Referaty na materiałoznawstwo:

1. Tworzywa sztuczne (w oparciu o referat Marty Woźniak i Moniki Zawiszy):

Tworzywa sztuczne są to wielocząsteczkowe materiały organiczne, przeważnie o skomplikowanej budowie chemicznej, w których w określonych warunkach, tzn. przy odpowiedniej temperaturze i ciśnieniu, można nadawać dowolne kształty. Inna definicja: tworzywami sztucznymi nazywamy wielocząsteczkowe organiczne substancje, które mogą wykazywać właściwości plastyczne tylko przejściowo podczas ich wytwarzania lub przechodzić w stan plastyczny w przypadku ich podgrzewania.

Zbudowane są z monomerów (np. żywic syntetycznych i naturalnych)

Zależnie od własności chemicznych żywic, wchodzących w skład tworzyw sztucznych, rozróżniamy tworzywa: termoplastyczne, termoutwardzalne i chemoutwardzalne.

Polimeryzacja polega na łączeniu się małych cząsteczek w bardzo duże. Związek składający się z tych bardzo dużych cząsteczek nazywa się polimerem. Monomerami ulegającymi polimeryzacji są przede wszystkim związki zawierające wiązania wielokrotne (podwójne lub potrójne).

Drugim procesem, w wyniku którego otrzymuje się żywice sztuczne to polikondensacja. Terminem tym nazywamy proces, podczas którego powstaje nowa substancja w wyniku oddziaływania na siebie dwóch lub więcej rodzajów małych cząsteczek różnych substancji. Powstająca substancja ma większą masę cząsteczkową niż każdy ze składników wchodzących w jej skład oraz różni się składem chemicznym od składu reagentów. W procesie polikondensacji, w przeciwieństwie do procesu polimeryzacji, powstają substancje poboczne, jak np. woda, amoniak lub alkohole.

Rodzaje tworzyw sztucznych:

Powstających na skutek Homopolimeryzacji - proces łączenia się wielu identycznych cząsteczek monomeru w makrocząsteczkę z wzajemnym wysyceniem wiązań podwójnych

Polietylen (folie, butelki)

Polipropylen (wykładziny)

Polichlorek winylu -PCW (rury, rynny, uszczelki)

Polimetakrylan metylu- szkło organiczne (soczewki, reflektory)

Politetrafluoroetylen- teflon (naczynia kuchenne, uszczelki)

Polistyren (styropian, elementy AGD)

Powstających na skutek Kopolimeryzacji - proces łączenia dwóch różnych monomerów z wzajemnym wysyceniem wiązań podwójnych

Kauczuk butadienowo-styrenowy (opony, węże)

Powstających na skutek polikondensacji:

Poliestry (np. elana)- włókna syntetyczne

Poliamidy (nylon 66)-łożyska, folie opakowań

Aminoplastry

Fenoplasty

2. Powłoki ochronne w aparaturze chemicznej (na podstawie referatu Żanety Zandeckiej i Natalii Zapłaty)

Są dwa podziały powłok ochronnych:

1. Ze względu na metodę wytwarzania:

Nakładane galwanicznie- Powłoki te nakłada się na przedmioty metalowe, lub wykonane ze stopów metali, w kąpieli galwanicznej przy udziale zewnętrznego źródła prądu. Proces ten można prowadzić także bez obecności tego źródła. Znalazły one zastosowanie, ponieważ mają wysoką odporność na korozję, ścieranie oraz posiadają walory dekoracyjne.

Wytwarzane metodą zanurzeniową- Metoda ta polega na wytwarzaniu na powierzchni metalizowanych elementów, wykonanych ze stopów żelaza, powłoki metalowej trwale związanej z podłożem przez zanurzenie w ciekłym metalu lub stopie metali niskotopliwych. Warstwy wytwarzane tą metodą mają wysoką odporność na korozję i utlenianie w podwyższonej temperaturze.

Dzielimy je na cynkowanie i aluminiowanie

Warstwy dyfuzyjne- „Nasycanie dyfuzyjne to proces wprowadzania pierwiastków w postaci atomowej do warstwy wierzchniej metali lub stopów metali.” Właściwości powłok wytworzonych tą metodą zależą od czasu trwania procesu, jego temperatury, materiału elementu oraz od stężenia układu, z którego pochodzi pierwiastek wzbogacający warstwę zewnętrzną. Powłoki wytworzone tą metodą mają dużą twardość, odporność na ścieranie i korozję oraz charakteryzują się żaroodpornością. Pierwiastki nasycające to najczęściej węgiel, azot, siarka, bor, glin, chrom, tytan i krzem.

2. Powłoki metaliczne:

Miedziowanie

Niklowanie

Cynowanie

Srebrzenie

Kadmowanie

Ołowiowanie

3. Niemetaliczne powłoki:

Z tworzyw sztucznych

Powłoki konwersyjne- Powłoki konwersyjne wytwarzane są w wyniku reakcji chemicznej z powierzchnią metalu

Powłoki malarskie- w ochronie żeliwa i stali

3. Korozja (na podstawie referatu Kasi Zalewskiej i Justyny Rusin)

Korozją nazywa się stopniową destrukcję tworzywa w stanie stałym rozpoczynającą się na granicy faz stałej i ciekłej, lub stałej i gazowej, pod działaniem otaczającego środowiska w wyniku procesów elektrochemicznych, chemicznych i fizykochemicznych. Korozja metali może być elektrochemiczna lub chemiczna, a tworzyw niemetalowych chemiczna lub fizykochemiczna.

Korozja tworzyw metalowych:

- korozja elektrochemiczna: Przyczyną powstawania korozji elektrochemicznej jest działanie mikroogniw lokalnych, które powstają na powierzchni metalu po kontakcie z elektrolitem, a przyczyną tego jest różnica potencjałów, która powoduje przepływ prądu i występuje na powierzchni metalu. Mikroogniwo posiada dwa procesy: anodowy i katodowy.

Rodzaje korozji elektrochemicznej:

Równomierna

Wżerowa

Międzykrystaliczna

Kiedy na metal oddziaływają czynniki elektrochemiczne i chemiczne, ale też równocześnie mechaniczne to szybkość korozji ulega zwiększeniu i wtenczas mogą uwidocznić się typy korozji:

Naprężeniowa

Zmęczeniowa

Kawitacyjna

Cierna

Kontaktowa

Szczelinowa

Wysokotemperaturowa

Pod wpływem stałych prądów błądzących

Selektywna

Biologiczna

Korozja niemetalowych tworzyw nieorganicznych:

Do tworzyw nieorganicznych zaliczamy: naturalne materiały skalne, sztuczne materiały krzemianowe - wypalanie mas ceramicznych, materiały uzyskane przez stopienie skał (szkło, emalie), spoiwa nieorganiczne (zaprawy i betony krzemianowe na szkle wodnym, zaprawy hydrauliczne).

Materiały skalne -Czynnik korodujący wnika do środka porów materiału i rozpuszcza składniki mineralogiczne lub też je wymywa albo tworzy sole wielkocząsteczkowe powodujące rozsadzenie tworzywa.

Wyroby ceramiczne tak samo jak materiały skalne ulegają takim samym rodzajom korozji

Szkło i emalia ulegają tylko na nawierzchni działaniom destrukcyjnym. Tworzywa te w praktyce nie są porowate i nie umożliwiają wnikania czynnika agresywnego w głąb sieci tworzywa.

Zaprawy i kity krzemianowe Po długotrwałym kontakcie z wodą i środowiskami alkalicznymi tracą one w dużym stopniu swoją wytrzymałość mechaniczną. Ważny jest tutaj właściwy dobór wysokokwasoodpornego wypełniacza, ponieważ gdy tak się nie stanie kwas atakując go rozluźnia strukturę zaprawy, co powoduje obniżenie jej wytrzymałości.

Betony i zaprawy z cementu ulegają korozjom:

ługującej,

ogólnokwasowej

kwasowęglowej

siarczanowej

magnezowej

Korozja tworzyw organicznych:

Korozja, której ulegają tworzywa organiczne ma zupełnie inny charakter od korozji metali. Odległości pomiędzy cząsteczkami wewnętrznej budowy tworzyw organicznych są dwu, trzykrotnie większe i obce atomy mogą wnikać w głąb ich struktury. Natomiast metale posiadają ścisłą budowę siatki krystalograficznej i pozwala ona na wnikanie gazów jedynie drogą dyfuzji, a nie dopuszcza w głąb kryształu cieczy. Znajdujące się u niektórych grup cząsteczek organicznych siły przyciągania tworzą dogodną strukturę do przenikania. Jest to przyczyną pęcznienia tworzyw organicznych (1 etap agresji). Obok tego może też występować, np. przez działanie silnych środków utleniających korozja czysto chemiczna. Zależnie od rodzaju tworzywa i ośrodka atakującego fizyczny proces pęcznienia może przebiegać w różny sposób. W pierwszej sytuacji cząsteczki substancji atakującej gromadzą się między cząsteczkami tworzywa, co powoduje zwiększenie jego masy, objętości oraz ma wpływ na właściwości mechaniczne. Z momentem osiągnięcia stanu wysycenia, który jest charakterystyczny dla danego układu proces ten zostaje przerwany.

4. Chemoodporne materiały wiążące (na podstawie referatu Marcina Zielińskiego i Bartka Zygaja)

Niemal wszystkie urządzenia i konstrukcje wykonane są z pojedynczych części łączonych w większe jednostki. Wiadomo, że mogą być użyte do tego celu różne tworzywa, a więc metale, drewno, wyroby kamienne, ceramiczne, tworzywa sztuczne i inne. Aby tworzywa te można było w pełni wykorzystać w procesie konstrukcji aparatów chemicznych należy dobrze poznać metody łączenia ich ze sobą. W przemyśle budowy aparatury chemicznej stosowane są dość często metody łączenia części przez sklejanie bądź za pomocą zapraw czy kitów. Metody te mają zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie trzeba połączyć ze sobą tworzywa różnego pochodzenia, a więc na przykład metal i drewno, metal z tworzywem sztucznym, wyroby ceramiczne z metalem itp.

Kleje- Klejem (spoiwem) nazywamy każdą substancję zdolną do spojenia tworzyw przez połączenie ich powierzchni. Kleje mają tę przewagę nad innymi spoiwami, że mogą być stosowane do łączenia powierzchni różnych tworzyw, a więc metal-metal, metal-szkło, szkło-tworzywo sztuczne itp. Tworzywa łączone za pomocą kleju nie wykazują żadnych naprężeń szczątkowych. Kleje stosowane w budowie aparatury chemicznej z małymi wyjątkami są organicznymi polimerami. W zależności od ich zachowania można je podzielić na termoplastyczne, termo lub chemoutwardzalne i elastomery. Stosowane kleje nieorganiczne są roztworami krzemianów i fosforanów sodu„ Ponieważ kleje można stosować tylko w postaci cieczy, wszelkie surowce stałe używane do wytworzenia kleju muszą być przeprowadzone w ciecz.

Rodzaje:

Epoksydowe

Fenolowe

Lateksowe

Mocznikowo-formaldehydowe

Poliuretanowe

Poliwinylowe

Silikonowe

Kity- Kitem nazywamy twardniejącą na powietrzu masę o konsystencji ciasta używaną do łączenia różnych tworzyw, bądź uszczelniania połączeń. W skład kitu wchodzą substancje wypełniające oraz lepiszcze. Często stosuje się jeszcze przyspieszacze, tj. związki przyspieszające twardnienie kitów takie jak fluorokrzemian sodu lub potasu, a ostatnio połączeń estrowych niższych kwasów tłuszczowych i alkoholi. Jako składniki napełniające mogą być użyte: kreda, mączka barytowa, bazaltowa, andezytowa, azbest krótkowłóknisty, glinka, węgiel, grafit . Natomiast jako lepiszcze mogą być użyte: pokost lniany, szkło wodne, żywice fenoloformaldehydowe, furanowe, epoksydowe, poliestrowe.

Zaprawy- Zaprawą (cementem) nazywamy mieszaninę spoiwa z materiałem napełniającym (kruszywo). Zadaniem materiału napełniającego jest zmniejszenie kurczliwości spoiw, potanienie materiału wiążącego i podniesienie wytrzymałości zaprawy. Jako napełnienia można używać mączki krzemianowej, piasku, azbestu, węgla, grafitu. Spoiwem mogą być substancje mineralne lub sztuczne, które w chwili użycia tworzą masy o dużej plastyczności, a po pewnym czasie pod wpływem różnych czynników twardnieją i stają się odporne na działanie czynników atmosferycznych i chemicznych. Zaprawy muszą posiadać dobrą przyczepność do różnych tworzyw.

Zaprawy podzielić można na dwie zasadnicze grupy:

- twardniejące wskutek odparowania rozpuszczalnika,

- twardniejące wskutek zachodzących w nich reakcji chemicznych

Rodzaje:

Krzemianowe

Siarkowe

Organiczno-mineralne

Beton- Do grupy materiałów wiążących należy zaliczyć również beton często stosowany w przemyśle chemicznym. Beton jest to mieszanina cementu z kruszywem (andezyt, granit kwasoodporny, besztaunit ) zarobiona wodą lub szkłem wodnym twardniejąca wskutek wiązania cementu. Spośród wielu gatunków betonu największe zastosowanie w przemyśle chemicznym ma beton kwasoodporny.

Azbestocement- stanowi materiał kamienny sporządzony na cemencie portlandzkim, w którym równomiernie rozmieszczone są cieniutkie włókna azbestu, co znacznie podwyższa granicę wytrzymałości materiału na rozerwanie i udarność.

---