Полимеры современные конструкционные материалы проект

Исследовательский проект «Мир синтетических полимеров»

Проблеиа, которую я хочу осветить в своей работе,это проблема синтетических материалов, которые прочно вошли в нашу жизнь и окутали всю Планету Земля отходами. В своей работе при помощи опытов и наблюдений-узнать о характерных особенностях синтетических полимеров,особенности вличния их на живые организмы и выявления пользы и вреда.

Скачать:

Вложение	Размер
issledovatelskiy_proekt_mir_sinteticheskih_polimerov.docx	807.77 КБ

Предварительный просмотр:

МБОУ Староюрьевская средняя общеобразовательная школа

Староюрьевского района Тамбовской области

АвторПолютина Ирина Александровна

обучающаяся 9 класса

Руководитель Копылова Наталия Михайловна

учитель химии и биологии

Глава 1. Теоретическая часть……………………6-8

1.2Классификация полимеров. 7-8

1.4Способы получения полимеров

1.5 Применение полимеров

1.6. Плюсы и минусы синтетических полимеров

1.8.Утилизация и переработка твердых отходов

Глава 2. Экспериментальная часть………………9-15

2.1. 1Исследование синтетических материалов

Проблема, которую я хочу осветить в своей работе, это проблема синтетических материалов, которые прочно вошли в нашу жизнь и окутали всю планету отходами. В своей исследовательской работе при помощи опытов и наблюдений – узнать о характерных особенностях синтетических полимеров, особенности влияния их на живые организмы и выявление пользы и вреда полимеров Как правильно подойти к данной проблеме и не навредить человеку и окружающей среде. ? Найти средства утилизации и переработки отходов, дать им вторую жизнь, чтобы не страдала при этом планета Земля.

Широкое внедрение полимерных материалов в различные области человеческой деятельности породило ряд новых важных проблем, с которыми человек сталкивается почти ежедневно. В частности, это проблема окружающей среды, знание особенностей, свойств и областей практического применения полимеров, возможности вторичного использования полимеров.. Синтетические полимерные материалы существенно превосходят по многим параметрам цветные и черные металлы, стекло, древесину и др. Это достигается за счет меньших затрат на производство, монтаж и дальнейшую эксплуатацию.Однако неоднозначен вопрос быть или не быть синтетическим материалам а жизни человека. В своей работе я хочу ответить на не столько простой вопрос.

Актуальность такой информации будет возрастать со временем, так как синтетические полимеры приносят организму человека не только пользу и помощь, но и вред. Таким образом, исследование полимеров в жизни человека является актуальным.

Научная новизна исследования: полимерам принадлежит будущее.

Цель исследования: исследовать роль полимеров в жизни человека и природы.

1. Выяснить историю полимеров

2. Изучить химический состав полимеров и влияние на окружающую среду

3. Найти полезное применение полимерам

Объект исследования: полимеры в жизни человека

Предмет исследования: использование полимеров в жизни человека

Гипотеза: Быть или не быть синтетическим полимерам

Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы обучающимися и их родителями в своей повседневной жизни. Работа имеет практическую значимость и актуальность. Проведенное исследование содействует пропаганде здорового образа жизни.

Выясним историю изготовления синтетических полимеров;

выясним, пользу или вред полимеров;

исследуем «вторую жизнь» полимеров;

обратим внимание жителей нашего посела на проблему загрязнения окружающей среды.

Оборудование: спиртовая горелка, медная проволока, предметное стекло, щипцы, изделия из синтетических материалов.

1. Изучение научной литературы. 2 Наблюдение. 3. Сравнение. 4.Эксперимент.

Сроки проведения: март-сентябрь 2016г

Глава 1. Теоретическая часть

Что же представляет собой этот чудодейственный материал? Что такое полимеры Полимер – это макромолекулярное вещество, состоящее из периодически повторяющихся цепных структур (мономеров). Термин «полимеры» введен Й. Я. Берцелиусом в 1833.

. Синтетические полимеры, широко применяемые во многих производственных отраслях, получили огромное распространение. Например, в легкой промышленности создаются ткани и трикотаж из таких синтетических волокон, как лавсан, нейлон, полипропилен, нитрон. Они очень прочные и практически нестираемые. Благодаря многим ценным свойствам, синтетические полимеры нашли себе применение не только в текстильной промышленности, но и в медицине, косметической и парфюмерной промышленности, сельском хозяйстве, автомобилестроении, строительстве, в быту и в других областях. http://fb.ru/article/43719/sinteticheskie-polimeryi

Полимеры бывают органического либо неорганического происхождения. В органических молекулярных соединениях обязательно присутствие углерода, что не является основополагающим для неорганических или синтетических структур. Органические полимерные соединения бывают элементоорганическими, карбоцепными и гетероцепными. Кроме этого, полимеры подразделяются еще на природные, искусственные и синтетические. Причем из органических моноцепей с помощью определенных химических реакций получают также искусственные макромолекулярные соединения. Например, шерсть либо хлопок в результате химического процесса превращается в искусственные полимерные волокна. А в чем отличительные признаки искусственных полимеров от синтетических? Современные технологические процессы дают возможность искусственного создания или синтезирования полимеров без использования органики, то есть образования из искусственных материалов. Синтетические полимеры получают путем синтеза простых низкомолекулярных субстанций либо из других синтетических полимерных веществ.

Синтетические полимеры, представляющие основной состав волокон данных тканей, получают поликонденсацией определенных химических кислот с такими субстанциями, как этиленгликоль, гексаметилендиамин, полиолефин либо полиакрилонитрил. Поэтому основные качества полимеров-«прародителей» передаются и совершенно новым полисоединениям. В итоге мы получаем очень легкие и эластичные материалы с низкой теплопроводностью, стойкие к химическим, физическим и атмосферным воздействиям

Полимеры классифицируются в соответствии со своим происхождением.

Различают природные или биополимеры, представителями которых являются нуклеиновые кислоты, природные смолы и белки, а также синтетические полимеры, такие, как полиэтилен, полипропилен и смолы фенолоформальдегидной группы. Наиболее активно используется полиэтилен. Он относится к синтетическим термопластичным неполярным полимерам класса полиолефинов. Его получают полимеризацией этилена. Еще один термопластичный неполярный, получивший обширное применение полимер –полипропилен. Это синтетическое вещество класса полиолефинов, получаемое в результате полимеризации пропилена. Как и полиэтилен, полипропилен – белое твердое вещество. Путем поликонденсации терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля получают синтетический термопластичный линейный полимер класса полиэфиров – .полиэтилентерефталат. Широкое применение получил и полистирол. Он представляет из себя жесткий синтетический термопластичный аморфный полимер и является продуктом полимеризации стирола. Еще один линейный термопластичный полимер, незаменимый в быту и промышленности – поливинилхлорид. Пенопласт – вспененная или ячеистая пластмасса. Этот полимер наполнен газом и представляет из себя композиционные материалы с матрицей из полимерных пленок. Широкое применение получили полиамиды и поликарбонаты.

1.4Способы получения полимеров

Способы получения полимеров разнообразны. Биополимеры являются продуктом жизнедеятельности животных и растений. Из древесины путем экстракции фракционного осаждения или другими методами кожи и шерсти животных получают протеин, целлюлозу, крахмалы, шеллак, лигнин и латекс. Как правило, процессы очистки, модификации биополимеров не влияют на структуру их основных цепей. Способы получения полимеров разнообразны. Биополимеры являются продуктом жизнедеятельности животных и растений. Из древесины путем экстракции фракционного осаждения или другими методами кожи и шерсти животных получают протеин, целлюлозу, крахмалы, шеллак, лигнин и латекс. Как правило, процессы очистки, модификации биополимеров не влияют на структуру их основных цепей. В результате процесса переработки биополимеров получают искусственные полимеры. К ним относятся латекс, который получают из природного каучука, также целлулоид, получаемый из нитроцеллюлозы, пластифицированный камфарой с целью повышения эластичных свойств. Синтетические полимеры получают из низкомолекулярных веществ путем синтеза. Они не имеют аналогов в природе. Благодаря синтетическим полимерам произошел резкий толчок в росте производства и использования материалов органического происхождения. Полимерам свойственны высокая механическая прочность, эластичность, электроизоляционные свойства и множество других ценных характеристик, что делает их незаменимыми как в быту, так и в разных отраслях промышленного производства.

1.5 Применение полимеров

Наиболее широко применяются такие типы полимерных материалов, как пластмасса, резина, волокна, лаки и краски, клеи, а также ионообменные смолы, электроизоляционные свойства и множество других ценных характеристик, что делает их незаменимыми как в быту, так и в разных отраслях промышленного производства. Наиболее широко применяются такие типы полимерных материалов, как пластмасса, резина, волокна, лаки и краски, клеи, а также ионообменные смолы.

1.6. Плюсы и минусы синтетических полимеров

Плюсы: в результате химического синтеза человечество получает материалы с заранее заданными параметрами прочности, теплопроводности, устойчивости к химическим воздействиям и прочими свойствами. путем синтеза получают большинство лекарственных препаратов, а также витамины и аминокислоты; производство синтетических материалов позволяет удовлетворить потребности растущего населения, что было бы невозможно при наличии одних природных ресурсов. Большинство полимеров производится путем переработки нефти и природного газа. Сами по себе процессы переработки не вызывают загрязнения природы

Минус : синтетические волокна нередко являются аллергенами; многие материалы содержат токсические вещества (пластик, масла, красители), которые со временем начинают проникать в окружающую среду; период разложения отходов составляет от 100 лет и выше, а утилизация синтетики представляет проблему. Выбросы предприятий по вторичной переработке отходов не слишком полезны. Решением этой проблемы может стать только высокая культура производства как в добывающей, так и в перерабатывающей промышленностиИсточник: http://greenologia.ru/othody/sinteticheskie

1.7.Мусорные богатства России.

Сегодня на территории России, по данным крупнейшего участника рынка твердых бытовых отходов (ТБО) — госкорпорации «Ростехнологии», скопилось свыше 31 млрд. т. неутилизированных отходов. Ежегодно их количество увеличивается на 60 млн. т. Министерство природных ресурсов страны подсчитало, что на каждого жителя страны приходится по 400 кг отходов в год.

А среднестатистическая российская семья из четырех человек выбрасывает около 150 кг разного рода пластмасс, порядка 100 кг макулатуры, около 1000 стеклянных бутылок.

Впрочем, корень мусорной проблемы не столько в постоянном росте объемов ТБО, который можно считать издержками цивилизации, сколько в неумении этими отходами грамотно распорядиться. По тем же данным, не менее 40% всего скопившегося в стране мусора — это ценное вторичное сырье. В переработку же поступает лишь около 7—8% отходов, а остальное вывозится на полигоны.

1.8.Утилизация и переработка твердых отходов

В настоящee врeмя в мировой практикe рeализовано болee дeсятка тeхнологий пeрeработки твeрдых бытовых и промышлeнных отходов. Наиболee распространeнными срeди них являются тeрмичeскиe способы – сжиганиe, газификация и пиролиз (процесс термического разложения отходов без доступа кислорода). В России переработка отходов, по разным подсчетам, может стоить от 2 млрд. до 3,5 млрд. долл. в год. В России действуют лишь 243 мусороперерабатывающих и 50 мусоросортировочных комплексов, а также 10 мусоросжигательных заводов. Этого явно недостаточно для того, чтобы справиться с грандиозным объемом ТБО.

Министерство природных ресурсов России планирует запретить сжигание несортированного и пригодного к переработке мусора. Данный запрет, несомненно, станет первым шагом к формированию цивилизованной системы обращения с ТБО.

Менталитет наших соотечественников сегодня — одно из самых непростых препятствий на пути к созданию в стране мусороперерабатывающей инфраструктуры. Все попытки внедрить систему раздельного сбора ТБО провалились: специальные контейнеры для стекла, бумаги и пищевых отходов подавляющим большинством населения попросту игнорировались. Можно, конечно, ввести новые штрафы — но выстроить процесс отслеживания нарушений не удастся. Нужно повышать экологическую культуру населения в принципе. Причем делать это комплексно, охватывая все возрастные категории, начиная от детсадовцев и заканчивая пенсионерами — людьми, выросшими в другой стране, где вопрос мусора еще не стоял так остро. В с. Староюрьево также существует острая проблема утилизации мусор. Что же происходит в нашем селе Староюрьеве с мусорным богатством?. На сегодняшний день организовано складирование отходов на мусорном полигоне, который требует уже срочного расширения. По улицам в определенные дни ходит транспорт и население сдает бытовой мусор, а на некоторых улицах стоят контейнеры для мусора. Это большой плюс для нашего села. Раньше жители выбрасывали мусор в лесополосы, а то и прямо на дорогу. Волонтерские отряды нашей школы участвуют в очистке от бытового мусора лесополос вдоль проезжей дороги, весной и осенью очищаем берег реки Лесной Воронеж. Радует то, что мусора становится меньше вдоль дорог и в лесополосах.(Приложение 2)

1.9.Продукция вторичной переработки синтетических полимеров

— дешевые волоконные материалы бытового и технического назначения (фильтры, нетканые материалы, автомобильные сиденья, сумки и др.);

— строительные материалы (полимербетонов, черепицы и др.);

— пленок технического назначения, листов, бандажных лент, пластиковых бутылок;

— тары технического назначения или не предназначенной для пищевых продуктов (коробок, вешалок, подставок и др.).

Источник

Полимерные конструкционные материалы: свойства и применение

Конструкционными называют материалы, способные под нагрузкой сохранять первоначально заданную форму изделий. Примеры – строительные компоненты, детали механизмов, рыбацкие удилища. Соединение полимера с армирующим компонентом придает материалу особые свойства и механическую прочность, называется композитом.

Получение конструкционных искусственных материалов

Композит представляет двухкомпонентную систему. Основой служит пластмасса. Если в стадии формирования изделия ввести упрочняющий материал, механические свойства структуры повышаются. Характеристики композитов зависят от матричного полимера, вида наполнителя, способа его введения.

• Волокнистая структура создана из армирующего материала различного состава – металлическая проволока, кордовая нить, стеклоткань, нитевидные кристаллы другого полимера.
• Дисперсно-упрочненные составы со специальными свойствами, для наукоемких производств, космических технологий.
• Слоистые – полученные методом прессования разнородных материалов с последующей прокаткой.

Детали из композита создают, используя литье, формовку, склеивание или сварку.
Конструкционные полимерные материалы разработаны под условия эксплуатации. Изделия для низких температур и жаростойкие отличаются по составу. Основой композита служит полимер, отвечающий требованиям по инертности к агрессивным средам, износоустойчивости, условиям эксплуатации в конкретном месте.
Особенности состава, технология обработки влияют на прочность, вязкость и надежность композита. Материал должен работать длительное время без структурных изменений.

Виды композитных материалов

Основой искусственных конструкционных материалов служат термопластичные и термореактивные полимеры, ВМС. Продукт получают из углеродных радикалов линейной и циклической структуры. Рассмотрим полимерные конструкционные материалы, какова их структура, свойства, применение.
Основой для композитов служат:

• Полиэтилен
• Полистирол
• Поливинилхлорид
• Полипропилен
• Полиамид
• Пенополиуретан
• Смолы
• Полиматричный пластик АБС

АБС состоит из мономеров акрилонитрила, бутадиена и стирола, обладает повышенной жесткостью, износоустойчивостью и прочностью.
Используя основу и различные армирующие вещества, получают конструкционные полимерные композитные материалы. Они превосходят по технологическим показателям сплавы из металлов, дерево, гранит.

Стеклопластики

Стеклопластики создают из термореактивных смол и термопластичных полимеров. Они прозрачны для радиоволн, отличаются высокой прочностью и изолирующими свойствами. Основное вещество склеивает волокна, или стеклоткань, образуя слоеный, прессованный под давлением пирог – стеклотекстолит. Применяется композит во многих секторах промышленности и для изготовления инвентаря для спорта и быта.

Углепластики

Как наполнитель, используют волокна углерода, полученные искусственным путем. Содержание молекулярного углерода в них 99,5 % общей массы. Углепластики – легкие и прочные материалы, практически без линейного расширения. Они обладают высокой электропроводностью. Легкий, прочный материал с малым омическим сопротивлением используют в электротехнической промышленности, для изготовления фильтров.

Органопластики

Применяя жгуты из нитей, ткани, бумагу в качестве наполнителя для смол или термопластических полимеров создают легкие и прочные композиты. Упорядоченная укладка компонента относительно осей придает особую прочность составу. Материал применяется во многих отраслях промышленности, для изготовления пуленепробиваемой защитной одежды используется композит келавр.

Полимеры с порошковым наполнителем

Удешевить изделие из полимера, или придать ему дополнительные свойства помогают порошковые наполнители. Их используют с термореактивными и термопластичными матричными полимерами. Добавками в композитах служат:

• минеральные порошки – каолин, карбонат кальция;
• древесная мука и скорлупа орехов;
• волокна растительные или синтетические;
• крахмал, тальк и другие компоненты.

Недорогие добавки позволяют уменьшить себестоимость продукта, придать ему дополнительную прочность, плотность, упругость. В биоразлагающемся композите используют в качестве органического наполнителя крахмал.

Текстолиты

Полотна ткани, пропитанные смолой, или полимерами, прессованные под давлением при повышенной температуре, называются текстолитом. Из них формуют столешницы, используют как изоляционный материал в электротехнике. Свойства текстолитов зависят от вида тканого полотна и строения матрицы.

Источник