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ANORGANISCHE POLYMERE

Habe inorg. Hauptketten und enthalten keine org. seitliche Radikale. Die Hauptketten sind aus kovalenten oder ionisch-kovalenten Bindungen aufgebaut; in einigen N. des Artikels kann die Kette der ionisch-kovalenten Bindungen durch einzelne Koordinatenverbindungen unterbrochen werden. Charakter. Strukturelle N. des Artikels erfolgt nach den gleichen Merkmalen wie org. oder elementorg. Polymere (vgl. Verbindungen mit hohem Molekulargewicht). Unter natürlichen N. der Artikel naib. weit verbreitet netzförmig, die zu den meisten Mineralien der Erdkruste gehören. Viele von ihnen sind vom Diamant- oder Quarztyp. Elemente top sind zur linearen N.-Bildung fähig. Reihen III-VI gr. periodisch Systeme. Innerhalb von Gruppen nimmt mit zunehmender Reihenzahl die Fähigkeit der Elemente, homo- oder heteroatomare Ketten zu bilden, stark ab. Halogene, wie in org. Polymere, spielen die Rolle von Kettenabbruchmitteln, obwohl alle möglichen Kombinationen von ihnen mit anderen Elementen Seitengruppen bilden können. Elemente VIII gr. können in die Hauptkette aufgenommen werden und bilden koordiniert. N. p. Letztere unterscheiden sich grundsätzlich von org. Koordinationspolymere, Wo ist das Koordinationssystem. Verbindungen bilden nur eine Sekundärstruktur. Mn. oder Salze von Metallen variabler Wertigkeit für makroskopische. St. Sie sind ähnlich wie Mesh N. p.

Lange homoatomare Ketten (mit einem Polymerisationsgrad n> = 100) werden nur von den Elementen der Gruppe VI -S, Se und Te gebildet. Diese Ketten bestehen nur aus basischen Atomen und enthalten keine Seitengruppen, aber die elektronischen Strukturen der Kohlenstoffketten und der S-, Se- und Te-Ketten sind unterschiedlich. Linearer Kohlenstoff - Cumulens= С = С = С = С = ... und Kofferraum CHS = SChS = Mitteltöner ... (siehe. Kohlenstoff); außerdem bildet Kohlenstoff zweidimensionale und dreidimensionale kovalente Kristalle, gem. Graphit und Diamant. Schwefel und Tellur bilden Atomketten mit einfachen Bindungen und sehr hohen P. Sie haben den Charakter eines Phasenübergangs, und der Temperaturbereich der Polymerstabilität weist eine verschmierte Untergrenze und wohldefinierte Obergrenzen auf. Unterhalb bzw. oberhalb dieser Grenzen sind jeweils stabil. zyklisch. Oktamere und zweiatomige Moleküle.

DR. Elemente, sogar die nächsten Nachbarn von Kohlenstoff im Psriodischen. System-B und Si, sind bereits nicht in der Lage, homoatomare Ketten oder cyclische zu bilden. Oligomere mit n> = 20 (unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Seitengruppen). Dies liegt daran, dass nur Kohlenstoffatome in der Lage sind, rein kovalente Bindungen miteinander einzugehen. Aus diesem Grund sind binäre heterokettige N. vom Typ [HMCHLCH] häufiger anzutreffen. n(siehe Tabelle), wobei die M- und L-Atome miteinander ionisch-kovalente Bindungen eingehen. Im Prinzip muss heterochain linear N. des Items nicht binär sein: ein sich regelmäßig wiederholender Abschnitt der Kette kann verwendet werden. durch komplexere Kombinationen von Atomen gebildet. Der Einschluss von Metallatomen in die Hauptkette destabilisiert die lineare Struktur und nimmt stark ab.

KOMBINATIONEN VON ELEMENTEN, DIE BINÄR BILDEN HETEROCIPE ANORGANISCHE POLYMERE TYP [HMCHLCH] n(MIT A + ZEICHEN ERKLÄRT)

* Formulare auch inorg. Polymere der Zusammensetzung [CHVCHRCH] n.

Die Besonderheiten der elektronischen Struktur der Hauptketten von Homoketten-N. p. machen sie sehr anfällig für den Angriff durch Nukleophile. oder elektroph. Agenten. Allein aus diesem Grund sind Ketten, die L als Komponente oder andere periodisch benachbart dazu enthalten, relativ stabiler. System. Aber diese Ketten brauchen normalerweise Stabilisierung, Kanten in der Natur. N. des Artikels ist mit der Bildung von Netzstrukturen und mit einem sehr starken intermol. Interaktion Seitengruppen (einschließlich der Bildung von Salzbrücken), wodurch die meisten selbst linearen N. des Gegenstands unlöslich und makroskopisch sind. St. Sie sind ähnlich wie Masche N. des Artikels.

Praktisch lineare N. des Artikels, To-Roggen in Naib sind von Interesse. Grade sind organischen ähnlich - sie können in der gleichen Phase, im Aggregat- oder Relaxationszustand existieren, ähnliche Supramol bilden. Strukturen usw. Solche N. des Artikels können hitzebeständige Gummis, Gläser, faserbildende usw. sein und auch eine Reihe von sv-in aufweisen, die nicht mehr in org. Polymere. Diese schließen ein Polyphosphazene, Polymerschwefeloxide (mit unterschiedlichen Seitengruppen), Phosphate,. Bestimmte Kombinationen von M und L bilden Ketten, die keine Analoga unter org. Polymere zum Beispiel. mit breitem Leitungsband und Es besitzt ein breites Leitungsband mit gut entwickelten Flächen oder Räumen. Struktur. Ein üblicher Supraleiter bei t-re nahe 0 K ist ein Polymer [CHSNPh] x; beim erhöhte T-Pax es verliert Supraleitfähigkeit, behält aber die halbleitenden Eigenschaften. Hochtemperatursupraleitende Nanopartikel müssen die Struktur von Keramiken aufweisen, dh sie müssen in ihrer Zusammensetzung Sauerstoff (in Seitengruppen) enthalten.

Die Verarbeitung von Erdölprodukten zu Gläsern, Fasern, Keramik etc. erfordert ein Schmelzen, das in der Regel mit einer reversiblen Depolymerisation einhergeht. Daher verwenden sie meist modifizierende, die es ermöglichen, mäßig verzweigte Strukturen in Schmelzen zu stabilisieren.

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Sehen Sie, was "ANORGANISCHE POLYMERE" in anderen Wörterbüchern sind:

Polymere, deren Moleküle anorganische Hauptketten aufweisen und keine organischen Seitenradikale (Rahmengruppen) enthalten. In der Natur dreidimensionales Retikular anorganische Polymere, die in Form von Mineralien Bestandteil von ... ...

Polymere, die keine CC-Bindungen in der Wiederholungseinheit enthalten, jedoch einen organischen Rest als Seitensubstituenten enthalten können. Inhaltsverzeichnis 1 Klassifikation 1.1 Homokettenpolymere ... Wikipedia

Polymere, deren Moleküle anorganische Hauptketten aufweisen und keine organischen Seitenradikale (Rahmengruppen) enthalten. In der Natur sind dreidimensional vernetzte anorganische Polymere weit verbreitet, die in Form von Mineralien Bestandteil von ... ... enzyklopädisches Wörterbuch

Polymere mit einer anorganischen (keine Kohlenstoffatome enthaltenden) Hauptkette eines Makromoleküls (vgl. Makromolekül). Seiten-(Rahmen-)Gruppen sind normalerweise auch anorganisch; Polymere mit organischen Seitengruppen werden jedoch oft auch als H ...

Polymere, Makromoleküle bis Rykh sind anorganisch. CH. Ketten und enthalten keine organischen Seiten. Radikale (Rahmengruppen). Praktisch was zählt ist synthetisch. Polymer Polyphosphonitrilchlorid (Polydichlorfssphase) [P (C1) 2 = N] n. Davon bekommen andere. ... ... Großes enzyklopädisches Polytechnisches Wörterbuch

Polymere, Moleküle bis Rykh sind anorganisch. CH. Ketten und enthalten keine organischen Seitenradikale (Rahmengruppen). In der Natur sind dreidimensionale netzartige Mineralvorkommen verbreitet, die in Form von Mineralen Bestandteil der Erdkruste sind (zB Quarz). V… … Naturwissenschaft. enzyklopädisches Wörterbuch

- (von Poly ... und griechischen Meros teilen sich einen Teil), Stoffe, deren Moleküle (Makromoleküle) bestehen aus eine große Anzahl sich wiederholende Links; das Molekulargewicht von Polymeren kann von mehreren Tausend bis zu vielen Millionen variieren. Polymere nach Herkunft ... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

Ov; pl. (Einheit Polymer, a; m). [aus dem Griechischen. Polys zahlreich und Meros Anteil, Teil] Hohes Molekulargewicht Chemische Komponenten bestehend aus homogenen sich wiederholenden Atomgruppen, weit verbreitet in Moderne Technologie... Natürliche, synthetische Artikel ... ... enzyklopädisches Wörterbuch

- (von den griechischen Polymeren, aus vielen Teilen bestehend, diverse) chemische Verbindungen mit einem hohen Molekulargewicht (von mehreren Tausend bis vielen Millionen), deren Moleküle (Makromoleküle (Siehe Makromolekül)) aus einer großen Anzahl bestehen ... . .. Große sowjetische Enzyklopädie

Anorganisch umfassen Polymere, Makromoleküle
die anorganische Hauptketten aufweisen und keine organischen Seitenreste (Rahmengruppen) enthalten.

Anorganische Polymere werden nach ihrer Herkunft (synthetisch und natürlich), Konfigurationen von Makromolekülen (linear, verzweigt, Leiter, regelmäßig und unregelmäßig planar, regelmäßig und unregelmäßig räumlich vernetzt usw.), der chemischen Struktur der Hauptkette homogen (homoatomar) und Heterokette (heteroatomar). Natürliche anorganische Polymere der retikulierten Gruppe sind sehr weit verbreitet und kommen in Form von Mineralien in der Erdkruste vor.

Anorganische Polymere unterscheiden sich in chemischer und physikalische Eigenschaften aus organischen oder organoelementaren Polymeren, hauptsächlich mit einer anderen elektronischen Struktur der Hauptkette und dem Fehlen organischer Rahmengruppen. Das Existenzgebiet anorganischer Polymere beschränkt sich auf die Elemente der Gruppen III-IV des Periodensystems. Die meisten anorganischen Polymere werden als Mineralien und silikatische Materialien klassifiziert.

BENTONITS

Bentonit-Ton ist ein billiger natürlicher Rohstoff. Aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften haben sie weltweit viel Aufmerksamkeit von Forschern auf sich gezogen. Bentonite sind dispergierte Systeme mit einer Partikelgröße von weniger als 0,01 mm.

Tonmineralien haben eine komplexe Zusammensetzung und sind hauptsächlich Aluminiumhydrosilikate.

Unterschied in der Struktur Kristallgitter bestimmt den ungleichen Dispersionsgrad von Tonmineralien. Der Dispersionsgrad von Kaolinitpartikeln ist gering und wird in der Größenordnung von mehreren Mikrometern bestimmt, während Montmorillonite während der Zersetzung zu Elementarzellen dispergiert werden.

Bentonite zeichnen sich durch eine aktive physikalisch-chemische Wechselwirkung mit Wasser aus. Durch die Bildung einer Hydratationshülle können Tonmineralpartikel Wasser festhalten.

Bentonite werden häufig bei der Herstellung von Zahnpasten verwendet. Zahnpasten enthalten nach bestehenden Rezepturen bis zu 50 % Glycerin. Die Produktion von Glycerin ist jedoch durch die Rohstoffknappheit begrenzt, so dass es notwendig ist, einen billigeren und leichter zugänglichen Ersatz für Glycerin zu finden.

Glycerin in Zahnpasten hilft feste wasserunlösliche Substanzen zu stabilisieren, verhindert das Austrocknen der Paste, stärkt den Zahnschmelz und hohe Konzentrationen bewahrt sie. Zur Stabilisierung fester unlöslicher Stoffe in In letzter Zeit Montmorillonit-Tone werden häufig verwendet. Es wird auch vorgeschlagen, Kaolinit anstelle von Calciumcarbonat als Schleifmittel in Zahnpasten zu verwenden. Die Verwendung von Tonmineralien (Montmorillonit in Form von 8% Gel und Kaolinit) in Zahnpasten ermöglicht die Freisetzung signifikanter Mengen an Glycerin (bis zu 27%) ohne ihre Eigenschaften zu verschlechtern, insbesondere bei längerer Lagerung.

Montmorillonite können verwendet werden, um die Viskosität von Zäpfchengrundlagen in Zäpfchen mit großen Mengen zu erhöhen Drogen... Es zeigte sich, dass die Zugabe von 5-15% Montmorillonit die Viskosität der Zäpfchengrundlage erhöht, was für eine gleichmäßige Verteilung der suspendierten Arzneistoffe in der Grundlage sorgt. Aufgrund ihrer adsorptiven Eigenschaften werden Tonmineralien zur Reinigung verschiedener Antibiotika, Enzyme, Proteine, Aminosäuren und Vitamine verwendet.

AEROSILE

Aerosile sind wie Bentonite anorganische Polymere. Aerosile sind im Gegensatz zu Bentoniten, die natürliche Rohstoffe sind, synthetische Produkte.

Aerosilkolloidales Siliziumdioxid, ein sehr helles weißes Pulver, das in einer dünnen Schicht transparent und bläulich erscheint. Es ist ein hochdisperses, mikronisiertes Pulver mit einer Partikelgröße von 4 bis 40 Mikrometer (hauptsächlich 10-30 Mikrometer), einer Dichte von 2,2 g/cm3. Die Besonderheit von Aerosil ist seine große spezifische Oberfläche - von 50 bis 400 m2/g.

Es gibt mehrere Marken von Aerosil, die sich hauptsächlich in der spezifischen Oberfläche, dem Grad der Hydrophilie oder Hydrophobie sowie Kombinationen von Aerosil mit anderen Substanzen unterscheiden. Die Standard-Aerosil-Typen 200, 300, 380 haben eine hydrophile Oberfläche.

Aerosil wird durch Dampfphasenhydrolyse von Salpetertetrachlorid in einer Wasserstoffflamme bei einer Temperatur von 1100-1400 ° C erhalten.

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Aerosil bei oraler Verabreichung von Patienten gut vertragen wird und ein wirksames Mittel bei der Behandlung von Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes und anderen entzündlichen Prozessen ist. Es gibt Hinweise darauf, dass Aerosil zur Kontraktion der glatten Muskulatur und der Blutgefäße beiträgt und bakterizide Eigenschaften besitzt.

Aufgrund der pharmakologischen Aktivität von Aerosil hat es in der Pharmazie in verschiedenen Darreichungsformen breite Anwendung gefunden, sowohl bei der Schaffung neuer als auch bei der Verbesserung bestehender.

Aerosil wird häufig verwendet, um Suspensionen mit verschiedenen Dispersionsmedien und Suspensionsöl-Einreibemitteln zu stabilisieren. Das Einbringen von Aerosil in die Zusammensetzung von Öl- und Wasser-Alkohol-Glycerin-Einreibemitteln erhöht die Sedimentation und Aggregatstabilität dieser Systeme, um eine ausreichend starke räumliche Struktur zu schaffen, die eine immobilisierte flüssige Phase mit suspendierten Partikeln in den Zellen zurückhalten kann. Es wurde festgestellt, dass die Ablagerung von Festphasenpartikeln in aerosilstabilisiertem Öleinreibemittel fünfmal langsamer erfolgt als in nicht stabilisierten.

In wässrigen und wässrig-alkoholischen Suspensionen beruht die stabilisierende Wirkung von Aerosil hauptsächlich auf elektrostatischen Kräften.

Eine der Eigenschaften von Aerosil ist seine Dämpfungsfähigkeit. Diese Eigenschaft wird genutzt, um aerosilhaltige Gele zu erhalten, die als Salbengrundlage verwendet werden können oder als eigenständige Medikamente zur Behandlung von Wunden, Geschwüren und Verbrennungen dienen.

Die Untersuchung der biologischen Eigenschaften von aerosilhaltigen Gelen zeigte, dass diese keine reizende und allgemein toxische Wirkung haben.

Für Neomycin- und Neomycin-Prednisolon-Salben (mit Neomycinsulfat bzw. Prednisolonacetat 2 bzw. 0,5 %) wurde eine Esilon-Aerosil-Base vorgeschlagen. Salben mit Aerosil sind hydrophob, lassen sich leicht aus Tuben pressen, haften gut auf der Haut und haben eine verlängerte Wirkung.

Aerosil wird häufig als Hilfsstoff bei der Tablettenherstellung verwendet: Es verkürzt die Zerfallszeit von Tabletten, erleichtert die Granulierung und Hydrophilierung lipophiler Arzneistoffe, verbessert die Fließfähigkeit und ermöglicht das Einbringen inkompatibler und chemisch instabiler Arzneistoffe.

Das Einbringen von Aerosil in die Zäpfchenmasse fördert eine Erhöhung der Viskosität, Regulierung des Schwimmintervalls, verleiht der Masse einen homogenen Charakter und reduziert die Schichtung, sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Arzneistoffe und eine höhere Dosiergenauigkeit, ermöglicht das Einbringen von Flüssigkeit und hygroskopischen Substanzen. Aerosil enthaltende Zäpfchen reizen die Rektumschleimhaut nicht. Aerosil wird in Tabletten verwendet, um sie trocken zu halten.

Aerosil ist ein Bestandteil des Zahnfüllungsmaterials als Füllstoff, der dem Füllungsmaterial gute strukturelle und mechanische Eigenschaften verleiht. Es wird auch in verschiedenen Lotionen verwendet, die in der Parfümerie und Kosmetik verwendet werden.

Fazit

Wenn wir die Ergebnisse der Studienarbeit zusammenfassen, können wir schließen über essentielle Rolle hochmolekulare Verbindungen in der Arzneimitteltechnologie. Aus der obigen Einteilung ist ersichtlich, wie breit der Einsatzbereich der betrachteten Verbindungen ist und daraus der Rückschluss auf die Wirksamkeit ihres Einsatzes in der pharmazeutischen Produktion folgt. In vielen Fällen können wir nicht darauf verzichten. Dies ist der Fall bei der Verwendung von verlängerten Dosierungsformen, um die Stabilität des Arzneimittels während der Lagerung und Verpackung von Fertigarzneimitteln zu erhalten. Bei der Gewinnung neuer Darreichungsformen (zB TDS) spielen hochmolekulare Substanzen eine wichtige Rolle.

Aber nicht nur in der Pharmazie haben hochmolekulare Verbindungen ihre Anwendung gefunden. Ihr wirksamer Einsatz in Branchen wie der Lebensmittelindustrie, bei der Herstellung von SMS, in der chemischen Synthese sowie in anderen Industrien.

Bis heute glaube ich, dass die von mir in Betracht gezogenen Verbindungen vollständig in der pharmazeutischen Produktion eingesetzt werden, aber dennoch, obwohl die Methoden und Methoden ihrer Verwendung seit langem bekannt sind und sich mit positive Seite, untersuchen sie ihre Rolle und ihre Ziele bei der Herstellung von Medikamenten immer tiefer.

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In der Natur gibt es elementorganische, organische und anorganische Polymere. Anorganische Materialien umfassen Materialien, deren Hauptkette anorganisch ist und deren Seitenzweige keine Kohlenwasserstoffreste sind. Elemente der III-VI-Gruppen neigen am stärksten zur Bildung von Polymeren anorganischen Ursprungs. Periodensystem chemische Elemente.

Einstufung

Organische und anorganische Polymere werden aktiv untersucht, ihre neuen Eigenschaften werden bestimmt, daher wurde noch keine klare Klassifizierung dieser Materialien entwickelt. Es lassen sich jedoch bestimmte Gruppen von Polymeren unterscheiden.

Je nach Aufbau:

• linear;
• eben;
• verzweigt;
• Polymernetz;
• dreidimensional und andere.

Abhängig von den Atomen der Hauptkette, die das Polymer bilden:

• Homokettentyp (-M-) n - bestehen aus einer Art von Atomen;
• Heterokettentyp (-M-L-) n - bestehen aus verschiedene Typen Atome.

Je nach Herkunft:

• natürlich;
• künstlich.

Um Stoffe, die im Festkörper Makromoleküle sind, als anorganische Polymere einzuordnen, ist es außerdem erforderlich, eine gewisse Anisotropie der räumlichen Struktur und entsprechende Eigenschaften in ihnen zu besitzen.

Hauptmerkmale

Häufiger sind heterokettige Polymere, bei denen elektropositive und elektronegative Atome alternieren, zum Beispiel B und N, P und N, Si und O. Anorganische Polymere mit Heteroketten (NPs) können durch Polykondensationsreaktionen erhalten werden. Die Polykondensation von Oxoanionen wird im sauren Milieu beschleunigt und die Polykondensation von hydratisierten Kationen wird im alkalischen Milieu beschleunigt. Die Polykondensation kann sowohl in Lösung als auch in Gegenwart einer hohen Temperatur durchgeführt werden.

Viele der heterokettigen anorganischen Polymere können nur unter Hochtemperatur-Synthesebedingungen erhalten werden, zum Beispiel direkt aus einfache Stoffe... Die Bildung von Carbiden, bei denen es sich um Polymerkörper handelt, tritt bei der Wechselwirkung einiger Oxide mit Kohlenstoff sowie bei hohen Temperaturen auf.

Lange Homoketten (mit einem Polymerisationsgrad n > 100) bilden Kohlenstoff und p-Elemente der Gruppe VI: Schwefel, Selen, Tellur.

Anorganische Polymere: Beispiele und Anwendungen

Die Spezifität von NP liegt in der Bildung polymerer Makromoleküle mit regelmäßiger dreidimensionaler Struktur. Das Vorhandensein eines starren Gerüsts chemischer Bindungen verleiht solchen Verbindungen eine beträchtliche Härte.

Diese Eigenschaft ermöglicht die Verwendung von anorganischen Polymeren. Die Verwendung dieser Materialien hat die breiteste Anwendung in der Industrie gefunden.

Die außergewöhnliche chemische und thermische Stabilität des NP ist ebenfalls eine wertvolle Eigenschaft. Beispielsweise sind Verstärkungsfasern aus organischen Polymeren an der Luft bis zu Temperaturen von 150-220 °C stabil. Unterdessen bleiben Borfasern und ihre Derivate bis zu 650 ˚С stabil. Daher sind anorganische Polymere vielversprechend für die Entwicklung neuer chemisch- und hitzebeständiger Materialien.

Von praktischer Bedeutung sind auch NPs, die in ihren Eigenschaften gleichzeitig organischen ähnlich sind und ihre spezifischen Eigenschaften behalten. Dazu gehören Phosphate, Polyphosphazene, Silikate, Polymere mit verschiedenen Seitengruppen.

Polymere aus Kohlenstoff

Aufgabe: "Beispiele für anorganische Polymere nennen" - häufig in Lehrbüchern der Chemie zu finden. Es ist ratsam, es mit der Erwähnung der herausragendsten NP - Kohlenstoffderivate durchzuführen. Dazu gehören schließlich Materialien mit einzigartigen Eigenschaften: Diamanten, Graphit und Karabiner.

Carbyne ist ein künstlich hergestelltes, wenig untersuchtes lineares Polymer mit unübertroffenen Festigkeitsindikatoren, die nicht unterlegen sind und laut einer Reihe von Studien Graphen überlegen sind. Carbin ist jedoch eine mysteriöse Substanz. Schließlich erkennen nicht alle Wissenschaftler seine Existenz als eigenständiges Material an.

Äußerlich sieht es aus wie ein metallkristallines schwarzes Pulver. Hat halbleitende Eigenschaften. Die elektrische Leitfähigkeit von Carbin steigt unter Lichteinwirkung deutlich an. Es verliert diese Eigenschaften auch bei Temperaturen von bis zu 5000 ˚С nicht, was viel höher ist als bei anderen Materialien mit ähnlichem Zweck. Das Material wurde in den 60er Jahren von V.V. Korshak, A. M. Sladkov, V. I. Kasatochkin und Yu.P. Kudryavtsev durch katalytische Oxidation von Acetylen. Am schwierigsten war es, die Art der Bindungen zwischen den Kohlenstoffatomen zu bestimmen. Anschließend wurde am Institut für Organoelementverbindungen der Akademie der Wissenschaften der UdSSR eine Substanz nur mit Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen erhalten. Die neue Verbindung wurde Polycumulen genannt.

Graphit - hier erstreckt sich die Ordnung nur in der Ebene. Seine Schichten sind nicht durch chemische Bindungen, sondern durch schwache intermolekulare Wechselwirkungen verbunden, sodass es Wärme und Strom leitet und kein Licht durchlässt. Graphit und seine Derivate sind ziemlich verbreitete anorganische Polymere. Anwendungsbeispiele: vom Bleistift bis zur Nuklearindustrie. Durch Oxidieren von Graphit können Zwischenoxidationsprodukte erhalten werden.

Diamant - seine Eigenschaften sind grundlegend anders. Diamant ist ein räumliches (dreidimensionales) Polymer. Alle Kohlenstoffatome werden durch starke kovalente Bindungen zusammengehalten. Daher ist dieses Polymer extrem haltbar. Diamant leitet keinen Strom und keine Wärme, hat eine transparente Struktur.

Borpolymere

Wenn Sie gefragt werden, welche anorganischen Polymere Sie kennen, können Sie gerne antworten - Borpolymere (-BR-). Dies ist eine ziemlich umfangreiche Klasse von NP, die in Industrie und Wissenschaft weit verbreitet ist.

Borcarbid - seine Formel sieht richtiger so aus (B12C3) n. Seine Elementarzelle ist rhomboedrisch. Das Gerüst wird von zwölf kovalent gebundenen Boratomen gebildet. Und mittendrin eine lineare Gruppe aus drei kovalent gebundenen Kohlenstoffatomen. Das Ergebnis ist eine sehr robuste Konstruktion.

Boride - ihre Kristalle werden wie das oben beschriebene Carbid gebildet. Am stabilsten ist HfB2, das erst bei 3250 °C schmilzt. TaB2 hat die höchste chemische Beständigkeit - weder Säuren noch deren Gemische wirken darauf.

Bornitrid - Es wird wegen seiner Ähnlichkeit oft als weißer Talk bezeichnet. Diese Ähnlichkeit ist wirklich nur oberflächlich. Es ist strukturell dem Graphit ähnlich. Es wird durch Erhitzen von Bor oder seinem Oxid in einer Ammoniakatmosphäre gewonnen.

Borazon

Elbor, Borazon, Kiborit, Kingsongit, Cubonit sind superharte anorganische Polymere. Anwendungsbeispiele: Herstellung von abrasiven Materialien, Metallbearbeitung. Dies sind chemisch inerte Substanzen auf Borbasis. In Bezug auf die Härte ist es anderen Materialien näher als Diamanten. Insbesondere Borazon hinterlässt Kratzer auf einem Diamanten, letzterer hinterlässt auch Kratzer auf Borazonkristallen.

Diese NPs haben jedoch gegenüber natürlichen Diamanten mehrere Vorteile: Sie haben eine hohe thermische Stabilität (sie können Temperaturen bis zu 2000 ° C standhalten, während Diamant mit Geschwindigkeiten im Bereich von 700 bis 800 ° C zerfällt) und eine hohe Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung ( sie sind nicht so zerbrechlich). Borazon wurde 1957 von Robert Wentorf bei einer Temperatur von 1350 ° C und einem Druck von 62.000 Atmosphären gewonnen. Ähnliche Materialien wurden 1963 von Leningrader Wissenschaftlern erhalten.

Anorganische Schwefelpolymere

Homopolymer - Diese Schwefelmodifikation hat ein lineares Molekül. Die Substanz ist nicht stabil, bei Temperaturschwankungen zerfällt sie in oktaedrische Zyklen. Entsteht bei plötzlicher Abkühlung der Schwefelschmelze.

Polymermodifikation von Schwefelsäureanhydrid. Asbest sehr ähnlich, hat es eine faserige Struktur.

Selen-Polymere

Graues Selen ist ein Polymer mit spiralförmigen linearen Makromolekülen, die parallel verschachtelt sind. In den Ketten sind Selenatome kovalent und Makromoleküle durch molekulare Bindungen verbunden. Selbst geschmolzenes oder gelöstes Selen zerfällt nicht in einzelne Atome.

Rotes oder amorphes Selen ist ebenfalls ein Polymer einer Kette, jedoch mit einer schlecht geordneten Struktur. Im Temperaturbereich von 70-90 ° C erhält es gummiartige Eigenschaften und geht in einen hochelastischen Zustand über, der organischen Polymeren ähnelt.

Selenkarbid oder Bergkristall. Thermisch und chemisch stabiler, ausreichend starker räumlicher Kristall. Piezoelektrik und Halbleiter. Unter künstlichen Bedingungen wurde es durch Reaktion und Kohle in einem Elektroofen bei einer Temperatur von etwa 2000°C gewonnen.

Andere Selenpolymere:

• Monoklines Selen ist geordneter als amorphes Rot, aber grau unterlegen.
• Selendioxid oder (SiO2) n – ist ein dreidimensionales vernetztes Polymer.
• Asbest ist ein Selenoxid-Polymer mit einer faserigen Struktur.

Phosphorpolymere

Es gibt viele Modifikationen von Phosphor: weiß, rot, schwarz, braun, lila. Rot - NP mit feinkristalliner Struktur. Es wird durch Erhitzen von weißem Phosphor ohne Luftzugang bei einer Temperatur von 2500 gewonnen. Schwarzer Phosphor wurde von P. Bridgman unter den folgenden Bedingungen erhalten: Druck von 200.000 Atmosphären bei einer Temperatur von 200 ° C.

Phosphornitridchloride sind Verbindungen von Phosphor mit Stickstoff und Chlor. Die Eigenschaften dieser Stoffe ändern sich mit zunehmender Masse. Ihre Löslichkeit in organischen Substanzen nimmt nämlich ab. Wenn das Molekulargewicht des Polymers mehrere Tausend Einheiten erreicht, wird eine gummiartige Substanz gebildet. Es ist das einzige kohlenstofffreie Gummi, das ausreichend hitzebeständig ist. Es zersetzt sich erst bei Temperaturen über 350 °C.

Fazit

Die meisten anorganischen Polymere sind Stoffe mit einzigartigen Eigenschaften. Sie werden in der Fertigung, im Bauwesen, zur Entwicklung innovativer und sogar revolutionärer Materialien eingesetzt. Da die Eigenschaften bekannter NPs untersucht und neue geschaffen werden, erweitert sich der Anwendungsbereich ihrer Anwendung.

Polymere sind Verbindungen mit hohem Molekulargewicht, die aus vielen sich wiederholenden Atomgruppen unterschiedlicher oder identischer Struktur bestehen - Einheiten. Diese Verknüpfungen sind durch Koordination oder chemische Bindungen zu verzweigten oder langen linearen Ketten und zu räumlichen dreidimensionalen Strukturen verbunden.

Polymere sind:

• Synthetik,
• künstlich,
• organisch.

Organische Polymere werden auf natürliche Weise in Tieren und Pflanzen gebildet. Die wichtigsten davon sind Proteine, Polysaccharide, Nukleinsäuren, Gummi und andere Naturstoffe.

Der Mensch hat lange und weit verbreitete organische Polymere in seinem Alltagsleben... Leder, Wolle, Baumwolle, Seide, Pelze werden zur Herstellung von Kleidung verwendet. Kalk, Zement, Ton, organisches Glas (Plexiglas) - im Bau.

Organische Polymere kommen auch beim Menschen vor. Zum Beispiel Nukleinsäuren (auch DNA genannt) und Ribonukleinsäuren (RNA).

Eigenschaften organischer Polymere

Alle organischen Polymere haben besondere mechanische Eigenschaften:

• geringe Brüchigkeit von kristallinen und glasigen Polymeren (organisches Glas, Kunststoffe);
• Elastizität, dh hohe reversible Verformung bei geringen Belastungen (Gummi);
• Orientierung von Makromolekülen unter Einwirkung eines gerichteten mechanischen Feldes (Herstellung von Filmen und Fasern);
• bei niedriger Konzentration hohe Viskosität der Lösungen (Polymere quellen zuerst und lösen sich dann auf);
• unter dem Einfluss einer geringen Menge eines Reagens können sie ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften schnell ändern (z. B. Gerben von Leder, Vulkanisieren von Gummi).

Tabelle 1. Verbrennungseigenschaften einiger Polymere.

Tabelle 2. Löslichkeit von Polymermaterialien.

Tabelle 3. Färbung von Polymeren nach der Liebermann-Storch-Moravsky-Reaktion.

Verwandte Artikel

Unter den meisten Materialien sind Polymere die beliebtesten und bekanntesten Kompositmaterialien(RMB). Sie werden in fast allen Bereichen aktiv eingesetzt. Menschliche Aktivität... Diese Materialien sind der Hauptbestandteil für die Herstellung verschiedener Produkte, die für ganz unterschiedliche Zwecke verwendet werden, von Angelruten und Bootsrümpfen bis hin zu Zylindern zur Lagerung und zum Transport brennbarer Stoffe sowie für Hubschrauberpropellerblätter. Eine so große Popularität von PCM ist mit der Möglichkeit verbunden, technologische Probleme beliebiger Komplexität zu lösen, die mit der Herstellung von Verbundwerkstoffen mit bestimmten Eigenschaften verbunden sind, dank der Entwicklung der Polymerchemie und der Methoden zur Untersuchung der Struktur und Morphologie von Polymermatrizen, die bei der Herstellung verwendet werden von PCM.

Anorganische Polymere

Von praktischem Interesse sind lineare anorganische Polymere, die in naib. Grade sind organischen ähnlich - sie können in der gleichen Phase, im Aggregat- oder Relaxationszustand existieren, ähnliche Supramol bilden. Strukturen usw. Solche anorganischen Polymere können hitzebeständige Kautschuke, Gläser, faserbildend usw. sein sowie eine Reihe von Eigenschaften aufweisen, die nicht mehr in org. Polymere. Dazu gehören Polyphosphazene, polymere Schwefeloxide (mit unterschiedlichen Seitengruppen), Phosphate, Silikate.

Die Verarbeitung anorganischer Polymere zu Gläsern, Fasern, Sitallen, Keramiken etc. erfordert ein Aufschmelzen, das in der Regel mit einer reversiblen Depolymerisation einhergeht. Daher werden üblicherweise modifizierende Additive verwendet, die es ermöglichen, mäßig verzweigte Strukturen in Schmelzen zu stabilisieren.

Silikone

Sie haben schon einmal anorganische Polymere gesehen; Wenn nicht auf diesen Seiten, dann haben Sie zumindest in Ihrem täglichen Leben wahrscheinlich schon einmal Silikonpolymer gesehen. Silikone sind eines der am häufigsten vorkommenden anorganischen Polymere. Sie sehen so aus:

Eigentlich sollten sie Polysiloxane genannt werden. Die Bindung zwischen Silizium- und Sauerstoffatomen ist sehr stark, aber sehr flexibel. Silikone können daher hohen Temperaturen ohne Zersetzung standhalten, weisen jedoch sehr niedrige Glasübergangstemperaturen auf. Gummi oder Spachtelmasse aus Silikonen haben Sie bestimmt schon einmal gesehen.

Polysilane

Dies dauerte lange, aber die Siliziumatome waren dennoch in langen Polymerketten aufgereiht. Bereits in den 20er oder 30er Jahren des 20. Jahrhunderts begannen Chemiker zu vermuten, dass organische Polymere aus langen Kohlenstoffketten bestehen, ernsthafte Forschungen zu Polysilanen wurden jedoch erst Ende der 70er Jahre durchgeführt.

Anfang 1949, während der Schriftsteller Kurt Vonnegut in der PR-Abteilung von General Electric war, war C.A. Burkhard in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung derselben Firma. Er erfand ein Polysilan namens Polydimethylsilan, aber es taugte für nichts. Es sah so aus:

Es bildete Kristalle, die so stark waren, dass nichts sie auflösen konnte. Burkhard versuchte sie zu erhitzen, aber sie schmolzen bei Temperaturen unter 250 °C nicht. Bei höheren Temperaturen zersetzten sie sich und schmolzen nie. Dies machte das Polydimethylsilan ziemlich unbrauchbar. Diese Substanz wurde durch die Reaktion von metallischem Natrium mit Dichlordimethylsilan wie folgt erhalten:

Dies ist wichtig, weil in den 1970er Jahren einige Wissenschaftler begannen zu verstehen, wie man kleine Moleküle aus Siliziumatomen herstellt. Also taten sie, ohne es zu erwarten, etwas sehr Ähnliches wie Burkhard früher. Sie ließen das Natriummetall mit Dichlordimethylsilan reagieren, fügten dieser Mischung jedoch auch etwas Dichlormethylphenylsilan hinzu. Und ratet mal, was passiert ist? Ich gebe Ihnen einen Hinweis: Sie haben nicht die Strukturen bekommen, die sie brauchten. Was sie bekamen, war dieses Copolymer:

Vielleicht wird es klarer, wenn Sie dieses Copolymer so zeichnen:

Sie sehen, diese Phenylgruppen stören beim Kristallisieren des Polymers, daher ist diese Substanz weniger kristallin als Polydimethylsilan. Das bedeutet, dass es löslich ist und verarbeitet, umgewandelt und untersucht werden kann.

Nun, wofür sind diese Substanzen gut? Polysilane sind interessant, weil sie Strom leiten können. Natürlich nicht so gut wie Kupfer, aber viel besser, als Sie es von einem Polymer erwarten würden, und es lohnt sich, es zu untersuchen. Zudem sind sie sehr hitzebeständig und können bis auf knapp 300 oC erhitzt werden. Wenn Sie sie jedoch auf viel höhere Temperaturen erhitzen, können Sie Siliziumkarbid herausholen, das ein nützliches Schleifmittel ist.

Polymere aus Germanium und Zinn

Nun, wenn Silizium lange Polymerketten bilden kann, was ist dann mit anderen chemischen Elementen aus der vierten Gruppe des Periodensystems? Können Polymere aus Germanium hergestellt werden? Sie können mir vertrauen, es gibt sie! Sie können Polymerketten nicht nur aus Germanium, sondern sogar aus Zinnatomen herstellen! Solche Polymere werden als germaniumhaltige bzw. zinnhaltige Polymere bezeichnet.

Zinnpolymere sind einzigartig, interessant, wunderbar, einfach außergewöhnlich, denn sie sind die einzigen bekannten Polymere, deren Rückgrat vollständig aus Metallatomen besteht. Wie Polysilane werden auch Polymere aus Germanium und Zinn (Polygermane und Polystanylen) auf ihre Verwendung als Stromleiter untersucht.

Polyphosphazene

Es tut mir sehr leid, Ihnen dies mitteilen zu müssen, aber uns sind die Elemente der vierten Gruppe des Periodensystems ausgegangen. Das letzte anorganische Polymer, das wir uns heute anschauen, muss also aus etwas anderem bestehen. Und dieses Etwas ist Phosphor und Stickstoff. Polyphosphazene bestehen wie Polysiloxane aus alternierenden Atomen. In diesem Fall wechseln sich Phosphor- und Siliziumatome in der Hauptkette wie folgt ab:

Dieses Rückgrat ist wie das Rückgrat von Polysiloxanen sehr flexibel, daher sind Polyphosphazene gute Elastomere. Sie sind auch sehr gute elektrische Isolatoren.

Polyphosphazene werden in zwei Stufen hergestellt:

Zuerst nehmen wir Phosphorpentachlorid und reagieren darauf mit Ammoniumchlorid, um ein chloriertes Polymer herzustellen. Dann behandeln wir es mit Natriumalkoholsalz, wodurch wir das ethersubstituierte Polyphosphazen erhalten.

Heute gibt es eine Vielzahl von anorganischen Polymeren. Die meisten von ihnen sind natürliche Verbindungen, aber moderne Technologien ermöglichen es, anorganische Polymere künstlich zu gewinnen. Ihre Herstellung erfordert in der Regel einen hohen Druck und eine hohe Temperatur, wobei die Basis ein Reinstoff ist und die Methoden die gleichen wie bei der Herstellung organischer Polymere (zB Polymerisation) bleiben. Die charakteristischen Eigenschaften anorganischer Polymere sind ihre Beständigkeit gegen chemische Angriffe und thermische Stabilität. Außerdem sind viele dieser Polymere harte, aber spröde Materialien. Die Erklärung dafür ist die räumliche Kristallstruktur oder das übermäßige Vorhandensein von Ionen in der chemischen Bindung. Zu den bekanntesten anorganischen Polymermaterialien zählen Graphit, Mineralglas, Keramik, Diamanten, Asbest, Quarz, Glimmer.

Die Elemente der chemischen Tabelle können verschiedene Polymerketten bilden. Schwefel, Selen und Tellur bilden beispielsweise lineare Ketten, die sich entsprechend der Kovalenz der Atome zu Spiralen falten. Diejenigen chemischen Elemente, die zu den Hauptgruppen der Nebengruppe III-V gehören, können sowohl lineare Ketten als auch planare oder räumliche Strukturen anorganischer Polymere bilden. Die Basis von Polymerketten bilden meist Oxide von Silizium, Aluminium und einer Reihe anderer Metalle. Sie bilden die breiteste Gruppe anorganischer Polymermaterialien - Silikate und Alumosilikate. Außerdem sind sie ein wesentlicher Bestandteil der Erdkruste. Die Struktur der Molekülkette von Silikaten kann ketten-, leiter-, geschichtet und dreidimensional sein. Jede dieser Strukturen verleiht anorganischen Materialien bestimmte, nur für sie charakteristische Eigenschaften. Zum Beispiel impliziert eine Leiterstruktur das Vorhandensein von zwei parallelen Molekülketten, die durch Sauerstoffatome verbunden sind. Es sind diese Bindungen, die neue Eigenschaften bieten, die es ermöglichen, die resultierenden Materialien als faserig (Asbest) einzustufen. Ein weiteres Merkmal anorganischer Polymere ist der Schichtaufbau. Die großen Abstände zwischen den Schichten sorgen für eine leichte Abspaltung der jeweiligen Stoffe (Talkum, Glimmer). Enthält die Kette Metalle, die mit Wasser wechselwirken können, vergrößert dieser Vorgang den verfügbaren Abstand zwischen den Schichten weiter. Dies kann zum Quellen des anorganischen Materials führen. Silikate mit dreidimensionaler Struktur zeichnen sich durch gute Wasserbeständigkeit, Härte und Zähigkeit aus. In der Regel erfüllen Quarzsorten solche Eigenschaften: Topas, Jaspis, Achat, Bergkristall und andere.

Anorganische Gläser und technische Keramik

Anorganische Gläser Sitalls Technische Keramik Elemente der Technik Anwendung der Baukeramik

Die chemische Zusammensetzung von Gläsern und ihre Eigenschaften Klassifizierung der anorganischen Gläser.

In der modernen Materialwissenschaft nehmen verschiedene anorganische Substanzen einen immer wichtigeren Platz ein. Viele von ihnen werden in Form von Kristallen verwendet: Quarz (SiO2), Korund (a-AI2O3) und farbige Kristalle dieses Oxids - Saphir, Rubin usw. sowie Rutil (TiO2), Nitride, Sulfide usw. In viel größerem Maßstab werden jedoch dieselben anorganischen Substanzen im morphologischen Zustand in Form von Gläsern verwendet.

Die gängigsten Gläser auf Basis von Siliziumdioxid sind Silikatgläser. Auch Alumosilikat- und Borsilikatgläser sind weit verbreitet.

Anorganisches Glas ist ein chemisch komplexer, amorpher, makroskopisch isotroper Werkstoff mit den mechanischen Eigenschaften eines spröden Festkörpers. Glas wird nach dem Abkühlen der Schmelze aus einem Gemisch anorganischer Verbindungen (hauptsächlich Oxide) erhalten. Ihre Eigenschaften sind in alle Richtungen gleich, d.h. sie sind isotrop. Beim Erhitzen schmelzen sie nicht wie Kristalle bei einer konstanten Temperatur, sondern erweichen in einem signifikanten Temperaturbereich allmählich und gehen in einen flüssigen Zustand über. Ihr Schmelzen bei Temperaturerhöhung und Aushärten bei Temperatursenkung ist reversibel. Strukturell sind dies solide Lösungen.

Unter den Gründen für den amorphen Zustand anorganischer Gläser lassen sich zwei unterscheiden.

Der erste Grund ist, dass die Glasschmelze im Erstarrungsbereich eine sehr hohe Viskosität aufweist (Tabelle 6.3).

Tabelle 6.3 - Viskosität einiger Stoffe bei Schmelztemperaturen

Der zweite Grund ergibt sich aus den Besonderheiten der kovalenten Bindung, die die Wechselwirkung der Atome im Oxid bestimmt. Eine kovalente Bindung hat zwei wichtige Eigenschaften: Sättigung und Direktionalität. Je nach Sättigung der chemischen Bindung hat jedes Glasatom im Raum entsprechend seiner Wertigkeit eine genau definierte Anzahl von Wechselwirkungs-"Partnern". Silizium ist beispielsweise 4-wertig. Und sein Atom muss in unmittelbarer Umgebung vier Sauerstoffatome (im Quarzglas) haben, mit denen es durch eine polare kovalente Bindung verbunden ist. Außerdem können diese Verbindungen nicht willkürlich, sondern in einem bestimmten Winkel zueinander gebildet werden (Prinzip der Direktionalität). All dies macht es sehr schwierig, eine regelmäßige, kristalline Struktur zu bilden. In einem hochviskosen Medium kann sich beim Abkühlen nur eine Nahordnung in der Anordnung der Atome in der Glasstruktur ausbilden.

Die chemische Zusammensetzung von Gläsern und ihre Eigenschaften

Die meisten in der Technik verwendeten Gläser bestehen aus mehreren Komponenten. Alle Glaskomponenten lassen sich nach ihrem funktionalen Zweck in drei Gruppen einteilen: Glasbildner, Modifikatoren und Dehnungsfugen.

Glasbildner sind die wichtigsten Teil von Glas. Glasbildner sind anorganische Polymere mit Netzwerkstruktur. Daher haben Gläser einige Eigenschaften von Polymerstrukturen und die entsprechenden physikalischen Eigenschaften, die für Polymermaterialien charakteristisch sind.

Als Glasbildner werden am häufigsten SiO2 (Silikatglas), Al2O3 und SiO2 (Aluminosilikat), B2O3 und SiO2 (Borosilikat), B2O3, Al2O3 und SiO2 (Borosilikat) verwendet.

Modifikatoren werden in Glas eingebracht, um dem Glas die gewünschten Eigenschaften zu verleihen: um die Technologie zu vereinfachen, die Materialkosten zu senken usw.

Wenn beispielsweise Oxide von Alkali- und Erdalkalimetallen in Quarz eingebracht werden, sinkt der Erweichungspunkt von Glas und die Technologie wird vereinfacht. Zusätze von Oxiden von Chrom, Eisen, Kobalt etc. verleihen dem Glas die gewünschte Farbe. Schwermetalloxide wie Blei erhöhen den Brechungsindex.

Oftmals verbessert die Einführung einer Art von Additiv einige Eigenschaften und verschlechtert andere Eigenschaften des Materials. Dann werden Zusatzstoffe eingeführt - Kompensatoren, deren Zweck es ist, die negative Manifestation der Hauptmodifikatoren zu unterdrücken.

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Gläsern ist die Hitzebeständigkeit. Bei den meisten Gläsern reicht die Wärmebeständigkeit von 90 bis 200 ° C, und für Quarzglas, das haltbarste, hitzebeständigste und sich nicht ausdehnt, erreicht es 800 bis 1000 ° C.

Die Temperaturabhängigkeit der Glasfestigkeit hat bei 200°C ein Minimum. Die maximale Betriebstemperatur überschreitet in der Regel 400-500 °C nicht, was in etwa der Glasübergangstemperatur entspricht. Quarzglas ermöglicht den Langzeitbetrieb bei 1100-1200°C (Festigkeitserhöhung um 50%) und den kurzzeitigen Einsatz bei Erwärmung auf 1400-1500 °C.

Die thermische Härtung (Anlassen) von Glas erfolgt durch schnelles und gleichmäßiges Abkühlen von über die Glasübergangstemperatur erhitztem Glas im Luftstrom oder in Ölen. Das Härten von Glas durch Vorspannen ist mit dem Auftreten von ausreichend gleichmäßig verteilten Spannungen im Glas verbunden, die Druckspannungen in den äußeren Schichten des Glases und Zugspannungen in den inneren Schichten verursachen. Die Druckfestigkeit von Glas ist etwa 10-15 mal höher als die Zugfestigkeit.

Die thermochemische Härtung basiert auf der Glashärtung und darüber hinaus auf der Veränderung des Gefüges selbst und der Eigenschaften seiner Randschicht. Eine solche Härtung wird durch schnelles Abkühlen von über die Glasübergangstemperatur erhitztem Glas in erhitzten polymeren Organosiliciumflüssigkeiten durchgeführt. Die zusätzliche Härtung erklärt sich durch die Bildung von Polymerfilmen auf der Glasoberfläche.

Klassifizierung anorganischer Gläser, deren Eigenschaften, Anwendung

Eines der am häufigsten in Flugzeugstrukturen verwendeten hochwertigen Gläser ist Aluminiumborosilikatglas mit niedrigem Alkaligehalt.

Technische Gläser werden je nach Verwendungszweck in optische, Labor-, Elektro-, Transport-, Instrumenten-, Schutz-, Wärme- und Schallschutz, Beleuchtung, Glasfaser usw. unterteilt. Die Dichte anorganischer Gläser reicht von 2200 kg / m3 für leichte Alkalisilikatgläser (Brechungsindex n = 1,44) bis 5200 ... 8000 kg / m3 für schwere, bis zu 65 % Oxide von Blei, Barium, Wismut (n = 1,9); die Transluzenz von unlackierten Gläsern beträgt im sichtbaren Teil des Spektrums bis zu 92 %.

Die chemische und hydrolytische Stabilität von Gläsern in sauren Medien (außer Phosphorsäure H2PO3 und Fluorwasserstoff HF, die Glas vollständig auflöst) ist recht hoch. Der Widerstand nimmt in alkalischen Umgebungen ab. Silikatgläser mit 20-30% Na2O oder LiO sind in heißem Wasser löslich und bilden „flüssiges Glas“.

Der Nachteil von gehärtetem Glas ist, dass es in den Kanten (ganz am Rand) und in den Ecken stoßempfindlich ist. Beim Zerbrechen wird das gehärtete Glas mit einem dichten Netz von Rissen überzogen, was die Sicht stark behindert.

Verklebt man zwei Glasscheiben mit einer transparenten flexiblen und elastischen Polymerfolie, erhält man den sogenannten Triplex. Wenn sie zerstört werden, bleiben die resultierenden Bruchstücke auf der Polymerfolie, an der sie befestigt sind, und laufen nicht aus.

Sitalls, ihre Eigenschaften, Anwendung

Herausragende Eigenschaften besitzen neue Strukturmaterialien - Sitalls (der Begriff setzt sich aus den Wörtern Glas und Kristall zusammen), die durch Kristallisation anorganischer Gläser auf Basis bestimmter Oxide gewonnen werden.

Sitalls sind teilkristallisierte Gläser. Sie werden durch kontrollierte Kristallisation von Glas bei erhöhten Temperaturen erhalten. Dabei bilden sich bis zu 1 µm große Mikrobereiche der Kristallstruktur in der Masse des Materials. Die Konzentration solcher Bereiche in Sitalls kann 50 Vol.-% überschreiten.

In der chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich Sitalls von Gläsern dadurch, dass ihnen Kristallisationskatalysatoren (Keime) zugesetzt werden. Als Kristallisationskatalysatoren werden Mikropartikel aus Gold, Silber, Platin, Kupfer (Hundertstelprozent) oder Oxiden von Titan, Zirkonium, Zink, Chrom, Vanadium etc. verwendet.

Sitalls nehmen strukturell eine Zwischenstellung zwischen gewöhnlichen Gläsern und Keramiken ein, daher werden Sitalls manchmal auch als Glaskeramiken bezeichnet. Sitalls sind mehrkomponentige, heterogene, mehrphasige Systeme mit einem sehr hohen Eigenschaftsniveau: hohe mechanische Festigkeit, Härte, chemische und thermische Stabilität, geringe Wärmeausdehnung und andere nützliche Eigenschaften. Sitall, bekannt als "Pyrokeram", ist beispielsweise fester als gewalztes Glas, kohlenstoffreicher Stahl, leichter als Aluminium und unterscheidet sich in Bezug auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Hitzebeständigkeit nicht von Quarz.

Wenn Glas in Sitall umgewandelt wird, durchläuft das Glas zu Beginn die Schmelzphase (Temperatur Tm), dann wird das Glas zu einem Produkt geformt und auf die Temperatur Tn - die Temperatur der Bildung von Kristallisationszentren - abgekühlt. Das Glas wird etwa 1 Stunde bei dieser Temperatur gehalten, wodurch feine Kristalle in der Masse des Materials gebildet werden und es möglich wird, die Temperatur auf Tg zu erhöhen. Bei einer Temperatur Tg wachsen Kristalle und das Material verliert seine Transparenz. Die Haltezeit von Glaswaren bei Tg beträgt 4-6 Stunden.

Aus Gläsern gewonnene mikrokristalline Legierungen

Hochfeste kristalline Legierungen aus metallischen Gläsern werden ähnlich wie bei der Umformung von Pyrokeramiken gewonnen. Dies sind Legierungen auf Basis von Fe, Ni, Cr, Mo, Co, W in verschiedenen Kombinationen mit Halbmetallen (hauptsächlich Bor), deren Gehalt 12% nicht überschreitet, im amorphen Zustand spröde sind. Aufgeschmolzene amorphe Legierungsbänder können leicht pulverisiert werden, die dann heiß extrudiert oder gasisostatisch gepresst werden und gleichzeitig kristallisieren, um eine mikrokristalline Struktur zu bilden, die durch feinste Borpartikel stabilisiert wird. Enthält die Legierung Kohlenstoff, kann eine Härtungswärmebehandlung durchgeführt werden. Diese Legierungen sind sehr hart und verschleißfest und können als Schnellarbeitsstähle verwendet werden.

Technische Keramik

Keramik ist ein heterogener Mehrkomponentenwerkstoff, der durch Sintern hochdisperser mineralischer Partikel (Tone, Oxide, Karbide, Nitride usw.) gewonnen wird. Wenn die Zusammensetzung von Keramik Metalle enthält, wird diese Art von Keramik als Cermet bezeichnet.

Der technologische Prozess der Herstellung von Keramikprodukten besteht aus mehreren Stufen. Die wichtigsten technologischen Operationen bei der Herstellung von keramischen Materialien sind: Vorbereitung der Ausgangskomponenten in Form von Pulvern, Mischen von Komponenten, Formen von Produkten, Glühen eines Werkstücks, Endoperationen (mechanische Bearbeitung, Metallisierung usw.).

Keramikstruktur

Viele Arten von Strukturen keramischer Materialien können in zwei Gruppen eingeteilt werden: makroisotrop und anisotrop.

Makroisotrope Materialien. Auf atomarer oder molekularer Ebene sind dies anisotrope Materialien, aber die Größe der supramolekularen Formationen, Körner, ist klein im Vergleich zur Größe eines keramischen Produkts. Vier Arten von makroisotropen Materialien können identifiziert werden.

1. Mikrokristalline Keramik. Beispiele für diese Keramiken umfassen verschiedene Arten von Porzellan. Sitalls haben die gleiche Struktur. In Abb. 6.3 a Punkte zeigen mikrokristalline Bereiche an, die von einem amorphen Medium umgeben sind. Der Gehalt an kristallinen und amorphen Phasen im Material kann unterschiedlich sein, und auch die Anordnung dieser Phasen in der Masse des Materials ist unterschiedlich. Insgesamt ist das Material isotrop. Diese Materialien sind sehr dicht und spröde.

Arten von Keramik:

a - mikrokristallin, b - körnig, c - porös (TiC), d - verstärkt (HTSL-Keramiken des Y-Ba-Cu-O-Systems).

2. Granulare Struktur ... Diese Art von Struktur ist am typischsten für keramische Materialien. Die Körner im Gefüge von Keramiken können in Größe, Form und Eigenschaften variieren. Kornverteilung unterschiedlicher Natur im Volumen des Materials ist auch die Haftfestigkeit der Partikel im Material unterschiedlich. All diese Faktoren haben einen komplexen Einfluss auf die Eigenschaften von Keramiken. In der Praxis werden in einem begrenzten Rahmen empirische Gleichungen der Form verwendet:

,

wobei s Stärke ist; sо ist eine Konstante nahe der Stärke eines Einkristalls; k ist eine Konstante; d - Korngröße.

3. Poröse Struktur ... Im Allgemeinen sind viele Keramiken porös. Manchmal werden die Poren jedoch mit Absicht geschaffen: um das Gewicht des Keramikprodukts zu reduzieren, um es für Gas oder Flüssigkeit durchlässig zu machen usw.

Typischerweise ist die Festigkeit poröser Keramiken geringer als die von körniger Keramik. Auch die Porenform beeinflusst die Festigkeit des Materials. Die Pore kann auch die Rissausbreitung während des Bruchs unterbrechen und die Last im gesamten Material verteilen.

4. Verstärkte Struktur. Diese Art von Keramik enthält längliche Körner von hoher Festigkeit. In der Masse der Materialien sind diese Körner in keiner bestimmten Richtung orientiert. Daher verhält sich das Material im makroskopischen Volumen isotrop. Die Festigkeit solcher Keramiken ist aufgrund der Verstärkung sehr hoch.

Anisotrope Keramik. Bei diesen Materialien sind die Strukturelemente bewusst in die richtige Richtung orientiert. Anisotrope Keramiken umfassen Schichtkeramiken, Faserkeramiken oder orientierte Keramiken.

Elemente der keramischen Werkstofftechnik

1 - Pulver bekommen. Zur Herstellung von Pulvern gibt es mechanische und physikalisch-chemische Verfahren. Die erste davon bezieht sich auf die Materialzerkleinerung. Die zweite sind die Prozesse der Agglomeration chemischer Syntheseprodukte. Üblicherweise werden Pulver mit mikrometergroßen Partikeln verwendet. Wenn eine dichte Partikelpackung im Material erforderlich ist, dann ist eine Mischung von Partikeln mit verschiedene Größen- polydisperse Pulver.

2 - Mischen von Komponenten und Formen von Produkten.

3 - Das Sintern der Partikel tritt auf, wenn das geformte Produkt bei einer hohen Temperatur gebrannt wird (normalerweise von 900 bis 2000°C). Beim Sintern finden Prozesse wie Dehydratisierung von Komponenten, Zerstörung organischer technologischer Verunreinigungen (Polymere, Tenside), Dissoziation instabiler anorganischer Verbindungen, Oxidations- und Reduktionsprozesse, Schmelzen einiger Komponenten, polymorphe Umwandlungen usw. statt. Dadurch bindet die glasige, vielleicht teilweise kristallisierte Schmelze nach dem Abkühlen die Körner eines feuerfesteren Materials und bildet einen festen Monolithen.

Beim Sintern wachsen Partikel zusammen und die Porosität des Materials nimmt bis zur theoretischen Dichte ab. Mit steigender Temperatur verändern die Poren ihre Form, werden kugelförmig und verkleinern sich. In der Praxis behalten Keramiken eine gewisse Restporosität.

Sintergrad und Sintergeschwindigkeit hängen von vielen Faktoren ab: Temperatur, Prozessdauer, Partikelverteilung, Diffusionskoeffizienten, Viskosität usw. Sehr starker Einfluss Die Entwicklung des Sinterprozesses und das Gefüge der Keramik wird durch die Schmelze (Flüssigkeit) der am niedrigsten schmelzenden Komponente beeinflusst.

Anwendung von Baukeramik

Zu den Hauptanwendungsgebieten keramischer Werkstoffe zählen Schneidwerkzeuge, Teile für Verbrennungsmotoren, Gasturbinentriebwerke usw.

Die Schneide zeichnet sich durch hohe Härte, Verschleißfestigkeit und chemische Inertheit aus. In Bezug auf den Eigenschaftskomplex sind keramische Schneidwerkzeuge herkömmlichen Schneidstoffen wie Schnellarbeitsstählen (HSS), Hartlegierungen (TC) überlegen