1 ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕМА 1. Введение в дисциплину. Полимерные материалы в проектировании, производстве, обслуживании и ремонте бытовых машин, приборов и технологического оборудования Основные сведения о строении и методах получения полимеров. Основные понятия и определения в химии и физике полимеров. Строение молекул полимеров. Классификация полимеров Способы получения полимеров. Полимеризационные и поликонденсационные полимеры, используемые в бытовых машинах.
ТЕМА 2. Химические реакции полимеров. Полимераналогичные превращения ВМС. Межмолекулярные реакции полимеров. Формирование сетчатых структур. Реакции лежащие в основе вулканизации каучуков, отвержения эпоксидных клеев, лаков, красок, шпатлевок. Изменение свойств полимерных материалов в процессе их переработки, хранения и эксплуатации. Виды деструкции полимеров. Старение полимеров. Методы защиты от старения.
ТЕМА 3. Физикомеханические свойства полимеров. Агрегатные, фазовые и физические состояния полимеров. Стеклообразное, высокоэластическое и вязкотекучее состояние полимеров. Термомеханика полимеров. Свойства сетчатых полимеров. Пластики и эластомеры, термопласты и реактопласты.
ТЕМА 4. Состав полимерных материалов. Материалы на основе синтетических полимеров и олигомеров. Основные ингредиенты полимерных материалов. Полимерные компоненты (гомополимеры, сополимеры, смеси полимеров, олигомеры и др.) Неполимерные компоненты наполнители, пластификаторы, красители, сшивающие агенты, специальные добавки (порообразователи, смазки, антипирены и др.).
ТЕМА 5. Методы переработки полимерных материалов. Методы переработки полимеров в вязкотекучем состоянии (литьё под давлением, экструзия, прессование, вальцевание и каландрование), в высокоэластичном состоянии (вакуум и пневмоформование, выдувное формование, горячая штамповка, твердом состоянии ( механическая обработка). Метод контактного формования, как метод получения изделий из армированных пластиков Методы утилизации отходов полимерных материалов
ТЕМА 6. Лакокрасочные материалы. Классификация лакокрасочных материалов. Компоненты лакокрасочных материалов. Пленкообразующие вещества на основе поликонденсационных олигомеров (смол) и полимеров. Органические растворители, разбавители, разжижители не основе различных классов соединений. Смывки. Старение лакокрасочных покрытий.
ТЕМА 7. Клеи и герметики. Процессы лежащие в основе склеивания. Адгезия полимеров. Клеи на основе термореактивных и термопластичных полимеров и олигомеров. Невысыхающие и высыхающие герметики.
ТЕМА 8. Электроизоляционные полимерные материалы. Применение полимеров в электротехнике. Требования, предъявляемые к полимерным материалам электротехнического назначения. Изолирующие полимерные пленки, синтетическая бумага. Полимерные защитные оболочки проводов и кабелей. Электроизоляционные лакокрасочные материалы. Электроизоляционные заливочные компаунды.
ТЕМА 9. Теплоизоляционные полимерные материалы. Пенопласты. Способы получения пенопластов. Пенополистирол и пенополиуретан получение, свойства, применение.
ТЕМА 10. Холодильные агенты (хладагенты). Требования к хладагентам (термодинамические, физикохимические, физиологические, экологические, экономические) Органические и неорганические хладагенты. Состав и основные свойства наиболее распространенных хладагентов. Система условного обозначения хладагентов.
ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ
Знание основ дисциплины "Химические материалы в проектировании бытовых машин, приборов и технологического оборудования" необходимо специалисту в области проектирования и сервиса бытовых машин и приборов, поскольку для их производства и обслуживания широко применяются различные химические материалы – пластмассы, резина, лакокрасочные материалы, клеи, герметики, электро и теплоизоляционные материалы, хладагенты, смазочные материалы и др.
При проектировании, обслуживании и ремонте современных бытовых машин специалист должен обладать сведениями о строении и свойствах полимерных материалов, используемых в конструкции, о методах получения из них изделий с заданными характеристиками.
Основой успешного изучения дисциплины "Химические материалы в проектировании бытовых машин, приборов и технологического оборудования" является обязательное посещение и конспектирование лекций, выполнение контрольных работ и лабораторного практикума. Важной составляющей учебного процесса для студента является самостоятельная работа с учебной литературой и методическими разработками университета.
ТЕМА 1: ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ПРОЕКТИРОВАНИИ, ПРОИЗВОДСТВЕ, ОБСЛУЖИВАНИИ И РЕМОНТЕ БЫТОВЫХ МАШИН, ПРИБОРОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
1. Основные понятия в химии полимеров
Конструкцию современной бытовой машины невозможно представить без применения полимеров и материалов на их основе. Масштабы их использования в бытовой технике постоянно растут. По ряду показателей (низкая плотность, коррозионная стойкость, электротехнические и антифрикционные характеристики) полимеры значительно превосходят традиционные материалы. Кроме того, они значительно упрощают технологию изготовления деталей и узлов, в ряде случаев повышают безопасность эксплуатации бытовых приборов
Полимерами называют химические соединения, молекулы которых (макромолекулы) построены из большого числа одинаковых или разных атомных группировок, соединенных друг с другом в длинные цепи.
Повторяющиеся атомные группировки, из которых построены полимерные цепи, называют структурными (мономерными, элементарными) звеньями.
Степень полимеризации (n) показывает число структурных звеньев, входящих в состав цепи макромолекулы. Исходные вещества, из которых получают полимеры, называют мономерами. Мономеры, используемые для производства синтетических полимеров, получают путем химических превращений из природного газа, нефти каменного угля.
Схематично реакцию получения полимера путем полимеризации обычно записывают следующим образом:
n CH2 = CH –Сl –CH2 – CH–
винилхлорид Cl n
(мономер) поливинилхлорид
(полимер)
Вышеприведенная формула полимера носит упрощенный, схематичный характер, т.к. в ней не учтены различные виды неоднородностей в построении цепи макромолекулы, которые могут возникнуть в процессе синтеза полимера.
Полимеры, у которых степень полимеризации макромолекул больше 500, обычно относят к высокомолекулярным соединениям (ВМС). Средняя молекулярная масса большинства ВМС превышает 10000 а.е.м., иногда достигает 2 106.
Полимеры, имеющие n от 3 до 500, называют олигомерами. Молекулярная масса олигомеров обычно менее 10000.
В промышленных условиях синтеза полимеров практически невозможно получить одинаковые по длине цепи макромолекулы. Любой синтетический полимер неоднороден по длине цепи и, следовательно, по степени полимеризации и молекулярной массе макромолекул. Это свойство полимеров называют полидисперсностью или полимолекулярностью.
ТЕМА: КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
Классификацию полимеров производят по различным признакам. Наибольшее значение имеют следующие виды классификации:
1. Классификация полимеров по происхождению
1) природные полимеры, которые также называют – натуральными, естественными, биополимерами. Эти полимеры образуются в процессе жизнедеятельности растительных и животных организмов. Примеры полимеров данного класса: целлюлоза, крахмал, натуральный каучук, белки, хитин, пектин, дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), рибонуклеиновые кислоты (РНК) и др.
2) искусственные полимеры получают химическим преобразованием природных полимеров. Примеры: эфиры целлюлозы (ацетаты целлюлозы, нитраты целлюлозы и др.), вискоза, хлоркаучук и др.
3) синтетические полимеры, представляющие собой продукт полимеризации или поликонденсации мономеров, полученных путем химической переработки нефти, природного газа, угля. Примеры полимеров данного класса: полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиамиды (капрон, найлон и др.), полиэфиры (полиэтилентерефталат, глифталевые смолы и др.), полиуретаны, фенолоформальдегидные смолы и др.