Clasificación de materiales sintéticos.
En 1907, el químico industrial estadounidense Baekeland volvió a estudiar la reacción del fenol y el formaldehído y añadió una cantidad adecuada de carga. Los resultados muestran que el producto tiene dureza y buenas propiedades de aislamiento. Como resultado, en 1910 se construyó la primera fábrica de productos plásticos con una producción anual de 1.000 toneladas. En 1939, la producción había aumentado a más de 200.000 toneladas. Aunque el cloruro de vinilo se descubrió en 1912, en 1932 se convirtió en plástico, producido por la empresa británica Bremen. En 1947, los químicos estadounidenses Galliu y Kong Ning sintetizaron poliestireno. En la década de 1950, el químico alemán Ziegler y el químico italiano Nape inventaron un nuevo agente de polimerización catalítica, que llevó a la industria de fabricación de plásticos a su apogeo. Desde entonces, han surgido variedades de plástico de alto rendimiento, como el polipropileno, el ABS, la polisulfona y el policarbono. La producción anual mundial ha superado los 60 millones de toneladas, equivalente a la producción total de madera y cemento. En cuanto a las fibras sintéticas, inicialmente se desarrollaron basándose en la transformación de fibras naturales.
En 1855, el químico alemán Andima trató por primera vez las ramas de morera con ácido nítrico concentrado para obtener una fibra que, lamentablemente, se deflagraba fácilmente y no podía utilizarse. En 1884, el químico británico Swain sintetizó "rayón seguro" utilizando ácido nítrico y fibra. Se exhibió en la Exposición de París de 1889 y causó sensación.
En 1935, el químico estadounidense Carlo Zeiss sintetizó por primera vez nailon-66 utilizando hexanodiol y ácido adípico, y lanzó la primera fibra sintética del mundo. En 1937, el Instituto Alemán de Investigaciones Orgánicas sintetizó el nailon-6.
En 1939, el químico japonés Ichiro Rouda sintetizó fibra de nailon resistente al agua y al calor. En 1940, el químico británico Dixon sintetizó fibra de poliéster y la puso en producción ese año, con una producción de 50.000 toneladas. Hoy en día, la producción de fibras sintéticas aumenta día a día y la producción anual mundial ha alcanzado las 150.000 toneladas, superando la producción de fibras naturales.
Entre las fibras sintéticas, el poliéster, el nailon, el acrílico, el polipropileno, el vinilón y la fibra de cloro se denominan las "seis fibras principales".
Todos los "hexapolipropileno" tienen las ventajas de alta resistencia, buena elasticidad, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión química, ausencia de moho, ausencia de miedo a los insectos, ausencia de contracción, etc., y cada uno tiene sus propias propiedades únicas. Además de ser usado por humanos, también tiene muchos usos en la producción y la defensa nacional. Por ejemplo, el nailon se utiliza en tejidos para prendas de vestir, cuerdas de paracaídas, cuerdas de neumáticos, cables y redes de pesca.
Fibra de poliamida (nylon): buena solidez y resistencia al desgaste. Fabrica prendas de punto, tejidos mixtos, tejidos técnicos, cordones para neumáticos, redes de pesca y cables.
Fibra de poliéster (poliéster): buena elasticidad, alta resistencia, mala absorción de agua. Fabricar materiales textiles, materiales aislantes eléctricos, redes de pesca, cuerdas, cordones para neumáticos, paracaídas, trajes espaciales, etc. También se puede convertir en película, película, cintas de audio, cintas de vídeo, tarjetas magnéticas, etc.
Fibra de poliacrilonitrilo (fibra acrílica): Por su ligereza y buena elasticidad se le denomina “lana artificial”. Se puede mezclar con lana y algodón para fabricar lana, tejidos de lana, tejidos de algodón, pieles artificiales, alfombras, cortinas, etc.
Fibra de alcohol polivinílico (vinilo): Tiene una excelente higroscopicidad y se la conoce como “algodón sintético”. Se puede mezclar con algodón para hacer telas mezcladas de fibra y algodón, que se pueden convertir en telas filtrantes, lonas, cintas transportadoras, etc.
Fibra de cloruro de polivinilo (PVC): retardante de llama, resistente a ácidos y álcalis, mala higroscopicidad. Puede tejer mosquiteros para ventanas, mosquiteros, bolsas de malla, cuerdas y fabricar lana, mantas, guata de algodón, tela filtrante, etc.
Fibra de polipropileno (polipropileno): cáñamo y resistente al desgaste, alta resistencia, resistencia a ácidos y álcalis, poca resistencia al envejecimiento. Fabricación de alfombras, bolsas tejidas, cuerdas, telas filtrantes y materiales de embalaje. El caucho sintético también comenzó imitando y transformando el caucho natural.
En 1838, el trabajador estadounidense Goode planeó utilizar trementina, azufre y carbonato de calcio para calentar caucho en bruto a altas temperaturas para obtener caucho con excelentes propiedades. Desde entonces, el caucho se ha hecho famoso y se utiliza ampliamente como neumáticos, cables aislados, etc. Debido al rápido desarrollo de las industrias automovilística y aeronáutica, la producción de caucho natural es limitada y no puede satisfacer la creciente demanda.
Especialmente durante la Primera Guerra Mundial, Alemania fue bloqueada por la Armada británica y no pudo obtener caucho del Sudeste Asiático y América del Sur. Por lo tanto, surgió el caucho sintético. En ese momento, los químicos alemanes sintetizaron por primera vez 2.350 toneladas de caucho de 2,3-dimetilbutadieno utilizando acetileno y acetona para resolver las necesidades urgentes de la guerra. En la década de 1930, después de la guerra, los científicos sintetizaron caucho de estireno-butadieno y caucho de nitrilo-butadieno. Aunque el costo es más alto que el del caucho natural, la calidad es básicamente cercana a la del caucho natural. En 1932, el químico estadounidense Newland cloró y polimerizó acetileno para obtener monómero monocloro-1,3-butadieno, que luego se polimerizó en caucho de cloropreno. Tiene las ventajas de resistencia al oxígeno, resistencia a terremotos, resistencia al calor, etc., y su rendimiento ha superado al del caucho natural. Desde la década de 1950, el caucho sintético se ha producido el doble que el caucho natural, con una producción anual de 6 millones de toneladas. Los materiales sintéticos orgánicos no son sustancias puras, sino mezclas. La razón principal es que algunas moléculas con cadenas moleculares más largas a menudo se desprenden durante el proceso de polimerización de la materia orgánica, formando así moléculas con estructuras similares pero con diferentes pesos moleculares. Incluso si estas moléculas se juntan, no pueden llamarse sustancias puras. Para dar un ejemplo simple, en materia orgánica simple como los alcanos, cuanto mayor sea el peso molecular, menos probable es que sea "pura". Ciertamente no habrá butano, pentano, heptano y otras materias orgánicas similares mezcladas con hexano licuado. .
Las fibras sintéticas y el caucho sintético son importantes materiales sintéticos orgánicos. La aparición de materiales sintéticos orgánicos es un complemento a los recursos naturales y la química juega un papel importante en el desarrollo de materiales sintéticos orgánicos. Los nuevos materiales sintéticos orgánicos seguramente crearán un futuro mejor para la humanidad. El uso de materiales sintéticos orgánicos tendrá un impacto en el medio ambiente, como la contaminación blanca. Los materiales fabricados a partir de compuestos poliméricos orgánicos son materiales poliméricos orgánicos. El algodón, la lana y el caucho natural son todos materiales poliméricos orgánicos naturales, mientras que los plásticos, las fibras sintéticas y el caucho sintético más utilizados en la vida diaria son materiales poliméricos orgánicos sintéticos, denominados materiales sintéticos.
La aparición de materiales sintéticos orgánicos supone un gran avance en la historia del desarrollo de materiales. Desde entonces, la humanidad se ha deshecho de la historia de depender únicamente de materiales naturales y ha dado un gran paso adelante en el proceso de desarrollo. En comparación con los materiales naturales, los materiales sintéticos tienen muchas propiedades excelentes y son inseparables de nuestra vida diaria, la industria moderna, la agricultura y la tecnología de defensa nacional. Los compuestos de alto peso molecular a menudo se denominan polímeros porque están compuestos en su mayoría de moléculas pequeñas. Por ejemplo, una molécula de polietileno es un compuesto polimérico formado por miles de moléculas de etileno. Cuando las moléculas pequeñas se unen para formar polímeros, algunas forman cadenas largas, mientras que otras forman redes de cadenas. Los materiales poliméricos en cadena se derriten cuando se calientan, se vuelven sólidos después de enfriarse y pueden derretirse después de calentarse, por lo que son termoplásticos. Este material polimérico se puede procesar y utilizar repetidamente, y se puede convertir en películas, estirar en filamentos o prensar en diversas formas para su uso en la industria, la agricultura y la vida diaria. Los geosintéticos son el término general para los materiales sintéticos utilizados en la ingeniería civil. Como material de ingeniería civil, utiliza polímeros sintéticos (como plásticos, fibras químicas, caucho sintético, etc.) como materia prima para elaborar diversos tipos de productos, que se colocan en el interior, en la superficie o entre varios suelos para reforzar o proteger. el suelo. Las “Especificaciones Técnicas para la Aplicación de Materiales Geosintéticos” dividen los materiales geosintéticos en geotextiles, geomembranas, materiales geotécnicos especiales y geocompuestos. Los materiales geotécnicos especiales incluyen bolsas de geomembrana, geotextiles, esteras geotextiles, geoceldas, esteras geotextiles de bentonita, espuma de poliestireno (EPS), etc. Los materiales geocompuestos se componen de los materiales anteriores, como geomembrana compuesta, geotextil compuesto, geotextil compuesto, materiales compuestos impermeables y de drenaje (cintas de drenaje, tuberías de drenaje), etc.
1. Geotextiles
El proceso de fabricación de geotextiles consiste en procesar primero materias primas poliméricas en filamentos, fibras cortas, hilos o tiras, y luego fabricar geotextiles con una estructura plana. Los geotextiles se pueden dividir en geotextiles tejidos y geotextiles no tejidos según el método de fabricación. El geotextil tejido se compone de dos conjuntos paralelos de urdimbre y trama ortogonales u oblicuas entretejidas. Los geotextiles no tejidos se fabrican orientando o disponiendo fibras al azar y luego procesándolas. Según los diferentes métodos de unión de fibras, se puede dividir en tres métodos de unión: unión química, unión térmica y unión mecánica.
Las ventajas sobresalientes de los geotextiles son su peso ligero, buena continuidad general (se pueden convertir en áreas grandes), construcción conveniente, alta resistencia a la tracción, buena resistencia a la corrosión y resistencia a la erosión microbiana. La desventaja es que no ha sido tratado especialmente y tiene baja resistencia a los rayos UV. Si se expone al sol, los rayos ultravioleta directos lo envejecerán fácilmente, pero si no se expone directamente al sol, su antienvejecimiento y durabilidad siguen siendo muy altos.
2. Geomembrana
Las geomembranas generalmente se pueden dividir en asfalto y polímero (polímero sintético).
En la actualidad, las geomembranas que contienen asfalto son principalmente materiales compuestos (incluidos geotextiles tejidos o no tejidos) y el asfalto se utiliza como aglutinante humectante. Las geomembranas poliméricas se pueden dividir en geomembranas plásticas, geomembranas elásticas y geomembranas compuestas según los diferentes materiales principales. Una gran cantidad de prácticas de ingeniería han demostrado que las geomembranas tienen buena impermeabilidad, gran elasticidad y adaptabilidad a la deformación, pueden adaptarse a diferentes condiciones de construcción y estrés de trabajo, y tienen buena resistencia al envejecimiento, especialmente cuando las geomembranas se usan bajo el agua y en el suelo. La geomembrana tiene excelentes propiedades anti-filtración e impermeables.
3. Geomalla
La geomalla es un material geosintético importante con un rendimiento y eficacia únicos en comparación con otros materiales geosintéticos. Las geomallas se utilizan a menudo como refuerzo en estructuras de suelo reforzado o materiales compuestos. Las geomallas se dividen en dos tipos: fibra de vidrio y fibra de poliéster.
1) Plástico
Se fabrica perforando láminas de polímero extruido (principalmente de polipropileno o polietileno de alta densidad) y luego calentándolas y estirándolas direccionalmente. La malla estirada uniaxialmente se fabrica sólo a lo largo de la longitud del tablero, mientras que la malla estirada biaxialmente se fabrica continuando estirando la malla estirada uniaxialmente en una dirección perpendicular a su longitud. Durante el proceso de fabricación de geomallas, los polímeros se reorganizarán y orientarán durante el proceso de calentamiento y estiramiento, fortaleciendo la fuerza de unión entre las cadenas moleculares para lograr el propósito de mejorar su resistencia. Su alargamiento es sólo del 10% al 15% de la placa original. Si se agregan materiales antienvejecimiento como el negro de carbón a la geomalla, tendrá una mayor durabilidad, como resistencia a los ácidos, a los álcalis, a la corrosión y al envejecimiento.
2) Fibra de vidrio
Este tipo de geomalla está hecha de fibra de vidrio de alta resistencia, a veces tratada con pegamento autoadhesivo a presión e impregnación de asfalto en la superficie para hacer que la geomalla sea incompatible con el Pavimento asfáltico muy combinado. A medida que aumenta la fuerza de interconexión del suelo y la roca en la geomalla, el coeficiente de fricción entre los dos aumenta significativamente (hasta 0?8~1?0). La resistencia a la extracción de la geomalla enterrada en el suelo aumenta significativamente y es un buen material de refuerzo.
Al mismo tiempo, la geomalla es un material de malla plana liviano y flexible que es fácil de cortar y conectar en el sitio, y también se puede superponer. La construcción es simple y no requiere maquinaria de construcción especial ni profesional. técnicos.