14. Коррозия и противокоррозионная защита. Виды коррозии. Характеристика способов противокоррозионной защиты.

Виды коррозии по механизму протекания процесса:

- химическая - это вид коррозионного разрушения, связанный с взаимодействием металла и коррозионной среды, при котором одновременно окисляется металл и происходит восстановление коррозионной среды;

- электрохимическая - процесс взаимодействия металла с коррозионной средой, при

котором восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекает не

одновременно с ионизацией атомов металла и от электродного потенциала металла зависят их скорости.

Виды коррозии по условиям протекания:

- атмосферная коррозия - наиболее распространенный вид коррозии, связанный с разрушением металлов в атмосфере воздуха;

- газовая - коррозионное разрушение металла под воздействием газов при высоких температурах;

- жидкостная - вид коррозии металла в жидкой среде, который подразделяется на коррозию в электролитах и неэлектролитах;

- почвенная - коррозия металла в грунтах и почвах;

- биокоррозия - вид коррозии, связанный с разрушением под влиянием живых микроорганизмов;

- структурная - связанная с неоднородностью структуры металлов;

- коррозия блуждающими токами - вид электрохимического разрушения под воздействием блуждающих токов;

- внешним током - электрохимическое разрушение металла под влиянием тока от внешнего источника;

- контактная коррозия - возникает при контакте разнородных металлов (имеющих разные тационарные потенциалы в данном электролите);

- щелевая коррозия - явление повышения скорости коррозионного разрушения в зазорах и щелях в металле;

- коррозия под напряжением - разрушение металла при одновременном воздействии агрессивной среды и механических напряжений;

- кавитация - разрушение металла при одновременном воздействии ударного воздействия внешней среды и коррозионного процесса;

Металлические антикоррозионные покрытия

Металлические защитные покрытия наносятся на поверхности металла для защиты от коррозии, придания твердости, электропроводности, износостойкости и в декоративных целях.

Защита от коррозии металлическими покрытиями осуществляется следующими способами:

металлизация напылением — распыление на обрабатываемую поверхность расплавленного металла при помощи воздушной струи;

горячий способ нанесения защитного покрытия — окунание изделия в ванну с расплавленным металлом;

гальванический (электролитический) — осаждение металла или сплава из водных растворов их солей на поверхность изделия, постоянно пропуская через электролит электрический ток;

плакирование (термомеханический) — нанесение на поверхность основного металла — другого, более устойчивого к агрессивной среде, применяя литье, совместную прокатку или деформированное плакирование (прессование, ковка);

диффузионный — суть способа заключается в проникновении металлопокрытия в поверхностный слой основного металла под воздействием высокой температуры;

15. Полимерные материалы. Понятие, классификация, применение. Требования к полимерам, применяемым в медицине.

Полиме́ры— вещества, высокомолекулярное соединения, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимерами могут быть неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества.

По происхождению полимеры могут быть: природными (белки, полисахариды, целлюлоза, крахмал, натуральный каучук, слюда, асбест, природный графит); синтетическими (синтезированные высокомолекулярные вещества, полученные полимеризацией или поликонденсацией (синтетические смолы, волокна, каучуки и т. д.). Ведущей группой используемых полимеров являются синтетические полимеры.

По строению различают линейное, линейно-разветвленное, сетчатое и пространственное строение молекул полимеров.

По химическому строению главной цепи различают гомоцепные и гетероцепные полимеры. Макромолекулы гомоцепных полимеров в составе главной цепи содержат одинаковые атомы (углерода, кремния, серы, фосфора и др.). В макромолекулах гетероцепных полимеров в состав главной цепи входят различные атомы.

По составу:

- органические: карбоцепные, гетероцепные. В гетероцепных полимерах атомы других элементов, присутствующие в основной цепи (кроме углерода) существенно изменяют свойства полимера.

–элементоорганические содержат в составе основной цепи атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами.

–неорганические. К неорганическим полимерам относятся силикатная керамика, слюда, асбест. В составе этих соединений углеродный скелет отсутствует. Основу неорганических материалов составляют оксиды кремния, алюминия, магния, кальция и др. В силикатах существуют два типа связей: атомы в цепи соединены ковалентными связями (Si–О), а цепи — ионными связями.

Классификация полимеров (по различным признакам на основе связи состав – структура - свойства), по:

- форме макромолекул,- фазовому состоянию, -по составу, - полярности- отношению к нагреву и др.

По фазовому состоянию полимеры подразделяют на: - аморфные - кристаллические.

Все полимеры по состоянию во время нагрева и после охлаждения подразделяют на термопластичные и термореактивные.

По способу переработки: литьевые и прессовочные.

ПРИМЕНЕНИЕ: Из полимеров изготавливают искусственные сосуды, суставы и иные изделия, имитирующие ткани и органы человеческого организма. Из полиамидов, кроме всего прочего, изготавливают хирургические нити, а из полиуретанов – камеры искусственного сердца. Наиболее часто применяющиеся в медицине полимеры - силиконы. Их положительными свойствами являются химическая и физиологическая инертность, термостабильность - до 180°C. Силиконы необходимы при косметических операциях на лице, молочных железах, для изготовления катетеров, клапанов сердца, пленки для защиты поверхности кожи при ожогах.

Требования к полимерам в медицине

• - возможность переработки в изделия без разложения и выделения низкомолекулярных продуктов;

- наличие необходимого комплекса физических, химических и механических свойств; высокая чистота и однородность материала;

• - отсутствие раздражающего, токсичного, канцерогенного воздействия на живые организмы, как самих полимеров, так и продуктов, присутствующих в материале или образующихся в процессе его хранения и эксплуатации;

• - способность выдерживать стерилизующую обработку различными методами и средствами.

• Определяющим и главным свойством такого материала является биологическая безвредность (отсутствие токсичности, канцерогенности, раздражающего действия на контактирующие с ним ткани).

• Полимерные материалы должны быть биологически совместимыми с контактирующими тканями и индифферентными по отношению к организму в целом. Полимерный материал и лечебные изделия из него не должны вызывать со стороны кожи больного нежелательных реакций (в том числе аллергических).

• Полимерный материал должен легко перерабатываться в изделия простыми и сравнительно дешёвыми способами.

16. Эластомеры. Каучук (натуральный и синтетический) и резина. Этапы технологического производства резиновых изделий. Испытание резин. Латексы и изделия из них. Потребительные свойства медицинских изделий из резины и латекса.

Эластоме́ры — это полимеры, обладающие высокоэластичными свойствами и вязкостью. Резиной или эластомером называют любой упругий материал, который может растягиваться до размеров, во много раз превышающих его начальную длину (эластомерная нить), и, что существенно - возвращаться к исходному размеру, когда нагрузка снята.

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками. Каучуки являются полимерами с линейной структурой и при вулканизации превращаются в высокоэластичные редкосетчатые материалы – резины.

Вулканизация – превращение каучука в резину, осуществляемое с участием так называемых вулканизирующих агентов и под действием ионизирующей радиации. Вулканизирующими добавками служат сера и другие вещества. С увеличением содержания вулканизатора (серы) сетчатая структура резины становится более частой и менее эластичной. При максимальном насыщении серой получают твердую резину (эбонит), при насыщении серой– полутвердую резину. Обычно в резине содержится 5–8% серы.

Резиновые материалы классифицируются по: - виду сырья, - виду наполнителя, - типам теплового старения и изменению объема после пребывания в нефтяной жидкости, - степени упорядочения макромолекул и пористости, - экологическим способам переработки. По назначению различают основные группы резины: - Общего назначения - Специального назначения.

Для резин общего назначения основными компонентами являются неполярные каучуки – НК, СКИ, СКС и СКВ. Резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью. Резиновые материалы общего назначения используются для производства изделий, работающих в воде, на воздухе, в слабых растворах кислот и щелочей.

Резины специального назначения подразделяются на виды: теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию химически агрессивных сред, диэлектрические, электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные. По типам различают: пористые, или губчатые резины, цветные резины, прозрачные резины.

Состав резиновых смесей: Любая резиновая смесь состоит из каучука и других компонентов, называемых ингредиентами. Введение ингредиентов в состав резиновой смеси и вулканизация существенно изменяют свойства каучука.

Главным исходным компонентом резины является каучук. Каучуки бывают натуральные (НК) и синтетические (СК). Натуральный каучук получают коагуляцией латекса (млечного сока), Синтетические каучуки получают методами полимеризации.

Резина является продуктом вулканизации смеси, содержащей каучук, наполнители, пластификаторы, активаторы вулканизации, антиоксиданты и другие ингредиенты. Важнейшим свойством резины является ее высокая упругость, т.е. способность к большим обратимым деформациям. При изготовлении самых разнообразных резиновых изделий, как правило, используются похожие технологические процессы, состоящие из основных операций: Пластификация каучука, приготовление резиновых смесей, переработка в полуфабрикат и вулканизация.

Технология изготовления: 1. Нарезание каучука на куски и его пластификация путем многократного пропускания через нагретые до 40–50 °С валки с целью улучшения смешиваемости с другими ингредиентами. 2. Смешивание каучука с другими компонентами в строго определенной последовательности: сначала вводят противостарители, затем – вулканизаторы. Смешивание проводят в резиномесительных или вальцовочных машинах. 3. Каландрование резиновой смеси с целью получения сырой резины путем пропускания ее через трехбайтовую клеть листопрокатного стана-каландра. Резиновая масса нагревается и под действием валков превращается в лист или ленту. 4. Изготовление изделий из сырой резины методами прессования в специальных прессформах под давлением или литьем под давлением путем заполнения формы предварительно разогретой сырой резиной. 5. Вулканизация – формирование физикомеханических свойств изделия. При вулканизации имеет место химическое взаимодействие каучука и вулканизаторов, в результате чего линейная молекулярная структура каучука преобразуется в сетчатую.

Испытания: Твердость резины характеризуется сопротивлением вдавливанию в резину металлической иглы или шарика (индентора) под действием усилия сжатой пружины или под действием груза. Теплообразование резины при многократном сжатии цилиндрических образцов и характеризуется температурой, развивающейся в образце вследствие внутреннего трения (или повышением температуры при испытании). Старение активируется, если резина одновременно подвергается воздействию механических нагрузок.

Латексы - коллоидные системы, дисперсная фаза которых состоит из частиц (глобул) сферической формы. Коллоидно-химические характеристики латекса - размер глобул, вязкость, концентрация, или количество сухого остатка, агрегативная устойчивость - существенно влияют на технологическое поведение латексов при их переработке. Устойчивость латексов обусловливает адсорбированный на поверхности глобул защитный слой, препятствующий самопроизвольной коагуляции. В составе этого слоя – анионные, катион или неионные ПАВ (эмульгаторы).

Свойства: Упругость. Гигиеничность. Мягкость. Гидрофобность.

Виды латекса: 1.Натуральный латекс - млечный сок каучуконосных растений. 2. Синтетические латексы - водные дисперсии синтетических каучуков, образующиеся в результате эмульсионной полимеризации. 3. Искусственные латексы - продукты, которые образуются при диспергировании «готовых» полимеров в воде. Применение латексов позволяет получать изделия, которые из твердых каучуков вообще не могут быть изготовлены, например тонкостенные бесшовные медицинские перчатки. В основном для изделий медицинского назначения применяется натуральный латекс.