Սինթետիկ խեժեր՝ արտադրություն, բաղադրություն, կառուցվածք և ծավալ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Քիմիական նյութերն օգտագործվում են արտադրական գործընթացի տարբեր փուլերում և առօրյա կյանքում։ Այս սորտերից մեկը սինթետիկ խեժերն են: Այս նյութերը տարբերվում են կազմով և ծավալով։ Արհեստական խեժերի նպատակը կարող է շատ բազմազան լինել: Կախված արտադրության եղանակից և կազմից՝ որոշվում են դրանց հիմնական բնութագրերը։ Արհեստական խեժերը կքննարկվեն հետագա:

Ընդհանուր նկարագրություն

Սինթետիկ խեժերի արտադրությունը ակտիվորեն սկսվել է անցյալ դարասկզբին։ Արհեստական պոլիմերներն ունեն մի շարք բնորոշ տարբերություններ բնական սորտերից։ Բանն այն է, որ մարդու ստեղծած կոմպոզիցիան հատուկ հատկություններ ունի։ Նրանք կարող են տեղադրվել արտադրության փուլում: Ձևակերպումները կարող են զգալիորեն տարբերվել, ինչը որոշում է դրանց շրջանակը:

Այսօր աշխարհում տարեկան արտադրվում է մոտ 5 տոննա արհեստական պոլիմեր։Սինթետիկ խեժերը և պլաստմասսաները ստացվում են ածուխի, նավթի, գազի կամ այլ բնական բաղադրիչների մշակումից։ Քիմիական միացությունները, որոնք ստացվում են այս կերպ, ունեն ցածր մոլեկուլային քաշ։ Ավելին, դրանք կարող են արտադրվել ոչ միայն կպչուն հաստ խառնուրդի տեսքով։ Այն կարող է լինել նաև փոշի կամ հատիկավոր նյութ։

Սինթետիկ և բնական խեժեր, կարծրացնող, ապահովում են բարձրորակ կպչունություն տարբեր նյութերին: Պոլիմերային կոմպոզիցիաներում այս հատկանիշն ավելի արտահայտված է։ Երբ արհեստական խեժը կարծրանում է, այն կարող է հիանալի կպչունություն ձևավորել բետոնի, մետաղի, ապակու և այլ շինանյութերի հետ: Պտտման գործընթացը այս դեպքում տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանի կամ կատալիզատորների ազդեցության տակ: Որոշ դեպքերում սեղմելը լրացուցիչ օգտագործվում է բարձրորակ կապ ստեղծելու գործընթացում։

Որոշ արհեստական միացություններ բուժման համար միայն ժամանակ են պահանջում: Արդյունքը տարբեր անբարենպաստ պայմաններին դիմացկուն նյութ է, որը չի վախենում ջերմաստիճանի փոփոխություններից, մեխանիկական ազդեցություններից։ Դրանք չեն ոչնչացվում ջրով, ալկալիներով, թթվով, բենզինով կամ յուղով։

Նման առանձնահատկությունները որոշում են ներկայացված ձևակերպումների շրջանակը։ Նրանք կայուն են, ի տարբերություն բնական անալոգների, բնութագրվում են բարձր կատարողականությամբ: Դրանց կիրառման շրջանակը ընդարձակ է։

Արտադրական առանձնահատկություններ

Սինթետիկ խեժը պոլիմեր է, որը ստացվում է որոշակի քիմիական ռեակցիաների ժամանակ։ Արդյունքում ստացվում է բարձր մոլեկուլային միացություն տվյալ հավաքածուովորակները։ Արհեստական ծագման խեժերը ստացվում են պոլիկոնդենսացիայի կամ պոլիմերացման արդյունքում։ Այս երկու գործընթացները հիմնված են տարբեր սկզբունքների վրա։

Պոլիմերացումը ռեակցիաների մի շարք է, որոնց ընթացքում տարրական բաղադրիչների տվյալ քանակությունը միավորվում է բարդ մոլեկուլների մեջ: Այս դեպքում ենթամթերք չեն ձևավորվում։

Պոլիկոնդենսացիան գործընթաց է, որի ընթացքում պարզ մոլեկուլները վերածվում են բարդ միացությունների՝ առաջացնելով օրգանական նյութեր: Դա տեղի է ունենում՝ ստեղծելով նոր ածխածնային կապեր այլ ատոմների հետ։

Այսօր երկու տեսակի խեժերն էլ օգտագործվում են մարդու գործունեության տարբեր ոլորտներում: Նյութի տեսակի ընտրությունը կախված է կատարված աշխատանքի արդյունքի պահանջներից: Սինթետիկ խեժերի և պլաստմասսաների արտադրության ընթացքում ստացվում են երկու տեսակի միացություններ՝.

• ջերմաակտիվ;
• թերմոպլաստիկ.

Արհեստական ծագման ջերմակայուն խեժերը նյութ են, որը կարող է հալվել միայն որոշակի ջերմաստիճանի միջակայքում։ Եթե միջավայրը չի համապատասխանում տվյալ շրջանակին, ապա նյութը դառնում է անթափանցելի և անլուծելի։ Ավելին, նմանատիպ հատկություն ի հայտ է գալիս ինչպես սահմանված սահմանից բարձր ջերմաստիճանի բարձրացման, այնպես էլ նվազման դեպքում։

Արհեստական ծագման ջերմապլաստիկ խեժը ցանկացած պայմաններում պահպանում է պլաստիկությունը և ձուլումը: Կախված հումքի տեսակից, արտադրության եղանակից կարելի է ձեռք բերել էմուլսիա, փոշի, հատիկներ, բլոկներ կամ պոլիմերային նյութի թերթեր։

Դիմում

Սինթետիկ և բնական խեժերը օգտագործվում են մարդու գործունեության տարբեր ոլորտներում: Բայց արհեստական տարբերակներն ավելի լայն տարածում են գտել իրենց հատուկ որակների շնորհիվ։ Ավելի հեշտ է թվարկել այն տարածքները, որտեղ նման նյութեր չեն օգտագործվում, քան հակառակը։ Դրանց կիրառման շրջանակը լայնածավալ է։

Սինթետիկ խեժերի հիմնական կիրառություններից մեկը լաքերի, ներկերի, սոսինձների և հղկող նյութերի արտադրությունն է: Պոլիմերացման իրենց ունակության շնորհիվ նման նյութերն ունեն հատուկ հատկություններ, որոնք անհրաժեշտ են արհեստական քարի, պլաստիկի և ՊՎՔ-ի արտադրության մեջ:

Իր լավ կպչունության շնորհիվ խեժը որակյալ կապ է ստեղծում բետոնի, մետաղի, ապակու և այլ նյութերի մի ամբողջ ցանկի հետ: Արհեստական պոլիմերային միացությունները դիմացկուն են տարբեր անբարենպաստ պայմանների նկատմամբ:

Սինթետիկ խեժերի հիման վրա շատ նյութեր կան: Այսօր արհեստական քարը պատրաստվում է պոլիմերներից։ Դրանից պատրաստվում են տարբեր ապրանքներ՝ պատուհանագոգեր, լվացարաններ, սալիկներ և տարբեր կահույք։

Նման նյութերից ստեղծվում է հատակի միաձույլ ծածկույթ։ Փայտամշակման մեջ օգտագործվում են նաև սինթետիկ խեժեր։ Նրանք թույլ են տալիս ստեղծել բնական նյութերի բարձրորակ ծածկույթ: Շինարարության մեջ օգտագործվում են արդյունաբերական արտադրության տարբեր ճյուղեր, արհեստական ծագման մի շարք խեժեր։ Նույնիսկ բժշկության և գեղեցկության արդյունաբերության մեջ նման միացությունները գտել են իրենց կիրառությունը։

Էպոքսիդային խեժեր

Այսօր արտադրվում են բազմաթիվ տեսակի սինթետիկ խեժեր: Պետք է ավելի մանրամասն դիտարկել ամենահայտնի և լայնորեն օգտագործվող պոլիմերային կոմպոզիցիաները։

Ամենահայտնի սորտերից մեկը էպոքսիդային խեժն է: Կազմը կարող է ունենալ հեղուկ հետևողականություն կամ արտադրվել պինդ ձևով: Այս նյութը անգույն է: Էպոքսիդային խեժերը երկու բաղադրիչ են, պահանջում են կարծրացուցիչի օգտագործում: Առանց կատալիզատորի կազմը չի կարծրանա։ Ավելի արագ պոլիմերացման համար անհրաժեշտ է բարձրացնել խեժի ջերմաստիճանը։

Էպոքսիդը լավ կպչունություն ունի: Սա թույլ է տալիս ամրացնել կերամիկա, մետաղ, ֆայանս և մի շարք այլ նյութեր։ Իր մաքուր ձևով էպոքսիդը նման է մեղրին։

Այս նյութը ստացվում է ֆենոլի և էպիլքլորիդրինի պոլիկոնդենսացիայի ժամանակ։ Ռեակցիային մասնակցում են նաև ամինները և սպիրտները։ Այս կատեգորիայում կան մի քանի նյութեր, որոնք որոշակիորեն տարբերվում են իրենց որակներով: Այսպիսով, պոլիէպօքսիդներն ունեն ցածր խտություն և կարողանում են լավ կապվել մետաղի, քարի հետ։ Միևնույն ժամանակ նյութը գործնականում չի նեղանում, դիմացկուն է թթվայնության նկատմամբ։

Չմշակվող տիպի էպոքսիդային դիանները ջերմակայուն սինթետիկ խեժեր են: Նրանք կարող են լինել դեղինից շագանակագույն գույնով: Մածուցիկությունը կարող է տարբեր լինել: Սրանք նյութեր են, որոնք կարող են լինել ինչպես հեղուկ, այնպես էլ պինդ: Էպոքսիդային խեժը լուծվում է դիօքսանի, եթերների մեջ։

Ստացված էպոքսիդային խեժերը անլուծելի են: Որպես կատալիզատոր կարող են օգտագործվել պոլիամիդներ, ֆենոլ-ֆորմալդեհիդներ և այլն։

Էպոքսիդային խեժերն օգտագործվում են սոսինձների արտադրության մեջ, որոնք օգտագործվում են բնական քարի, բետոնի, կերամիկայի և այլնի միջև ամուր կապեր ստեղծելու համար:

Պոլիեսթեր և ակրիլային խեժեր

Սինթետիկ խեժերի և պլաստմասսաների արտադրության մեջ առանձնանում է այնպիսի տեսականի, ինչպիսին են պոլիեսթեր միացությունները։ Այս նյութը ստեղծվում է սպիրտների մշակման ժամանակ։ Նման խեժը թույլ է տալիս ստեղծել ավելի քիչ դիմացկուն կապ, քան էպոքսիդային միացությունը: Բայց արտադրության առանձնահատկությունների պատճառով պոլիեսթեր սորտերն ավելի էժան են։ Միևնույն ժամանակ, այս խեժերի հետ ավելի հեշտ է աշխատել։

Այս տեսակի արտադրանքի ամենամեծ սպառողներն են ավտոմոբիլաշինական և նավաշինական արդյունաբերությունները, լուսային սարքավորումների արտադրությունը։ Պոլիեսթեր խեժերը անհրաժեշտ են նաև միջնորմների, ցնցուղների և պատուհանագոգերի արտադրության մեջ: Ներկայացված նյութը պնդանալուց հետո հեշտ է ճկվում, կարելի է ներկել համապատասխան միացություններով։

Ակրիլային սինթետիկ խեժերն օգտագործվում են պլաստմասսաների, խճանկարների, արհեստական քարերի արտադրության մեջ։ Նաև նման կոմպոզիցիաները լայնորեն օգտագործվում են լոգարանների, ցնցուղների շինարարության և վերանորոգման աշխատանքների ընթացքում, շատրվանների, ցնցուղների և այլ իրերի դասավորության ժամանակ։ Ակրիլային խեժը արագ կարծրանում է։ Նյութը ավելի քիչ թունավոր է, քան նախկինում թվարկված ձևակերպումները:

Ակրիլային խեժերը օգտագործվում են որպես անկախ նյութ կամ այլ կոմպոզիցիաների արտադրության մեջ: Նրանք ավելացնում են ավազ, մարմարե չիպսեր, ինչպես նաև տարբեր գունանյութեր։ Հետեւաբար, ակրիլը կարող է ունենալ տարբեր երանգներ: Այս խեժին կարելի է ավելացնել առավելագույնը 50% լրացուցիչ բաղադրիչներ:

Ակրիլը կարծրացուցիչ է պահանջում: Պոլիմերացման գործընթացից հետո բաղադրությունը լիովին ոչ ծակոտկեն է, ինչը զգալիորեն բարելավում է կատարումը: Սա զգալիորեն ընդլայնում է նյութի շրջանակը: Կազմում ծակոտիների բացակայության պատճառով արտադրանքը չի ներկվի, երբ ներկող նյութերը ներթափանցեն մակերես: Եթե սալիկը պատրաստված է ակրիլից, ապա ճակնդեղի հյութը հետք չի թողնի դրա վրա։ Նյութը կարող է դիմակայել մինչև 70 ºС տաքացմանը։ Նման արտադրանքի արտադրության համար կաղապարները պատրաստված են գիպսից, սիլիկոնից կամ ապակուց:

Պոլիէթիլեն, պոլիպրոպիլեն, պոլիվինիլքլորիդային խեժեր

Բնական և սինթետիկ խեժերը համեմատելիս վերջիններս ունեն շատ ավելի դրական արդյունք։ Այս կատեգորիան ներառում է կոմպոզիցիաների շատ այլ տեսակներ:

Հաճախ ժամանակակից արդյունաբերության մեջ պատրաստվում և օգտագործվում են պոլիէթիլենային խեժեր։ Նրանք ունեն ճկունության բարձր ցուցանիշներ, որը պահպանվում է նույնիսկ ջերմաստիճանի զգալի նվազման դեպքում (մինչև -60 ºС): Պոլիէթիլենային խեժերից պատրաստված նյութերը անջրանցիկ են, չեն ենթարկվում ագրեսիվ քիմիական նյութերի բացասական ազդեցության: Հետեւաբար, ներկայացված խեժերի բազմազանությունը օգտագործվում է ջրամեկուսիչ ֆիլմի ստեղծման, ինչպես նաև սանտեխնիկական հաղորդակցությունների համար: Պոլիէթիլենային խեժերն օգտագործվում են քիմիապես ակտիվ նյութերի, ինչպես նաև բժշկական, սանիտարական և հիգիենիկ սարքավորումների համար խողովակաշարեր պատրաստելու համար։

Այսօր մեկ այլ հայտնի տեսականի են պոլիպրոպիլենային խեժերը: Ստացվում են պրոպիլենի պոլիմերացման ժամանակ։ Սա գազ է, որը ստացվում է արտադրանքի ճեղքման գործընթացում:նավթավերամշակման արդյունաբերություն. Սինթետիկ խեժերի հիման վրա պոլիպրոպիլենն օգտագործվում է խողովակների, դեկորատիվ նյութերի, գազամեկուսիչ թաղանթների, ինչպես նաև քիմիական սարքավորումների մասեր պատրաստելու համար։

Ժամանակակից արդյունաբերության մեջ հայտնի խեժի մեկ այլ տեսակ պոլիվինիլքլորիդն է: Ստացվում է պոլիմերացման ժամանակ։ Գործընթացում օգտագործվում է վինիլքլորիդ՝ գազ, որը նման է եթերի հոտին և անգույն է։

PVC խեժը արտադրվում է հատիկների տեսքով։ Նյութը դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճաններին, չի կորցնում իր որակները ցրտին։ Այն ունի նաև դիէլեկտրական հատկություններ: Այս նյութը լայնորեն օգտագործվում է ջրամեկուսացման, լինոլեումի, ձգվող առաստաղների թաղանթների, դեկորատիվ նյութերի և այլնի արտադրության համար։

Պոլիիզոբուտիլ, պոլիստիրոլ, վինիլացետատ

Ժամանակակից արդյունաբերության կողմից լայնորեն կիրառվում են Պոլիիզոբուտիլային խեժերը, որոնք ստացվում են պոլիմերացման գործընթացում մոտ 100 ºС ջերմաստիճանում։ Այս նյութը արտաքնապես ռետին է հիշեցնում։ Այն առաձգական է, օգտագործվում է որպես հակակոռոզիոն բաղադրիչ։ Այն թույլ չի տալիս ջրի անցնել, ուստի մետաղական մակերեսները հուսալիորեն պաշտպանված են օքսիդատիվ ռեակցիաներից: Լաքերը և մաստիկները պատրաստվում են պոլիիզոբուտիլենից։

Պոլիստիրոլային սինթետիկ խեժերը ստացվում են պոլիմերացման գործընթացով: Ստացվում է անգույն խեժ, որն օգտագործվում է էմալների, լատեքսի և ջրամեկուսիչ թաղանթների արտադրության համար։ Պոլիմերից ստեղծվում են նաև մեկուսիչ նյութեր։

Պոլիվինիլացետատային խեժերն ենպոլիմերներ, որոնք ստեղծված են քացախաթթվի և վինիլային ալկոհոլի էսթերից: Այն անգույն հեղուկ է՝ բարձր շարժունակությամբ։

Նյութը դիմացկուն չէ ալկալիների և թթուների նկատմամբ: Պոլիվինիլացետատը մի փոքր ուռչում է ջրի մեջ: Այն լուծելի է եթերներում և սպիրտներում, ինչպես նաև անուշաբույր ածխաջրածիններում։

Նյութը թույլ է տալիս ստեղծել քարի, ապակու ամուր կապ: Ուստի պոլիվինիլացետատը լայնորեն կիրառվում է լաքերի և սոսինձների արտադրության մեջ։ Շենքի ներքին հարդարման մեջ այս նյութերը նույնպես լայնորեն կիրառվում են։

Պոլիակրիլատային խեժեր

Ակրիլային խեժի հիման վրա արտադրվում են պոլիակրիլային միացություններ՝ արտադրության ընթացքում ավելացնելով մետակրիլաթթու։ Սա ապակենման թափանցիկ զանգված է, որն օգտագործվում է տարբեր թաղանթների, լուծույթների արտադրության մեջ։ Օրինակ, պոլիակրիլատը օգտագործվում է նյութ ստեղծելու համար, որը պատված է բետոնի վրա, որպեսզի այն ջրամեկուսիչ լինի: Օգտագործվում է նաև ինտերիերի աշխատանքի համար տարբեր այբբենարաններ պատրաստելու համար։

Պոլիկոնդենսացիոն պոլիմերները արտադրվում են հատուկ եղանակով։ Նման գործընթացի ընթացքում բարձր մոլեկուլային նյութ է առաջանում նույն կամ տարբեր տեսակի մոլեկուլների զգալի քանակի համադրմամբ։ Դրա համար ցածր մոլեկուլային քաշի բաղադրիչները խառնվում են: Ռեակցիան տեղի է ունենում ջրի, ամոնիակի, քլորաջրածնի արտազատմամբ։

Ֆորմալդեհիդի խումբ

Հաշվի առնելով սինթետիկ խեժերի տեսակները՝ պետք է ուշադրություն դարձնել նաև ֆորմալդեհիդային խմբին։ Այդպիսի նյութերից է ֆենոլ ֆորմալդեհիդը։ Սախեժը ստացվում է տարբեր ֆենոլների և ֆորմալդեհիդի համադրումից։

Արդյունքը նյութ է, որը բարձր դիմացկուն է և դիմացկուն է բարձր ջերմաստիճաններին: Այս նյութը օգտագործվում է մանրաթելերի, տախտակի արտադրության մեջ: Զբաղվում է նաև լամինատների, սոսինձների, մաստիկների, լաքերի արտադրությամբ։

Ֆենոլ-ֆորմալդեհիդային խեժերի վրա հիմնված ամենահայտնի նյութերն են բակելիտի լաքը, պոլիմեր B: Այս նյութը թույլ է տալիս ստեղծել քիմիական դիմացկուն ծածկույթներ, որոնք օգտագործվում են ասբեստի ցեմենտի տաք կպչման համար՝ տարբեր շինանյութեր միացնելիս:

Ամինոֆորմալդեհիդային միացությունները ստացվում են մելամինի և ֆորմալդեհիդի պոլիկոնդենսացիայի արդյունքում միզանյութով։ Միաժամանակ ստեղծվում են խիստ կանոնակարգված պայմաններ։ Արդյունքում ստացվում է անգույն նյութ, որը համեմատաբար էժան է: Օգտագործվում է ջերմամեկուսացման, սոսինձների և լամինատների ստեղծման համար։

Պոլիուրեթանային խեժեր

Պոլիուրեթանային խեժերը բյուրեղային տիպի պոլիմերներ են: Դրանք բնութագրվում են բարձր հալեցման հատկություններով։ Այս խեժերը ստացվում են դիիզոկնանատների և պոլիհիդրիկ սպիրտների ռեակցիայի արդյունքում։ Նյութը հալվում է ցածր ջերմաստիճանում, ունի մի փոքր հիգրոսկոպիկություն։ Պոլիուրեթանային խեժը դիմացկուն է եղանակին, թթվածին, օզոնին, ալկալիներին և թթուներին:

Պոլիուրեթանները օգտագործվում են սոսինձներ ստեղծելու համար: Օգտագործվում են քարե սալերի սոսնձման համար, այլշինանյութեր.

Շատ պոլիմերներ օգտագործվում են շինարարության, փայտամշակման, ճարտարագիտության և ժամանակակից արտադրության այլ ոլորտներում: Նրանք ունեն պահանջվող որակներ՝ ստեղծելով դիմացկուն, ամուր կապեր, ջրակայուն ծածկույթներ։