ekzamen_voprosy_polimery

1 Краткие сведения о полимерах. Свойства полимеров определяются химическим составом, строением молекул, молекулярной массой и взаимном расположении молекул.

2 Классификация полимеров по молекулярной массе. 1) олигомеры(низкая молек.масса) 2) полимеры(большая молек.масса) технологические свойства: олигомеры более активно вступают в хим.реакции, легче растворяются и расплавляются, образуют более низковязкие растворы; полимеры менее активно вступают в хим.реакции, растворимость их хуже, сами растворы более высоковязкие, чем растворы олигомеров. Физико-механические свойства: у полимеров более высокие, чем у олигомеров.

3 Классификация полимеров по молекулярной структуре. Молекулярная структура может быть линейная, разветвленная и пространственная. Линейные полимеры характеризуются высокой прочностью и упругостью. Линейные молекулы связаны между собой силами межмолекулярного взаимодействия, что способствует их растворению и плавлению при нагревании.

Появление у цепных макромолекул боковых ответвлений увеличивает расстояние между смежными макромолекул, мешает их уплотнения, поэтому структура полимеров с разветвленными макромолекулами оказывается более рыхлой. Они имеют меньшую прочность и большую эластичность, лучшую растворимость и меньшую температуру плавления.

Макромолекулы с сетчатой трехмерной структурой могут иметь редко или часто расположенные поперечные связи между составляющих их линейными цепями, поэтому они обладают меньшей подвижностью и тем меньшей, чем чаще расположены поперечные связи. Такие полимеры обладают невысокой эластичностью, но высокой прочностью, твердостью, стойкостью к мех. Воздействиям, они не растворяются и не плавятся.

4 Методы получения полимеров: цепная радикальная полимеризация При радикальной полимеризации выделяются свободные радикалы, которые взаимодействуют с молекулами мономерами. Бывают: физическое и химическое иноциирование. Физическое(фотохимическое, радиационная, термическая). Химическое( в среду мономера вводят иноциаторы, легко разлагающиеся на свободные радикалы под действием тепла и света. В качестве иноциаторов используют пероксиды и гидропероксиды. Распад пероксидов легко ускоряется в присутствии других веществ,которые называются промотыры,ускорители,активаторы) процесс активации мономера начинается с распада иноциатора и обравания свободных радикалов, которые взаимодействуют с мономерами. Рост цепи осуществляется путем последовательного присоединения молекул мономеров к образовавшимся радикалам. Происходит это быстро. Заканчивается обрывом цепи макрорадикала в результате соударения двух растущих макрорадикалов. По мере роста увеличивается вязкость системы и уменьшается подвижность молекул. Механизм инициирования физ.способами аналогичен химич. Фотоинициирование происходит при облучении мономера ультрофиолетом. Молекулы мономера поглощают квант света и переходит в возбужденное состояние. Встречаясь с другой молекулой, она передает ей часть энергии, в результате обе молекулы переходят в состояние свободных радикалов, которые в взаимодействии с мономеров вызывают реакцию. Скорость фотополимеризации зависит от интенсивности облучения. Радиационное инициирование-это воздействии на мономеры излучением высокой энергии. Термич.инициирование-это инициирование при высоких температурах без ввода других в-в.

5 Методы получения полимеров: ионная и ступенчатая полимеризация Ионная полимеризация протекает под воздействием ионных катализаторов. Происходит с большой скоростью, чем радикальная, и образуют полимеры с большей молекулярной массой. Различают катионную и анионную полимеризации. Ступенчатая полимеризация заключается при том, что при взаимодействии двух мономеров образуют димер, трех-тример. При этом образующиеся промежуточные соединения являются более менее устойчивые, что позволяет их выделить в свободном виде. В ступенчатой полимеризации могут применять участие молекулы различных мономеров.

6 Методы получения полимеров: поликонденсация. Сопровождается выделением побочных низкомолекулярных продуктов, носит ступенчатый характер. Для начала реакции необходимо энергия из вне, обычно эти реакции протекают в присутствии катализаторов. Процесс поликонденсации обратим, одновременно с прямой реакции, ведущие образованием высокомолекулярных соединений, сразу идет обратная реакция. При обратной реакции ВМС взаимодействуют с образующими НМС в результате чего протекает реакция гидролиза, приводящая к расщеплению. Когда скорости прямой и обратной реакции равны, то наступает равновесие и дальнейший процесс поликонденсации прекращается. Поэтому особая особенность является, поликонденсацию можно прервать на любой стадии, а потом продолжить и завершить через некоторое время, создав особые условия. Это свойство широко использует при получении всех видов синтет.смол.

7 Пластмассы и их компоненты. Полимер в роли связующего, пленкообразователя и клея. Пластмасса – это материал, представляющий собой композицию полимера или олигомера с различными ингредиентами, находящиеся при формовании изделий вязкотекучем или высокоэластическом состоянии, а при эксплуатации – в стеклообразном или кристаллическом состоянии. Ингредиент полимера – это добавка, которую вводят в полимер для предания ему требуемых св-в и облегчения переработки. Основные ингредиенты: наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красящие вещества, порообразователи, антипирены, антистатики, отвердители и др. Полимер – это в-во, характеризующееся многократным повторением одного или более составных звеньев. Главные преимущества: значительный рост производительности труда; возможность механизация и автоматизация значительной части технологических операций; снижение трудоемкости; улучшение внешнего вида изделия; возможность осуществления почти любых архитектурных решений; замена дефицитных традиционных материалов и малоэффективных материалов.

8 Наполнители и стабилизаторы. Наполнители обычно вводят для улучшения внешнего вида, повышения показателей физико-механ.св-в, а также для снижения стоимости. Это вещества могут быть органического и неорганического порошкообразные, листовые, волокнистые. Это древесная мука, бумага, хлопчатобумажная ткань, мел и др. Существенное влияние оказывают на физико-мех. Св-ва их расположение и размеры. Стабилизаторы повышают устойчивость пласмасс на воздействие тепла, света, атмосферным воздействиям, т.е. удлиняют срок действия полимера. Кол-во стадилизатора не превышает 3%. Хорошим стабилизатором является сажа.

9 Красящие вещества и пластификаторы. Красящие вещества добавляют в пластмассы для изменения их цвета. Их подразделяют на пигменты и красители. Пигмент-это красящиеся вещества, практически не растворимые в воде, растворителях и связующих, с которыми они применяются. Красители-растворимые красящиеся вещества. Пластификаторы повышают эластичность, морозостойкость, снижает хрупкость, повышает сопротивление ударным нагрузкам. Введение пластификаторов в полимер способствует ослаблению межмолекулярных воздействий, благодаря чему повышает гибкость макроцепей полимера. Обычно в качестве пластификатора используют невысыхающие или медленно высыхающие жидкости. Требования: хорошая совместимость с полимером, низкая испаряющая способность, светостойкость, нетоксичность.

10 Порофоры, их назначение в пластмассах. Порофоры-это добавки, образующие газы, необходимые для получения газонаполненных пласмасс. С помощью их создается ячеечная структура. Они могут быть твердые, мягкие и газообразные. Твредые выделяют газы при нагревании или при хим.реакциях. Жидкие способствуют образованию ячеечной структуры при испарении. В качестве газообразных используют воздух и инертные газы.

11 Классификация полимерных материалов по отношению к температуре:1) термопласты при нагревании размягчаются при охлаждении затвердевают. Они обладают способностью при многократном нагревании, охлаждении плавится, размягчается и затвердевает, при этом свойства не меняются. 2) реактопласты при нагревании меняют свои свойства и строение, тем переходят в твердое неплавкое строение. Повторный нагрев не приводит к плавлению.

12 Газонаполненные пластмассы в отличие от монолитных физически неоднородны и представляют собой материал системой изолированных ячеек (пенопласты) и сообщающихся ячеек (поропласты). Газонаполненные могут быть: жесткие, полужесткие, эластичные. Газонаполненные обладают ценными свойствами: легкость, при относительной высокой прочностью; низкая теплопроводность.

13 Основные направления применения полимеров в деревообработке. Полимеры в д/о применяют в качестве конструкционных пластмасс, настилочных материалов, синтетических облицовочных, клеевых, лакокрасочных (отделочных) материалов. Пластмассы не просто заменили древесину, кожу, резину, металлы и др. при изготовлении изделий они делают возможным создание новых оригинальных наиболее рациональных и комфортабельных форм и изделий, их декоративного оформления, благодаря высокой формовости, исключительно высокой технологичности и др.физико-технолог.св-в.

14 Общие представления о конструкционных пластмассах. Конструкционные материалы являются заменителями массивной древесины при изготовлении сложной по конструкции деталей кресел, мягкой мебели, опорных элементов корпусной и кухонной мебели, различных емкостей и др. Другие важные области применения конструкционных полимерных материалов – изготовление декоративных элементов, которые играют значительную роль в повышении качества мебели, и производство выдвижных ящиков, изготовление которых из древесины и древесных материалов представляется одним из низкопроизводительных и трудоемких процессов. Конструкционные материалы завоевали ведущую роль при изготовлении мебельной фурнитуры (полкодержатели, ручки, заглушки, наконечники и др.) Целесообразно и весьма эффективно изготовление конструкционных материалов из полипропилена, жесткого пенополиуретана, пенополистирола, АБС-сополимера, поливинилхлорида, ударопрочного полистирола.

15 Общие представления о синтетических облицовочных материалах. Синтетические облицовочные материалы предназначены для замены строганного шпона. Для облицовывания деталей мебели наиболее распространение получили три вида облицовочных материалов: декоративные бумажно-слоистые пластики; пленки на основе бумаг, пропитанных синтетическими смолами; пленки на основе полимерных материалов. Последние чаще всего поливинилхлоридные или на основе полиолефинов, модифицированных целлюлозой.

16 Общие представления о настилочных, лакокрасочных и клеевых материалах. Настилочные полимерные материалы на основе газонаполненных (вспененных) полимеров применяются для изготовления мягких элементов мебели, в том числе и формованных. Это пенорезина, пенополиуретан на основе сложных полиэфиров (поролон) и на основе простых полиэфиров (ППУ). Отделочные (лакокрасочные) материалы применяются для формирования покрытий на изделиях из древесины для защиты от воздействия окружающей среды и повышение из декоративных свойств. Перспективным являются лакокрасочные материалы на основе поликонденсационных смол (полиэфирных, меламиноформальдегидных, алкидных и др.), ускоренного отверждения, не требуемых облагораживания сформированных ими покрытий. В настоящее время для склеивания древесины и древесных материалов используют в основном жидкие клеевые материалы на основе синтетических смол (карбамидоформальдегидных, эпоксидных) или дисперсий (поливинилацетатных, акриловых), а также клеи-расплавы.

17 Основные свойства пластмасс: характерной особенностью является низкая теплопроводность. Пластмассы обладают высокой мех. прочностью, весьма малой поверхностной твердостью, старением. Старением называется изменение во времени свойств полимера и изделий из них под действием тепла, света,кислорода,мех.нагрузок,хим.реагентов. В результате может возникнуть деструкция полимера. Пласмассы обладают высокой ползучестью – это способность материала необратимо деформироваться под длительной воздействии собственной массы. Большенство пласмасс обладает хорошей устойчивостью к старению. У пласмасс низкая огнестойкость, высокая биостойкость. Не все пласмассы гигиеничны и физилогично безвредны.

18 Достоинства и недостатки пластмасс. Достоинства: хим.стойкость, антикорозионость, биостойкость, устойчивость к радиации, малый объемный вес, относительно высокая механическая прочность, достаточная твердость, низкая гигроскопичность, способность поглощать вибрацию, хорошие технологические свойства(податливость, при обработке изделия, легкость мех.обработки, высокие декоративные свойства) Недостатки: склонность к старению, ползучесть, выделение при горении вредных в-в, низкая термо-и огнестойкость, сравнительная высокая стоимость, токсичность.

19 Общие представления об адгезии и когезии. Факторы, благоприятствующие адгезии. Под адгезией понимается явление прилипания (сцепление) между контактирующими материалами. Адгезия играет большое значение в процессе склеивания древесины и формирования покрытий.От величины и стабильности адгезии существенно зависит долговечность и защитная способность клеевых швов и покрытий в условиях эксплуатации. Сущность адгезии еще недостаточно изучена. Однако имеется ряд теорий и представлений, выдвинутых для объяснения физической сущности явления адгезии между материалами. Факторами, благоприятствующими адгезии, являются температура, длительность адгезионного контакта, давление. Введение пластификаторов и катализаторов в клей или лакокрасочный материал, активация поверхности древесины способствуют улучшению адгезии. Кроме того, установлено, что в адгезии существенную роль играет возникновение химических связей между молекулами контактирующих материалова.

20 Адсорбционная теория адгезии. Она рассматривает адгезию как результат действия сил Ван-дер-Вальса между молекулами субстрата и адгезива. Согласно этой теории процесс образования можно разделить на два этапа: 1) миграция (перемещение адгезива к субстрату и их реалитация полярными группами по отношению к полярным группам субстрата); 2) установление адсорбционного равновесия.(проявляется когда расстояние между молекулами становится меньше 5*10^-10 м и начнут действовать молекул.силы)

21 Механическая теория адгезии. Она объясняет адгезивные взаимодействия способностью адгезива проникать в поры субстрата и как бы «заклинивать» в порах.

22 Диффузионная теория адгезии. Адгезия обуславливается диффузией макромолекул или их сегментов в поверхностные слои субстрата. Условиями для диффузии является соотношение полярностей контактированных в-в, их полная или частичная совместимость, высокая сегментная подвижность макромолекул.

23 Электрическая теория адгезии. Объясняет адгезию образованием двойным электрическим слоем, который возникает в результате контактной электризации поверхности. Причинами образования двойного электрического слоя является термоэлектронная эмиссия, т.е. перегон электронов от субстрата в адгезив.

24 Методы измерения адгезии лакокрасочных покрытий к древесине: метод ножа-клина, метод параллельных надрезов, метод равномерного отрыва цилиндров и др. Сущность метода равномерного отрыва цилиндров заключается в отрыве участка покрытия от древесной подложки в перпендикулярном направлении и определении необходимого для этого усилия.

25 Фазовые структуры полимеров, термомеханическая кривая аморфного полимера

26 Реология полимеров

27 Течение неньютоновских жидкостей, виды течений, явление тиксотропии

28 Ротационный вискозиметр РВ-8 для изучения реологических свойств жидкостей

29 Вязкость полимеров, методы измерения условной вязкости. Вязкостью или внутренним трением называется св-во жидкостей оказывать сопротивление при перемещении внутренних слоев друг относительно друга. Вязкость жидкостей в основном определяется силами межмолекулярного взаимодействия. Вязкость растворов полимеров имеет большое производственное значение, поскольку с ней связана способность материала наноситься на поверхность и разливаться по ней ровным слоем. Вязкость зависит от вида полимера и растворителей, их соотношения, а также от температуры. Высокая вязкость растворов полимеров вызывает повышенный расход растворителей для разведения полимера до рабочей вязкости. С увеличением кол-ва добавляемого растворителя уменьшается кол-во пленкообразующих в-в или связцющих в единицу объема и может потребуется повторное нанесение лака или клея для создания пленки нужной толщины. Наиболее распространенными методами определения условной вязкости являются: 1) по времени истечения определенного объема жидкости через калиброванное сопло определенного размера; 2) по времени падения стального стандартного шарика через слой жидкости определенной высоты; 3) по времени поднятия через слой жидкости определенной толщины воздушного пузырька.

30 Конструкционные термопласты и методы их переработки в детали и изделия. Термопласты- это полимеры, которые могут при многократном нагревании и охлаждении размягчаться, плавится и затвердевать, при этом свойства и строение не меняются. Особенности термопластов: безотходная технология; экономия трудовых ресурсов; экономия древесины. Применяются термопласты: полиэтилен низкого давления; полипропилен; ударопрочный полистирол; АБС-пластик; поливинилхлорид; полиамиды и др. Методы переработки термопластов в изделия: экструзия; литье под давлением; вакуум-формирование; беспрессовый метод.

31 Переработка термопластов в изделия методом литья под давлением. Одним из наиболее высокопроизводительный метод. Можно получить детали изделия различной конфигурации. Полностью автоматизированный, практически безотходный. Применяются литьевые машины -термопластавтоматы. Сущность: червяк пластифицирует материал и осуществляет впрыск размягченного материала в форму. Достоинства и недостатки: 1) высокая стоимость;2) эффективен для массового производства;3) получаются точные размеры и формы, хороший внешний вид;4) не требуется дополнительная обработка.

32 Переработка термопластов в изделия методом экструзии. Метод непрерывного получения погонажных деталей различного профиля путем выдавливания размягченного термопласта через головку определенной формы. Основным оборудованием является эктрудёр. Сущность: Гранулированный материал загружается в бункер. В первой зоне цилиндра происходит перемещение твердых частиц и их уплотнение, во второй зоне материал постепенно пластифицируется и плавится. В третьей- происходит гомогенизация расплава и его выдавливание через фильеру. Достоинство: высокопроизводительный, безотходный, полностью автоматизированный, можно получить погонажные детали и изделия любой конфигурации неизменного сечения.

33 Вакуум-формование как метод переработки листовых термопластов в изделия. Метод переработки листового материала. Принцип: заготовка нагревается до пластического состояния, герметически закрепляется по периметру формы, в полости создается вакуум и под действием атмосферного давления лист втягивается в полость формы, изделие охлаждается, извлекается и обрезается. Достоинство: простота и дешевизна, невысокие требования к формам, возможность изготовления любой конфигурации (в том числе и крупногабаритных). Недостатки: образование отходов, разнотолщинность, невозможность полной автоматизации процесса.

34 Беспрессовый метод изготовления каркасов кресел и диванов их пластмасс. Процесс: предварительное вспенивание материала, вылежтвание гранул, формирование деталей, охлаждение пресс-формы, извлечение деталей и подсушка. Сущность: Материал засыпают, плотно закрывают, подают острый пар (120⁰С), гранулы разогреваются, они сплавляются, увеличиваясь в размере, образуя ячеечную структуру, форма охлаждается, изделие извлекается. Достоинство и недостатки: высокоэффективный, низкие трудозатраты и материалоемкость, практически безотходный, неполная механизация.

35 Реактопласты конструкционные, синтез ППУ с одновременным формованием деталей

36 Пенорезина и способы ее получения

37 Эластичные пенополиуретаны на простых полиэфирах, их производство, свойства

38 Декоративные бумажно-слоистые пластики, их состав, свойства и применение. Высокие физико-механические св-ва, эксплуатационные и декоративные св-ва; применяются при изготовлении кухонной, медицинской, торговой и школьной мебели; не требуют отделки лакокрасочными материалами. ДБСП получают путем прессования нескольких слоев спец.бумаг, пропитанных смолами. Давление около 12 МПа, достаточно высокая температура 135-145^оС, осмоление составляет 60±5%. Смолы используются фенолоформальдегидные, карбамидоформальдегидные, меламиноформальдегидные. Это термореактивные, но очень хрупкие. Бумага выступает в роле пластификатора. Структура ДБСП: Защитный слой – это меламиноформальдегидная смола+бумага. Декоративный слой несет рисунок, пропитанный карбамидоформальдегидной смолой. Внутренние слои изготовлены из низких бумаг и используются фенолоформальдегидные смолы. Компенсиционный слой-для снятия напряжения (коробления). Облицовка мебельных щитов ДБСП осуществляется в заготовках холодным способом облицовывания в блочных прессах с одновременной запрессовкой в одном блоке пресса 50-60 щитов.

39 Пленки на основе полимерных материалов. Из композиций поливинилхлорида, полипропилена, полиэфира и др.; различных цветов и рисунков; имитируют текстуру древесины, кожи, с тиснением, с эффектом двухцветности, эффектом перламутра, металлизированные; устойчивы к действию различных веществ и влаги; относительно недорогие; не устойчивы к царапанию и высоким температурам (т.к. термопластичные) Применение: для облагораживания поверхностей материалов, изготовленных на основе древесины (ДСтП и МДФ) и из металла (стальные профили) – это единственный материал, позволяющий облицовывать сферические поверхности. Для облагораживания деталей фасадов корпусной мебели.

40 Производство декоративных бумаг, требования к бумагам и краскам. Бумага- это основа облицовочных материалов. Представляет собой тонколистовой волокнистый материал. Изготавливается из целлюлозы. За рубежом изготавливается из древесины эвкалипта, из отечественных – береза и осина.(высокие сорта бумаги) и хвойных пород (низший сорт). Требования: высокая впитывающая способность(критерий - капиллярная впитываемость); высокая пористость, определяющая смолоемкость бумаги; быстро и равномерно пропускать пропиточный состав с одной поверхности на другую с вытеснением воздуха; прочность во влажном и сухом состояниях; определенная масса и толщина бумаги; равномерность структуры бумаги; значение рН водной вытяжки бумаги должно быть ближе к нейтральному; хорошая светостойкость, светопроницаемость, отсутствие разнооттеночности. Производство декоративной бумаги: осуществляется на спец.печатных машинах. Нанесение рисунка с помощью нескольких печатных цилиндров. Печатают валами, на которые нанесен рисунок. Печатают методом глубокой печати. Краски для нанесения рисунка: водоразбавляемые; различных цветов; являются экологически безвредными; хорошо закрепляются; при пропитки не вымываются; не запечатывают поры бумаги и не препятствуют пропитки; быстро высыхают при температуре 80-100^оС; не сливаются при свертывании в рулоны; расход краски 6-9 г/м².

41 Пленки на основе пропитанных бумаг с полной поликонденсацией смолы. Рулонные пленки – это синтетические облицовочные материалы на основе декоративных бумаг, пропитанных карбамидоформальдегидными смолами с полной поликонденсацией олигомера. Применение рулонных пленок более эффективнее, чем листовых, т.к. возможно механизирование и автоматизирование процесса облицовывания, повысить коэффициент использования материала, снизить трудозатраты, уменьшить расход лакокрасочных материалов. Типы рулонных пленок: РЛ-рулонная пленка; РПЛ- рулонная пленка ламинированная; РПТ-рулонная пленка ламинированная с тиснением пор; РПХЛ-рулонная пленка ламинированная с химическими порами; РПЭ-рулонная пленка с повышенной эластичностью; РПЛЭ-рулонная пленка ламинированная с повышенной эластичностью; РПТЭ-рулонная пленка ламинированная с тиснением пор, повышенной эластичностью; РПХПЭ-рулонная пленка с химическими порами и повышенной эластичностью; РПЛ-П-рулонная пленка ламинированная для профильного погонажа. Исходные материалы для изготовления рулонных пленок: Декоративная бумага(текстурная); Смолы- карбамидоформальдегидные смолы ПМФ или КФ-ПР, модифицированные; или полиэфирной эмульсией на основе смол ПН-35 или ПН-31; или акриловыми эмульсиями. Изготовление рулонных пленок осуществляется на отечественных (ЛТПОМ 6, ЛПРМ-1850 МУ) или импортном оборудовании (Витц, Бабкок-БСХ) Комплекты оборудования содержат оборудование для приготовления пропиточных составов, узлы размотки и намотки рулонов бумаги и пленки, линии пропитки и лакирования, тиснильный каландр. Облицовываание рулонными пленками производится методом каширования на специальных вальцовых прессах проходного типа с различными способами отверждения клеевого слоя.

42 Листовые пленки, их типы, свойства и применение. Это пленки на основе бумаг, пропитанных смолами с глубокой (полной) степенью отверждения. Бумага используется импортная или отечественная, с рисунком или без. Пропиточный состав на основе карбамидоформальдегидных смол МФП-2, ПМФ и КФ-ПР. Для повышения эластичности добавляют полиэфирные смолы ПН-35 и ПН-31. Производство-на пропиточно-сушильных установках.

Типы листовых пленок
Тип	Осмоление	Содержание водорастворимой смолы,%	Применение
А	50±5	Не более 12	Лицевые и внутренние поверхности с последующей отделкой НЦ,ПЭ и ЛКМ к/о
В	65±5	Не более 16	Лицевые поверхности с последующей отделкой ПЭ, внутренние поверхности без отделки
С	50±5	Не более 14	Лицевые и внутренние поверхности с последующей отделкой НЦЛКМ
D	65±2	Не более 12	Лицевые поверхности с последующей отделкой НЦ и к/о ЛКМ с уменьшенным расходом.