Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» имени первого президента Б.Н. Ельцина
Кафедра «материаловедение в строительстве»
Реферат по ТКМ
Руководитель: Спиридонова А.М.
Студент: Пономарева А.В.
Группа См-27041
Екатеринбург, 2009г.
Содержание:
Производство и применение пластмасс. 7
Пластмассы - общие сведения. 8
Методы идентификации полимерных материалов. 12
Конструкционные пластмассы.. 17
Список использованной литературы.. 28
Целью работы является ознакомление со свойствами пластмассы, их использованием и применением в качестве конструкционного материала.
Пластмассы зачастую называют материалами будущего, а XXI столетие - веком синтетических материалов. Однако широкое внедрение пластмасс в основных и многих отраслях техники возникло уже во второй половине XX в. Наибольшая эффективность применения полимерных композиционных пластиковых материалов в промышленности и строительстве.
В сегодняшнее время грандиозная стройка зданий почти целиком из пластмасс или с максимальным их использованием не всего-навсего объяло многие облики родовитых конструктивных систем, однако зачастую и породило новые, необычные для традиционного сооружения архитектурные формы.
Невиданное развитие индустриализации, неодолимое стремление к снижению массы, к совмещению конструктивных и эстетических качеств, функциональная здоровая значительная гибкость, всестороннее сближение сроков морального и физиологического старения - эти и многие прочие особенности архитектуры XX в. потребовали создание такого материала как пластмасса.
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими параметрами конструкционных материалов являются механические свойства, что отличает их от других технических материалов (оптических, изоляционных, смазочных, лакокрасочных, декоративных, абразивных и др.). К основным критериям качества конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность, ресурс и др. Длительный период в своём развитии человеческое общество использовало для своих нужд ограниченный круг материалов: дерево, камень, волокна растительного и животного происхождения, обожжённую глину, стекло, бронзу, железо. Промышленный переворот 18 в. и дальнейшее развитие техники, усложнили и дифференцировали требования к материалам их деталей, которые стали работать при сложных знакопеременных нагрузках, повышенных температурах и др.
Конструкционные материалы подразделяются: по природе материалов — на металлические, неметаллические и композиционные материалы, сочетающие положительные свойства тех и других материалов; по технологическому исполнению — на деформированные (прокат, поковки, штамповки, прессованные профили и др.), литые, спекаемые, формуемые, склеиваемые, свариваемые (плавлением, взрывом, диффузионным сращиванием и т.п.); по условиям работы — на работающие при низких температурах, жаропрочные, коррозионно-, окалино-, износо-, топливо-, маслостойкие и т.д.; по критериям прочности — на материалы малой и средней прочности с большим запасом пластичности, высокопрочные с умеренным запасом пластичности.
К металлическим конструкционным материалам относится большинство выпускаемых промышленностью марок стали. Исключение составляют стали, не используемые в силовых элементах конструкций: инструментальные стали, для нагревательных элементов, для присадочной проволоки (при сварке) и некоторые другие с особыми физическими и технологическими свойствами. Стали составляют основной объём К. м., используемых техникой.
Неметаллические конструкционные материалы включают пластики, термопластичные полимерные материалы, керамику, огнеупоры, стекла, резины, древесину. Пластики на основе термореактивных, эпоксидных, фенольных, кремнийорганических термопластичных смол и фторопластов, армированные (упрочнённые) стеклянными, кварцевыми, асбестовыми и др. волокнами, тканями и лентами, применяются в конструкциях самолётов, ракет, в энергетическом, транспортном машиностроении и др. Термопластичные полимерные материалы — полистирол, полиметилметакрилат, полиамиды, фторопласты, а также реактопласты используют в деталях электро- и радиооборудования, узлах трения, работающих в различных средах, в том числе химически активных: топливах, маслах и т.п.
Стекла (силикатные, кварцевые, органические), триплексы на их основе служат для остекления судов, самолётов, ракет; из керамических материалов изготовляют детали, работающие при высоких температурах. Резины на основе различных каучуков, упрочнённые кордными тканями, применяются для производства покрышек или монолитных колёс самолётов и автомобилей, а также различных подвижных и неподвижных уплотнений.
Развитие техники предъявляет новые, более высокие требования к существующим конструкционным материалам, стимулирует создание новых материалов. С целью уменьшения массы конструкций летательных аппаратов используются, например, многослойные конструкции, сочетающие в себе лёгкость, жёсткость и прочность. Внешнее армирование металлических замкнутых объёмов (шары, баллоны, цилиндры) стеклопластиком позволяет значительно снизить их массу в сравнении с металлическими конструкциями. Для многих областей техники необходимы конструкционные материалы, сочетающие конструкционную прочность с высокими электрическими, теплозащитными, оптическими и другими свойствами.
Производство и применение пластмасс
Первый этап (до 1950 года) характеризуется сравнительно узким перечнем производимых пластмасс и их слабым влиянием на сферы применения традиционных материалов.
Второй этап (до 1965 года) — интенсивно развиваются крупнотоннажные производства пластмасс для упаковки, изготовления тары, изоляции, товаров широкого потребления (полиэтилен, полистирольные пластмассы, поливинилхлорид и др.). Эти материалы начинают постепенно вытеснять традиционные материалы — бумагу, дерево, резину, керамику.
Третий этап (1965-1975 годы) — появляются конструкционные пластмассы инженерно-технического назначения: полиамиды, поликарбонаты, полиформальдегид и его сополимеры, полибутилентерефталат, полисульфон и др.
Четвертый этап (с 1975 года по настоящее время) характеризуется расширением марочного ассортимента пластмасс за счет химического модифицирования, создания механических смесей и сплавов полимеров, разработки высоконаполненных композиционных материалов, с улучшенными эксплуатационными и технологическими возможностями.
Пластмассы - материалы на основе высокомолекулярных веществ (полимеров). Помимо полимеров пластмассы, как правило, содержат и другие компоненты: пластификатора, наполнители и т. п. Наличие полимеров в составе пластмасс обусловливает ряд специфических свойств этих материалов.
Пластмассы подразделяются на термопластичные, изготовляемые на основе линейных полимеров, и термореактивные - на основе полимеров с пространственной структурой. Первые при нагревании приобретают пластичность, а при охлаждении вновь возвращаются в исходное состояние; вторые, будучи отверждены, при нагревании не переходят в пластическое состояние.
К пластмассам, применяемым в строительных конструкциях, относятся стеклопластики, оргстекло, винипласты, пенопласты, сотопласты, древесные пластики, синтетические клеи и др.
К строительным конструкциям с применением пластмасс относятся: трехслойные конструкции (плоские панели, складки, оболочки, своды и т. п.) с обшивками из высокопрочных листовых материалов (металла, асбестоцемента, фанеры, стеклопластика) и средним слоем из пенопласта или сотопласта; трехслойные конструкции с ребристым средним слоем; однослойные и многослойные светопрозрачные элементы ограждений (панели, купола, волнистые листы) из полиэфирного стеклопластика, оргстекла и винипласта, пневматические (надувные) и тентовые конструкции из воздухонепроницаемых тканей и пленок.
Применение пластмасс в конструкциях наиболее целесообразно в случаях, когда необходимо уменьшить вес конструкций: при строительстве в районах вечномерзлых грунтов, просадочных грунтов, на подрабатываемых территориях, когда надо сократить объем транспортных и строительно-монтажных работ, особенно при строительстве в отдаленных и труднодоступных районах, когда требуется облегчить монтаж и демонтаж сборно-разборных конструкций и уменьшить мощность подъемно-транспортного оборудования. Целесообразно, применение конструкций с использованием пластмасс для повышения надежности сооружений при их эксплуатации в агрессивных средах, районах высокой сейсмичности, а также для исключения влияния магнитных свойств строительных конструкций и возможности искрообразования.
Многие пластмассы легко обрабатываются, их можно пилить, строгать, сверлить.
Универсальность, легкая обрабатываемость, антикоррозионность, красивый внешний вид обусловили возможность и целесообразность широкого использования пластмасс в строительстве. Кроме того, некоторые виды пластмасс обладают высокой механической прочностью, теплозвукоизоляционными, диэлектрическими свойствами. К недостаткам пластмасс следует отнести ползучесть.