50.Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимические системы.

Вопрос: Способы защиты металлов от коррозии.

Основным условием противокоррозийной защиты металлов и сплавов является уменьшение скорости коррозии. Уменьшить скорость коррозии можно, используя различные методы защиты металлических конструкций от коррозии. Основными из них являются:

1). Защитные покрытия.

Защитное покрытие должно быть сплошным, равномерно распределенным по всей поверхности, непроницаемым для окружающей среды, иметь высокую адгезию (прочность сцепления) к металлу, быть твердым и износостойким. Коэффициент теплового расширения должен быть близким к коэффициенту теплового расширения металла защищаемого изделия.

2). Обработка коррозионной среды с целью снижения коррозионной активности (в особенности при постоянных объемах коррозионных сред).

3). Электрохимическая защита.

4). Разработка и производство новых конструкционных материалов повышенной коррозионной устойчивости.

5).Переход в ряде конструкций от металлических к химически стойким материалам (пластические высокомолекулярные материалы, стекло, керамика и др.).

6). Рациональное конструирование и эксплуатация металлических сооружений и деталей.

51.Полимерные органические материалы

Вопрос: Реакции полимеризации. Полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол.

Полимеризация — процесс образования высокомолекулярного вещества (полимера) путём многократного присоединения молекул низкомолекулярного вещества (мономера, олигомера) к активным центрам в растущей молекуле полимера. Молекула мономера, входящая в состав полимера, образует т.наз. мономерное (структурное) звено. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера приблизительно одинаков.

Обычно мономерами являются соединения, содержащие кратные связи, которые способны, раскрываясь, образовывать новые связи с другими молекулами, обеспечивая рост цепей.

Механизм полимеризации обычно включает в себя ряд связанных стадий:

-инициирование — зарождение активных центров полимеризации;

-рост (продолжение) цепи — процесс последовательного присоединения молекул -мономеров к центрам;

-передача цепи — переход активного центра на другую молекулу;

-разветвление цепи — образование нескольких активных центров из одного;

-обрыв цепи — гибель активных центров.

Виды полимеризации

В основу классификации полимеризации могут быть положены различные признаки:

число типов молекул мономеров:

-гомополимеризация — полимеризация одинаковых мономеров;

-сополимеризация — полимеризация двух и более разных мономеров.

-природа активного центра и механизм процесса:

-радикальная полимеризация — активными центрами являются свободные радикалы;

-ионная полимеризация — активные центры ионы или поляризованные молекулы;

-фазовое состояние мономеров:

-газофазная полимеризация;

-жидкофазная полимеризация;

-твердофазная полимеризация.

-структура области, в которой сосредоточены активные центры:

-объемная полимеризация — полимеризация во всем объёме мономера;

-фронтальная полимеризация — полимеризация в узком распространяющемся фронте;

-эмульсионная полимеризация — полимеризация на поверхности

-высокодиспергированных частиц мономера в эмульсии.

-способ инициирования:

-фотополимеризация;

-термическая полимеризация;

-радиационная полимеризация и др..

-структурные особенности полученного полимера:

-стереорегулярная полимеризация — полимеризация с образованием полимеров с -упорядоченной пространственной структурой;

-технологические особенности полимеризации:

-полимеризация при высоком давлении и др..

-химическая природа мономеров:

-полимеризация олефинов и др..

В основе химических превращений полимеров лежит замена одних функциональных групп на другие, что проходит без изменения степени полимеризации.

Полиэтилен — термопластичный полимер этилена. Является органическим соединением и имеет длинные молекулы …—CH2—CH2—CH2—CH2—…, где «—» обозначает ковалентные связи между атомами углерода. Самый распространённый в мире пластик.

Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор, не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80—120°С), при охлаждении застывает, адгезия (прилипание) — чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном — похожим материалом растительного происхождения.

Полиэтилен получают полимеризацией этилена.

Полипропилен — полимер пропилена (пропена).

Получение

Полипропилен получают полимеризацией пропилена в присутствии металлокомплексных катализаторов, например, катализаторов Циглера—Натта (например, смесь TiCl4 и AlR3):

nCH2=CH(CH3) → [-CH2-CH(CH3)-]n

Международное обозначение - PP.

Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси.

Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4—0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным.

Поливинилхлорид(ПВХ, полихлорвинил, винил, вестолит, хосталит, виннол, корвик, сикрон, джеон, ниппеон, сумилит, луковил, хелвик, норвик и др.) — бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе, но обладает малой морозостойкостью (−15 °C). Нагревостойкость: +65 °C.

Химическая формула: [-CH2-CHCl-]n.Международное обозначение — PVC.

Получение

Получается суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе.

Полистирол — продукт полимеризации стирола (винилбензола) относится к полимерам класса термопластов.

Имеет химическую формулу вида: [-СН2-СН(С6Н5)-]n-

Фенильные группы препятствуют упорядоченному расположению макромолекул и формированию кристаллических образований. Это жёсткий, хрупкий, аморфный полимер с высокой степенью оптического светопропускания, невысокой механической прочностью, выпускается в виде прозрачных гранул цилиндрической формы. Полистирол имеет низкую плотность (1060 кг/м³), термическую стойкость (до 105 °С), усадка при литьевой переработке 0,4-0,8 %. Полистирол обладает отличными диэлектрическими свойствами и неплохой морозостойкостью (до −40 °C). Имеет невысокую химическую стойкость (кроме разбавленных кислот, спиртов и щелочей). Для улучшения свойств полистирола его модифицируют путём смешения с различными полимерами — подвергают сшиванию, таким образом получая сополимеры стирола.

Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок. Наиболее широкое применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Получение

Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации стирола.