Назначение полимерных и композиционных материалов

Историческая справка происхождения полимеров и композитов

Термин «полимерия» был введен в науку И. Берцелиусом в 1833 для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества (полимеры), имеющие одинаковый состав, обладают различной молекулярной массой, например этилен и бутилен, кислород и озон. Такое содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах. «Истинные» синтетические полимеры к тому времени еще не были известны.

Ряд полимеров был, по-видимому, получен еще в первой половине 19 века. Однако химики тогда обычно пытались подавить полимеризацию и поликонденсацию, которые вели к «осмолению» продуктов основной химической реакции, т. е., собственно, к образованию полимеров (до сих пор полимеры часто называют «смолами»). Первые упоминания о синтетических полимерах относятся к 1838 (поливинилиденхлорид) и 1839 (полистирол).

Химия полимеров возникла только в связи с созданием А. М. Бутлеровым теории химического строения. А. М. Бутлеров изучал связь между строением и относительной устойчивостью молекул, проявляющейся в реакциях полимеризации. Дальнейшее свое развитие наука о полимерах получила главным образом благодаря интенсивным поискам способов синтеза каучука, в которых участвовали крупнейшие учёные многих стран (Г.Бушарда, У. Тилден, немецкий учёный К Гарриес, И. Л. Кондаков, С. В. Лебедев и другие). В 30-х годов было доказано существование свободнорадикального и ионного механизмов полимеризации. Большую роль в развитии представлений о поликонденсации сыграли работы У.Карозерса.

С начала 20-х годов 20 века развиваются также теоретические представления о строении полимеров. Вначале предполагалось, что такие биополимеры, как целлюлоза, крахмал, каучук, белки, а также некоторые синтетические полимеры, сходные с ними по свойствам (например, полиизопрен), состоят из малых молекул, обладающих необычной способностью ассоциировать в растворе в комплексы коллоидной природы благодаря не ковалентным связям (теория «малых блоков»). Автором принципиально нового представления о полимерах как о веществах, состоящих из макромолекул, частиц необычайно большой молекулярной массы, был Г. Штаудингер. Победа идей этого учёного заставила рассматривать полимеры как качественно новый объект исследования химии и физики.

Полимеры — химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

В наши дни всё большее применение обретают различные композитные материалы. Высокая надёжность и прочность обусловили популярность и быстрое распространение композитов по всему миру.

Композит — это искусственно созданный, неоднородный материал. Как правило, он включает в свой состав от двух и более компонентов. Таким образом, композитный материал, состоящий из двух веществ, как бы совмещает в себе достоинства обоих составляющих. Большая часть всех композитов, кроме слоистых, состоит из нескольких компонентов, выполняющих роль матрицы и армирующего составляющего. Последнее, зачастую, представляет собой гибкий материал, поэтому ему и нужна форменная матрица.

Чтобы лучше понять, что такое композитный материал стоит окунуться в историю. Появлению первых образцов оного мы обязаны Египту. Приблизительно в 15 веке до н. э. был создан первый композит, представляющий собой самую обычную фанеру. В Европе материал приобрёл популярность лишь в 16 веке н.э., как материал для изготовления мебели. Многослойное дерево было настолько надёжным, что его стали применять при строительстве авиационного транспорта. Фанера используется и по сей день — это ещё раз подтверждает надёжность и практичность композитных материалов.

В наши дни композитные материалы приобрели ещё большее распространение и стали использоваться даже как покрытие и облицовка. Примером этому может служить алькантара — необычайно крепкая и надёжная ткань. Этот материал представляет собой пластиковые нити, сложенные в несколько слоёв по принципу прядения. Таким образом, мы получаем многоволоконную структуру, отвечающую требованиям категории композитов по всем параметрам. Этот обивочный материал обрел широкую популярность, благодаря своёй мягкости и прочности. Автомобильная алькантара способна соперничать даже с такими материалами, как кожа и замша.

В наши дни композитные материалы выступают в роли обшивочного материала и силовых элементов самых различных конструкций. Наиболее распространён он в автомобилестроении, где такие материалы, как алькантара используются для создания автомобильных чехлов и покрытия различных панелей.

химический полимерный композиционный керамический.