close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Kursach po materialam Kompaudy

код для вставкиСкачать
Частное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"ЮЖНО - УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ"
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ И ЗАЩИТЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
по курсу "Электротехническое и конструкционное материаловедение"
для студентов заочной формы обучения
по направлению:
140400.62 "Электроэнергетика и электротехника"
г. Челябинск, 2013 г.
Приложение А Частное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"ЮЖНО - УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ"
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: Электротехническое и конструкционное материаловедение
НА ТЕМУ: Свойство и область применения диэлектриков
ИЛИ ВАРИАНТ: материал "Полиуретаны"
Выполнил студент
Вахрушев Алексей Александрович
(Ф.И.О.)
1го Спутника 1-87
(адрес проживания)
Группа: ЭЛЗС-301 Результат проверки ______________
Проверил преподаватель __________
Дата проверки ___________________
Челябинск, 2013 г.
СОДЕРЖАНИЕ:
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Химическое определение полиуретана
1.2 Свойства полиуретанов
1.3 Получение полиуретанов
1.4 Применение полиуретанов
1.5 Технические требования
1.7 Требования безопасности
Заключение Список используемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время к полиуретанам (ПУ) относят обширный класс полимеров, зачастую сильно отличающихся химической природой, строением цепи и свойствами, но неизменно содержащих уретановые группы -NHCOO. Полиуретаны являются универсальным материалом, на основе ПУ изготавливают эластичные, полужесткие и жесткие материалы. ПУ перерабатывают практически всеми существующими технологическими методами: экструзией, прессованием, литьем, заливкой. На их основе получают все известные типы материалов и изделий: наполненные, армированные, вспененные, ламинированные, в виде плит, листов, блоков, профилей, волокон, пленок. Наконец, изделия и конструкции на основе ПУ используют во всех без исключения отраслях промышленности.
1. Теоретическая часть
1.1 Химическое определение полиуретана.
Полиуретанами являются химические соединения , в составе которых содержатся уретановые группы NНСОО. Они очень широко применяются сейчас в промышленности.
Первые полиуретаны стали разрабатываться в Германии и США в начале 30-х годов ХХ века.
Целью их разработки являлась необходимость замены таких видов сырья как каучук, пробковое дерево и сталь. Производство полиуретанов в промышленных масштабах началось в Германии в 1944году. В СССР исследование технологии производства полиуретановых соединений начались в 60-е годы сразу в нескольких НИИ Академии наук.
Полиуретаны-гетероцепные полимеры, макромолекула которых содержит незамещенную или замещенную уретановую группу -N(R)-С(О)О-,где R=H, алкил, арил или ацил. Полиуретаны относятся к синтетическим эластомерам и нашли широкое применение в промышленности благодаря широкому диапазону прочных характеристик. Используются в качестве заменителей резины при производстве изделий ,работающих в агрессивных средах. Диапазон рабочих температур-от -60С ДО +80С .
Полиуретаны могут быть вязкими жидкостями или твердыми продуктами-от высокоэластичных мягких резин до жестких пластиков ( твердость по Шору от 15 по шкале А до 60 по шкале D соответственно). Полиуретаны устойчивы к действию кислот, минеральных и органических масел, бензина, окислителей; по гидролитической стойкости превосходят полиамиды.
Полиуретан относится к конструкционным материалам, механические свойства полиуретана дают возможности использовать его в деталях машин и механизмов, подвергающимся силовым нагрузкам. К данному виду промышленных материалов предъявляются очень серьезные требования с точки зрения сопротивляемости воздействию агрессивной внешней среды. Все конструкционные материалы делятся по своей природе на металлические, неметаллические и композитные. Полиуретан по данной классификации относится к неметаллических материалов, хотя и обладает определенным набором свойств металлов и композитов. Существует ряд важнейших критериев для оценки применимости конструкционных материалов в определенных промышленных условиях (прочность, ресурс, температурная стойкость, износостойкость химическая инертность, электрическая проводимость).
Структуру и свойства полиуретанов можно менять в широких пределах путем подбора соответствующих исходных веществ. Они относятся к числу тех немногих полимеров ,у которых можно направленно регулировать число поперечных связей, гибкость полимерных молекул и характер межмолекулярных воздействий. Это дает возможность получать из полиуретанов самые разнообразные материалы - синтетические волокна, твердые и мягкие эластомеры, жесткие и эластичные пеноматериалы, различные термореактивные покрытия и пластические массы.
1.2 Свойства полиуретанов.
Полиуретан характеризуется высокими физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Это позволяет применять полиуретан во многих отраслях промышленности с высокими требованиями к свойствам материала. Различные виды, которые имеет термопластичный полиуретан появились на мировом рынке относительно недавно, но уже завоевали многочисленное признание. Они являются своеобразным связующим звеном между каучуками и пластмассами. Полиуретан сейчас успешно заменяет различные виды резины, каучука, пластика и металлов. Он обладает такими свойствами как эластичность, прочность и высокая износостойкость. Он является великолепным конструкционным материалом, и его применение экономически более выгодно, чем использование естественных материалов. Важнейшим свойством, которым обладает полиуретан - высокая износостойкость , которая сочетается с не менее высокой масло-, бензо- и озоностойкостью, Полиуретан также имеет превосходные теплофизические и эластичные свойства. Изделия, для которых в процессе производства используют полиуретан, по своим свойствам превосходят аналогичные изделия из высококачественных резин. Износостойкость полиуретана в 3 раза превышает износостойкость обычной резины. Он превосходит почти в 2.5 раза резину в прочности на растяжение (35 МПа полиуретана и 12.7 Мпа у резины). Он выдерживает при сжатии давление в 105 Мпа, и может быть использован в диапазоне температур от 50 градусов ниже нуля до 80 градусов выше нуля.
Готовый термостатированный полиуретан может обладать как очень большой твердостью, так и достаточной мягкостью. Степень твердости у полиуретана можно определять по шкале Шора. Она может находиться в диапазоне от 40 до 98 единиц. Чем больше этот показатель, тем тверже материал. В случае с 40 единицами мы имеем мягкий, как пластилин, полиуретан, а если его твердость приближается к 100, то он становится похож на железо, но износостойкость полиуретана не изменяется в обоих случаях.
Полиуретаны не восприимчивы к действию таких агрессивных сред как бензин и окислители. Благодаря значительному увеличению долговечности и повышения качества изделий, полиуретан очень выгодно использовать. Изменяя состав компонентов, и применяя различные технологии, можно изготовить полиуретан, обладающий различными свойствами. Посмотрим на характеристики и особенности, которыми обладает полиуретан по данным таблицы №1.
Таблица №1 - Характеристики и особенности полиуретана
Особенности полиуретанаПоказательВеличина для различных марок полиуретанаКажущаяся плотность, кг/м18-300Разрушающее напряжение, МПа, не менееПри сжатии 0.15-1.0, при изгибе 0.35-1.9Теплопроводность, Вт/мКНе более 0.019-0.03Количество закрытых порНе менее 85-95Водопоглощение, обьемные, %1.2-.2.1
Полиуретан обладает рядом преимуществ по сравнению с другими теплоизоляционными материалами. Некоторые из них приведены ниже.
Полиуретан имеет самый низкий коэффициент теплопроводности из теплоизолирующих материалов;
Полиуретан может быть напылен одним нанесенным слоем от 1 до 12мм как на поверхности любой сложной конфигурации, так и на вертикальные поверхности;
Полиуретан имеет свойство электрического изолятора, устойчив к воздействию открытого пламени и теплового излучения;
Не обледеневает, имеет устойчивость к солям, ультрафиолетовому излучению, химическим соединениям, кроме некоторых растворителей и концентрированных кислот;
У полиуретана отличные адгезивные свойства;
Имеет хорошую прочность и устойчивость к деформациям;
Полиуретан оберегает объекты от действия воды, погоды, образования ржавчины, коррозии , устойчив к действию микроорганизмов, плесени, гниению, может "работать" в грунте;
Эластичен, не растрескивается, не расслаивается и не отслаивается при температуре от -40 до +100С;
Благодаря этому, полиуретан применяется во многих производствах, что делает универсальным, многопрофильным материалом с очень большим потенциалом и огромными перспективами использования в будущем.
Полиуретановые эластомеры:
Твердость, по Шору - 55-95 Sh А
Модуль упругости 100% - 1,6 - 26 МПа
Модуль упругости 300% - 2,4 - 35 МПа
Прочность на растяжение - 13 -52 МПа
Удлинение при разрыве - 250 - 600%
Прочность на разрыв - 30 - 110 н/м
Эластичность по отскоку - 20 - 65%
Истираемость - 20 - 130 мм3
Удельный вес - 1,1 - 1,25
Эластомеры - полиуретановые эластомеры представляют собой каучукоподобный материал. Высокая прочность, износостойкость, эластичность, абразивостойкость и ряд других качеств позволяют с большим эффектом использовать этот материал практически во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства в замен резины, традиционных пластмасс, а в ряде случаев, и металлов. Полиуретаны по сравнению с резинами характеризуются повышенной абразивной стойкостью и механической прочностью.
Эластомеры по сравнению с пластиками имеют меньшую хрупкость, повышенную абразивную стойкость , более высокий срок службы.
Полиуретаны по сравнению с металлами обеспечивают снижение массы изделия, снижение шума при работе, менее интенсивное изнашивание, не подвержены коррозии.
Преимущества эластомеров:
высокая эластичность в диапазоне твердости 55 - 97 единиц Шора по шкале А;
высокая износостойкость;
хорошее воспроизведение формы после деформации;
высокая стойкость к динамическим нагрузкам;
высокие характеристики поглощения ударов и вибрации;
высокие масло-бензостойкость и атмосферостойкость. Основные свойства.
Показатели качества модифицированного ПУ: Наименование показателяНормаМетод анализа
Условная прочность, МпаНе менее 63,0ГОСТ 270-75
Относительное удлинение, %Не менее 700ГОСТ 270-75
Остаточное удлинение, %Не более 10ГОСТ 270-75
Содержание фосфора, %Не более 2,5ГОСТ 208512-75
1.3 Получение полиуретанов.
Изготовление полиуретановых соединений является сложным и энергоемким технологическим процессом. Они получаются путем смешивания и термостатирования двух компонентов полиола и изоцианита. К ним добавляют полиэфирамины. Этот процесс требует применения дорогостоящего оборудования. Технологией изготовления сырья для получения полиуретана обладают Россия, Германия, Италия и США.
Для получения полиуретана применяют несколько методов обработки сырья: экструзию, прессование, литье в открытые формы. Наиболее распространен метод литья полиуретановых эластомеров. Этот метод позволяет изготавливать как большие так и относительно малые по размерам изделия. Таким способом получают шины для транспорта внутри завода. Надежность этих шин до 7 раз выше, чем у шин, получаемых из углеводородного каучука. Также получают и листовые элементы, которые могут быть как тонкими пленками , так и массивными полиуретановыми пластинами. Путем литья изготавливают опоры, втулки, манжеты, уплотнительные кольца, покрытия для металлических валов, роликов и колес, различные детали подверженные абразивному воздействию. Литые полиуретановые изделия широко применяются в горнодобывающей промышленности, где к таким изделиям применяются повышенные требования по сопротивлению к абразивному износу и повышенной температуре.
1.4 Применение полиуретанов
Благодаря своей универсальности , полиуретаны применяются практически во всех сферах промышленности, для изготовления самых разнообразных уплотнений, защитных покрытий, лакокрасочных изделий, клеев, герметиков, деталей машин ( валов, роликов, пружин. ), изоляторов, имплантатов и прочих изделий. Также применяется во вспененном виде, благодаря тому что ряд реакций создания полиуретана сопровождается выделением газа.
Литые полиуретановые изделия широко применяются в горнодобывающей промышленности, где к таким изделиям предъявляются повышенные требования по сопротивлению к абразивному износу и повышенной температуре.
Так же полиуретановые эластомеры, получаемые литьем, применяют при создании приводных ремней конвейерных лент, ткацких станков, в уплотнительных деталях машин и станков, валов приводов в бумажной и текстильной промышленности. Они нашли широкое применение в железнодорожном транспорте, где из литых полиуретановых эластомеров изготавливают детали уплотнений для гидравлических устройств, масляных и пневматических амортизаторов. В автомобилестроении полиуретановые соединения применяют при изготовлении подшипников скольжения в рулевом механизме, а так же в некоторых элементах передней подвески, вкладышах рулевой тяги, самосмазывающихся уплотнениях, товливостойких клапанах и различных маслостойких деталях. Для обувной промышленности разработан специальный обувной полиуретан. Он представляет собой гладкие и рифленые пластины, которые применяются для изготовления подошв и каблуков. Полиуретановые изделия могут быть как однородные по окраске, так и разноцветные.
Хороший полиуретан является достаточно дорогим материалом, и в отличие от таких полиуретановых композиций служит намного дольше, не теряя своих физических качеств.
1.5 Технические требования.
Модифицированный полиуретан должен соответствовать требованиям настоящих технических условий и изготавливаться по техническому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
1.6 Требования безопасности.
При производстве ПУ следует соблюдать меры предосторожности. ФП вреден при вдыхании.
ПУ является устойчивым, при нормальных условиях, веществом и не образует токсичных соединений под воздействием других веществ или факторов производственной среды.
Лица, работающие в производстве ПУ, подлежат прохождению предварительных, при поступлении на работу, и периодических медицинских осмотров, согласно приказу Министерства здравоохранения от 19.06.84 г.
При работе необходимо применять средства индивидуальной защиты: костюм из хлопчатобумажной ткани (ГОСТ 12.4.108-82, ГОСТ 12.4.109-82) или халат из хлопчатобумажной ткани (ГОСТ 12.4.131-83, ГОСТ 12.4.132-83); респиратор или противогаз (ГОСТ 12.4.034-85, ГОСТ 12.4.122-83); защитные очки (ГОСТ 12.4.013-85Е); специальную обувь.
В производстве ПУ производственные помещения должны быть обеспечены приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не выше предельно допустимого, а места их возможного выделения в воздухе рабочей зоны - местными отсосами согласно СН-245-71, СниП 11-Н-М-79.
Контроль за состоянием воздуха производственных помещений проводят по графику санитарного контроля утвержденному главным инженером предприятия и согласованному с местными органами государственного надзора
Заключение.
Полиуретаны благодаря комплексу ценных свойств , являются широко используемыми полимерными материалами , мировое производство которых ежегодно растет.
- Полиуретаны обладают высокими диэлектрическими свойствами, имеют отличную стойкость к маслам и растворителям, не склонны к озоновому старению, имеют высокую стойкость к микроорганизмам и плесени.
- Литьевая технология формирования деталей позволяет получать изделия практически любой формы и размеров недоступных для формирования резиновых изделий. - Высокая стоимость резинотехнических изделий позволяет полиуретанам конкурировать с резиной и в ценовом плане.
Благодаря этим качествам применение полиуретана экономически выгодно в широком спектре отраслей промышленности в том числе при производстве опорных элементов, уплотнительных колец , покрытий валов, колес роликов, манжет для очистки внутренней поверхности труб нефтегазопроводов.
Широкое применение в технике находят полиуретановые эластомеры, в том числе композиционные слоистые материалы на их основе, обладающие ограниченной горючестью. В настоящее время одним из самых распространенных способов снижения горючести полиуретанов является введение в их состав антиперенов , среди которых часто обращаются к фосфорсодержащим полиолам. Список литературы
Семчиков Ю.Д., Высокомолекулярные соединения, М.; Академия, 2003, 367с.
Семчиков Ю.Д., Жильцов С.В., Кашаева В.Н. Введение в химию полимеров. - М., 1988, 157 с.
Статья << Полиуретаны >> , Большая советская энциклопедия , 1940. - Т. 46, 671 с.
Киреев В.В., Высокомолекулярные соединения, М. ; Высшая школа, 1992, 512 с.
Липатов Ю.С., Керча Ю.Ю. , Сергеева Л.М. Структура и свойства полиуретанов - Киев; << Наукова думка>>, 1970, 280 с. 
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
114
Размер файла
36 Кб
Теги
kompaudy, kursach, material
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа