Datos detallados de materiales poliméricos (materiales basados en compuestos poliméricos)
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Se pueden dividir en fibras naturales, resinas naturales, caucho natural y pegamento animal. Los materiales poliméricos sintéticos se refieren principalmente a plásticos, caucho sintético y fibras sintéticas, además de adhesivos, revestimientos y diversos materiales poliméricos funcionales. Los materiales poliméricos sintéticos tienen propiedades que los materiales poliméricos naturales no tienen o son superiores: menor densidad, mayor mecánica, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico, etc. Los materiales poliméricos se clasifican según su aplicación. Los materiales poliméricos se dividen en caucho, fibra, plástico, adhesivo polimérico, revestimiento polimérico y materiales compuestos a base de polímeros según sus características. ①El caucho es un polímero lineal flexible. La fuerza de valencia entre las cadenas moleculares es pequeña y las cadenas moleculares son flexibles. Bajo la acción de una fuerza externa, puede producirse una gran deformación y puede volver rápidamente a su forma original una vez que se elimina la fuerza externa. Hay dos tipos de caucho natural y caucho sintético. ②Las fibras se dividen en fibras naturales y fibras químicas. Los primeros se refieren a la seda, el algodón, el lino, la lana, etc. Este último se fabrica a partir de polímeros naturales o sintéticos mediante hilado y posprocesamiento. Las fibras tienen alta valencia, baja deformabilidad y alto módulo y generalmente son polímeros cristalinos. ③El plástico está hecho de resina sintética o polímero natural modificado químicamente como componente principal y luego se le agregan rellenos, plastificantes y otros aditivos. Su fuerza intermolecular, módulo y deformación se encuentran entre los del caucho y la fibra. Generalmente según las características de la resina sintética, se divide en plásticos termoestables y plásticos termoplásticos según su uso, se divide en plásticos generales y plásticos de ingeniería; ④El adhesivo polimérico es un material adhesivo cuyo componente principal son compuestos poliméricos naturales sintéticos. Existen dos tipos de adhesivos, naturales y sintéticos. Los adhesivos sintéticos se utilizan ampliamente. ⑤Los recubrimientos poliméricos están hechos de polímeros como principal sustancia formadora de película, agregando solventes y diversos aditivos. Según las diferentes sustancias formadoras de película, se puede dividir en recubrimientos de grasa, recubrimientos de resina natural y recubrimientos de resina sintética. ⑥Los materiales compuestos a base de polímeros son materiales compuestos a base de compuestos poliméricos a los que se les añaden varios materiales de refuerzo. Combina las características de rendimiento del material original y puede diseñarse según las necesidades. Los materiales compuestos poliméricos también se denominan modificación polimérica y se pueden dividir en modificación molecular y ** modificación mixta. ⑦Materiales poliméricos funcionales. Los materiales poliméricos funcionales no solo tienen las propiedades mecánicas generales, propiedades de aislamiento y propiedades térmicas de los polímeros, sino que también tienen funciones especiales como materiales, conversión de energía e información, magnetismo, transmisión y almacenamiento. Ya se aplican materiales poliméricos de conversión de información, materiales poliméricos transparentes, enzimas imitadoras de polímeros, materiales poliméricos biodegradables, materiales poliméricos con memoria de forma y materiales poliméricos médicos. Los polímeros se pueden dividir en las categorías anteriores según sus propiedades mecánicas y condiciones de uso. Sin embargo, no existen límites estrictos entre los distintos polímeros. El mismo polímero se puede convertir en plásticos o fibras, como el nailon, mediante diferentes métodos de síntesis y procesos de moldeo. Los polímeros como el poliuretano tienen propiedades similares al vidrio y buena elasticidad a temperatura ambiente, por lo que es difícil saber si son caucho o plástico. Los materiales poliméricos se clasifican según sus funciones de aplicación. Los materiales poliméricos se dividen en tres categorías principales: materiales poliméricos generales, materiales poliméricos especiales y materiales poliméricos funcionales. Los materiales poliméricos de uso general se refieren a materiales poliméricos que pueden producirse a gran escala y han sido ampliamente utilizados en áreas importantes de la economía nacional como la construcción, el transporte, la agricultura, las industrias eléctricas y electrónicas y la vida diaria de las personas. Se divide en diferentes tipos como plástico, caucho, fibra, adhesivo, pintura, etc. Los materiales poliméricos especiales son principalmente un tipo de materiales poliméricos con excelente resistencia mecánica y resistencia al calor, como policarbonato, poliimida y otros materiales, que se han utilizado ampliamente en materiales de ingeniería. Los materiales poliméricos funcionales se refieren a compuestos poliméricos que tienen funciones específicas y pueden usarse como materiales funcionales, incluidas membranas de separación funcional, materiales conductores, materiales poliméricos médicos, materiales poliméricos de cristal líquido, etc.
Clasificación según la estructura de la cadena principal del polímero ① Polímero de cadena de carbono: la cadena principal molecular está compuesta de átomos de C, como PP, PE, PVC ② Polímero de heterocadena: la cadena principal molecular está compuesta de átomos de C, O, N, P y otros . Tales como: poliamida, poliéster, aceite de silicona (3) Polímero orgánico elemental: la cadena principal de la molécula no contiene átomos de C y solo está compuesta por algunos heteroátomos. Por ejemplo, otros tipos de caucho de silicona se clasifican según la geometría de la columna vertebral del polímero: polímeros lineales, polímeros ramificados y polímeros en masa. Según la disposición microscópica de los polímeros, se dividen en polímeros cristalinos, polímeros semicristalinos y polímeros amorfos. Se caracteriza por un gran peso molecular (generalmente superior a 10.000) y una distribución de peso molecular polidispersa. Es decir, los compuestos poliméricos se diferencian de las moléculas pequeñas. Después de la polimerización, se convierten en una mezcla de muchos polímeros con diferentes pesos moleculares. El peso molecular del polímero del que hablamos es en realidad el peso molecular promedio. Por supuesto, el peso molecular promedio calculado también se divide en peso molecular promedio en número, peso molecular promedio por viscosidad, peso molecular promedio en peso, etc. Las moléculas pequeñas tienen un peso molecular fijo y están compuestas por moléculas con un peso molecular determinado. Ésta es una diferencia característica entre polímeros y moléculas pequeñas. Nombre y finalidad El plástico se refiere a un material que tiene como componente principal un polímero y que puede moldearse con una determinada forma bajo determinadas condiciones (temperatura, presión, etc.). ) y conserva su forma a temperatura ambiente. Los plásticos se pueden dividir en termoplásticos y plásticos termoestables según sus condiciones después del calentamiento. Los plásticos que se ablandan cuando se calientan para formar un polímero fundido se convierten en termoplásticos. Los principales termoplásticos incluyen polietileno, polipropileno, poliestireno, polimetacrilato de metilo, cloruro de polivinilo, nailon, policarbonato, poliuretano, politetrafluoroetileno, tereftalato de polietileno, etc. Los plásticos que se solidifican al calentarse y forman una estructura reticulada e insoluble se denominan plásticos termoendurecibles. Los más comunes incluyen resina epoxi, plástico fenólico, poliimida, resina de melamina formaldehído, etc. Los métodos de procesamiento de plástico incluyen inyección, extrusión, laminación, prensado en caliente, moldeo por soplado, etc. Caucho El caucho se puede dividir en caucho natural y caucho sintético. El componente principal del caucho natural es el poliisopreno. Las principales variedades de caucho sintético incluyen caucho butílico, caucho de butadieno, caucho de cloropreno, caucho EPDM, caucho de acrilato, caucho de poliuretano, caucho de silicona, caucho de flúor, etc. Fibras Las fibras son otra aplicación importante de los materiales poliméricos. Las fibras sintéticas comunes incluyen nailon, poliéster, fibra de poliéster acrílico, fibra de aramida, fibra de polipropileno, etc. El recubrimiento de pintura es una capa de material polimérico que se aplica a la superficie de productos industriales o cotidianos con fines estéticos o de protección. Los recubrimientos industriales de uso común incluyen resina epoxi y poliuretano. Adhesivo polimérico El adhesivo es otro material polimérico importante. El ser humano utiliza desde hace mucho tiempo materiales poliméricos naturales como el almidón y la goma como adhesivos. Los adhesivos modernos se pueden dividir en tipos poliméricos según sus métodos de uso, como los de resina epoxi; los de tipo termofusible, como el nailon y el polietileno; los de tipo soluble en agua, como el almidón; Nuevos materiales poliméricos Los materiales poliméricos incluyen plásticos, caucho, fibras, películas, adhesivos y revestimientos. Entre ellos, los plásticos, las fibras sintéticas y el caucho sintético, conocidos como los tres principales materiales sintéticos de los polímeros modernos, se han convertido en materiales indispensables e importantes para la construcción económica nacional y la vida diaria de las personas. Aunque los materiales poliméricos se están desarrollando rápidamente debido a las muchas ventajas irremplazables de los metales y los materiales inorgánicos, los llamados polímeros de uso general que solo se pueden usar en condiciones normales se han producido en masa. Tienen poca resistencia mecánica y rigidez, y poco calor. Resistencia baja. El desarrollo de la tecnología de ingeniería moderna ha planteado requisitos más altos para los materiales poliméricos, promoviendo así el desarrollo de materiales poliméricos en la dirección del alto rendimiento, la funcionalización y la biotecnología. Como resultado, se han creado muchos polímeros nuevos con bajo rendimiento, alto precio y excelente rendimiento. surgió. Membrana de separación de polímeros La membrana de separación de polímeros es una membrana semipermeable selectivamente permeable hecha de materiales poliméricos. El uso de esta membrana semipermeable, impulsada por diferencia de presión, gradiente de temperatura, gradiente de concentración o diferencia de potencial, hace que la tecnología de separación de mezclas de gases, mezclas líquidas o soluciones de sustancias orgánicas e inorgánicas sea más ahorradora de energía, eficiente y limpia, por lo que es Se consideran tecnologías importantes que sustentan la nueva revolución tecnológica. Los procesos de separación por membranas incluyen principalmente ósmosis inversa, ultrafiltración, microfiltración, electrodiálisis, diálisis a presión, separación de gases, pervaporación y separación de membranas líquidas. Se utiliza para separación preparativa, pervaporación y separación de membranas líquidas. Existen muchos tipos de materiales poliméricos que se utilizan para preparar membranas de separación. Actualmente se utilizan ampliamente el arce, la poliolefina, los lípidos de celulosa y la silicona. Hay muchas formas de membranas, generalmente se utilizan membranas planas y fibras superiores. La promoción y aplicación de membranas de separación de polímeros puede lograr enormes beneficios económicos y sociales. Por ejemplo, el uso de membranas de intercambio iónico para electrolizar la sal puede reducir la contaminación y ahorrar energía: la desalinización del agua de mar y la desalinización por ósmosis inversa consumen menos energía que otros métodos; el uso de membranas de separación de gases para enriquecer el oxígeno del aire puede aumentar considerablemente la tasa de recuperación de oxígeno.
Materiales magnéticos poliméricos Los materiales magnéticos poliméricos son uno de los materiales que dan nuevo significado y contenido a las aplicaciones tradicionales del magnetismo y los polímeros (resinas sintéticas, caucho) al tiempo que exploran constantemente nuevos campos de aplicación del magnetismo y los polímeros. Los primeros materiales magnéticos se derivaban de imanes naturales, que luego se sinterizaban o moldeaban en cuerpos magnéticos a partir de magnetita (ferrita). Hay tres tipos de materiales magnéticos comúnmente utilizados en la industria: imanes de ferrita, imanes de tierras raras e imanes de alnico. Sus desventajas son que son duros y quebradizos y tienen una procesabilidad deficiente. Para superar estas deficiencias, surgieron materiales magnéticos poliméricos fabricados mezclando polvo magnético con plástico o caucho. El material magnético polimérico compuesto fabricado mediante este método ha atraído cada vez más atención debido a su peso específico ligero, su fácil procesamiento en productos con alta precisión dimensional y formas complejas, y la capacidad de integrarse con otros componentes. Materiales poliméricos Los materiales magnéticos poliméricos se pueden dividir principalmente en dos categorías, a saber, de tipo estructural y de tipo compuesto. El llamado tipo estructural se refiere a imanes hechos de polímeros sin adición de polvo magnético inorgánico. El principal valor práctico en la actualidad es la capitalización. Materiales poliméricos ópticamente funcionales Los denominados materiales poliméricos ópticamente funcionales se refieren a un material polimérico que puede transmitir, absorber, almacenar y convertir la luz. Actualmente existen muchos materiales de este tipo, que incluyen principalmente materiales fotoconductores, materiales de grabación óptica, materiales de procesamiento óptico, plásticos ópticos (como lentes de plástico, lentes de contacto, etc.), materiales de sistemas de conversión óptica, materiales de visualización óptica, materiales fotoconductores y materiales fotosintéticos. , etc. Mediante la transmisión de luz en toda la sociedad, los materiales poliméricos ópticamente funcionales se pueden convertir en una amplia variedad de materiales ópticos lineales, como vidrio de seguridad ordinario, diversas lentes, prismas, etc. Utilizando las características de propagación curva de los materiales poliméricos, se pueden desarrollar componentes ópticos no lineales, como fibras ópticas de plástico y fibras ópticas compuestas de plástico. Los materiales básicos para los componentes de almacenamiento de información avanzado son el plexiglás y el policarbonato de alto rendimiento. Además, utilizando la reacción fotoquímica de materiales poliméricos, se pueden desarrollar resinas fotosensibles, recubrimientos fotocurables y adhesivos ampliamente utilizados en la industria electrónica y la industria gráfica. Utilizando las propiedades de conversión de energía de los materiales poliméricos, se pueden fabricar materiales fotoconductores y materiales fotocrómicos; basándose en el índice de refracción de algunos materiales poliméricos que cambian con la tensión mecánica, se pueden desarrollar materiales fotoelásticos para estudiar la distribución de la tensión en los materiales de la estructura de fuerza. Los materiales compuestos poliméricos son materiales multifásicos compuestos de materiales poliméricos y otras sustancias con diferentes composiciones, formas y propiedades. La mayor ventaja de los materiales compuestos poliméricos es que tienen las ventajas de varios materiales, como alta resistencia, peso ligero, resistencia a la temperatura, resistencia a la corrosión, aislamiento térmico, aislamiento, etc. Según el propósito de la aplicación, se seleccionan materiales poliméricos y otros materiales con propiedades especiales para fabricar materiales compuestos que satisfagan las necesidades. Los materiales compuestos poliméricos se dividen en dos categorías: materiales compuestos poliméricos estructurales y materiales compuestos poliméricos funcionales. Predomina el primero. Los materiales compuestos estructurales poliméricos incluyen dos componentes: ① Agente de refuerzo. Es un tipo de fibra y tejido de alta resistencia, alto módulo y resistente a la temperatura, como fibra de vidrio, fibra de nitruro de silicio, fibra de boro y superiores. ②Material de la matriz. Principalmente adhesivos, como resina de poliéster insaturado, resina epoxi, resina fenólica, poliimida y otras resinas termoestables, y estireno, polipropileno y otras resinas termoplásticas. Este material compuesto tiene una resistencia específica y un módulo específico más altos que el metal y es un material indispensable en la defensa nacional y en la tecnología de vanguardia. Los materiales poliméricos procesados sintéticamente deben sintetizarse primero y luego procesarse, y el polímero sintético monómero debe granularse y luego fundirse y procesarse. Los métodos de síntesis de materiales poliméricos incluyen polimerización en masa, polimerización en suspensión, polimerización en emulsión, polimerización en solución y polimerización en fase gaseosa. Entre ellos, el iniciador juega un papel importante. Los iniciadores azoicos y los iniciadores de peróxido son iniciadores de uso común, y los aditivos poliméricos a menudo desempeñan un papel importante en la mejora del rendimiento de los materiales poliméricos y la reducción de costos. Tecnología de procesamiento El procesamiento y la conformación de materiales poliméricos no es un proceso físico simple, sino un vínculo importante que determina la estructura final y el rendimiento de los materiales poliméricos. Además de los adhesivos y recubrimientos que se pueden usar directamente sin procesamiento ni moldeo, el caucho, las fibras y los plásticos generalmente deben procesarse para obtener productos mediante los métodos de moldeo correspondientes. Los métodos de moldeo comunes para productos plásticos en general incluyen extrusión, inyección, calandrado, moldeo por soplado, moldeo por compresión o moldeo por transferencia. Los productos de caucho tienen procesos de moldeo como plastificación, mezcla, calandrado o extrusión. Las fibras incluyen la preparación de la solución de hilatura, el moldeado y el bobinado de la fibra, el posprocesamiento, el estirado de la fibra recién hilada y el termofijado. Durante el proceso de moldeo de los polímeros, estos pueden verse afectados por cambios de temperatura, presión, tensión y tiempo de acción, provocando reacciones químicas como la degradación y la reticulación del polímero y cambiando la estructura agregada y la estructura química del polímero. Por lo tanto, la tecnología de procesamiento no sólo determina la apariencia, la forma y la calidad de los productos poliméricos, sino que también tiene un impacto importante en la estructura supramolecular, la estructura texturizada e incluso la estructura en cadena del material.