоимость выполнения строительно-монтажных работ даже при использовании традиционных открытых методов прокладки трубопроводов сокращается в 2-2,5 раза, так как не требуется дополнительных работ по защите от коррозии; - значительное сокращение сроков строительно-монтажных работ относительно стальных трубопроводов; - отсутствие необходимости в дорогостоящих программах подготовки персонала, так как технология сварки и монтажа полимерных труб значительно проще. В настоящее время отечественные заводы освоили выпуск различных видов неметаллических труб. Теоретическая часть 1.1. Общая характеристика полимерных материалов Среди большого разнообразия неметаллических материалов практическое значение в современной технике, в том числе в машиностроении, занимают пластические массы. Отличительными особенностями полимерных материалов являются низкая плотность, химическая стойкость, хорошие тепло - и электроизоляционные свойства. Кроме того, технология получения изделий из полимерных материалов отличается сравнительной простотой и в большинстве случаев сводится к пластической деформации исходных композиций или расплавов и закреплению полученной формы с последующей специальной обработкой путем отверждения, вулканизации или охлаждения. Подобные технологии с высоким коэффициентом использования материала выгодно отличаются от получения изделий из металлических материалов с использованием трудоемких, сравнительно низкопроизводительных и связанных со значительными потерями технологических процессов. На свойства полимерных материалов существенное влияние оказывают их структуры – аморфная или кристаллическая. Природа полимерных материалов и связанные с ними условия их получения и переработки во многом определяют технико – экономические показатели и возможности их практического применения. Классификация, строение и способы получения полимеров Полимерами называются соединения, состоящие из большого числа чередующихся одинаковых или различных атомных группировок, соединенных между собой химическими связями. По происхождению полимеры подразделяются на: природные, выделенные из природных материалов; искусственные, полученные химическим превращением природных полимеров; синтетические, полученные синтезом из низкомолекулярных соединений или модификацией других синтетических полимеров. Природные полимеры подразделяются на: органические (натуральный каучук, целлюлоза и др.) и неорганические (графит, слюда, кварц и др.). В большинстве случаев природные полимеры модифицируют химическим способом, т.е. получают искусственные полимеры. На этом принципе основаны хлопчатобумажная, шерстяная, льняная, меховая, кожевенная, целлюлозно-бумажная и другие отрасли промышленности. Метод расщепления природных полимеров на низкомолекулярные продукты лежит в основе крахмалопаточного производства, получения гидролизного спирта и т.п. По химическому составу и строению полимеры подразделяются на: органические, элементоорганические и неорганические. Органические полимеры составляют основу пластических масс, армированных пластиков, резин и т.п. Элементоорганические полимеры представляют собой соединения, главные цепи которых построены из атомов углерода и гетероатомов (кроме атомов кислорода, азота и серы); соединения с неорганическими цепями, если они содержат боковые группы с атомами углерода, присоединенными к основной цепи; соединения, основная цепь которых состоит из атомов углерода, а в боковые группы входят гетероатомы (кроме атомов кислорода, азота, серы и галогенов), непосредственно соединенные с углеродными атомами основной цепи. Наибольшее распространение получили: полисилоксаны, полититаноксаны, полиалюмоксаны и др. Неорганические полимеры являются основой керамики, стекол, ситаллов, слюдяных, асбестовых, углеграфитовых и других материалов, для большинства которых характерны преимущественно гетероцепные пространственно-сетчатые, слоистые и другие типы сложных структур с различными видами связей. К неорганическим полимерам относятся, например, полисиланы, полигерманы, главные цепи которых построены соответственно из атомов кремния и германия. Органические полимеры в зависимости от происхождения, химического состава и строения, способов получения и проведения синтеза, формы макромолекул, структуры и назначения подразделяются на: природные (животного и растительного происхождения), синтетические и искусственные; гомоцепные и гетероцепные, линейные, разветвленные, поперечно-сшитые и сетчатые; кристаллические и аморфные; полимеризационные, поликонденсационные, сополимеризационные и химически модифицированные; получаемые в массе, растворе, суспензионной и эмульсионной полимеризацией; термопластичные и термореактивные; конструкционные, электроизоляционные, теплостойкие, оптические и другие. Синтетические полимеры получают из низкомолекулярных веществ (мономеров) по реакциям полимеризации, поликонденсации, сополимеризации, а также путем химических превращений природных и других синтетических полимеров. Полимеризация– процесс последовательного соединения одинаковых мономеров, не сопровождающийся выделением побочных продуктов и протекающий без изменения элементарного химического состава. Полимеризацией получают полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др. Поликонденсация– процесс соединения мономеров различного строения, сопровождающийся выделением низкомолекулярных веществ. Поликонденсацией получают фенолоальдегидные и другие полимеры. Сополимеризация – полимеризация двух или большего числа мономеров различного строения. Сополимеризацией получают сополимеры этилена с пропиленом и др. Химические превращения включают разнообразные реакции, в результате которых происходит изменение химического строения или степени полимеризации макромолекул. Например, химическим превращением целлюлозы получают эфиры целлюлозы (нитраты, ацетаты и др.). В зависимости от состава атомов в основной (главной) цепи макромолекулы синтетические полимеры подразделяются на: гомоцепные и гетероцепные. Гомоцепные полимеры, макромолекулярная цепь которых состоит из атомов углерода, называются карбоцепными (полиэтилен и др.). В гетероцепных органических полимерах главные цепи состоят из чередующихся в определенной последовательности атомов углерода, кислорода, азота, серы и др. (полиамиды и др.). Многократно повторяющиеся группировки называются мономерными звеньями, а большая молекула, составленная из звеньев, – макромолекулой или полимерной цепью. Число звеньев в цепи – степень полимеризации, обозначается буквой "n". Величина степени полимеризации может меняться от нескольких единиц для олигомеров до сотен тысяч и более для высокомолекулярных соединений. Название полимера образуется из названия мономера и приставки "поли". Например, продукт полимеризации этилена называется полиэтиленом: n CH2 = CH2 ® [ - CH2 - CH2 - ] n. этилен полиэтилен
Формулы таких полимеров записываются без учета концевых групп, так как их роль в высокомолекулярных соединениях невелика. Полимеры, состоящие из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, а из звеньев нескольких типов – сополимерами. Переход от низкомолекулярного соединения к высокомолекулярному происходит в результате последовательного присоединения мономерных звеньев и при достижении определенной молекулярной массы соединение становится полимером. Провести четкую границу между низко - и высокомолекулярными соединениями трудно, так как качественные измерения для различных классов соединений наблюдаются при различной величине молекулярной массы. Например, китайский танин (производное сахаров) с молекулярной массой около одной тысячи является низкомолекулярным соединением, а полиэтилен с такой же молекулярной массой обладает уже свойствами высокомолекулярного соединения. Промежуточное положение между низко- и высокомолекулярными соединениями занимают олигомеры(от греч. оligos – немного), которые проявляют свойства, характерные как для мономеров, так и для полимеров. Молекулярная масса олигомеров может достигать 6000 и более. Для олигомеров роль концевых групп более существенна и они указываются при написании формул. Реакционноспособные олигомеры образуют высокомолекулярные соединения пространственно-сетчатой структуры в результате реакции отверждения при нагревании и (или) введении отвердителей. Макромолекулы линейных полимеров представляют собой длинные цепи с высокой степенью асимметрии, а разветвленных полимеров– цепи с боковыми ответвлениями, причем число и размер ответвлений могут быть различными (наличие радикалов в элементарных звеньях не считается разветвлением). Сетчатые полимеры построены из макромолекулярных цепей, соединенных друг с другом поперечными химическими связями. Макромолекулярные цепи могут быть расположены в плоскости или пространстве. В последнем случае они называются пространственными (кварц, алмаз и многие синтетические полимеры после отверждения или вулканизации). Сетчатые полимеры, имеющие плоскостное двумерное строение (например, графит), называются пластинчатыми. Линейные и разветвленные полимеры построены из макромолекул, связанных между собой межмолекулярными силами, энергия которых значительно меньше энергии химических связей и поэтому они могут быть переведены в раствор или в расплав при нагревании. В сетчатых полимерах макромолекулярные цепи связаны между собой химическими связями, поэтому они не могут быть переведены в раствор или расплав. Для таких полимеров понятие «молекула» становится условным. Синтетические полимеры подразделяются на: термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры при нагревании обратимо переходят из твердого состояния в пластичное (вязкотекучее) состояние.
Термореактивные полимеры в результате реакции отверждения необратимо переходят в твердое, нерастворимое и неплавкое состояние с образованием пространственно- сетчатой структуры. По сравнению с низкомолекулярными соединениями, полимеры обладают рядом особенностей. Они могут находиться только в конденсированном твердом или жидком состоянии; растворы полимеров имеют высокую вязкость и при удалении растворителя они выделяются не в виде кристаллов, как низкомолекулярные соединения, а в виде пленок; полимеры можно переводить в ориентированное состояние; для многих полимеров характерны большие обратимые деформации и т.п. Полимеры выпускаются в виде различных товарных форм: кусков, гранул, рулонов, брикетов, порошков, латексов и суспензий. При выборе товарной формы необходимо учитывать удобства транспортировки, хранения и дозировки, возможность равномерного распределения в композиции и обеспечения требуемых технологических свойств с целью получения изделий высокого качества.
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 168. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |