Что такое синтетические материалы
Список синтетических материалов: описание, свойства, преимущества и недостатки
Синтетическая ткань – это основа текстильного производства на данный момент. Просто посмотрите вокруг: вся одежда, мягкая мебель, постельное делается именно из синтетики! А что это такое и какими бывают синтетические материалы – знают единицы. Ниже вы узнаете все о том, что называют синтетической тканью и какой она бывает.
Гетероцепные виды
Гетероцепные виды синтетических тканей получили свое название, благодаря составу макромолекул. За исключением углерода, в них присутствует азот, кислород, сера и другие элементы.
Производятся путем расплава смолы, поэтому при горении не разлагаются.
Широкую распространенность получили из-за возможности растягиваться при нормальных температурах.
Полиэфирные (полиэстер)
Производятся из полиэтиленгликольтерефталат. Наиболее известная ткань на основе этой смолы – полиэстер, которая используется для одежды. Обладают свойством сохранять до половины прочностных характеристик, при нагреве до 185 градусов.
Растворяются, как в сильных кислотах, так и в щелочах (при нагреве). Имеет следующие преимущества:
Полиуретановые
Искусственный материал, по качествам напоминающий резину. Наиболее известная полиуретановая ткань – лайкра, которую часто добавляют в хлопок и лен для повышения эластичности.
Полиамидные
Из полиамидных тканей наиболее известен – нейлон. Наиболее часто встречаются полиамидные лосины, спортивные шорты и кофты, предназначенные для спорта.
Материал не термостоек и может выдержать до 100 градусов тепла, после чего теряет свои свойства. Для военных целей были разработаны огнеупорные типы тканей, сохраняющие качества даже при 600 о С.
Растворяется в любых минеральных кислотах (примеры: борная, угольная, мышьяковая), трихлоэтане, фенольном растворителе и т.д. Почти не впитывает влагу и быстро ее отдает.
Карбоцепные виды
К карбоцепным тканями относится синтетика, имеющая в макромолекуле только углерод. Производится, как правило, из насыщенных гелевых раствором на основе ацетона. Их них обычно изготавливаются монолитные фигуры.
Полиакрилонитрильные
Из полиакрилонитрита изготавливаются бытовые ткани, так как акриловое волокно очень напоминает шерсть. Изделия получаются мягкими и приятными на ощупь.
Из недостатков: высокая электростатичность.
Полиолефиновые
Сюда входят некоторые полиэтилены и полипропилены. Материал чрезвычайно легкий (плотность меньше, чем у воды), поэтому подходит для непотопляемых тросов.
Среди прочих преимуществ:
Единственный минус: низкая термостойкость. Уже при 110 градусах полиолефиновые волокна теряют свои свойства.
Поливинилхлоридные
ПВХ можно встретить в сантехнике и электрокоммуникациях. Обладает средними качествами по прочности и эластичности, поэтому мало подходит для одежды.
Минус: под воздействием воды дает усадку. Длительное пребывание в воде может привести к порче.
Поливинилспиртовые
Волокна, изготовленные на основе поливинилового спирта. Ткани обладают антисептическим свойством, поэтому их можно использовать для стерильных помещений.
Синтетика: насколько экологичен материал
Многие люди не разбираются в понятиях «натуральный» и «экологичный». Но это не одно и то же. Натуральная ткань производится из природного сырья, а экологичный материал — это безопасный для природы и людей. И так получается, что не все натуральные ткани экологичны. При этом синтетический материал изготавливают из сырья, а производство является безотходным. Многие эко-вещи, сшитые из синтетики, намного безопаснее, чем, например, вещи из натурального хлопка, при выращивании которого используются тонны гербицидов. Поэтому надо всегда искать золотую середину.
Синтетические материалы. Виды и свойства
Разновидности синтетических материалов
Синтетические материалы ⭐ — это материалы на основе полимеров, способные под влиянием повышенных температуры и давления принимать заданную форму и сохранять ее в обычных условиях. Полимеры состоят из больших молекул, каждая из которых представляет собой особое соединение молекул-мономеров. Полимеры в пластмассе связывают все ее компоненты: наполнители, пластификаторы, отвердители, красители, катализаторы (ускорители) и др.
Пластмассы в мире применяют относительно недавно. Но представить себе современную жизнь без пластмасс уже невозможно, настолько полезными оказались их свойства. Например, свам — стекловолокнистый анизотропный материал — по прочности не уступает стали и в 3 раза легче ее. Изоляционные синтетические материалы — поропласты, пенопласты — настолько хорошо сохраняют тепло, поглощают шум, что позволяют делать стены и перегородки в десятки раз тоньше, чем из кирпича или камня. А органическое стекло — полиметилакрилат — пропускает самую полезную часть спектра солнечного излучения — ультрафиолетовую — гораздо лучше, чем обычное.
Большинство полимеров получают искусственным путем в результате реакций синтеза — полимеризации или поликонденсации. Схема реакции полимеризации пМ—>Мп (побочные продукты не выделяются), а поликонденсации — пМ —> Мп + R (с выделением низкомолекулярных побочных продуктов — воды, аммиака, спирта, хлорида водорода и др.). Полимерные материалы имеют аморфную и кристаллическую составляющие структуры (больше аморфную). С увеличением доли кристаллической составляющей улучшается износостойкость материала, а с увеличением доли аморфной составляющей — эластичность.
По степени обратимости состояний в результате нагрева и охлаждения синтетические материалы делятся на:
Термопластичные материалы сохраняют начальные свойства после расплавления и затвердевания, а термореактивные при нагревании необратимо разрушаются.
Промышленное значение имеют такие виды пластмасс: полиамидная, полистирольная и полиэтиленовая крошка, мелкодисперсные порошки из полиамида, поливинилбутираля и полиэтилена низкого давления, синтетические (конструкционные) клеи, эпоксидные композиции. В авторемонтном производстве наибольшее применение получили пластмассы на основе полиамида, полиэтилена и фторопласта; волокнит, составы на основе эпоксидных смол, синтетические клеи и герметики.
Поликапроамид — представитель полиамидных смол, который поставляют в виде гранул. Материал является стойким к щелочам, маслам, ацетону, спирту, бензину и др. Он применяется для изготовления подшипников и зубчатых колес и для нанесения износостойких и декоративных покрытий на металлические поверхности. При температуре ниже нуля становится жестким.
Полиэтилен — относительно твердый термопластичный полимер с температурой плавления 120—130 °С. Он эластичен даже при низкой температуре, применяется для изготовления труб и защитных покрытий, а также как изоляционный и упаковочный материал.
Фторопласт (температура плавления 327 °С) — продукт полимеризации этилена, в котором все атомы водорода замещены фтором. По химической стойкости превосходит все известные металлы, в том числе золото и платину. Низкий коэффициент трения и высокая износостойкость позволяют длительно эксплуатировать его при температуре до 250 °С. Область применения фторопласта ограничена практически нулевой адгезией к металлам.
Волокнит представляет собой пресс-материал, состоящий из фенольно-формальдегидной смолы, волокнистого наполнителя (например, хлопковой целлюлозы) и различных добавок. Из него изготовляют крышки и корпусные детали. Стекловолокнит по сравнению с целлюлозным волокнитом имеет более высокие механические и электроизоляционные свойства. Его наполнителем является стекловолокно или стеклолента. Применяют для изготовления деталей автомобилей с повышенной прочностью и теплостойкостью, например, шестерен распределительного вала.
Широкое применение в ремонте получили полимерные композиции на основе эпоксидных смол, которые содержат в своих молекулах эпоксидные группы СН2—С, обладающие высокой реакционной способностью. Сырьем для производства смол служат газы — продукты нефтепереработки. Наиболее часто применяют смолы марок ЭД-16 и ЭД-20. Эпоксидные смолы обладают высокой адгезией к металлам и хорошо сочетаются с другими синтетическими смолами. При взаимодействии с аминами и кислотами эти смолы твердеют и приобретают значительную теплостойкость и прочность. Эпоксидные смолы до твердения растворяются в ацетоне, толуоле и других растворителях.
Эпоксидные композиции включают, как правило, четыре вида компонентов: эпоксидную смолу, пластификатор, наполнитель и отвердитель. Пластификаторы обеспечивают снижение хрупкости, повышение ударной вязкости и стойкости к температурным колебаниям. В качестве пластификаторов применяют дибутил-фталат (ДБФ), триэтиленгликоль (ТЭГ-1), синтетический (карбоксилированный) каучук (СНК-10-10) и тиокол. Наполнители снижают стоимость композиции, играют важную роль в сближении коэффициентов термического расширения композиции и покрываемого материала, в повышении механической прочности, модуля упругости и теплостойкости шва, в изменении вязкости и уменьшении усадки. Например, чугунный порошок, закись железа, тальк, кварцевая и слюдяная мука изменяют в необходимых пределах значения коэффициента термического расширения покрытия, а графит и дисульфид молибдена уменьшают скорость его изнашивания. Непосредственно перед употреблением в композицию вводят отвердитель. В качестве отвердителей применяют полиэтиленполиамин (ПЭПА), аминофенол (АФ-2) и фторид бора (BF3). Последний отвердитель переводит композицию в твердое состояние даже при отрицательной температуре. Нехватка отвердителя удлиняет процесс отверждения, а избыток вызывает хрупкость материала.
Особенности применения
Применение полимерных материалов в авторемонтном производстве обеспечивает снижение массы деталей, сокращает трудоемкость и затраты на ремонт изделий. При восстановлении деталей используют такие положительные свойства пластмасс:
Однако пластмассы по сравнению с металлами быстро стареют, имеют малую теплопроводность и небольшую прочность.
Мир больше не сможет существовать без мягкой, пушистой микрофибры или жесткой водоотталкивающей ПВХ. Синтетическая ткань стала частью комфортной жизни, изменив облик цивилизации до неузнаваемости. Но, несмотря на достоинства и безусловное удобство в быту, у ее использования есть ограничения.
История
История человечества – постоянная борьба за улучшение качества жизни, в том числе за доступную одежду по сезону, за возможность иметь несколько комплектов белья, не носить одно и то же платье десятилетиями.
Шелка, атлас или парча всегда были очень дорогими, доступными лишь знати. Например, в гардеробе у известной транжиры и главного шопоголика своего времени императрицы Елизаветы Петровны после смерти осталось чуть более 3700 платьев. У императрицы, после 20 лет на троне и 52 лет жизни. А ведь платья в те времена не выбрасывали!
Вопрос решился, когда были изобретены химические волокна, из которых получились долговечные дешевые материалы. В частности, синтетическая ткань.
Все началось с Америки и компании DuPont, которая поныне является мировым лидером химической промышленности. В начале XX века специалисты DuPont работали над созданием боевых отравляющих веществ (к примеру, синильной кислоты), разрабатывали для армии США средства защиты от газовых атак противника, реагенты для дезактивации зараженных территорий и поверхностей.
Параллельно «Дюпон» в десятках собственных лабораторий вела исследования, результаты которых тоже надеялась применить для усиления военной мощи своей страны.
В одной из таких лабораторий в штате Делавэр с конца 20-х годов работал доктор органической химии Уоллес Карозерс. Это его команда создала искусственный каучук, известный как неопрен, впервые синтезировала полиэстер. Однако историческим прорывом стало изобретение недорогого в производстве полимера с выдающимися эксплуатационными характеристиками, который получил название «нейлон».
Это было золотое время синтетики: первые несколько месяцев после выхода на рынок нейлоновые чулки стоили в два раза дороже шелковых, их разбирали мгновенно.
Благодаря нейлону II Мировая война обошлась США значительно дешевле, ведь его применяли для пошива парашютов, при изготовлении тентов, палаток и даже автомобильных шин. Был и политический момент: новые изобретения избавили Америку от сырьевой зависимости от Старого Света. Хлопок, джут, пеньку для военных нужд успешно заменил нейлон, каучук – неопрен, брезенты стали изготавливать из полиэстровых композиций.
Потребность в сырье для развития промышленности стимулировала нефтедобычу и экономический рост штатов Среднего Запада, запустив развитие сектора минеральных удобрений. Вступив в войну, правительство США планировало окончательно расправиться с последствиями Великой Депрессии, перезапустить экономику. Им это удалось.
После победы военные разработки постепенно переориентировали на легкую промышленность. Началась эпоха синтетики.
Что такое синтетика
В то время как лен, шерсть, шелк, хлопок – результат многовекового опыта земледельцев и животноводов, синтетическое волокно – это торжество человеческого разума. Все, что принято называть синтетикой, получают – то есть синтезируют, по меткому описанию руководителя DuPont, из «угля, воздуха и воды».
Казалось бы, три составляющие! А ведь список синтетических тканей уже давно перевалил за сотню, постоянно пополняется новыми наименованиями, специально создаваемыми под определенную задачу.
Несмотря на то, что синтетика – это немного уничижительно, она прочно вошла в жизнь современного человека, сделав ее комфортной благодаря своим свойствам.
Общие характеристики и свойства
Независимо от вида, у синтетической ткани множество преимуществ, она пластична, несминаема, долговечна. Изделия незначительно изменяются во время эксплуатации, не деформируются (если сделать фото платья сразу после покупки, а затем – через десять стирок, разница не будет заметна).
Синтетические ткани:
Но, с другой стороны, они электризуются и плавятся от высокой температуры. Некоторые могут быть токсичными, особенно под воздействием солнечных лучей и… человеческого пота.
Какое сырье используется
Сырьем для производства служат отходы от переработки ископаемых углеводородов – нефти, угля, газа. На полученный фенол, бензол или этанол воздействуют измененными условиями давления, температуры или гидратации, а после добавления реагентов получают массу, из которой вытягивают нити полимера. Нити доводят до необходимой плотности, затем из них ткут полотна.
Производство химических волокон токсично, поэтому рекомендуется изделие сначала прополоскать в большом количестве теплой воды, только потом носить.
Какие бывают виды
Синтетические материалы различаются в зависимости от полимеров, из которых их делают.
Полимеры разделяются на две большие группы:
Из-за запатентованных торговых марок синтетические ткани одного и того же состава, но в разных странах и у разных производителей отличаются по названиям.
Полиамидные
Полиамидные ткани мягкие, гладкие, очень крепкие и выдерживающие серьезные нагрузки. Полиамид в 10 раз крепче хлопка!
Популярные полиамиды:
Редко можно встретить 100% полиамид, чаще всего речь о композициях из нескольких видов нитей. Полиамидные нити также добавляют в другие полотна и пряжу, улучшая их характеристики.
Полиуретановые
Память формы, растягиваемость (в 5 – 7 раз), защитные и водоотталкивающие свойства: за это в модной индустрии любят ткани с полиуретановой составляющей, среди которых:
Материалы с полиуретановым напылением рекомендуют садить на подкладку.
Поливинилспиртовые
В зависимости от технологии производства поливинилспиртовые ткани имеют отличающиеся механические свойства. Но в целом они невероятно крепкие, обладают завидной прочностью, стойкие к свету, кислотным, щелочным воздействиям:
Поливинилспиртовые ткани более гигроскопичны, чем остальные.
Полиэфирные (полиэстер)
Из полиэфирных волокон производят полиэстер, одну из самых востребованных синтетических тканей в мире. Она бывает многообразной, от практически идентичной льну до идеального подобия шелка или шерсти:
Полиэстровые материалы упругие, термостойкие, не выгорают и не мнутся.
Полиакрилонитрильные
Мягкие, напоминающие легкую шерсть, нежные ПАН-ткани становятся все популярнее:
Большинство трикотажных и вязаных изделий на рынке, особенно из нижнего ценового сегмента – это чистый ПАН. По некоторым своим характеристикам он обходит овечью шерсть, так как не садится и не линяет, но в то же время не греет, образует неприятные катышки.
Поливинилхлоридные
Без ПВХ не сможет существовать современная промышленность, ведь благодаря их защитным свойствам из них изготавливают спецодежду, ширмы, лечебное белье:
При помощи высокой температуры из ПВХ создают аксессуары (сумки, портмоне) с интересной рельефной поверхностью.
Полиолефиновые
Самая дешевая ткань – полиолефиновая, ее практически не используют в легкой промышленности, она идет на технические цели:
Где используется
Каждый синтетический материал – неотъемлемая часть цивилизации. Их используют повсеместно, от легкой промышленности до космических челноков. Кроме готовых изделий, синтетические ткани находятся в свободной продаже для декора и индивидуального пошива. Искусственные нити добавляют к пряже и мулине мастерицы вязания, ткачества, вышивки, которые хотят надолго сохранить цвета своих работ яркими.
Синтетические материалы: понятие, виды и примеры
Содержание:
В Синтетические материалы это те материалы, которые сделаны из синтезированных полимеров или небольших молекул. Соединения, используемые для изготовления этих материалов, происходят из нефтехимии или нефтехимии.
Для изготовления волокон разных типов используются разные химические соединения. Большинство синтетических материалов состоит из химикатов, получаемых из полимеров, поэтому они прочнее и устойчивее.
Синтетические материалы составляют почти половину всех материалов, используемых во всех областях текстильных технологий. Существуют разные методы производства этих материалов, но наиболее распространенным является токарная обработка расплава. В этом процессе высокие температуры используются для изменения и формования формы и размеров волокон или синтетических материалов.
Это возможно, поскольку натуральные волокна чувствительны к элементам и со временем разрушаются; это означает, что они поддаются биологическому разложению. Натуральные волокна также подвержены повреждениям от вредителей, которые на них питаются, как и в случае с молью, питающейся хлопком, шерстью и шелком.
В последнее время наблюдается бум изобретения новых синтетических материалов. С помощью технологий ученые открыли новые синтетические пути для соединения небольших молекул в большие полиэфирные цепи с правильными свойствами для конкретных целей.
Примером этого являются полипропиленовые волокна, которые используются в коврах, или разновидности полиэтилена, которые используются для изготовления пластиковых бутылок. Им также удалось разработать невероятно сильные вещества, такие как кевлар.
Виды синтетических материалов и характеристики
Биопластики
Пластмассы не разлагаются, поэтому они являются серьезным источником загрязнения окружающей среды. Кроме того, большинство пластмасс получают из сырой нефти, которая не возобновляется.
Но технологии сделали возможным преобразовать возобновляемые ресурсы в пластмассы и синтетические каучуки. Эти вещества устойчивы, потому что они экономят ископаемые ресурсы, и, хотя они еще не поддаются биологическому разложению, это большой шаг вперед для науки.
Нейлон
Это семейство синтетических полимеров, которое было впервые произведено в 1935 году; это было первое синтетическое волокно массового производства. Это было связано с необходимостью замены азиатского шелка и конопли в парашютах во время Второй мировой войны. В то время из него шили шины, палатки, пончо и другие военные принадлежности. Его даже использовали для изготовления бумажных денег в Соединенных Штатах.
Он легко воспламеняется, горит, а не плавится. Довольно эластичный; Он очень прочный, очень хорошо противостоит насекомым, животным, грибам и многим химическим веществам.
Он имеет множество коммерческих применений в синтетических волокнах, таких как напольные покрытия и резиновые арматуры; Он также используется при моделировании автомобильных деталей, особенно моторного отсека, а также в электрооборудовании, зубных щетках, коврах, нейлоне и тканях для одежды.
Твердый нейлон также используется для изготовления щеток для волос и механических деталей, таких как винты и шестерни. Нейлоновые смолы используются в упаковке некоторых пищевых продуктов; особенно в пакетах для духовки и в упаковке для колбасы и мяса.
Пластиковые компаунды
Так называют пластмассы, армированные различными волокнами, чтобы сделать их более эластичными и прочными. Примером могут служить смеси полимеров и углерода, которые создают легкий материал, который используется для транспортировки вещей с эффективным использованием топлива.
Полиэстер
Помимо одежды, многие ткани из полиэстера используются в домашней обстановке и постельном белье. Полиэстер можно найти в рубашках, брюках, куртках, шляпах, простынях, одеялах, подушках, наполнителях, мягкой мебели и полотенцах. Промышленный полиэстер используется для усиления шин, ремней безопасности и пластика с высокой впитывающей способностью.
Этот материал также используется для изготовления бутылок, каноэ, кабелей и голограмм, среди прочего. Кроме того, он используется в качестве отделки деревянных изделий, таких как гитары, пианино и интерьеры яхт.
Самовосстанавливающийся материал
Эти разрабатываемые новые материалы обладают способностью устранять повреждения, которые в других случаях можно было бы считать непоправимыми. Их обнаружили в начале 2000-х.
Углеродное волокно
Это прочный и легкий армированный пластик, содержащий углеродное волокно. Углеродное волокно может быть дорогим в производстве, но оно широко используется в автомобилестроении, авиакосмической промышленности, гражданском строительстве, спортивных товарах и других технических приложениях.
Он жесткий, но в то же время пластичный и обладает хорошей устойчивостью к высоким температурам.
Кевлар
Кевлар также используется в производстве шин для велосипедов, парусных лодок и пластиков для музыкальных барабанов.
Лайкра
Умные реактивные полимеры
Синтетические каучуки и гели могут изменять свою форму в ответ на внешние раздражители; это означает, что они реагируют на изменения в окружающей среде. Эта возможность очень полезна, поскольку может помочь вам в разработке других интеллектуальных материалов, таких как датчики и сигнализация. Когда к этому уравнению добавляется технология самовосстановления, результаты могут найти важное применение во многих отраслях промышленности.
Эти материалы могут быть чувствительны к изменениям температуры, влажности, pH, интенсивности света, а также магнитных и электронных полей. Они могут изменить его цвет, прозрачность или даже форму.
Они используются в биомедицинской инженерии, гидрогелях и биоразлагаемой упаковке.
Акрил
Он был разработан в 1940-х годах. Он прочный, легкий и теплый, поэтому его обычно используют в свитерах, в качестве обивки мебели, в коврах, а также для покрытия обуви и перчаток.
Он такой мягкий, что на ощупь похож на шерсть; После правильной процедуры его можно использовать для имитации других тканей, например, хлопка. Иногда его используют вместо более дорогого кашемира.
Акрил очень прочный и прочный. Очень хорошо принимает цвет, не вызывает проблем при стирке и обычно гипоаллергенен. Что касается одежды, то ее обычно используют при изготовлении чулок, шарфов и шапок. Кроме того, он используется в нитках для вязания, особенно крючком.
Синтетическая резина
Истоки синтетического каучука восходят к концу девятнадцатого века из-за необходимости создать вариант натурального каучука, который мог бы удовлетворить потребности автомобильной промышленности.
Синтетический каучук превосходит натуральный, потому что его состав позволяет ему быть более управляемым и деформироваться без потери эластичности.
Клеи
Клеи могут быть животного, растительного или синтетического происхождения. Последний основан на полимерах, полученных из нефти, а также на синтетическом каучуке или полиуретановых клеях.
В свою очередь, клеи можно разделить по составу на однокомпонентные и двухкомпонентные.
Полимерная глина
Он выполняет функции земляной глины, только состоит в основном из поливинилхлорида (ПВХ). Он присутствует на рынке в течение короткого времени, но его низкая стоимость и возможности позволяют использовать его все шире по сравнению с традиционной глиной.
Силиконовый
Синтезированная композиция силикона была разработана в 1938 году. Это очень универсальный продукт для повседневного использования в таких отраслях, как электроника, строительство, фармацевтика или мебель. Наибольшая вероятность заключается в том, что его можно нагревать до высоких температур без деформации и потери своих свойств.
Термопласты
Термопласты представляют собой комбинацию пластмасс, полученных из сырой нефти вместе с кислородом, водородом и углеродом. Его основная способность заключается в том, что их можно плавить, чтобы впоследствии они могли принять желаемую форму.
Он применяется в автомобильной промышленности для разработки фар, водонепроницаемых изделий, таких как занавески для душа или дождевика, или для изготовления труб.
Ссылки
11 городов Кундинамарки, которые стоит посетить