Синтетические эмали, лаки, компаунды.
Общая черта этих материалов состоит в том, что они образуют прочную твердую пленку, способную защищать, пассивировать поверхность изделий или придавать им товарный вид.
Лаки. Лаками являются растворы пленкообразующих веществ (лаковой основы) в летучих жидкостях. Лаковой основой могут быть природные искусственные или синтетические полимеры, которые после нанесения пленки и испарения растворителя в результате химических реакций окисления, полимеризации или поликонденсации отверждаются, образуя плотное и прочное покрытие. Лаки, требующие для отверждения температуры больше 700C, называют лаками горячей (печной) сушки, в отличие от лаков холодной (воздушной, естественной) сушки. Преимущества имеет отверждение в горячем состоянии, когда химические процессы происходят более глубоко и полно. Благодаря применению растворителей лаки могут иметь меньшую вязкость, чем эмали и компаунды, и поэтому особенно пригодны в качестве пропиточных материалов. Если лак используется в виде защитной пленки, требуется, чтобы это покрытие обладало хорошей адгезией, было нехрупким, стойким к термическим ударам и нагреванию во влажной атмосфере. Большинству предъявляемых требований удовлетворяют эпоксидные лаки, но недостаток их в трудностях удаления пленки при ремонте. Лаковые покрытия являются относительно плотными только при малой толщине, составляющей 15 – 75 мкм. Слои большей толщины отверждаются с образованием капилляров диаметром от 1 до 10 мкм, через которые удаляются пары растворителя. Увеличение толщины покрытия свыше 100 мкм малоэффективно. Тонкие лаковые покрытия надежно служат только в атмосфере без повышенной влажности. Лаки могут быть прозрачны и бесцветны, либо иметь широкую гамму окрасок (эмали), что позволяет придавать изделиям необходимый товарный вид. Эффективными защитными характеристиками обладают фторсодержащие лаки. Время сушки таких лаков может быть сокращено с 1 - 2ч часов до 30 – 40 секунд при облучении ультрафиолетовым излучением.
|
|
|
Эмали. Эмалями называют пигментированные лаки. Пигментом в лакокрасочном производстве называют тонкодисперсные порошки неорганических веществ, предназначенные для введения в лак. Обычно пигментами служат оксиды металлов, которые окрашивают покрытия и делают их непрозрачными (придают укрывистость), повышают механическую и абразивную прочность, защищают металл от коррозии. Так, эмаль, содержащая сурик (Рb3О4), замедляет коррозию черных металлов, окись цинка — алюминия. Пигменты в виде металлических порошков способствуют отражению света и защищают детали от перегрева при солнечном освещении. При наполнении медью, золотом, серебром эмали могут обладать хорошей электропроводностью. Содержание пигментов в эмалях составляет 100 – 150 % от массы пленкообразующего полимера, поэтому они имеют меньшую, чем лаки, способность проникать в трещины и поры и впитываться в волокнистые материалы. Необходимо также учитывать возможность химического взаимодействия лака и пигмента, поскольку реакционная поверхность пигмента очень велика и составляет около 1 м2/г. Эмали, как и лаки, пористы, вследствие чего могут набухать в атмосфере, содержащей пары воды, но особенно органических веществ. Вода может проникать сквозь пленки также под действием осмотического давления. Вследствие двухкомпонентной природы эмали разрушаются под внешними воздействиями быстрее, чем лаки, из-за так называемого процесса меления – разрушения покрытия с поверхности, сопровождающегося потерей глянца и уменьшения толщины. Работа с эмалями и лаками осложнена из-за токсичности и пожарной опасности растворителей. Значительно большей технологичностью обладают водоэмульсионные эмали, в которых вместо органических растворителей используется вода. Эмали с малым содержанием летучих веществ, подлежащих удалению при сушке, можно наносить более толстым слоем толщиной до 300 мкм, что обеспечивает длительную защиту от влаги.
|
|
|
Компаунды. Компаундами являются смеси полимеров с различными добавками, не содержащие летучих растворителей и отверждающиеся без выделения газообразных или парообразных веществ. Компаунды имеют преимущества по сравнению с лаками и эмалями. В нанесённом слое компаунда после его высыхания даже при толщине слоя в 0,5 - 1мм отсутствует пористость. Покрытия характеризуются высокой химической стойкость и электрической прочностью. Недостатком компаундов является их склонность к гелеобразованию после смешения компонентов, что вынуждает в определённых случаях готовить компаунды на месте и в небольших количествах. Свойства компаундов определяются, прежде всего, видом полимерного связующего, которыми являются фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы, кремнийорганические полимеры, и особенно сложные сополимеры из тех же компонентов. Компаунды могут быть не только жидкими, но и твердыми при предварительном увеличении степени полимеризации. Твёрдые компаунды являются легкоплавкими, что определяет способ их нанесения.
|
|
|
Полимерные клеи.
|
|
|
Клеи – вещества, обладающие высокой адгезионной способностью, пригодные для соединения между собой материалов разных классов. При склеивании, в отличие от сварки и пайки, не требуется нагревать изделие до высоких температур. Соединение может обладать эластичностью, что снижает уровень механических напряжений после отверждения и обеспечивает прочность в условиях быстрых термических воздействий, динамических нагрузок, при большой разнице температурных коэффициентов линейного расширения, к клеям предъявляются высокие требования. В специальных случаях от клеев требуется еще и такие качества, как биологическая стойкость, негорючесть, электропроводность, теплопроводность. Универсальных клеев не существует; труднее поддаются склеиванию металлы, легче - неметаллы, за исключением неполярных термопластов, не подвергнутых специальной обработке. Клей, предназначенный для металлов, пригоден и для неметаллов, но гораздо реже бывает обратное. Так, эпоксидные клеи применимы для всех материалов, а не модифицированные фенолформальдегидные, кремнийорганические, поливинилацетатные (ПВА) хорошо склеивают только неметаллы. В клеи на основе термореактивных смол часто вводятся наполнители и добавки, которые могут придать им следующие свойства: биостойкость (соединения мышьяка и ртути); негорючесть (оксид сурьмы); тиксотропность (аэросил, слюдяная мука); электропроводность (порошки серебра или никеля); теплопроводность (нитрид бора); способность вспениваться (фреоны, карбонаты). При введении в состав клея наполнителей его адгезионная способность снижается. Исходное состояние может быть различным: жидкость, содержащая летучий растворитель; твердое тело в форме легкоплавких порошков, таблеток, гранул; расплав на основе термопластов; пленка, нанесенная на подложку или в свободном состоянии, без подложки; липкая лента с постоянной липкостью или активируемая растворителями, водой, повышением температуры. (Липкостью называют способность клея в момент контакта с твердой поверхностью немедленно образовывать соединение). Липкие ленты на лавсановой основе применяют для герметизации конденсаторов.
Электропроводящие клеи обладают удельным сопротивлением менее 0,01Ом-см, коэффициентом теплопроводности равным 4Вт/(м*К), выдерживают до десяти термических циклов с перепадом температур от – 50оС до 450оС. Клеи на основе карбонильного никелевого порошка менее ограничены рабочей температурой 493К 120°С. Клеи, предназначенные для металлов, не должны содержать анионов Cl–, I–, F–, SO42-, S2-, которые способны вызвать коррозию металлов. Эластичные материалы можно клеить только эластичными клеями на основе кремнийорганических полимеров. Пластмассы лучше клеить материалами, близкими к ним по химической природе. Разнородные материалы можно склеить более надежно, если использовать не один вид клея, а два, более соответствующие двум склеиваемым материалам по природе. Если соединяемые поверхности плохо подогнаны, целесообразно применить вспенивающиеся клеи. Надо помнить, что оптимальная толщина слоя клея, обеспечивающая наиболее прочное соединение, составляет 0,1 – 0,2мм. Недостатком клеевых соединений является их невысокая механическая прочность.
В качестве клеев используют следующие полимеры:
Полипропилен, который характеризуется высокой прозрачность при быстром охлаждении в процессе формообразования, имеет высокую температуру плавления (больше 150оС), обладает химической стойкостью и водостойкость. Полипропилен пропускает водяные пары, что делает его незаменимым для "противозапотевающей" упаковки продуктов питания (хлеба, зелени, бакалеи), а также в строительстве для ветряной изоляции. Полипропилен чувствителен к кислороду и окислителям. Перерабатывается методом экструзии с раздувом или через плоскощелевую головку с поливом на барабан или охлаждением в водяной бане. Имеет хорошую прозрачность и блеск, высокую химическую стойкость, особенно к маслам и жирам, не растрескивается под воздействием окружающей среды.
Полиолефины, это класс полимеров одинаковой химической природы (химическая формула - (СН2)n) с разнообразным пространственным строением молекулярных цепей, включающий в себя полиэтилен и полипропилен. Комплекс свойств полиолефинов, в том числе такие, как стойкость к ультрафиолету, окислителям, к разрыву, протыканию, усадке при нагреве и к раздиру, меняется в очень широких пределах в зависимости от степени ориентационной вытяжки молекул в процессе получения полимерных материалов и изделий. Прочность полиэтилена при допущении, что все молекулы удастся выстроить вдоль направления приложения нагрузки, окажется в 20 раз выше прочности легированной стали (а с учетом разницы в плотности получим удельную прочность выше прочности стали в 150 раз!). На практике пока что удается реализовать только очень незначительную часть заложенного в полимерах потенциала. Для этого используют разные технологические приемы, иногда достаточно сложные в реализации. Полиолефины экологически чище большинства применяемых человеком материалов. Полиолефины производятся и утилизируются без выделения вредных веществ и при минимальных затратах энергии, причем при сжигании полиолефинов выделяется большое количество чистого тепла с побочными продуктами в виде водяного пара и углекислого газа.
Полимеры в медицине.
В медицине применяется значительное число полимерных материалов.
Волокна из полимера полиэтилентерефталата являются основой для изготовления протезов кровеносных сосудов. Важнейшей характеристикой протезов кровеносных сосудов является пористость (порозность) боковой стенки сосуда. Наличие небольших отверстий в этой стенке позволяет естественным тканям кровеносных сосудов прорастать в них, обеспечивая тем самым вживление и функционирование протеза. Биологическая пористость оценивается количеством крови, проходящей через единицу боковой поверхности протеза за минуту. Протезы из полиэфирных волокон вот уже более 20 лет с успехом используются для замены пораженных участков сосудистой системы.
Силиконовый каучук трифторпропиленметилполисилоксан обладает максимальной совместимостью с кровью и в меньшей степени, чем другие полимеры, вызывает образование тромбов. Полисилоксаны и силиконовые резины на их основе широко используются для создания медицинских изделий, контактирующих с кровью: элементов искусственных клапанов сердца, мембраны искусственных клапанов сердца, частей аппаратов искусственного кровообращения и искусственной почки.
Жидкие кремнийорганические полимеры (силиконовые масла) как и некоторые фторсодержащие олигомеры, и полимеры, способны растворять и удерживать до 20% кислорода. Это свойство легло в основу их использования в качестве новых перспективных плазмозаменителей и «дыхательных жидкостей».
Полимеры полиэфируретаны обладают удовлетворительной тромборезистентностью и применяются для изготовления различных медицинских изделий, контактирующих с кровью в течении небольшого времени.
Синтетические сополимеры, моделирующие фармакологические свойства биологических сополимеров, используются для лечения ряда заболевания. Гормон инсулин – белок, состоящий из двух полипептидных цепей, содержащих 21 и 30 аминокислотных остатков, уже около 60 лет используется для лечения сахарного диабета. Фермент рибонуклеаза применяют для ограничения развития некоторых опухолей и лечения заболеваний бронхов и легких. Фермент холинэстераза устраняет травматический шок. Для лечения различных сердечно – сосудистых заболеваний используются трипсин (лечение тромбофлебитов), кокарбоксилаза (для расширения сосудов больных атеросклерозом).
Синтетический инсулин не содержит примесей, имеющихся в ощутимых количествах в обычном инсулине, который получают из биологического сырья. Эффективность синтетического инсулина намного выше эффективности биологического инсулина самой высокой степени очистки.
Некоторые синтетические сополимеры являются активными итерфероногенами. При их введении в организм человека происходит образование белка интерферона (группа низкомолекулярных белков). Интерферон подавляет размножение различных вирусов в клетках, защищает клетки от бактерий и внутриклеточных паразитов, относящихся к типу простейших. Интерферон способен отличать нуклеиновые кислоты вируса от нуклеиновых кислот клетки. По своей активности интерферон намного превосходит все известные антибиотики.
Полимерные ионообменные смолы применяют для восстановления кислотно-щелочного баланса организма. В настоящее время есть данные о положительных результатах использования ионообменных смол для лечения сердечно – сосудистых и желудочно–кишечных заболеваний, печеночной и почечной недостаточности, сахарного диабета.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 543; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!