Атмосфера, ее строение, закономерности и процессы, происходящее в ней.

Атмосфера, ее строение, закономерности и процессы, происходящее в ней.

 

Атмосфера Земли — газовая оболочка, окружающая планету Земля, одна из геосфер. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя переходит в околоземную часть космического пространства.

Атмосфера термически расслоена как по вертикали, так и по горизонтали.

Основные слои атмосферы по вертикали общеизвестные (тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера).

Тропосфера формируется благодаря нагреву солнечными лучами поверхности Земли, от которой и нагревается воздух, подобно нагреву воды в кастрюле от электрической плиты. В тех местах, где воздух нагревается больше, он расширяется, становится легче окружающего воздуха и поднимается вверх, и на его место опускается более холодный. Такое круговое (по вертикали) движение воздуха получило название конвекции. Именно благодаря конвекции, температура воздуха в тропосфере падает примерно на 0,65°С на каждые 100 м высоты. На экваторе Земля получает гораздо больше тепла, чем на полюсах, поэтому теплый воздух над экватором постоянно поднимается, а на его место приходит более холодный с севера и с юга. Поэтому над экватором тропосфера всегда более мощная, чем над полюсами.

Когда-то ученые полагали, что тропосфера (тонкий слой перехода от тропосферы к более высокому слою - стратосфере) опоясывает тропосферу сплошным слоем, постоянно понижаясь от экватора к полюсам. Однако оказалось, что тропосфера в значительной степени расслоена по горизонтали, и между этими слоями тропосфера подвержена разрывам. Вдоль таких разрывов создаются большие контрасты температуры, и образуются струйные течения (скорость ветра >30 м/с или >100 км/ч). Толщина струйных течений составляет часто несколько километров и длина – тысячи километров. Они опоясывают почти весь земной шар.

Выше тропосферы, до высоты 50 км, расположена стратосфера. В ней имеется еще одна поверхность нагрева – слой озона. Озон концентрируется в слое 15-25 км и поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, поэтому температура в стратосфере вначале остается почти постоянной, а затем даже повышается. Поглощая ультрафиолетовое излучение, озоновый слой не только нагревает стратосферу, но и защищает людей и животных от ее вредоносного воздействия (оно вызывает тяжелые заболевания). В стратосфере из-за отсутствия конвекции и сильных вертикальных движений нет облаков, и всегда светит солнце. Нет и опасных явлений погоды, поэтому самолеты предпочитают летать в стратосфере.

Выше стратосферы расположены мезосфера и термосфера – слои почти не оказывающие влияния на погоду из-за небольшой массы воздуха, содержащегося в них.

 

 

Аварийно химически опасные вещества их классификация.

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) – опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском хозяйстве, при аварийном выбросе (разливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах) (ГОСТ 22.9.05).

Объекты со значительным количеством АХОВ относятся к химически опасным объектам (ХОО).

На АХОВ составляются специальные аварийные карточки, которые содержат:

1) указания по применению средств индивидуальной защиты (СИЗ);

2) перечень необходимых действий:

- при аварийной ситуации общего характера;

- при утечке, разлитии и рассыпании АХОВ;

- при пожаре;

3) указания и действия по нейтрализации АХОВ;

4) меры первой помощи.

Классификация АХОВ

По воздействию на организм человека АХОВ можно разделить на 6 групп:

первая группа – вещества с преимущественно удушающим действием:

а) с выраженным прижигающим действием – хлор, треххлористый фосфор, оксихлорид фосфора;

б) со слабым прижигающим действием – фосген, хлорпикрин, хлорид серы, гидразин;

вторая группа – вещества общеядовитого действия: оксид углерода, синильная кислота, водород мышьяковистый, динитрофенол, динитроортокрезол, этиленхлоргидрин, акролеин;

третья группа – вещества, обладающие удушающим и общеядовитым действием: сернистый ангидрид, сероводород, оксиды азота, акрилонитрил;

четвертая группа – нейротропные яды, т.е. вещества, воздействующие на генерацию и передачу нервного импульса: метилмеркаптан, оксид этилена, сероуглерод, фосфорорганические соединения;

пятая группа – вещества, обладающие удушающим и нейротропным действием: аммиак, ацетонитрил, кислота бромистоводородная, метил бромистый, метил хлористый;

шестая группа – вещества, нарушающие обмен веществ: диметалсульфат, диоксин, формальдегид.

К веществам с преимущественно удушающим действием относятся токсические соединения, для которых главным объектом воздействия на организм являются дыхательные пути. Поражение организма при воздействии веществ удушающего действия условно подразделяют на четыре периода: период контакта с веществом, период скрытого действия, период токсического отека легких и период осложнений. Длительность каждого периода определяется токсическими свойствами каждого вещества и величиной экспозиционной дозы. При действии паров ряда веществ в высоких концентрациях возможен быстрый летальный исход от шокового состояния, вызванного химическим ожогом открытых участков кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей и легких.

 

К веществам преимущественно общеядовитого действия относятся соединения, способные вызывать острое нарушение энергетического обмена, которое и является в тяжелых случаях причиной гибели пораженного. Эти вещества можно разделить на яды крови и тканевые яды.

Тканевые яды делятся на ингибиторы ферментов дыхательной цепи (цианиды, сероводород, акрилонитрил), разобщители окисления и фосфорилирования (динитрофенол, динитроортокрезол) и вещества, истощающие запасы субстратов для процессов биологического окисления (этиленхлоргидрин, этиленфторгидрин).

К веществам, обладающим удушающим и общеядовитым действием, относится значительное количество АХОВ, способных при ингаляционном воздействии вызывать токсический отек легких, а при резорбции нарушать энергетический обмен. Многие соединения этой группы обладают сильнейшим прижигающим действием, что значительно затрудняет оказание помощи пострадавшим.

АХОВ могут попадать в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки. При попадании в организм они вызывают нарушения жизненно важных функций и создают опасность для жизни.

Общими принципами неотложной помощи при поражениях АХОВ являются: прекращение дальнейшего поступления яда в организм; ускоренное выведение из организма всосавшихся ядовитых веществ; применение специфических противоядий (антидотов); патогенетическая и симптоматическая терапия (восстановление и поддержание жизненно важных функций).

При ингаляционном поступлении АХОВ (через дыхательные пути) – надевание противогаза, вынос из зараженной зоны, при необходимости полоскание рта, санитарная обработка.

В случае попадания АХОВ на кожу – механическое удаление, использование специальных дегазирующих растворов или обмывание водой с мылом, при необходимости полная санитарная обработка. Немедленное промывание глаз водой в течение 10 – 15 минут.

Если ядовитые вещества попали через рот – полоскание рта, промывание желудка, введение адсорбентов, очищение кишечника.

 

Механический этап

Производится предварительная очистка поступающих на очистные сооружения сточных вод с целью подготовки их к биологической очистке. На механическом этапе происходит задержание грубых и тонкодисперсных примесей.

Сооружения для механической очистки сточных вод:

· решётки (или УФС — устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;

· песколовки;

· первичные отстойники;

· фильтры;

· септики.

Для задержания крупных загрязнений органического и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей — сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет 16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.

Затем стоки проходят через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц (песок, шлак, битое стекло и т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки, в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации. Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах.

Первичные отстойники, куда на следующем этапе попадает вода, предназначены для осаждения взвешенной органики. Это железобетонные резервуары глубиной три-пять метров, радиальной или прямоугольной формы. В их центры снизу подаются стоки, осадок собирается в центральный приямок проходящими по всей плоскости дна скребками, а специальный поплавок сверху сгоняет все более лёгкие, чем вода, загрязнения в бункер.

Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20-40 %[источник не указан 2875 дней].

В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений, а БПК снижается на 30 %. Кроме того, механическая стадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения) и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.

Биологический этап

Биологическая очистка является основным этапом очистки сточных вод. Предполагает очистку растворённой части загрязнений сточных вод (органические загрязнения — ХПК, БПК; биогенные вещества — азот и фосфор) специальным биоценозом (бактерий, простейших и многоклеточных организмов), который называется активным илом или биоплёнкой.

Могут использоваться как аэробные, так и анаэробные бактерии, в зависимости от наличия или отсутствия кислорода воздуха в иловой смеси (смеси активного ила и сточной воды). На этом основана реализация процессов аэробной очистки от органических веществ и нитрификации (окисления органических загрязнений и аммонийного азота в аэробных условиях) и денитрификации (окисления нитратов до газообразного азота в аноксидных условиях).

С технической точки зрения различают несколько вариантов биологической очистки. На данный момент основными являются варианты со свободно плавающим илом — активный ил (аэротенки), с прикреплёнными микроорганизмами на специальных носителях — биофильтры и метантенки (анаэробное брожение). Последние используются для получения из осадков природного газа (метана), так называемого биогаза.

Системы со свободно плавающим активным илом могут реализовываться в проточном режиме (аэротенк-отстойник) и в циклическом режиме (реакторы периодического действия).

Также в биологической очистке после аэротенков существует вторичные отстойники. Во вторичных отстойниках находятся илососы. Они предназначены для удаления активного ила со дна вторичных отстойников и возврат в аэротенк (возвратный ил). Лишний прирощенный ил выводится из системы (избыточный ил).

Биологическая очистка основана на способности активного ила к осаждению, поэтому всегда процесс биологической очистки включает два этапа: 1. контакт активного ила с загрязнённой водой определённое время (рассчитывается по различным методикам), 2. отстаивание (процесс гравитационного разделения активного ила и очищенной воды. Для ускорения процесса илоразделения самой современной является технология мембранного разделения с применением ультрафильтрационных мембран.

Метод позволяет очистить воду от примесей железа, сероводорода, аммония, марганца, уменьшить жесткость воды, удалить привкусы и цвет, обеззаразить от бактерий.

Метод заключается в переработке загрязнений микроорганизмами активного ила и последующем разъединении прореагировавшей смеси. Механизм процесса состоит из нескольких стадий:

· Сорбционное накопление загрязняющих веществ на поверхности биомассы

· Расщепление высокомолекулярных органических веществ за счет внешних ферментативных воздействий до молекул небольших размеров и проникновение их внутрь клетки

· Реакции с внутренними ферментами клетки, сопровождающиеся окислением низкомолекулярных веществ до Н2О, СО2 и синтезом новых клеточных веществ

Подробнее о биологической очистке

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРУДЫ

Биологический пруд – искусственно созданный резервуар малой глубины, предназначенный для очистки и доочистки сточных вод. Такая очистка является биологической очисткой первой категории. Биопруды должны содержать большое количество водорослей, которые синтезируют кислород – без него невозможно создать комфортные условия для жизни микроорганизмов. Так как водоросли используют углекислый газ и аммонийный азот, выделяющиеся в результате разложения органических веществ, необходимо соблюдать оптимальные условия температуры и рН-среды. Наличие фильтрационных полей – одно из обязательных условий работы биологического пруда, на них сбрасываются стоки.

 

Биопруды из-за небольшой глубины применяются для очистки впадающих в водохранилище рек и промышленных стоков. Ряд недостатков биопрудов:

· Относительно малая производительность

· Необходимость больших площадей земли

· Сезонность – наибольшая результативность проявляется летом

Существует несколько типов прудов:

· Контактные водоемы – стоячая вода позволяет ускорить биохимическое окисление

· Проточные водоемы – стоки разбавляют речной водой

· Анаэробные пруды – применение анаэробных методик, небольшая глубина 2-3 м

· Проточные пруды – стоки не разбавляют речной водой

Пруды организовывают так, чтобы получилось несколько ступеней с общей продолжительностью пребывания стоков в них несколько дней.

АНАЭРОБНАЯ ОЧИСТКА

Такой процесс очистки ведется при помощи бактерий, которым для жизнедеятельности не требуется кислород. Его принято называть брожением.

Анаэробные процессы необходимы для перевода трудно окисляемых веществ до легко усваиваемых на следующей аэробной зоне. Часть органики подвергается деструкции, а остальная используется на прирост биомассы. Часто такие аппараты проектируются в две ступени. На первой - в цилиндрическую емкость организуется рецикл иловой смеси, для наращивания концентрации биоценоза. Перемешивание организуется мешалками или насосным оборудованием. Вторая оборудована конусным днищем, где происходит накопление осадка. На этой ступени наблюдается доокисление органических веществ, а также осаждение и уплотнение скопления микроорганизмов.

Очистку проводят в метантенках – закрытый резервуар с трубой для отвода биогаза, образующегося в результате брожения. Степень очистки составляет 85%.

АЭРОБНАЯ ОЧИСТКА

Происходит в результате жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в присутствии кислорода.

При анаэробной очистке сточных вод протекают два процесса – сорбция загрязнений активным илом и их внутриклеточное окисление микроорганизмами.

В ходе аэробной очистки растворенные органокомплексы, а также не осаждающиеся твердые вещества переходят в биомассу активного ила. В таких сооружениях обычно устанавливается загрузка, на которой непрерывно развиваются прикрепленные аэробно-факультативные микроорганизмы, обеспечивающие совместно с рециркулируемым активным илом деструкцию органических загрязнений. Для протекания биоокислительных процессов и перемешивания сточных вод с активным илом в зоны аэрации блоков биоочистки постоянно должен подаваться сжатый воздух. Очистку проводят в аэротенках и биофильтрах. Степень очистки достигает 99%.

Физико-химический этап

Данные методы используют для доочистки от растворённых примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции.

 

В настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются:

· Аэрация

· флотация;

· сорбция;

· центрифугирование;

· ионообменная и электрохимическая очистка;

· гиперфильтрация;

· нейтрализация;

· экстракция;

· эвапорация;

· выпаривание, испарение и кристаллизация.

Важным этапом при очистке сточных вод является механическое обезвоживание осадка. На данный момент существует несколько технологий обезвоживания — с помощью камерных фильтр-прессов, с помощью дисковых шнековых дегидраторов, с помощью ленточных прессов и с помощью центрифуг (декантеров). Каждая технология имеет свои плюсы и минусы (занимаемая площадь, энергопотребление, стоимость и т. п.). При обезвоживании обычно используют реагент (флокулянт) для увеличения эффективности обезвоживания. В настоящее время широкое применение получает использование центрифуг для обезвоживания. Качество разделения жидкой и твёрдой фракции самое высокое из вышеупомянутых технологий.

Простейшие укрытия

К простейшим укрытиям относятся - щели, траншеи, окопы, блиндажи, землянки и т.д. Все эти сооружения максимально просты, возводятся с минимальными затратами времени и материалов.

Щель может быть открытой и перекрытой. Она представляет собой ров глубиной 1,8 - 2 м, шириной по верху 1 - 1,2 м, по низу 0,8 м. Обычно щель строится на 10 - 40 человек. Каждому укрываемому отводится 0,5 м. Устраиваются щели в виде расположенных под углом друг к другу прямолинейных участков, длина каждого из которых не более 10 м. Входы делаются под прямым углом к примыкающему участку. Перекрытие щели делается из бревен, брусьев, железобетонных плит или балок. Сверху укладывают слой мятой глины или другого гидроизоляционного материала (рубероида, толя, пергамина и т.д.) и все это засыпается слоем грунта 0,7-0,8 м. Нормативное время укрытия населения в защитных сооружениях гражданской обороны:

· в убежищах- 2 суток,

· в противорадиационных укрытиях – 2 суток,

· в укрытиях– в период действия обычных средств поражения –1 сутки, в зонах возможного радиоактивного заражения –2 суток.

Пластики

Полимерами называют химические вещества, образованные соединением нескольких, иногда очень многих одинаковых молекул без существенного изменения их структуры.

Пластмассы – это материалы, в состав которых входят полимеры – органические вещества с высоким молекулярным весом.

Полимеры являются основой пластических масс. Простые пластмассы состоят из одних химических полимеров. Сложные пластмассы помимо полимеров включают добавки: наполнители, пластификаторы, красители, отвердители, катализаторы и др.

Наполнители в пластмассы вводят в количестве 40—70% для повышения твердости, прочности, жесткости, а также придания особых специфических свойств, например фрикционных, антифрикционных и др. Наполнителями могут быть ткани, а также порошкообразные, волокнистые вещества.

Пластификаторы (стеарин, олеиновая кислота) повышают эластичность, пластичность и облегчают обрабкеЁотку пластмасс. Их содержание колеблется в пределах 10—20%.

Отвердители (амины) и катализаторы (перекисные соединения) в количестве нескольких процентов вводят в пластмассы для отверждения, т. е. создания межмолекулярных связей и встраивания молекул отвердителя в общую молекулярную сетку.

Красители (минеральные пигменты, спиртовые растворы органических красок) придают пластмассам определенную окраску и снижают их стоимость. Состав компонентов, их сочетание и количественное соотношение позволяют изменять свойства пластмасс в широких пределах.

Изделия из пластмассы обладают малым объемным весом от 20 до 2200 кг/м3 и высокой прочностью. Например, у текстолита предел прочности при разрыве достигает 150 МПа, у древопластиков – 350 МПа.

Полимеры получают путем химических превращений на основе реакций поликонденсации или полимеризации простейших химических веществ, получаемых из столь доступных видов сырья, как каменных уголь, известь, воздух, нефть и т.п.

Количество видов полимеров очень велико и постепенно увеличивается.

Все высокомолекулярные вещества, применяемые в пластмассах, делят на четыре класса А, Б, В, Г. Способ получения А – полимеризацией, Б – поликонденсацией, В – модификацией природных полимеров, Г – путем деструктивной перегонки органических веществ.

Высокомолекулярные вещества класса Г – это природные и нефтяные битумы, каменноугольные дегти, масла.

Полимеры класса В, получаемые изменением свойства природных полимеров, очень мало применяют в строительстве.

Полимеры различно ведут себя при нагревании. Например, имеющие линейное строение, при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Их называют термопластичными полимерами.

Полимеры, имеющие пространственное строение молекул после затвердевания, не могут повторно обратимо расплавляться и затем снова затвердевать. Они носят название термореактивных полимеров.

Главнейшие из этих синтетических полимеров, применяемых в строительстве.

Полимеризационные полимеры класса А

Полиэтилен – – его получают путем полимеризации этилена. Исходный продукт для производства полиэтилена – технический этилен

 – имеет формулу. Этилен – бесцветный газ со слабым эфирным запахом, горит он светящим пламенем. Имеет температуру плавления 100 °С и плавится при температуре 115 °С, он не растворим на холоде и в обычных условиях. Предел прочности при разрыве 10–20 МПа.

Полипропилен получают полимеризацией пропилена. В результате полимеризации пропилена, продолжающейся 5–6 часов при 65–70 °С и давлении 10–12 атм., выпадает белый порошок – полипропилен. Удельный вес – 9,0 Н/см3; температура размягчения 164–168 °С; предел прочности при разрыве 30–35 МПа; удельная ударная вязкость 80 кГсм/см2. Применяют для изготовления труб и пленок.

Поливинилхлорид получают путем полимеризации винилхлорида. Удельный вес 14 Н/см3; предел прочности при растяжении – 50 МПа; удельная ударная вязкость 100 кГсм/см2.

Полиизобутилен – эластичный каучукоподобный материал, высокомолекулярный продукт полимеризации изобутилена. Изобутилен – бесцветный газ, получаемый из побочных продуктов крекинга нефти. Для получения полиизобутилена реакцию проводят при температурах около – 100 °С в присутствии растворителя (жидкого этилена с температурой – 104 °С) и катализаторов (трехфтористого бора).

Полистирол получают полимеризацией стирола (). Стирол – бесцветная жидкость. Он не растворим в воде, но растворим в спирте, эфире.

Поливинилацетат получают полимеризацией винилацетата. Слабо набухает в воде и не устойчив к действию кислот и щелочей, при нагревании свыше 150 °С он разлагается с выделением уксусной кислоты. Предел прочности при разрыве – 50 МПа. Применяют при производстве лаков и мастики.

Поликонденсационные полимеры класса Б 

Фенолоальдегидные полимеры получают путем реакции поликонденсации фенола и альдегида. Применяют фенолоальдегидные полимеры для производства клеев, древесноволокнистых и древесностружечных плит, водостойкой фанеры и т.д.

Карбомидные полимеры получают полуконденсацией амидо-формальдегида. К амидо-формальдегидньм полимерам относят мочевино-формальдегидные (карбомидные) и меламино-формальдегидные.

Карбомидные полимеры широко применяют для получения лаков, клеев, пористых материалов и т.д.

Полиуретаны получают при конденсации технических полиуретанов из гексаметилендиизоционата –и бутандиола –. Из полиуретанов изготовляют антикоррозионные лаки; их применяют для склейки фанеры, для изготовления тепло- и звукоизоляционных материалов.

Кремнийорганические полимеры получают путем полуконденсации органических и минеральных материалов. Силикатные полимеры, имеющие кремний-кислородную так называемую силоксиновую связь, характерную для силикатных полимеров, придают им твердость и жесткость, в то время как углеродистые способствуют получению гибких, пластичных и эластичных веществ. Они обладают тепловой и химической стойкостью. Кремнийорганические полимеры обладают теплостойкими и гидрофобными свойствами. На основе этих полимеров создано много видов лаков и эмалей, жаростойких и атмосферостойких изделий.

 

Эпоксидные полимеры (полиэпоксиды) получают при поликонденсации эпихлоргидрина с веществами, имеющими подвижный атом водорода (фенолами, спиртами и аминами). Типичными представителями этих полимеров могут служить полиэпоксиды, получаемые из эпихлоргидрина и диоксидифенолпропана. Они легки, прочны, обладают высокой адгезией к металлам, малой усадкой при отвердении, стойкостью к действию многих химических реагентов и хорошо сочетаются с другими полимерами. Они растворяются в спирте или ацетоне. Выпускает промышленность эпоксидные полимеры марок ЭД-5, ЭД-6 (жидкие), ЭД-13 и ЭД-15 (твердые) с молекулярным весом от 4000 до 20000 Н/см3.

Классификация пластмасс.

Пластмассы классифицируют по следующим признакам:

1. По виду наполнителя: с твердым наполнителем; с газообразным наполнителем,

Твердые наполнители в виде порошков, например, графит, древесная мука, кварц, гипс и др., волокон, например очесов хлопка и льна, волокон из стекла и асбеста, слоистые, например тканей хлопчатобумажной, стеклянной, асбестовой, бумаги.

2. По реакции связующего полимера к повторным нагревам. Термопластичные пластмассы на основе термопластичного полимера размягчаются при нагреве и затвердевают при последующем охлаждении. Термопласты отличаются низкой усадкой 1—3%, Для них характерны малая хрупкость, большая упругость и способность к ориентации.

Термореактивные пластмассы на основе термореактивных полимеров (смол) после тепловой обработки — отверждения — переходи в термостабильное состояние. Термореактивные пластмассы отличаются хрупкостью, имеют большую усадку 10—15% и содержат в своем составе наполнители.

3. По применению пластмассы можно подразделить на следующие группы: конструкционные — для силовых деталей и конструкций, для несиловых деталей; прокладочные, уплотнительные; фрикционные и антифрикционные; электроизоляционные, радиопрозрачные, теплоизоляционные, стойкие к воздействию огня, масел, кислот, облицовочно-декоративные.

Один и тот же пластик часто обладает свойствами, характерными, нескольких групп. Например, текстолит может быть одновременно конструкционным, электроизоляционным и прокладочным материалом.

Термопластичные пластмассы

Термопласты способны работать при температурах не выше 60—70°С поскольку выше этих температур их физико-механические свойства резко снижаются. Некоторые теплостойкие пластмассы способны работать при 150—200 °С, а термостойкие полимеры с жесткими цепями устойчивы до 400—600 °С.

Предел прочности термопластов изменяется в пределах 10—100МПа, модуль упругости — (1,8—3,5)-103 МПа. Длительное статическое нагружение термопластов вызывает появление вынужденно-эластической деформации и снижает их прочность. Наличие в структуре полимеров кристаллической составляющей, делает их более прочными и жесткими.

Полиэтилен 

Его получаю; полимеризацией бесцветного газа этилена при низком и высоком давлении. Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) имеет высокую плотность и кристалличность до 74—95%. ПЭВД отличается пониженной плотностью и содержит в структуре до 55—65% кристаллической составляющей.

Полиэтилен способен длительное время работать при 60—100 °С. Морозостойкость достигает -70 "С и ниже. Химически стоек и нерастворим в растворителях при 20 °С.

Полиэтилен применяют для изоляции защитных оболочек кабелей проводов, деталей высокочастотных установок и для изготовления коррозионностойких деталей — труб, прокладок, шлангов. Его выпускают в виде пленки, листов, труб, блоков.

Полиэтилен подвержен старению. Для защиты от старения в полиэтилен вводят сажу 2—3%, замедляющую процесс старения в 30 раз.

Полистирол. Это аморфный, твердый, жесткий, прозрачный полимер, имеющий преимущественно линейное строение. Молекулярная масса полистирола в зависимости от степени полимеризации может достигать 600 000. Наибольшее распространение имеют полистролы с массой 200 000—300 000, применяемые для изготовления листов и деталей методом литья под давлением.

Полистиролу присущи высокие диэлектрические свойства, удовлетворительная механическая прочность, невысокая рабочая температура (до 100°С)

Он набухает в 65%-ной азотной, уксусной кислотах, бензине и керосине. При температуре выше 200 °С разлагается, образуя стирол.

Полистирол применяют для производства слабонагруженных деталей и высокочастотных изоляторов.

Недостатками свойств полистирола являются его хрупкость при пониженных температурах, склонность к постепенному образованию поверхностных трещин.

Фторопласт-4 (политетрафторэтилен) имеет аморфно-кристаллическую структуру. Скорость кристаллизации зависит от температуры в очень малой степени до 250 °С и не влияет на его механические свойства. Температурный порог длительной эксплуатации фторопласта-4 ограничивается 250°С. Он относительно мягок. Применяют для изготовления труб, клапанов, насосов, шлангов, а также используют в качестве низкочастотного диэлектрика.

Фторопласт-4 отличается чрезвычайно высокой стойкостью к действию агрессивных сред: соляной, серной, плавиковой, азотной кислот, царской водки, пероксида водорода, щелочей. Он разрушается под действием расплавов щелочных металлов, а также фтора и фтористого хлора при повышенных температурах. Фторопласт-4 не горит и не смачивается водой и многими жидкостями.

Политетрафторэтилен не охрупчивается до -269 °С. Он сохраняет гибкость при температуре ниже -80°С. Фторопласт-4 имеет низкий коэффициент трения (0,04), не зависящий от температуры плавления (327 °С) кристаллической составляющей.

Недостатками фторопласта-4 следует считать его токсичность вследствие выделения фтора при высоких температурах, хладотекучесть и трудность переработки из-за отсутствия пластичности.

Фторопласт-4 применяют для изготовления мембран, труб, вентилей, насосов, уплотнительных прокладок, сильфонов, манжет, антифрикционных покрытии на металлах, а также электрорадиотехнических деталей.

Полярные термопласты

Трифторхлорэтилен (фторопласт-3) полимер белого цвета. Фторопласт-3 с высокой степенью кристалличности обнаруживает повышенную плотность, твердость и механические свойства. Полимер с низкой степенью кристалличности более пластичен, Фторопласт-3 имеет диапазон рабочих температур от -105 до 70 °С. Нагрев выше 300 °С вызывает его деструкцию с образованием токсичного газообразного фтора.

Фторопласт-3 по химической стойкости несколько уступает фторопласту-4, но все же его стойкость к действию органических растворителей, кислот, щелочей и других агрессивных сред высокая. Полимер легко перерабатывается в изделия методами прессования, литья под давлением и др,

Полиметилметакрилат (органическое стекло) — аморфный, бесцветный, прозрачный термопласт. При нагреве до 80 °С начинает размягчаться, а при 105—150 °С становится пластичным. Основным критерием, определяющим его пригодность, является прочность. Повышение механических свойств органических стекол осуществляют путем двухосного растяжения при нагреве до температуры, превышающей температуру размягчения. Механические свойства органических стекол зависят от температуры.

Стекла с ориентированными макромолекулами менее чувствительны к концентраторам напряжений, более стойки против «серебрения». «Серебро» органических стекол — результат появления на поверхности и внутри материала мелких трещин, образующих полости с полным внутренним отражением. Дефект является результатом действия внутренних напряжений, возникающих в связи с низкой теплопроводностью и высоким температурным коэффициентом линейного расширения.

Проблема повышения ударной вязкости и термостойкости органических стекол помимо их вытяжки в пластическом состоянии (ориентированные стекла) решается применением многослойных стекол (триплексов), полученных склеиванием двух листов из органического стекла с помощью бутварной опенки.

Органические стекла не подвержены действию разбавленных кислот, щелочей, углеродных топлив и смазок, растворяются в органических кислотах (уксусной, муравьиной), хлорированных углеводородах.

Органическое стекло выпускается промышленностью в виде листов толщиной 0,8—24 мм. Его используют в автомобилестроении и других отраслях техники. Из оргстекла изготавливают оптические линзы, детали светотехнических устройств.

Поливинилхлорид (ПВХ) — стоек во многих средах: воде, щелочах, разбавленных кислотах, бензине. Размягчается при температуре, близкой к 70 °С. Поливинилхлорид используют в виде винипласта и пластиката. Винипласт содержит стабилизаторы (карбонаты металлов) и представляет собой непрозрачное твердое вещество. Хорошо поддается механической обработке, легко сваривает различными клеями.

Материал применяют для облицовки: ванн и в качестве защитного покрытия металлических емкостей. Склонен к хладотекучести, чувствителен к надрезам, отличается хрупкостью при низких температурах и низкой теплостойкостью. Выпускается промышленностью в виде лент, трубок. Его часто используют в качестве уплотнителя воздушных гидравлических систем, изолятора проводов и защитных оболочек ей аккумуляторных баков. 

Термореактивные пластмассы

Пластмассы на основе этих смол отличаются повышенной прочностью, не склонны к ползучести не способны работать при повышенных температурах. Смолы в пластмассах являются связкой и обладать высокой клеящей способностью, теплостойкостью, химической в агрессивных средах, электроизоляционными свойствами, доступной технологией переработки, малой усадкой при затвердевании.

 

Эпоксидные смолы содержат в молекулах эпоксиднуго группу;

В чистом виде эпоксидныс смолы — вязкие жидкости, способные длительное время сохранять свойства без изменений. Они растворяются во многих органических растворителях (ацетон, толуол и др.) и нерастворимы в воде, бензине. В присутствии отвердителей (амины, их производные, ангидриды карболовых кислот и др.) эпоксидные смолы быстро затвердевают, приобретая сетчато-пространственное строение. Отверждение смолы — полимерязационный процесс, без выделения воды или низкомолекулярных веществ, и развивается равномерно в весьма толстом слое.

Тип отвердителя определяет условия процесса отверждения либо при комнатной температуре, либо при нагреве до 80—150 °С. Отверждение может происходить без внешнего давления, что выполнить технологически проще, а также при повышенном давлении. Свойства отвержденной эпоксидной смолы зависят от выбранного отвердителя.

Получению монолитной массы затвердевшей эпоксидной смолы способствует сравнительно малая, всего 0,5—2%, усадка. Обнаруживает высокую адгезию ко многим материалам: стеклу, металлам, некоторым пластмассами др.

Пластмассы с порошковыми наполнителями

Пластмассы готовят на основе фенолформальдегидных и других смол. Другими компонентами пластмасс являются пластификаторы, красители и наполнители — древесная мука, молотый кварц, асбест, слюда, графит. Готовые изделия из пластмасс получают методом прессования.