Дайте сравнительную характеристику полимеризационных и поликонденсационных материалов. Приведите примеры этих материалов

Стр 1 из 2Следующая ⇒

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Свойства и области применения магнитомягких сплавов - альсифера и

пермаллоя. - стр.3-6

2. Сравнительная характеристикаполимеризационных и поликонденсационных материалов. Примеры этих материалов.- стр.7-8

3.Основные характеристики германия; область его применения. - стр. 9 -11

Список литературы

ВОПРОС 37

Свойства и области применения магнитомягких сплавов - альсифера и пермаллоя.

Альсиферы — это тройные сплавы, состоящие из алюминия, кремния и железа (Al—Si—Fe), образующие твердые растворы. Высокую магнитную проницаемость альсиферы имеют в очень узком концентрационном интервале содержания в сплаве А1 и Si. Сплав оптимального состава содержит: Si 9,6%, Al 54%, остальное Fe.

Магнитные свойства альсифера с оптимальным составом приведены в табл. 15.1, из которой видно, что они не уступают магнитным свойствам пермаллоев. Магнитная анизотрония и константа магнитострикции у альсиферов близки к нулю. Однако максимум магнитных свойств соответствует очень точному соблюдению состава, что можно обеспечить только для лабораторных образцов. Промышленные образцы имеют более низкие значения магнитных свойств, чем альсифер оптимального состава (у отожженных образцов μ_н = 6000—7000). Альсиферы отличаются высокой твердостью и большой хрупкостью, вследствие чего толщина изделий из альсифера (например, магнитные экраны) должна быть не менее 2—3 мм. Из-за низкого удельного сопротивления изделия из этого материала не используют в цепях переменного тока даже при частоте 50 Гц. Альсиферы хорошо размалываются в порошок, который, как карбонильное железо, используется в качестве ферромагнитной фазы в матнитодиэлектриках.

Пермаллои — это сплавы железа с никелем (Fe—Ni), железа с никелем и кобальтом (Fe—Ni—Со) и железа с кобальтом (Fe—Со). Они обладают очень высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой. При определенном химическом составе эти сплавы характеризуются также очень низкой магнитной анизотропией и малой константой магнитострикции, что является одной из причин их особенно легкого намагничивания и высокой магнитной проницаемости.

Магнитные свойства пермаллоев можно улучшить путем дополнительного легирования молибденом, хромом, медью, кремнием, ванадием и др. Молибден и хром повышают удельное сопротивление и начальную магнитную проницаемость, уменьшают чувствительность к механическим напряжениям, но снижают индукцию насыщения. Медь повышает температурную стабильность и удельное сопротивление, а также стабильность магнитной проницаемости при изменении напряженности магнитного поля в узком интервале. Сплавы, легированные медью, кроме того, лучше поддаются механической обработке. Кремний и молибден увеличивают только удельное сопротивление. Недостатки пермаллоев — высокая чувствительность магнитных свойств к механическим напряжениям, пониженные значения индукции насыщения по сравнению с электротехническими сталями, необходимость проведения сложного отжига после механической обработки и относительно высокая стоимость.

Магнитные свойства пермаллоев сильно зависят от химического состава и наличия примесей. На их свойства отрицательно влияют примеси, не образующие твердых растворов (углерод, кислород, сера, фосфор). Кроме того, магнитные свойства резко изменяются от режима термической обработки. Для снятия механических напряжений, сильно ухудшающих магнитные свойства, все магнитные изделия из пермаллоя подвергают специальной термической обработке — отжигу при температуре 1300°С в чистом сухом водороде и длительному отпуску при 400—500°С. Отожженные изделия должны быть светлыми, чистыми, без окислов, темных пятен и цветов побежалости. При сборке их нельзя подвергать ударам, изгибам, рихтовке, шлифовке, чрезмерной затяжке и сдавливанию обмоткой.

Магнитные свойства пермаллоев зависят от их толщины: чем тоньше материал, тем ниже его магнитная проницаемость и выше коэрцитивная сила, но ниже потери на вихревые токи. Сплавы изготавливают в виде холоднокатаных лент толщиной 0,005—2,5 мм, холоднокатаных листов 0,2—2,5 мм, горячекатаных листов 3—22 мм, горячекатаных и кованых прутков диаметром 8—100 мм, холоднокатаной проволоки диаметром 0,05—5,0 мм. Ленты, листы, прутки и проволоки поставляются в термически необработанном виде. Термообработке подвергают, как указывалось выше, готовые магнитные изделия.

Зависимость основных магнитных свойств и удельного сопротивления железоникелевых сплавов от содержания никеля представлена на рис. 15.1. Сплавы с содержанием никеля 70—80%, имеющие наибольшие значения начальной и максимальной магнитной проницаемостью, называют высоконикелевыми пермаллоями, а сплав с содержанием никеля 78,5% — классическим пермаллоем. Второй, меньший по величине, максимум ц„ и цм наблюдается у сплавов при содержании Ni 40—50%, их называют низконикелевыми пермаллоями. У высоконикелевых пермаллоев магнитная проницаемость в несколько раз выше, чем у низконикелевых, и в десятки раз больше, чем у электротехнических сталей (см. табл. 15.1). Индукция насыщения у них в 1,5 меньше, чем у низконикелевых пермаллоев, и примерно в 2 раза меньше, чем у электротехнических сталей. Из этого следует, что высоконикелевые пермаллои нецелесообразно применять в качестве сердечников в мощных силовых трансформаторах и других устройствах, в которых требуется создание мощного магнитного потока.

Высоконикелевые пермаллои применяют для изготовления сердечников малогабаритных трансформаторов, дросселей, реле, работающих в слабых магнитных полях, головок аппаратуры магнитной

Рис. 15.2. Петля гистерезиса железоникелевого сплава 65НП

Р ис. 15.1. Зависимость магнитных свойств и удельного сопротивленияжелезоникелевых сплавов от содержания никеля

записи, в качестве магнитных экранов. В виде ленты толщиной 0,05 мм и менее высоконикелевые пермаллои используют в импульсных трансформаторах, магнитных пускателях и т.д.

У низконикелевых пермаллоев удельное электрическое сопротивление в 3 раза больше, чем у высоконикелевых. Они обладают не очень высокой магнитной проницаемостью, но более высокой индукцией насыщения. Кроме того, магнитная проницаемость низконикелевых пермаллоев с увеличением частоты, начиная ƒкр, сильно снижается и тем резче, чем больше первоначальное значение μ_н, (см. рис. 14.11). Поэтому низконикелевые пермаллои предпочтительно использовать в силовой аппаратуре и при повышенных частотах. Их применяют для магнитопроводов малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей и деталей магнитных цепей, работающих в области высоких индукций (высоких значений Н), а также в изделиях, работающих при повышенных частотах.

Магнитные свойства магнитных изделий в переменных и импульсных полях существенно зависят от сопротивления электрической изоляции, покрывающей их поверхности. Электроизоляционное покрытие должно быть однородным, сплошным, с достаточно высоким удельным сопротивлением и быть термически стойким при температуре отжига в глубоком вакууме или в водороде. В качестве такого покрытия применяют оксиды MgO или А1₂О₃ .

Сплавы группы 1 обладают высокой μ и наивысшим значением Bs по сравнению со всеми железоникелевыми сплавами; рекомендованы в качестве сердечников малогабаритных силовых трансформаторов, дросселей, реле и других деталей магнитных цепей, работающих при повышенных индукциях без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием.

Сплавы группы 2 обладают прямоугольной петлей гистерезиса; применяются в виде сердечников при частотах в несколько килогерц, а сердечники микронного проката — в переключающих устройствах с рабочей частотой в сотни килогерц и работающих в широком температурном диапазоне.

Сплав группы 3 обладает повышенной μ и высоким удельным сопротивлением; рекомендован для сердечников импульсных трансформаторов и аппаратуры связи звуковых и высоких частот, работающих без подмагничивания или с небольшим подмагничиванием.

Сплавы группы 4 имеют высокую μ в слабых полях, а сплав 76НХД обладает к тому же повышенной температурной стабильностью в интервале от —60 до +60°С; эти сплавы рекомендованы для сердечников малогабаритных трансформаторов, реле и магнитных экранов.

Кроме рассмотренных девяти марок пермаллоев, выпускаемых в соответствии с ГОСТами, применяют и другие марки железоникелевых, железоникелькобальтовых и железокобальтовых сплавов.

Сплавы на железокобальтовой основе обладают наиболее высокой индукцией магнитного насыщения (Bs до 2,4 Тл), температурой Кюри (Tк до 1050°С) и магнитострикцией (λs до 10^─4). Применяются для изготовления магнитопроводов, полюсных наконечников и сердечников электромагнитов, соленоидов, силовых трансформаторов, магнитных усилителей, ультразвуковых генераторов и преобразователей, роторов и статоров электрических машин, телефонных мембран и т.д. Сплавы 27КХ и 48КНФ применяют преимущественно в электрических машинах. Сплавы 49КФ, 49К2Ф универсального назначения. Сплав 92К предназначен для всех магнитопроводов, работающих при температурах от —273 до +1000°С. Из-за высокого содержания кобальта эти сплавы более дорогие, чем другие пермаллои.

Вопрос 97

Дайте сравнительную характеристику полимеризационных и поликонденсационных материалов. Приведите примеры этих материалов.

Полимеризациейпринято называть реакция получения макромолекул, протекающая за счёт разрыва кратных связей мономера, без выделения побочных продуктов.

Пример:

nCH₂= CH₂ → (──CH₂─CH₂──)_n + Q

этилен полиэтилен

Исходными веществами для реакций полимеризации являются ненасыщенные соединения, имеющие двойные или тройные связи (этилен, ацетилен, стирол, винилхлорид, бутадиен и их производные) а также вещества, имеющие подвижные атомы, которые легко замешаются атомами других веществ. Возможность получения полимера обусловливается разрывом двойной связи, благодаря чему молекула мономера реагирует с другими молекулами.

Процесс полимеризации проводят с использованием инициаторов или катализаторов. В присутствии инициаторов процесс протекает по радикальному механизму (через образование свободных радикалов), при использовании катализаторов ─ по ионному механизму (через образование ионов).

Поликонденсацией принято называть процесс образования полимеров, при котором взаимодействие молекул мономеров сопровождается выделением побочных низкомолекулярных соединений (воды, спирта͵ хлористого водорода). К примеру, лавсан получают при поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля:

nHOOC-C₆H₄-COOH + n HO-CH₂-CH₂-OH → (─OC-C₆H₄-CO-O-CH₂-CH₂-O─)_n + 2n H₂O + Q

Исходными веществами для реакций поликонденсации являются вещества, содержащие реакционноспособные (функциональные) группы (гидроксильные, карбоксильные аминогруппы и др.). Эти реакции, как правило, проводятся в присутствии инициаторов или катализаторов.

По химической сущности процессы полимеризации и поликонденсации отличаются друг от друга, однако условия их проведения одинаковы. Существуют три базовых способа проведения процессов полимеризации (поликонденсации): блочный, эмульсионный и в растворе.

Блочная полимеризацияперетекает в массе чистого мономера. Для проведения процесса требуются сравнительно невысокие температуры (от 200 до 370 ⁰С). С целью зарождения цепи процесс, как правило, проводят в присутствии инициатора.

содержат от 30 до 60 % мономера.

Эмульсионной полимеризацией получают поливинилхлорид (латексная полимеризация), полиэтилен низкого давления (суспензионная полимеризация), полистирол (латексный и суспензионный) и др.

Реакторы-полимеризаторы для промышленного проведения латексной и суспензионной полимеризации чаще применяются емкостного типа, но бывают и колонного типа.

Недостатки эмульсионной полимеризации ─ загрязнение полимера эмульгаторами, которые ухудшают свойства получаемого продукта.

Полимеризация в растворе проводится в среде растворителя, растворяющего мономер и полимер или только мономер.

В первом случае продукт полимеризации представляет собой раствор полимера в виде лака, в связи с этим данный способ часто используют в лакокрасочной промышленности. В случае если полимер не растворяется, то по мере образования он в блочный способ полимеризации используется в тех случаях, когда нужно получить полимер, не загрязненный примесями. В частности, таким способом получают полистирол, полиэтилен высокого давления, поликапролактам и др.

Для осуществления блочной полимеризации при использовании непрерывных процессов применяют реакторы колонного типа и змеевиковые с обеспечением позонного температурного режима.

Эмульсионная полимеризация осуществляется в водной среде или в среде углеводородного растворителя, не способного растворять полимеризуемыймономер.

Жидкий мономер распределяется в воде в виде мельчайших капелек, образуя эмульсию. Чтобы капельки мономера не сливались одна с другой, в воду добавляют различные эмульгаторы и эмульсию энергично перемешивают. В качестве эмульгаторов используют различные мыла, желатины, высшие спирты. Добавляемый эмульгатор обеспечивает лучшее диспергирование мономера, что обусловливает высокую скорость процесса. Кроме этого, эмульгатор снижает поверхностное натяжение на границе мономер ─вода. Эмульсии делятся из раствора в твердом виде (получается суспензия). Осадок полимера отделяют от растворителя фильтрацией, промывкой и сушкой.

При полимеризации в растворах получают более однородные полимеры (по сравнению с другими способами), но с меньшим молекулярным весом, так как цепи под действием молекул растворителя быстро обрываются.

ВОПРОС 147

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 130; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!