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ANORGANISCHE POLYMERE

Sie haben eine anorganische Wirkung Hauptketten und enthalten keine org. Nebenradikale. Die Hauptketten sind aus kovalenten oder ionisch-kovalenten Bindungen aufgebaut; in einigen N. p. kann die Kette ionisch-kovalenter Bindungen durch einzelne Koordinationsverbindungen unterbrochen werden. Charakter. Strukturelle N. p. wird nach den gleichen Merkmalen wie org durchgeführt. oder elementoorg. Polymere (vgl Verbindungen mit hohem Molekulargewicht). Unter den natürlichen N. p. am meisten. Retikuläre sind weit verbreitet und gehören zu den meisten Mineralien der Erdkruste. Viele von ihnen bilden eine Art Diamant oder Quarz. Die oberen Elemente sind in der Lage, lineare n.p. zu bilden. 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 davon mit anderen Elementen Seitengruppen bilden können. Elemente VIII gr. können in die Hauptkette eingebunden werden und eine Koordination bilden. N. S. Letztere unterscheiden sich grundsätzlich von org. Koordinationspolymere, Wo ist das Koordinationssystem? Bindungen bilden nur eine Sekundärstruktur. Mn. oder Metallsalze mit variabler Wertigkeit makroskopisch. St. du siehst aus wie Mesh N. p.

Lange homoatomare Ketten (mit Polymerisationsgrad n >= 100) bilden nur die Elemente der Gruppe VI – S, Se und Te. Diese Ketten bestehen nur aus Grundatomen und enthalten keine Seitengruppen, aber die elektronischen Strukturen der Kohlenstoffketten und der S-, Se- und Te-Ketten sind unterschiedlich. Linearer Kohlenstoff - Cumulene=C=C=C=C= ... und car-bin ChS = SChS = MF... (siehe Kohlenstoff); Darüber hinaus bildet Kohlenstoff zweidimensionale bzw. dreidimensionale kovalente Kristalle. Graphit Und Diamant. Schwefel und Tellur bilden Atomketten mit einfachen und sehr hohen Bindungen P. Sie haben den Charakter eines Phasenübergangs und der Temperaturbereich der Stabilität des Polymers weist eine verschwommene untere und eine klar definierte obere Grenze auf. Unterhalb und oberhalb dieser Grenzen sind sie jeweils stabil. zyklisch Oktamere und zweiatomige Moleküle.

DR. Elemente, sogar die nächsten Nachbarn von Kohlenstoff in psriodischen. System-B und Si sind nicht mehr in der Lage, homoatomare Ketten oder zyklische Ketten zu bilden. Oligomere mit n >= 20 (unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Seitengruppen). Dies liegt daran, dass nur Kohlenstoffatome in der Lage sind, untereinander rein kovalente Bindungen einzugehen. Aus diesem Grund sind binäre Heteroketten-n.p.-Typen [HMPLH] häufiger anzutreffen N(siehe Tabelle), wobei die M- und L-Atome ionisch-kovalente Bindungen miteinander eingehen. Im Prinzip müssen lineare Heterokettenketten nicht unbedingt binär sein: Ein sich regelmäßig wiederholender Abschnitt der Kette kann dies tun. durch komplexere Kombinationen von Atomen gebildet. Der Einschluss von Metallatomen in die Hauptkette destabilisiert die lineare Struktur und reduziert i stark.

KOMBINATIONEN VON ELEMENTEN, DIE BINÄRE BILDEN HETEROCYNISCHE ANORGANISCHE POLYMERE TYP [HMMHLH] N(GEKENNZEICHNET MIT A+-ZEICHEN)

* Bildet auch inorg. Polymere der Zusammensetzung [CHVCHRH] N.

Die Besonderheiten der elektronischen Struktur der Hauptketten von Homokettennukleotiden machen sie sehr anfällig für Angriffe durch Nukleophile. oder Elektroph. Agenten. Allein aus diesem Grund sind Ketten, die als Komponente L oder andere in der Periodizität benachbarte Komponenten enthalten, relativ stabiler. System. Aber diese Ketten brauchen in der Natur meist auch eine Stabilisierung. N.P. ist mit der Bildung von Netzwerkstrukturen und einer sehr starken intermolekularen Struktur verbunden. Interaktion Seitengruppen (einschließlich der Bildung von Salzbrücken), wodurch die meisten sogar linearen N.-Elemente unlöslich und makroskopisch sind. St. Sie ähneln dem retikulären N. p.

Praktisch Von Interesse sind lineare N.-Elemente, die am häufigsten vorkommen. Grade ähneln organischen – sie können in den gleichen Phasen-, Aggregat- oder Relaxationszuständen existieren und ähnliche Supermole bilden. Strukturen usw. Solche Nanopartikel können hitzebeständige Gummis, Gläser, faserbildende Materialien usw. sein und weisen auch eine Reihe von Eigenschaften auf, die org nicht mehr inhärent sind. Polymere. Diese beinhalten Polyphosphazene, polymere Schwefeloxide (mit unterschiedlichen Seitengruppen), Phosphate, . Bestimmte Kombinationen von M und L bilden Ketten, die keine Analoga unter den Organen haben. Polymere zum Beispiel mit breitem Leitungsband und . Eine gut ausgebaute Wohnung oder ein gut ausgestatteter Raum verfügt über ein breites Leitungsband. Struktur. Ein üblicher Supraleiter bei Temperaturen nahe 0 K ist das Polymer [ЧSNЧ] X; bei erhöhte Temperatur es verliert seine Supraleitung, behält aber seine Halbleitereigenschaften. Hochtemperatur-supraleitende Nanopartikel müssen eine keramische Struktur haben, das heißt, sie müssen in ihrer Zusammensetzung (in den Seitengruppen) Sauerstoff enthalten.

Die Verarbeitung von Nitrat zu Glas, Fasern, Keramik usw. erfordert ein Schmelzen, das normalerweise mit einer reversiblen Depolymerisation einhergeht. Zur Stabilisierung mäßig verzweigter Strukturen in Schmelzen werden daher üblicherweise Modifizierungsmittel eingesetzt.

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Sehen Sie, was „ANORGANISCHE POLYMERE“ in anderen Wörterbüchern sind:

Polymere, deren Moleküle über anorganische Hauptketten verfügen und keine organischen Nebenreste (Rahmengruppen) enthalten. Dreidimensionale Maschennetze sind in der Natur weit verbreitet. anorganische Polymere, die in Form von Mineralien Bestandteil von... ... sind

Polymere, die keine CC-Bindungen in der Wiederholungseinheit enthalten, aber in der Lage sind, einen organischen Rest als Nebensubstituenten zu enthalten. Inhalt 1 Klassifizierung 1.1 Homokettenpolymere ... Wikipedia

Polymere, deren Moleküle über anorganische Hauptketten verfügen und keine organischen Nebenreste (Rahmengruppen) enthalten. Dreidimensional vernetzte anorganische Polymere, die in Form von Mineralien Bestandteil von... ...sind in der Natur weit verbreitet. Enzyklopädisches Wörterbuch

Polymere mit einer anorganischen (keine Kohlenstoffatome enthaltenden) Hauptkette eines Makromoleküls (siehe Makromolekül). Seitengruppen (Rahmengruppen) sind normalerweise ebenfalls anorganisch; Polymere mit organischen Seitengruppen werden jedoch häufig auch als H klassifiziert.

Polymere und Makromoleküle sind anorganisch CH. Ketten und enthalten keine organischen Seitenketten. Radikale (Rahmengruppen). Praktisch synthetische Angelegenheiten. Polymer Polyphosphonitrilchlorid (Polydichlorphasphazen) [P(C1)2=N]n. Andere werden daraus gewonnen... ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

Polymere, Moleküle mit anorganischen Eigenschaften CH. Ketten und enthalten keine organischen Stoffe. Nebenradikale (Rahmengruppen). In der Natur sind dreidimensional vernetzte NPs weit verbreitet, die in Form von Mineralien in die Zusammensetzung der Erdkruste eingehen (z. B. Quarz). IN… … Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

- (von poly... und griech. meros Anteilsteil), Stoffe, aus deren Molekülen (Makromoleküle) bestehen große Zahl sich wiederholende Links; Das Molekulargewicht von Polymeren kann zwischen mehreren Tausend und 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 Produkte... ... Enzyklopädisches Wörterbuch

- (von griech. polymeres, bestehend aus vielen Teilen, vielfältig) chemische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht (von mehreren tausend bis vielen Millionen), deren Moleküle (Makromoleküle (siehe Makromolekül)) aus einer großen Anzahl bestehen ... .. . Große sowjetische Enzyklopädie

Anorganisch sind Polymere und Makromoleküle
die über anorganische Hauptketten verfügen und keine organischen Nebenreste (Rahmengruppen) enthalten.

Anorganische Polymere werden nach Herkunft (synthetisch und natürlich), Konfiguration von Makromolekülen (linear, verzweigt, Leiter, regelmäßiges und unregelmäßiges planares Netzwerk, regelmäßiges und unregelmäßiges räumliches Netzwerk usw.), chemischer Struktur der Hauptkette – Homokette (homoatomar) und klassifiziert Heterokette ( heteroatomar). Natürliche anorganische Polymere, die zur Netzwerkgruppe gehören, kommen sehr häufig vor und sind in Form von Mineralien Teil der Erdkruste.

Anorganische Polymere unterscheiden sich in chemischen und physikalische Eigenschaften aus organischen oder elementorganischen Polymeren, hauptsächlich aufgrund der unterschiedlichen elektronischen Struktur der Hauptkette und des Fehlens organischer Rahmengruppen. Der Existenzbereich anorganischer Polymere ist auf Elemente der Gruppen III–IV des Periodensystems beschränkt. Die meisten anorganischen Polymere fallen in die Kategorie der Mineralien und siliziumhaltigen Materialien.

BENTONITE

Bentonit-Tone sind günstige natürliche Rohstoffe. Aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften haben sie bei Forschern auf der ganzen Welt große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Bentonite sind dispergierte Systeme mit einer Partikelgröße von weniger als 0,01 mm.

Tonmineralien haben eine komplexe Zusammensetzung und bestehen hauptsächlich aus Aluminohydrosilikaten.

Unterschied in der Struktur Kristallgitter verursacht eine ungleiche Verteilung der Tonmineralien. Der Dispersionsgrad von Kaolinitpartikeln ist gering und liegt in der Größenordnung von mehreren Mikrometern, während Montmorillonite während der Zersetzung in Elementarzellen dispergiert werden.

Bentonite zeichnen sich durch eine aktive physikalische und chemische Wechselwirkung mit Wasser aus. Durch die Bildung einer Hydratationshülle sind Tonmineralpartikel in der Lage, Wasser festzuhalten.

Bentonite werden häufig bei der Herstellung von Zahnpasten verwendet. Nach bestehenden Rezepturen enthalten Zahnpasten bis zu 50 % Glycerin. Allerdings ist die Produktion von Glycerin durch die Knappheit der Rohstoffe begrenzt, so dass es notwendig ist, einen günstigeren und leichter zugänglichen Glycerinersatz zu finden.

Glycerin in Zahnpasten hilft, feste wasserunlösliche Substanzen zu stabilisieren, die Paste vor dem Austrocknen zu schützen, den Zahnschmelz zu stärken und hohe Konzentrationen bewahrt sie. Zur Stabilisierung fester unlöslicher Stoffe in In letzter Zeit Montmorillonit-Tone werden häufig verwendet. Es wurde 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 erheblicher Mengen an Glycerin (bis zu 27 %), ohne deren Eigenschaften zu verschlechtern, insbesondere bei längerer Lagerung.

Montmorillonite können zur Erhöhung der Viskosität von Zäpfchengrundlagen in Zäpfchen mit großen Mengen eingesetzt werden Medikamente. Es wurde festgestellt, dass die Zugabe von 5-15 % Montmorillonit die Viskosität der Zäpfchenbasis erhöht, was eine gleichmäßige Verteilung der suspendierten Arzneistoffe in der Basis gewährleistet. Aufgrund ihrer Adsorptionseigenschaften werden Tonmineralien zur Reinigung verschiedener Antibiotika, Enzyme, Proteine, Aminosäuren und Vitamine verwendet.

AEROSILE

Aerosile gehören wie Bentonite zu den anorganischen Polymeren. Im Gegensatz zu Bentoniten, die natürliche Rohstoffe sind, handelt es sich bei Aerosilen um synthetische Produkte.

Aerosil kolloidales Siliciumdioxid, ein sehr hellweißes Pulver, das in einer dünnen Schicht transparent und bläulich erscheint. Hierbei handelt es sich um ein hochdisperses, mikronisiertes Pulver mit einer Partikelgröße von 4 bis 40 Mikrometer (meist 10–30 Mikrometer) und 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 Aerosil-Marken, die sich hauptsächlich in der Größe 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 Coemiumtetrachlorid in einer Wasserstoffflamme bei einer Temperatur von 1100–1400 °C gewonnen.

Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass Aerosil bei oraler Verabreichung von Patienten gut vertragen wird und eine wirksame Behandlung von Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts und anderen entzündlichen Prozessen darstellt. Es gibt Hinweise darauf, dass Aerosil die Kontraktion glatter Muskeln und Blutgefäße fördert und bakterizide Eigenschaften besitzt.

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

Aerosil wird häufig zur Stabilisierung von Suspensionen mit verschiedenen Dispersionsmedien und Suspensionsöl-Linimenten verwendet. Die Einführung von Aerosil in die Zusammensetzung von Öl- und Wasser-Alkohol-Glycerin-Suspensionseinreibungen trägt dazu bei, die Sedimentations- und Aggregationsstabilität dieser Systeme zu erhöhen und eine ausreichend starke räumliche Struktur zu schaffen, die in der Lage ist, eine immobilisierte flüssige Phase mit suspendierten Partikeln in den Zellen zu halten. Es wurde festgestellt, dass die Sedimentation von Festphasenpartikeln in mit Aerosil stabilisierten Öl-Linimenten fünfmal langsamer erfolgt als in nicht stabilisierten.

In wässrigen und wasseralkoholischen 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 gewinnen, die als Salbengrundlage oder als eigenständige Arzneimittel zur Behandlung von Wunden, Geschwüren und Verbrennungen verwendet werden können.

Eine Untersuchung der biologischen Eigenschaften aerosilhaltiger Gele ergab, dass diese keine reizende oder allgemein toxische Wirkung haben.

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

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

Das Einbringen von Aerosil in die Zäpfchenmasse trägt zur Erhöhung der Viskosität bei, reguliert das Schwimmintervall, verleiht der Masse einen homogenen Charakter und verringert die Schichtung, gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Arzneimittel und eine höhere Dosierungsgenauigkeit und ermöglicht das Einbringen flüssiger und hygroskopischer Substanzen. Zäpfchen, die Aerosil enthalten, reizen die Rektumschleimhaut nicht. Aerosil wird in Pillen verwendet, um diese trocken zu halten.

Aerosil ist in Zahnfüllungsmaterialien als Füllstoff enthalten, der dem Füllungsmaterial gute strukturelle und mechanische Eigenschaften verleiht. Es wird auch in verschiedenen Lotionen verwendet, die in Parfüms und Kosmetika verwendet werden.

Abschluss

Wenn wir die Kursarbeit zusammenfassen, können wir daraus schließen bedeutende Rolle hochmolekulare Verbindungen in der Arzneimitteltechnologie. Aus der obigen Klassifizierung wird deutlich, wie breit das Einsatzspektrum der betreffenden Verbindungen ist, und daraus folgt die Schlussfolgerung über die Wirksamkeit ihres Einsatzes in der pharmazeutischen Produktion. In vielen Fällen können wir nicht darauf verzichten. Dies geschieht bei der Verwendung längerer Darreichungsformen, um die Stabilität des Arzneimittels während der Lagerung aufrechtzuerhalten und bei der Verpackung fertiger Arzneimittel. Bei der Herstellung neuer Darreichungsformen (zum Beispiel TDS) spielen hochmolekulare Substanzen eine wichtige Rolle.

Doch nicht nur in der Pharmazie haben hochmolekulare Verbindungen ihre Anwendung gefunden. Sie werden effektiv in Industrien wie der Lebensmittelindustrie, bei der Herstellung von SMS, in der chemischen Synthese und in anderen Industrien eingesetzt.

Heute glaube ich, dass die von mir in Betracht gezogenen Verbindungen vollständig in der pharmazeutischen Produktion eingesetzt werden, obwohl die Methoden und Methoden ihrer Verwendung seit langem bekannt sind und sich bewährt haben positive Seite, ihre Rolle und Zwecke bei der Herstellung von Arzneimitteln immer eingehender untersuchen.

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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 Gruppen III-VI sind am anfälligsten für die 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.

Abhängig von der Struktur:

• linear;
• Wohnung;
• verzweigt;
• Polymernetze;
• dreidimensional und andere.

Abhängig von den Hauptkettenatomen, die das Polymer bilden:

• Homokettentyp (-M-)n – bestehen aus einer Atomart;
• Heterokettentyp (-M-L-)n – bestehen aus verschiedene Arten Atome.

Je nach Herkunft:

• natürlich;
• künstlich.

Um Stoffe, die im festen Zustand Makromoleküle sind, als anorganische Polymere zu klassifizieren, ist außerdem eine gewisse Anisotropie in ihrer räumlichen Struktur und entsprechenden Eigenschaften erforderlich.

Hauptmerkmale

Häufiger sind heterokettige Polymere, bei denen sich elektropositive und elektronegative Atome abwechseln, zum Beispiel B und N, P und N, Si und O. Heterokettige anorganische Polymere (HP) können durch Polykondensationsreaktionen erhalten werden. Die Polykondensation von Oxoanionen wird in einer sauren Umgebung beschleunigt, und die Polykondensation von hydratisierten Kationen wird in einer alkalischen Umgebung beschleunigt. Die Polykondensation kann entweder in Lösung oder bei hoher Temperatur durchgeführt werden.

Viele der heterokettigen anorganischen Polymere können nur unter Hochtemperatur-Synthesebedingungen, beispielsweise direkt aus, gewonnen werden einfache Substanzen. Die Bildung von Karbiden, bei denen es sich um Polymerkörper handelt, erfolgt bei der Wechselwirkung bestimmter Oxide mit Kohlenstoff sowie bei hohen Temperaturen.

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

Anorganische Polymere: Beispiele und Anwendungen

Die Besonderheit von NP ist die Bildung von Polymermakromolekülen mit einer regelmäßigen dreidimensionalen Struktur. Das Vorhandensein eines starren Gerüsts aus chemischen Bindungen verleiht solchen Verbindungen eine erhebliche Härte.

Diese Eigenschaft ermöglicht den Einsatz anorganischer Polymere. Die Verwendung dieser Materialien hat in der Industrie breite Anwendung gefunden.

Auch die außergewöhnliche chemische und thermische Beständigkeit von NP ist eine wertvolle Eigenschaft. Verstärkungsfasern aus organischen Polymeren sind beispielsweise an der Luft bis zu einer Temperatur von 150–220 °C stabil. Unterdessen bleiben Borfasern und ihre Derivate bis zu einer Temperatur von 650 °C stabil. Deshalb sind anorganische Polymere vielversprechend für die Schaffung neuer chemisch und hitzebeständiger Materialien.

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

Kohlenstoffpolymere

Die Aufgabe: „Nenne Beispiele für anorganische Polymere“ findet sich häufig in Chemielehrbüchern. Es empfiehlt sich, die Untersuchung unter Erwähnung der bekanntesten NPs – Kohlenstoffderivate – durchzuführen. Schließlich handelt es sich dabei um Materialien mit einzigartigen Eigenschaften: Diamanten, Graphit und Karabiner.

Carbyne ist ein künstlich hergestelltes, wenig erforschtes lineares Polymer mit unübertroffenen Festigkeitsindikatoren, das Graphen in nichts nachsteht und einer Reihe von Studien zufolge sogar überlegen ist. Allerdings ist Carbin eine mysteriöse Substanz. Schließlich erkennen nicht alle Wissenschaftler seine Existenz als eigenständiges Material an.

Äußerlich sieht es aus wie ein metallkristallines schwarzes Pulver. Hat Halbleitereigenschaften. Die elektrische Leitfähigkeit von Carbin erhöht sich deutlich, wenn es Licht ausgesetzt wird. Diese Eigenschaften verliert es auch bei Temperaturen von bis zu 5000 °C nicht, was viel höher ist als bei anderen Materialien mit ähnlichem Zweck. Das Material wurde in den 60er Jahren von V.V. beschafft. 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 Kohlenstoffatomen zu bestimmen. Anschließend wurde am Institut für Organoelementverbindungen der Akademie der Wissenschaften der UdSSR eine Substanz mit nur Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen erhalten. Die neue Verbindung wurde Polycumulen genannt.

Graphit – erstreckt sich in dieser Reihenfolge 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 weit verbreitete anorganische Polymere. Anwendungsbeispiele: vom Bleistift bis zur Atomindustrie. Durch die Oxidation von Graphit können Zwischenoxidationsprodukte erhalten werden.

Diamant – seine Eigenschaften sind grundlegend unterschiedlich. Diamant ist ein räumliches (dreidimensionales) Polymer. Alle Kohlenstoffatome werden durch starke kovalente Bindungen zusammengehalten. Daher ist dieses Polymer äußerst langlebig. Diamant leitet weder Strom noch Wärme und hat eine transparente Struktur.

Borpolymere

Wenn Sie gefragt werden, welche anorganischen Polymere Sie kennen, können Sie gerne antworten: Borpolymere (-BR-). Dabei handelt es sich um eine ziemlich umfangreiche Klasse von NPs, die in Industrie und Wissenschaft weit verbreitet ist.

Borcarbid – seine Formel sieht korrekter so aus (B12C3)n. Seine Elementarzelle ist rhomboedrisch. Das Gerüst wird durch zwölf kovalent gebundene Boratome gebildet. Und in der Mitte befindet sich eine lineare Gruppe aus drei kovalent verbundenen Kohlenstoffatomen. Das Ergebnis ist eine sehr langlebige Struktur.

Boride – ihre Kristalle werden ähnlich wie das oben beschriebene Karbid gebildet. Das stabilste davon ist HfB2, das erst bei einer Temperatur von 3250 °C schmilzt. TaB2 weist die größte chemische Beständigkeit auf – es wird weder von Säuren noch deren Mischungen angegriffen.

Bornitrid – aufgrund seiner Ähnlichkeit wird es oft als weißer Talk bezeichnet. Diese Ähnlichkeit ist eigentlich nur oberflächlich. Strukturell ähnelt es Graphit. Es wird durch Erhitzen von Bor oder seinem Oxid in einer Ammoniakatmosphäre gewonnen.

Borazon

Elbor, Borazon, Cyborit, Kingsongit und Cubonit sind superharte anorganische Polymere. Anwendungsbeispiele: Herstellung von Schleifmitteln, Metallverarbeitung. Dabei handelt es sich um chemisch inerte Stoffe auf Basis von Bor. Die Härte ähnelt eher der anderer Materialien als Diamanten. Insbesondere Borazon hinterlässt Kratzer auf Diamanten, was wiederum Kratzer auf Borazonkristallen hinterlässt.

Allerdings haben diese NPs gegenüber natürlichen Diamanten mehrere Vorteile: Sie verfügen über eine höhere Hitzebeständigkeit (halten Temperaturen bis zu 2000 °C stand, während Diamant bei Temperaturen im Bereich von 700–800 °C zerstört wird) und eine hohe Beständigkeit gegenüber mechanischen Belastungen (sie sind es). 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 beschafft.

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 von geschmolzenem Schwefel.

Polymermodifikation von Schwefeldioxid. Asbest sehr ähnlich, hat eine faserige Struktur.

Selenpolymere

Graues Selen ist ein Polymer mit parallel verschachtelten helikalen linearen Makromolekülen. In den Ketten sind Selenatome kovalent und Makromoleküle durch molekulare Bindungen verknüpft. Selbst geschmolzenes oder gelöstes Selen zerfällt nicht in einzelne Atome.

Rotes oder amorphes Selen ist ebenfalls ein Polymer mit Kettenstruktur, jedoch mit einer schlecht geordneten Struktur. Im Temperaturbereich von 70–90 °C nimmt es gummiartige Eigenschaften an und geht in einen hochelastischen Zustand über, der an organische Polymere erinnert.

Selenkarbid oder Bergkristall. Thermisch und chemisch stabiler, ziemlich starker räumlicher Kristall. Piezoelektrisch und Halbleiter. Es wurde unter künstlichen Bedingungen durch Reaktion von Kohle in einem Elektroofen bei einer Temperatur von etwa 2000 °C gewonnen.

Andere Selenpolymere:

• Monoklines Selen ist geordneter als amorphes Rot, aber schlechter als Grau.
• Selendioxid oder (SiO2)n ist ein dreidimensionales Netzwerkpolymer.
• Asbest ist ein Polymer aus Selenoxid 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 Luftzutritt auf eine Temperatur von 2500 °C gewonnen. Schwarzer Phosphor wurde von P. Bridgman unter folgenden Bedingungen gewonnen: 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, entsteht eine gummiartige Substanz. Es ist der einzige ausreichend hitzebeständige kohlenstofffreie Gummi. Erst bei Temperaturen über 350 °C wird es zerstört.

Abschluss

Anorganische Polymere sind größtenteils Stoffe mit einzigartigen Eigenschaften. Sie werden in der Produktion, im Bauwesen, zur Entwicklung innovativer und sogar revolutionärer Materialien eingesetzt. Da die Eigenschaften bekannter NPs untersucht und neue geschaffen werden, erweitert sich ihr Anwendungsbereich.

Polymere sind hochmolekulare Verbindungen, die aus vielen sich wiederholenden Atomgruppen unterschiedlicher oder gleicher Struktur – Einheiten – bestehen. Diese Verbindungen sind durch Koordination oder chemische Bindungen zu verzweigten oder langen linearen Ketten und zu dreidimensionalen räumlichen Strukturen verbunden.

Polymere sind:

• Synthetik,
• künstlich,
• organisch.

Organische Polymere werden in der Natur in tierischen und pflanzlichen Organismen gebildet. Die wichtigsten davon sind Proteine, Polysaccharide, Nukleinsäuren, Kautschuk und andere natürliche Verbindungen.

Der Mensch verwendet organische Polymere seit langem und in großem Umfang Alltagsleben. Leder, Wolle, Baumwolle, Seide, Pelz – all das wird zur Herstellung von Kleidung verwendet. Kalk, Zement, Ton, organisches Glas (Plexiglas) – im Bauwesen.

Auch beim Menschen kommen organische Polymere vor. Zum Beispiel Nukleinsäuren (auch DNA genannt) sowie Ribonukleinsäuren (RNA).

Eigenschaften organischer Polymere

Alle organischen Polymere haben besondere mechanische Eigenschaften:

• geringe Zerbrechlichkeit kristalliner und glasartiger Polymere (organisches Glas, Kunststoffe);
• Elastizität, d. h. hohe reversible Verformung bei geringer Belastung (Gummi);
• Orientierung von Makromolekülen unter Einwirkung eines gerichteten mechanischen Feldes (Herstellung von Filmen und Fasern);
• bei niedrigen Konzentrationen ist die Viskosität der Lösungen hoch (Polymere quellen zunächst auf und lösen sich dann auf);
• Unter dem Einfluss einer kleinen Menge Reagenz können sie ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften schnell verändern (z. B. Ledergerbung, Gummivulkanisation).

Tabelle 1. Verbrennungseigenschaften einiger Polymere.

Tabelle 2. Löslichkeit von Polymermaterialien.

Tabelle 3. Färbung von Polymeren gemäß der Lieberman-Storch-Moravsky-Reaktion.

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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 für völlig unterschiedliche Zwecke, von Angelruten und Bootsrümpfen über Zylinder zur Lagerung und zum Transport brennbarer Stoffe bis hin zu Rotorblättern für Hubschrauber. Diese große Popularität von PCM ist mit der Fähigkeit verbunden, technologische Probleme beliebiger Komplexität im Zusammenhang mit der Herstellung von Verbundwerkstoffen mit bestimmten Eigenschaften zu lösen, dank der Entwicklung der Polymerchemie und Methoden zur Untersuchung der Struktur und Morphologie von Polymermatrizen, die in der verwendet werden Herstellung von PCM.

Anorganische Polymere

Von praktischem Interesse sind vor allem lineare anorganische Polymere Grade ähneln organischen – sie können in den gleichen Phasen-, Aggregat- oder Relaxationszuständen existieren und ähnliche Supermole bilden. Strukturen usw. Solche anorganischen Polymere können hitzebeständige Kautschuke, Gläser, faserbildende Polymere etc. sein und weisen zudem eine Reihe von Eigenschaften auf, die organischen Polymeren nicht mehr eigen sind. Polymere. Dazu gehören Polyphosphazene, polymere Schwefeloxide (mit unterschiedlichen Seitengruppen), Phosphate und Silikate.

Die Verarbeitung anorganischer Polymere zu Gläsern, Fasern, Glaskeramiken usw. erfordert ein Aufschmelzen, das meist mit einer reversiblen Depolymerisation einhergeht. Zur Stabilisierung mäßig verzweigter Strukturen in Schmelzen werden daher meist modifizierende Additive eingesetzt.

Silikone

Anorganische Polymere haben Sie schon einmal gesehen; Wenn nicht auf diesen Seiten, dann zumindest im Alltag, haben Sie sicher schon irgendwo Silikonpolymer gesehen. Silikone gehören zu den am häufigsten vorkommenden anorganischen Polymeren. Sie sehen so aus:

Eigentlich müsste man sie Polysiloxane nennen. Die Bindung zwischen Silizium- und Sauerstoffatomen ist sehr stark, aber sehr flexibel. Daher können Silikone hohen Temperaturen standhalten, ohne sich zu zersetzen, sie haben jedoch sehr niedrige Glasübergangstemperaturen. Bestimmt sind Sie schon einmal auf Gummi oder Spachtelmasse aus Silikon gestoßen.

Polysilane

Es dauerte lange, bis dies geschah, aber die Siliziumatome waren immer noch in langen Polymerketten angeordnet. Bereits irgendwann in den 20er oder 30er Jahren des 20. Jahrhunderts erkannten Chemiker, dass organische Polymere aus langen Kohlenstoffketten bestehen. Ernsthafte Forschung zu Polysilanen wurde jedoch erst Ende der 1970er Jahre betrieben.

Zuvor, im Jahr 1949, arbeitete C. A. Burkhard zur gleichen Zeit, als der Schriftsteller Kurt Vonnegut in der PR-Abteilung von General Electric arbeitete, in der Forschungs- und Entwicklungsabteilung desselben Unternehmens. Er erfand ein Polysilan namens Polydimethylsilan, aber die Substanz war nutzlos. Es sah so aus:

Es bildeten sich Kristalle, die so stark waren, dass nichts sie auflösen konnte. Burckhard versuchte, sie zu erhitzen, doch bei Temperaturen unter 250 °C schmolzen sie nicht. Bei höheren Temperaturen zerfielen sie, ohne zu schmelzen. Dadurch wurde Polydimethylsilan ziemlich unbrauchbar. Diese Substanz wurde durch Reaktion von Natriummetall mit Dichlordimethylsilan wie folgt erhalten:

Dies ist wichtig, da einige Wissenschaftler in den 1970er Jahren begannen zu verstehen, wie man aus Siliziumatomen kleine Moleküle herstellen kann. Also taten sie, ohne es zu erwarten, etwas ganz Ähnliches wie Burckhard zuvor. Sie zwangen Natriummetall zur Reaktion mit Dichlordimethylsilan, fügten der Mischung jedoch auch etwas Dichlormethylphenylsilan hinzu. Und raten Sie mal, was passiert ist? Ich gebe Ihnen einen Hinweis: Sie haben nicht die Strukturen erhalten, die sie brauchten. Was sie herausfanden, war ein Copolymer wie dieses:

Vielleicht wird es klarer, wenn Sie dieses Copolymer wie folgt zeichnen:

Diese Phenylgruppen behindern nämlich die Kristallisation des Polymers, sodass es weniger kristallin ist als Polydimethylsilan. Das bedeutet, dass es löslich ist und verarbeitet, umgewandelt und untersucht werden kann.

Nun, wozu sind diese Stoffe gut? Polysilane sind interessant, weil sie Strom leiten können. Zugegeben, nicht so gut wie Kupfer, aber viel besser, als man es von einem Polymer erwarten würde, und es ist eine Untersuchung wert. Sie sind außerdem recht hitzebeständig und können auf fast 300 °C erhitzt werden. Wenn man sie jedoch auf viel höhere Temperaturen erhitzt, kann man daraus Siliziumkarbid herstellen, ein nützliches Schleifmaterial.

Germanium- und Zinnpolymere

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

Zinnpolymere sind einzigartig, interessant, bemerkenswert, 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 Polystanylene) auf ihre Verwendung als elektrische Leiter untersucht.

Polyphosphazene

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

Dieses Grundgerüst ist, genau wie das Grundgerüst von Polysiloxanen, sehr flexibel, weshalb Polyphosphazene gute Elastomere sind. Sie sind auch sehr gute elektrische Isolatoren.

Polyphosphazene werden in zwei Stufen hergestellt:

Zuerst nehmen wir Phosphorpentachlorid und behandeln es mit Ammoniumchlorid, um ein chloriertes Polymer zu erzeugen. Anschließend behandeln wir es mit einem Natriumalkoholsalz, wodurch wir estersubstituiertes Polyphosphazen erhalten.

Heutzutage gibt es eine große Vielfalt an anorganischen Polymeren. Die meisten davon sind natürliche Verbindungen, aber moderne Technologien ermöglichen die künstliche Gewinnung anorganischer Polymere. Ihre Herstellung erfordert in der Regel einen hohen Druck und eine hohe Temperatur, die Basis ist ein reiner Stoff und die Methoden bleiben die gleichen wie bei der Herstellung organischer Polymere (z. B. Polymerisation). Die charakteristischen Eigenschaften anorganischer Polymere sind ihre Beständigkeit gegenüber chemischen Einflüssen und ihre thermische Stabilität. Darüber hinaus sind viele dieser Polymere hart, aber spröde. Die Erklärung dafür ist die räumliche Kristallstruktur oder das übermäßige Vorhandensein von Ionen in einer chemischen Bindung. Zu den bekanntesten anorganischen Polymermaterialien zählen Graphit, Mineralglas, Keramik, Diamanten, Asbest, Quarz und Glimmer.

Elemente der chemischen Tabelle können unterschiedliche Polymerketten bilden. Beispielsweise bilden Schwefel, Selen und Tellur lineare Ketten, die sich entsprechend der Kovalenz der Atome zu Spiralen falten. Die zur Hauptuntergruppe der Gruppen III – V gehörenden chemischen Elemente können sowohl lineare Ketten als auch flächige oder räumliche Strukturen anorganischer Polymere bilden. Die Basis von Polymerketten besteht meist aus Oxiden von Silizium, Aluminium und einer Reihe anderer Metalle. Sie bilden die umfangreichste Gruppe anorganischer Polymermaterialien – Silikate und Alumosilikate. Darüber hinaus sind sie ein wesentlicher Bestandteil der Erdkruste. Die Struktur der Molekülkette von Silikaten kann kettenförmig, leiterförmig, schichtförmig und dreidimensional sein. Jede dieser Strukturen verleiht anorganischen Materialien bestimmte Eigenschaften, die nur für sie charakteristisch sind. Die Leiterstruktur besteht beispielsweise aus zwei parallelen Molekülketten, die durch Sauerstoffatome verbunden sind. Es sind diese Bindungen, die für das Vorhandensein neuer Eigenschaften sorgen, die es ermöglichen, die resultierenden Materialien als faserig (Asbest) einzustufen. Ein weiteres Merkmal, das anorganische Polymere charakterisiert, ist ihr Schichtaufbau. Durch die großen Abstände zwischen den Schichten können die entsprechenden Stoffe (Talkum, Glimmer) leicht gespalten werden. Enthält die Kette Metalle, die mit Wasser interagieren können, führt dieser Vorgang zu einer noch stärkeren Vergrößerung des vorhandenen Abstands zwischen den Schichten. Dies kann dazu führen, dass das anorganische Material aufquillt. Silikate mit dreidimensionaler Struktur zeichnen sich durch gute Wasserbeständigkeit, Härte und Steifigkeit aus. In der Regel erfüllen Quarzsorten diese Eigenschaften: Topas, Jaspis, Achat, Bergkristall und andere.

Anorganische Gläser und technische Keramik

Anorganische Gläser. Glaskeramik. Technische Keramik. Elemente der Technologie und Anwendung von Strukturkeramik.

Chemische Zusammensetzung von Gläsern und ihre Eigenschaften. Klassifizierung anorganischer Gläser.

In der modernen Materialwissenschaft beginnen verschiedene anorganische Substanzen einen immer wichtigeren Platz einzunehmen. 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 diese anorganischen Stoffe jedoch auch im vamorphen Zustand in Form von Gläsern eingesetzt.

Das am häufigsten verwendete Glas auf Siliziumdioxidbasis ist Silikatglas. Weit verbreitet sind auch Aluminiumsilikat- und Borsilikatgläser.

Anorganisches Glas ist ein chemisch komplexes, amorphes, makroskopisch isotropes Material mit den mechanischen Eigenschaften eines spröden Feststoffs. Glas entsteht nach dem Abkühlen einer geschmolzenen Mischung anorganischer Verbindungen (hauptsächlich Oxide). 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 über einen erheblichen Temperaturbereich allmählich und gehen in einen flüssigen Zustand über. Ihr Schmelzen bei steigender Temperatur und ihr Aushärten bei sinkender Temperatur erfolgt reversibel. Die Struktur besteht aus soliden Lösungen.

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

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

Tabelle 6.3 – Viskosität einiger Stoffe bei Schmelzpunkten

Der zweite Grund ergibt sich aus den Merkmalen der kovalenten Bindung, die die Wechselwirkung der Atome im Oxid bestimmt. Eine kovalente Bindung hat zwei wichtige Eigenschaften: Stärke und Richtungsabhängigkeit. Entsprechend der Sättigung der chemischen Bindung verfügt jedes Glasatom im Raum entsprechend seiner Wertigkeit über eine genau definierte Anzahl von „Wechselwirkungspartnern“. Silizium ist beispielsweise 4-wertig. Und sein Atom muss in seiner unmittelbaren Umgebung vier Sauerstoffatome (im Quarzglas) haben, mit denen es durch eine polare kovalente Bindung verbunden ist. Darüber hinaus 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 in der Glasstruktur nur eine Nahordnung in der Anordnung der Atome bilden.

Chemische Zusammensetzung von Gläsern und ihre Eigenschaften

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

Glasbildner sind die wichtigsten Bestandteil Glas Glasbildner sind anorganische Polymere mit Netzwerkstruktur. Daher weisen Gläser einige Merkmale von Polymerstrukturen und entsprechende physikalische Eigenschaften auf, die für Polymermaterialien charakteristisch sind.

Als Glasbildner werden am häufigsten SiO2 (Silikatglas), Al2O3 und SiO2 (Aluminosilikat), B2O3 und SiO2 (Borosilikat), B2O3, Al2O3 und SiO2 (Boroaluminosilikat) 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 die Erweichungstemperatur von Glas und die Technologie wird vereinfacht. Zusätze von Oxiden von Chrom, Eisen, Kobalt usw. verleihen dem Glas die gewünschte Farbe. Oxide von Schwermetallen wie Blei erhöhen den Brechungsindex.

Oftmals verbessert die Zugabe einiger Additive einige Eigenschaften und verschlechtert andere Eigenschaften des Materials. Dann werden Additive eingeführt - Kompensatoren, deren Zweck darin besteht, die negative Auswirkung der Hauptmodifikatoren zu unterdrücken.

Eine der wichtigen Eigenschaften von Glas ist die Hitzebeständigkeit. Bei den meisten Gläsern liegt die Hitzebeständigkeit zwischen 90 und 200 °C, und bei Quarzglas, dem stärksten, hitzebeständigsten und sich nicht ausdehnenden Glas, erreicht sie 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 langfristigen Einsatz bei 1100–1200 °C (Stärke um 50 %) und den kurzfristigen Einsatz bei Erwärmung auf 1400–1500 °C.

Die thermische Verfestigung (Härtung) von Glas erfolgt durch schnelles und gleichmäßiges Abkühlen von über die Glasübergangstemperatur erhitztem Glas in einem Luftstrom oder in Ölen. Das Verstärken von Glas durch Vorspannen geht mit dem Auftreten ziemlich gleichmäßig verteilter Spannungen im Glas einher, die Druckspannungen in den äußeren Glasschichten 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 Härtung des Glases und darüber hinaus auf der Veränderung der Struktur selbst und der Eigenschaften seiner Oberflächenschicht. Diese Verfestigung erfolgt durch schnelles Abkühlen von über die Glasübergangstemperatur erhitztem Glas in erhitzten Polymer-Organosilicium-Flüssigkeiten. Eine zusätzliche Verstärkung wird durch die Bildung von Polymerfilmen auf der Glasoberfläche erklärt.

Klassifizierung anorganischer Gläser, ihre Eigenschaften, Anwendung

Eines der am häufigsten in Flugzeugstrukturen verwendeten hochwertigen Gläser ist alkaliarmes Aluminoborosilikatglas.

Zweckmäßig wird technisches Glas in optisches, Labor-, elektrisches, Transport-, Instrumenten-, Schutz-, Wärme- und Schalldämmglas, Beleuchtungsglas, 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, die bis zu 65 % Blei-, Barium- und Wismutoxide enthalten (n=1,9); Die Lichtdurchlässigkeit von unlackiertem Glas beträgt im sichtbaren Teil des Spektrums bis zu 92 %.

Die chemische und hydrolytische Beständigkeit von Gläsern in sauren Umgebungen (mit Ausnahme von Phosphorsäure H2PO3 und Flusssäure HF, die Glas vollständig auflöst) ist recht hoch. In alkalischen Umgebungen nimmt der Widerstand ab. Silikatgläser mit 20–30 % Na2O oder LiO sind in heißem Wasser löslich und bilden „flüssiges Glas“.

Der Nachteil von gehärtetem Glas ist seine Empfindlichkeit gegenüber Stößen an den Rändern (am äußersten Rand) und in den Ecken. Wenn gehärtetes Glas zerbrochen ist, ist es mit einem dichten Netz von Rissen überzogen, was die Sicht sehr erschwert.

Wenn zwei Glasscheiben mit einer transparenten, flexiblen und elastischen Polymerfolie zusammengeklebt werden, entsteht der sogenannte Triplex. Bei der Zerstörung werden die entstehenden Fragmente auf der Polymerfolie festgehalten, an der sie befestigt sind, und können nicht herauslaufen.

Sitalls, ihre Eigenschaften, Anwendung

Neue Strukturmaterialien verfügen über herausragende Eigenschaften – Glaskeramik (der Begriff leitet sich von den Wörtern Glas und Kristall ab), die durch Kristallisation anorganischer Gläser auf Basis bestimmter Oxide gewonnen werden.

Sitalls sind teilweise kristallisierte Gläser. Sie werden durch kontrollierte Kristallisation von Glas bei erhöhten Temperaturen gewonnen. Dabei bilden sich im Volumen des Materials Mikrobereiche mit einer kristallinen Struktur von bis zu 1 Mikrometer Größe. Die Konzentration solcher Bereiche in Glaskeramiken kann 50 Vol.-% überschreiten.

Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich Glaskeramiken von Gläsern dadurch, dass ihnen Kristallisationskatalysatoren (Keime) zugesetzt werden. Als Kristallisationskatalysatoren werden Mikropartikel aus Gold, Silber, Platin, Kupfer (Hundertstel Prozent) oder Oxide von Titan, Zirkonium, Zink, Chrom, Vanadium usw. verwendet.

Glaskeramik nimmt hinsichtlich der Struktur eine Zwischenstellung zwischen gewöhnlichem Glas und Keramik ein. In dieser Hinsicht wird Glaskeramik manchmal auch als Glaskeramik bezeichnet. Sitalls sind mehrkomponentige, heterogene Mehrphasensysteme mit sehr hohen Eigenschaften: hohe mechanische Festigkeit, Härte, chemische und thermische Stabilität, geringe Wärmeausdehnung und andere nützliche Eigenschaften. Beispielsweise ist Glaskeramik, bekannt als „Pyrokeramik“, stärker als Verbundglas, kohlenstoffreicher Stahl, leichter als Aluminium und unterscheidet sich hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Hitzebeständigkeit nicht von Quarz.

Bei der Umwandlung von Glas in Glaskeramik durchläuft das Glas zunächst die Kochphase (Temperatur Tm), dann wird das Glas zu einem Produkt geformt und auf die Temperatur Tn abgekühlt – die Temperatur, bei der sich Kristallisationszentren bilden. Das Glas wird etwa 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten. Dadurch bilden sich kleine Kristalle im Volumen des Materials und es wird möglich, die Temperatur auf Tg zu erhöhen. Bei der Temperatur Tg kommt es zum Kristallwachstum und das Material verliert an Transparenz. Die Belichtungszeit von Glasprodukten bei Tg beträgt 4-6 Stunden.

Aus Gläsern gewonnene mikrokristalline Legierungen

Hochfeste kristalline Legierungen aus metallischen Gläsern werden auf ähnliche Weise wie bei der Entstehung von Pyrokeramiken hergestellt. Hierbei handelt es sich um Legierungen auf Basis von Fe, Ni, Cr, Mo, Co, W in verschiedenen Kombinationen mit Metalloiden (hauptsächlich Bor), deren Gehalt 12 % nicht überschreitet und die im amorphen Zustand spröde sind. Durch Schmelzstrahlen hergestellte amorphe Legierungsstreifen können leicht in Pulver umgewandelt werden, das dann heiß extrudiert oder gasisostatisch gepresst und gleichzeitig kristallisiert wird, um eine mikrokristalline Struktur zu bilden, die durch winzige Borpartikel stabilisiert wird. Enthält die Legierung Kohlenstoff, kann eine verfestigende Wärmebehandlung durchgeführt werden. Solche Legierungen sind sehr hart und verschleißfest und können als Schnellarbeitsstähle verwendet werden.

Technische Keramik

Keramik ist ein mehrkomponentiges, heterogenes Material, das durch Sintern hochdisperser Mineralpartikel (Tone, Oxide, Karbide, Nitride usw.) gewonnen wird. Enthält die Keramik Metalle, spricht man von Cermets.

Der technologische Prozess zur Herstellung von Keramikprodukten besteht aus mehreren Schritten. Die wichtigsten technologischen Vorgänge bei der Herstellung von Keramikmaterialien sind: Vorbereitung der Ausgangskomponenten in Form von Pulvern, Mischen der Komponenten, Formen der Produkte, Brennen des Werkstücks, Endoperationen (Bearbeitung, Metallisierung usw.).

Keramikstruktur

Die vielfältigen Strukturtypen keramischer Werkstoffe lassen sich in zwei Gruppen einteilen: makroisotrope und anisotrope.

Makroisotrope Materialien. Auf atomarer oder molekularer Ebene handelt es sich um anisotrope Materialien, aber die Größe der supramolekularen Formationen, der Körner, ist im Vergleich zur Größe des Keramikprodukts klein. Es können vier Arten makroisotroper Materialien identifiziert werden.

1. Mikrokristalline Keramik. Beispiele für diese Keramik sind verschiedene Porzellanarten. Sitalls haben die gleiche Struktur. In Abb. 6.3 und die 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 die Platzierung dieser Phasen im Volumen des Materials ist unterschiedlich. Das Material ist im Allgemeinen isotrop. Diese Materialien haben eine hohe Dichte und sind spröde.

Arten von Keramik:

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

2. Körnige Struktur . Dieser Strukturtyp ist der typischste für keramische Materialien. Körner im Gefüge von Keramik können sich in Größe, Form und Eigenschaften unterscheiden. Getreideverteilung unterschiedlicher Natur Innerhalb des Materialvolumens ist auch die Haftfestigkeit der Partikel im Material unterschiedlich. All diese Faktoren beeinflussen die Eigenschaften von Keramik auf komplexe Weise. In der Praxis werden in begrenztem Rahmen empirische Gleichungen der Form verwendet:

,

wobei s Stärke ist; Dies ist eine Konstante, die nahe an der Stärke eines Einkristalls liegt. k - konstant; d - Korngröße.

3. Poröse Struktur . Im Allgemeinen sind viele Keramiken porös. Manchmal werden Poren jedoch absichtlich erzeugt: um das Gewicht eines Keramikprodukts zu reduzieren, es für Gas oder Flüssigkeit durchlässig zu machen usw.

Typischerweise ist die Festigkeit poröser Keramik geringer als die von körniger Keramik. Auch die Form der Poren beeinflusst die Festigkeit des Materials. Es kann auch die Rissbildung beim Bruch unterbrechen und die Last über das gesamte Materialvolumen verteilen.

4. Verstärkte Struktur. Diese Art von Keramik enthält längliche Körner mit hoher Festigkeit. In den meisten Materialien sind diese Körner nicht in eine bestimmte Richtung ausgerichtet. Daher verhält sich das Material im Makrovolumen isotrop. Die Festigkeit solcher Keramiken kann aufgrund der Verstärkung sehr hoch sein.

Anisotrope Keramik. Bei diesen Materialien sind Strukturelemente gezielt in die gewünschte Richtung ausgerichtet. Anisotrope Keramiken umfassen Schichtkeramiken, Faserkeramiken oder Keramiken mit orientierter Struktur.

Elemente der keramischen Werkstofftechnik

1 – Beschaffung von Pulvern. Zur Herstellung von Pulvern gibt es mechanische und physikalisch-chemische Verfahren. Die erste davon ist mit der Zerkleinerung des Materials verbunden. Die zweite betrifft die Prozesse der Agglomeration chemischer Syntheseprodukte. Üblicherweise werden Pulver mit mikrometergroßen Partikeln verwendet. Wenn eine dichte Packung von Partikeln in einem Material erforderlich ist, dann ist eine Mischung von Partikeln erforderlich verschiedene Größen- polydisperse Pulver.

2 – Mischen von Komponenten und Formen von Produkten.

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

Während des Sinterprozesses verschmelzen die Partikel und die Porosität des Materials verringert sich bis zur theoretischen Dichte. Mit zunehmender Temperatur verändern die Poren ihre Form, werden kugelförmig und verkleinern sich. In der Praxis behält Keramik eine gewisse Restporosität.

Der Grad und die Geschwindigkeit des Sinterns hängen von vielen Faktoren ab: Temperatur, Prozessdauer, Partikeldispersion, Diffusionskoeffizienten, Viskosität usw. Sehr starker Einfluss Der Verlauf des Sinterprozesses und die Struktur der Keramik werden durch die Schmelze (Flüssigkeit) der schmelzbarsten Komponente beeinflusst.

Anwendungen von Strukturkeramik

Zu den Hauptanwendungsgebieten keramischer Werkstoffe gehören Schneidwerkzeuge, Teile von Verbrennungsmotoren, Gasturbinentriebwerke usw.

Die Schneide zeichnet sich durch hohe Härte, Verschleißfestigkeit und chemische Inertheit aus. Im Eigenschaftskomplex sind keramische Schneidwerkzeuge herkömmlichen Schneidstoffen wie Schnellarbeitsstählen (HSS), Hartlegierungen (HC) überlegen.