Металл материалдары
жүктеу/скачать 6.13 Mb.
|
| 18.1 Полимерлер
Макромолекуласы көпсанды, құрылымы бірдей, элементар дара өлшемді түйіндерден тұратын заттар полимер деп аталады. Молекулалық массасы 5000-нан 1000000 дейін. Мұндай үлкен мөлшерлі макромолекулалы заттың қасиеттері тек химиялық құрамына қарамайды, ондағы молекулалардың өзара орналасуына және құрылысына байланысты. Полимердің макромолекулалары дара түйіндерден құрылған тізбектерден тұрады. Тізбектің ұзындығы көлденең қимасынан бірнеше мың есе артық, сондықтан полимерлердің макромолекулалары иілімді болып келеді. Полимердің ерекшелігіне макромолекулаларының иілімділігі жатады. Негізгі тізбек құратын атомдар химиялық мықты байланыспен ұстасады. 18.1.1 Полимерлерді топтастыру Полимерлер құрамына қарай, макромолекула формасына қарай, фазалық күйіне қарай, қызуға әсеріне қарай топтастырылады. Құрамына қарай полимерлер органикалық және органикалық емес болып бөлінеді. Ең көп тараған органикалық топ. Егер молекулалық тізбек көміртегі атомдарынан құрылса, ондай тізбек карботізбекті полимер деп аталады. Тізбек құрамына кірген басқа компоненттер полимердің қасиетіне тікелей әсерін тигізеді. Мысалы, оттегі атомдары тізбектің иілімдігін, фосфор мен хлор атомдары отқа төзімділігін, күкірт атомдары газ өткізбеушілігін, фтор атомдары химиялық тұрақтылығын т.б. қасиеттерін көтереді. Органикалық полимерге смола мен каучук жатады. Органикалық емес полимерлерге силикат шынысы, керамика, смола, асбест жатады. Мұндай қосылыстардың құрамында көміртегі болмайды. Органикалық емес материалдар кремний, алюминий, магний, кальций тотықтарына негізделген. Силикаттардың байланысуы екі типті: тізбек атомдары ковалентті байланысады (Sі-О), ал тізбектер бір - бірімен ионды байланыста болады. Органикалық емес полимерлердің тығыздығы жоғары, жылуға тұрақтылығы жоғары және ұзақ. Бірақ шыны мен керамика морт. Полимерлердің қасиеті макромолекулаларының құрылымына байланысты. Макромолекулалар формасы бойынша сызықты, тармақты, жазық, таспалы(сатылы), кеңістікті немесе торлы болып ажыратылады. Полимердің сызықты макромолекулалары шиыршықталып оратылған ұзын тізбекті болып келеді (64,а-сурет). Иілімді макромолекулалар материалдың созылғыштығын қамтамасыз етеді, қыздырғанда жұмсарып, суытқанда қатаюына себепкер (полиэтилендер, полиамидтер т.б). Тармақты макромолекулалар (64,б - суреті) сызықты болып келеді де, бүйірінен тармақталады, орналасу тығыздығын төмендетеді (поллизобутилен). Сатылы макромолекулалар (64, в- сурет) арасы химиялық байланыспен қосылған екі тізбектен тұрады. Негізгі тізбек қатаңқы болғандықтан жылуға төзімді органикалық ерітінділерде ерімейді. Кеңістікті немесе торлы полимерлер (64,г,д - суреттер) серпімді болады, ерімейді, балқымайды (жұмсақ резеңкелер), қатты, жылуға төзімді. Конструкциялық металл емес материалдар негізінде кеңістікті полимерлер пайдаланылады. Паркетті (64,д-сурет) полимер тобы торлы полимерлер қатарына кіреді. а) сызықты; б) тармақты; в) сатылы; г) кеңістікті, торлы; д) паркетті. 64 – сурет. Полимерлі макромолекулалардың формалары. Фазалық күйіне қарай полимерлер аморфты және кристалды болып ажыратылады. Аморфты полимерлер бір фазалы, буда-буда болып жиналған молекулалар тізбегінен тұрады. Будаланған макромолекулалар бірінен кейін бірі орналасқан көп қатардан тұрады. Будалар бір элементтің құрылымын құрастырушылар ретінде көрші элементтермен орын ауыстырып отыруы да мүмкін. Кейбір аморфты полимерлер шар тәрізді тізбектері оралып, домалақ болады. Мұндай домалақтардың шекаралары морт болуына байланысты, механикалық қасиеттері жоғары емес. Қызу үстінде домалақ жазылып кетеді де сызықты қалыпқа айналып, механикалық қасиеттері көтеріледі. Мұндай құрылым термодинамикалық тұрақсыз, өмірі үзаққа созылмайды. Макромолекулалар иілімді, құрылымы реттелген полимерлер кристалдық күйге ауысады. Қолайлы жағдайларда буданың ішінде фазалық ауысулар өтіп кристалл торлары құрылуы мүмкін. Кристалл қүрылымдары жинақы, термодинамикалық тұрақты. Сыртқы әсерлердің қатысынсыз өмірі шексіз. Кристалдану белгілі температура аралығында жүреді. Кристалданған полимер қатаң және қатты, жылуға төзімді. Қызуға көрсетер әсеріне қарай барлық полимерлер термопластикалы және термореактивті болып ажыратылады. Термопластикалық полимерлердің қыздырғанда жұмсарып, балқиды, суытқанда қатаяды, және бұл процесс қайтымды. Мұндай полимерлер құрылымы сызықты немесе тармақталған. Термореактивті полимерлердің алғашқы кезеңдегі құрылымы сызықты, қыздырғанда жүмсарады, әрі қарай химиялық әрекеттену салдарьнан қатаяды (кеңістікті құрылым түзіледі) сонан соң қатты қалпын сақтап қалады. Полимердің қатайған күйі термиялық тұрақты деп аталады. Полимердің механикалық қасиеттері (серпімділік, беріктік) оның құрамына, физикалық күйіне, температураға байланысты. Полимерлер үш физикалық күйде болады: шыны тәріздес, аса иілімді және тұтқыр ағылатын. Шыны тәріздес күй — аморфты, қатты. Аса иілімді күй шағын жүктеменің әсерінен материалдың өзгерген формасы бастапқы қалпына оралатын жоғары полимерлерде ғана кездеседі. Тұтқыраққыштық күй сұйыққа ұқсағанымен ағымсыз тұтқыр келеді. Температураның өзгеруімен қатар сызықты немесе тармақты полимер физикалық бір күйден екінші күйге ауысуы мүмкін. Полимердің әр күйіне өздік техникалық пайдалану табылады: талшық өндірісінде, конструкциялық бөлшектер дайындауда шыны тәрізді полимер қажет; резеңке өнеркәсібінде пайдаланатын полимерге қойылатын талап - аса иілімділік күйін үлкен температура аралығында сақтау. Полимерлердің қайта өңдеу процесінің қай түрі болса да, температураны көтеріп алдымен аққыштық күйге айналады немесе полимер ерітіндіге айналады. Полимердің физикалық күйі оған түсетін деформация мен температураға байланысты. Деформацияның температураға байланысты өзгеру графигі термомеханикалық график деп аталады (65 сурет). 65 сурет - Кристалл емес полимердің термомеханикалық графигі (а); кристалл емес полимердің температура мен серпімді модулінің тәуелділік схемсы (б). а - шыны тәрізді, б - аралық, в - аса иімді, д - тұтқыр ағылатын күйдегі. жүктеу/скачать 6.13 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|