Химические волокна

Реферат на тему:           «Химические волокна» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила:

Ученица 11 « А» класса

МОУ СОШ школы №10

Барышева  Анна. 
 
 
 

С 1931 года кроме бутадиенового  каучука, синтетических  полимеров еще  не было, а для   изготовления   волокон   использовались единственно известные тогда материалы на основе природного полимера - целлюлозы.  

Революционные изменения наступили  в начале 60-х годов, когда после объявления известной программы  химизации народного  хозяйства промышленность нашей страны начала осваивать производство волокон   на основе поликапроамида, полиэфиров, полиэтилена, полиакрилонитрила, полипропилена и других полимеров.  

В то время полимеры считали лишь дешевыми заменителями дефицитного  природного сырья - хлопка, шелка, шерсти. Но вскоре пришло понимание того, что полимеры и   волокна   на их основе подчас лучше традиционно используемых природных материалов - они легче, прочнее, более жаростойки, способны работать в агрессивных средах. Поэтому все свои усилия химики и технологи направили на создание новых полимеров, обладающих высокими эксплуатационными характеристиками, и методов их переработки. И достигли в этом деле результатов, порой превосходящих результаты аналогичной деятельности известных зарубежных фирм.  

В начале 70-х за рубежом  появились поражающие воображение своей прочностью   волокна   кевлар (США), несколько позже - тварон (Нидерланды), технора (Япония) и другие, изготовленные на основе поли-п-фенилентерефталамида и других аналогичных полимеров ароматического ряда, получивших собирательное название арамидов. На основе таких   волокон   были созданы различные композиционные материалы, которые стали успешно применять для   изготовления   ответственных деталей самолетов и ракет, а также шинного корда, бронежилетов, огнезащитной одежды, канатов, приводных ремней, транспортерных лент и множества других изделий.  

Эти   волокна   широко рекламировались  в мировой печати. Однако только узкому кругу специалистов известно, что в  те же годы российские химики и технологи  самостоятельно создали арамидное  волокно   терлон, не уступающее по своим свойствам зарубежным аналогам. А потом здесь же были разработаны методы получения   волокон   СВМ и армос, прочность которых превышает прочность кевлара в полтора раза, а удельная прочность (то есть прочность, отнесенная к единице веса) превосходит прочность высоколегированной стали в 10-13 раз! И если прочность стали на разрыв составляет 160-220 кг/мм2, то сейчас активно ведутся работы по созданию полимерного   волокна   с прочностью до 600 кг/мм2.  

Другой  класс полимеров, пригодных для  получения высокопрочных  волокон - жидкокристаллические ароматические полиэфиры, то есть полимеры, обладающие свойствами кристаллов в жидком состоянии. Волокнам на их основе свойственны не только достоинства арамидных  волокон, но еще и высокая радиационная стойкость, а также устойчивость к воздействию неорганических кислот и различных органических растворителей. Это идеальный материал для армирования резины и создания высоконаполненных композитов; на его основе созданы образцы световодов, качество которых соответствует высшему мировому уровню. А ближайшая задача - создание так называемых молекулярных композитов, то есть композиционных материалов, в которых армирующими компонентами служат сами молекулы жидкокристаллических полимеров.  

Молекулы  обычных полимеров  содержат, помимо углерода, еще и атомы  других элементов - водорода, кислорода, азота. Но сейчас разработаны методы получения   волокон, представляющих собой, по сути дела, чистый полимерный углерод. Такие   волокна   обладают рекордной прочностью (свыше 700 кг/мм2) и жесткостью, а также чрезвычайно малыми коэффициентами термического расширения, высокой стойкостью к износу и коррозии, к воздействию высоких температур и радиации. Это позволяет успешно использовать их для   изготовления   композиционных материалов - углепластиков, применяемых в самых ответственных конструкционных узлах скоростных самолетов, ракет и космических аппаратов.  

Применение  углепластика оказывается  экономически весьма выгодным. На единицу  веса изготовленного из него изделия нужно  затратить в 3 раза меньше энергии, чем  на изделие из стали, и в 20 раз меньше, чем из титана. Тонна углепластика может заменить 10-20 тонн высоколегированной стали. Турбина насоса, изготовленная из углепластика и пригодная для перекачки минеральных кислот при температурах до 150оС, оказывается вдвое дешевле и служит в шесть раз дольше. Уменьшается и трудоемкость изготовления деталей сложной конфигурации.  

Многие  свойства углекомпозитов можно изменять в  широчайших пределах. Например, созданы  материалы с коэффициентом  трения, составляющим всего 0,06, - их можно использовать в подшипниках скольжения. Однако есть и материалы с коэффициентом трения до 0,7, а это значит, что из них можно делать тормозные колодки, не содержащие асбеста.  

Еще одно замечательное  свойство материалов на основе углеродных волокон   - их способность хорошо проводить электричество и тепло. Это позволяет делать на их основе сухие безынерционные электронагреватели в виде либо жестких пластин, либо мягких тканей. Они совершенно безопасны в пожарном отношении, так как тепловой поток равномерно распределяется по большой поверхности, и их можно использовать для обогревания помещений или сидений автомобилей и тракторов. Питаются такие нагревательные элементы либо постоянным током с напряжением от 6 до 18 В, либо переменным током с напряжением от 24 до 220 В.  

Электропроводность  углеродных   волокон   позволяет бороться и с доставляющим немало хлопот статическим  электричеством (кстати, далеко не безвредным для здоровья человека): достаточно ввести в  материал (ткань, бумагу) всего 0,02 - 1% углеродного   волокна, чтобы электрические заряды полностью «стекали» с этого материала, как после обработки антистатиком.  

Углеродные  материалы имеют  и медицинские  области применения: живой организм их не отторгает. Поэтому  если скрепить сломанную  кость штифтом на основе углепластика, а поврежденное сухожилие заменить легкой и прочной углеродной лентой, то организм не воспримет этот материал как чужеродный. А углеродные материалы, обладающие высокой адсорбционной активностью, с успехом применяют в виде повязок, тампонов и дренажей при лечении открытых ран и ожогов - в том числе и химических. Сорбционные свойства специально приготовленного углеродного   волокна   в 2,5 раза выше сорбционных свойств активированного угля!