Матеріалознавство

Предмет:

Тип роботи:

Курс лекцій

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

міцними хімічними зв'язками безпосередньо або через бічні групи. В результаті утворюється сітчаста структура з різною густиною сітки. Рідко сітчасті полімери втрачають здатність розчинятися і плавитися, вони володіють пружністю (м'які гуми). До сітчастих полімерів відносяться також пластинчаті полімери (наприклад, графить). Густо сітчасті (просторові) полімери відрізняються твердістю, підвищеною теплостійкістю, нерозчинністю. Просторові полімери (фенол-формальдегіди, поліефірні і ін.) знаходяться тільки в скловидному стані і є термореактивними, вони не можуть зворотно змінювати свої властивості і при нагріванні перетворюються на неплавкі і нерозчинні речовини, не здібні до повторного формування.

При сітчастій конфігурації макромолекул в полімерах реалізується надмолекулярна структура, тобто певні форми впорядкува ння: а саме, глобули (клубки), пачки, стрічки і пластини.

Впорядкованість в структуроутворенні визначається гнучкістю лінійних і розгалужених макромолекул, здатністю їх міняти форму, п ереміщатися по частинах; великий вплив надають жорсткість ланцюга і сили міжмолекулярного тяжіння. Надмолекулярна структура визначає фазовий стан полімерів при цьому глобулам відповідає аморфний стан, а пластинам кристалічний.

Надмолекулярні структури в кристалічному полімері це кристали

(зерна) різної форми і розмірів, але з однаковими кристалічними ґратами.

Для кристалічних полімерів характерні високі температура плавлення, густина, міцність, жорсткість, теплостійкість і низькі показники розчинності, набухання, погані прозорість і проникність.

Аморфні полімери характеризується ближнім впорядкуванням в розташуванні ланок або сегментів макромолекул, швидко зникаючим у міру їх видалення один від одного.

В більшості випадків реальні полімери містять і аморфну, і кристалічну фази. Відносний зміст цих фаз залежить від форми ланцюга, величини міжмолекулярних сил і зовнішніх умов. Вміст в полімері (у відсотках) речовин в кристалічному стані називається ступенем кристалічності. Утворення кристалітів приводить до втрати полімером еластичності, до збільшення його жорсткості і зменшення здібності до деформації. Надмол екулярні структ ури можуть змінюватися при з овнішній дії.

Лекція 5

7. Загальні властивості матеріалів.

Властивості матеріалів являють собою об’єктивну особливість, надану

від природи чи в процесі виробництва, що проявляється при експлуатації. Основні групи властивостей: фізичні, хімічні, механічні, біологічні, функціо-

нальні, ергономічні, гігієнічні, естетичні тощо. Більшість властивостей пов’язані між собою і визначаються природою і будовою матеріалу.

7.1. Хімічні властивості

Хімічні властивості – характеризують відношення матеріалу до дії різних середовищ. Хімічні властивості слід враховувати при виготовленні виробів санітарно-технічного призначення, оздоблювальних, будівельних, кроквяних матеріалів. До них відносять:

кислотостійкість – характеризує реакцію матеріалів до дії кислот;

інсоляція – стійкість до світло погоди, характеризує реакцію матеріалу до дії сонячних променів, впливу навколишнього середовища;

корозійна стійкість – здатність матеріалу опиратися хімічному та електрохімічному впливу середовища, тобто його частковому розчиненню;

жаростійкість – здатність матеріалу зберігати експлуатаційні характеристики, цілісність, протистояти окисленню при високих температурах.

7.2. Фізичні властивості.

Фізичні властивості – це внутрішні, притаманні даному матеріалу чи речовині особливості, що зумовлюють його різницю чи спільність з іншими речовинами чи матеріалами, і що проявляються як відповідна реакція на дію зовнішніх фізичних полів чи середовищ. Фізичні властивості поділяють на групи в залежності від виду фізичного впливу.

7.2.1. Фізичні властивості, що характеризують зміну агрегатного стану матеріалу.

Температура – фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги системи. Температура незалежно від маси і хімічного складу характеризує енергію руху молекул. Зі зміною температури відбувається зміна агрегатного стану речовини. Розрізняють:

температура плавлення (Тпл) – температура переходу кристалічного матеріалу в рідкий стан при постійному зовнішньому тиску;
температура кристалізації (затвердіння) (Ткр) – температура переходу з рідкого стану в твердий кристалічний стан матеріалу;
температура кипіння (Ткп) – температура рівновісного переходу рідини в газовий стан при постійному зовнішньому тиску.

7.2.2. Термічні властивості

Термічні властивості характеризують поведінку матеріалу при дії на нього теплової енергії. Вони мають практичне значення при оцінці якості матеріалу, що піддається в процесі експлуатації нагріванню та охолодженню.

Теплоємкість – характеризує кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання матеріалу на 1ºС в певному інтервалі температур.

Теплопровідність – здатність матеріалу передавати теплоту з середини, чи від однієї поверхні матеріалу до іншої, чи назовні. Залежить від хімічного складу, структури, пористості, вологості. Теплопровідність має практичне значення при виборі теплоізоляційних матеріалів, трубопроводів, багатьох будівельних матеріалів.

Термічне розширення характеризує здатність матеріалу змінювати свої розміри при збільшенні (зменшенні) температури. Враховується для вогнестійких матеріалів, силікатних, керамічних. Поділяється на лінійне та об'ємне розширення.

Термічна стійкість – здатність матеріалу зберігати свої властивості при різких коливаннях температури. Має значення при оцінці якості вогнестійких матеріалів, скла, кераміки, надає значного впливу на їх довговічність.

Вогнестійкість характеризує здатність матеріалу опиратися загорянню та дії вогню. Матеріали поділяють на не горючі, важко горючі, легко горючі.

7.2.3. Характеристики маси

Важливою характеристикою матеріалу є маса, що є його кількісною мірою. Так для однорідної системи маса характеризує число структурних елементів (атомів, молекул, іонів), які є в термодинамічній системі та її будову.

Для неоднорідних речовин використовують поняття щільність або густина – міра кількості речовини в одиниці його об’єму :

γ (ρ) = т/V [кг/м3].

Об'ємна маса (ρо) – маса одиниці об’єму пористих тіл. Насипна маса (ρн)

– маса одиниці