План-конспет Органические вяжущие вещества

План-конспект Органические вяжущие вещества

ТЕМА УРОКА: Органические вяжущие вещества

ЦЕЛИ УРОКА:

обучающая: Дать понятие об органических вяжущих веществах

развивающая: Активизировать познавательные способности уч-ся.

воспитывающая: Приобщение уч-ся к товарищескому сотрудничеству в звеньях, развитие чувства персональной ответственности за свои знания при работе в звене.

ТИП УРОКА: Урок новых знаний.

ВИД УРОКА: Лекция

1. Организационный момент.

Приветствие. Проверка отсутствующих. Проверка готовности учащихся к уроку.

2. Опрос по ранее пройденному материалу

Что называют минеральными вяжущими веществами?

Охарактеризуйте цемент

Охарактеризуйте глину

Охарактеризуйте известь

Охарактеризуйте гипс

3. Объяснение нового материала

Органические вяжущие вещества — это высокомолекулярные природные или синтетические вещества, способные:
• приобретать жидко-вязкую консистенцию при нагревании или при действии растворителей или же имеющие жидко-вязкую консистенцию в исходном состоянии;
• с течением времени самопроизвольно или под действием определенных факторов (температуры, веществ-отвердителей и др.) переходить в твердое состояние.
При этом как в жидком, так и в твердом состоянии эти вещества имеют хорошую адгезию к другим материалам.
В зависимости от происхождения, химического и вещественного состава органические вяжущие делят на следующие группы:
• черные вяжущие (битумы и дегти);
• природные смолы, клеи и полимеры;
• синтетические полимерные продукты.
Природные высокомолекулярные вещества применяют как в их естественном состоянии, так и после химической модификации, придающей им необходимые свойства. Например, целлюлозу применяют в виде эфиров (нитроцеллюлоза, метилцеллюлоза и т. п.). Битумы также часто подвергают модификации.
Самая обширная группа органических вяжущих — синтетические полимеры. Их получают из низкомолекулярных продуктов (мономеров) полимеризацией и поликонденсацией. Специфическая группа полимеров — каучуки и каучукоподобные полимеры, обладающие высокоэластичными свойствами — способностью к большим упругим деформациям; их также называют эластомерами.
В зависимости от отношения к нагреванию и растворителям органические вяжущие делят на термопластичные и термореактивные.
Термопластичными называют вещества, которые при нагревании переходят из твердого состояния в жидкое (плавятся), а при охлаждении вновь затвердевают; причем такие переходы могут повторяться много раз. Термопластичность объясняется линейным строением молекул и невысоким межмолекулярным взаимодействием. По этой же причине большинство термопластов способно растворяться в соответствующих растворителях. К термопластам относятся битумы, смолы, многие широко распространенные полимеры — полиэтилен, поливинилхло-рид, полистирол и др.
Термореактивными называют вещества, у которых переход из жидкого состояния в твердое происходит необратимо. При этом у них меняется молекулярная структура: линейные молекулы соединяются в пространственные сетки — гигантские макромолекулы. Такое необратимое твердение (этот процесс называют также «отверждение», «сшив-кал, «вулканизация») происходит не только под действием нагрева (отсюда пошел термин «термореактивные вещества»), но и под действием веществ отвердителей, УФ и у-излучения и других факторов. Отвержденные термореактивные полимеры, как правило, более теплостойки, чем термопластичные.
Термореактивные вяжущие поступают на строительство часто в виде вязких жидкостей, называемых не совсем правильно «смолами». В химической технологии такие продукты частичной полимеризации (с молекулярной массой менее 1000), имеющие линейное строение молекул и способные к дальнейшему укрупнению, называют олигоме-рами.
К термореактивным органическим вяжущим относятся, например, эпоксидные и полиэфирные олигомеры (смолы), олифы, каучуки в смеси с вулканизаторами и др.
Органические вяжущие существенно отличаются от неорганических (минеральных). Адгезионные свойства многих органических вяжущих значительно выше, чем минеральных. Прочность на сжатие у них сопоставима с прочностью минеральных, а при изгибе и растяжении во много раз выше. Следует помнить, что у термопластичных вяжущих прочность быстро падает при повышении температуры из-за размягчения полимера. Органические вяжущие характеризуются низкой термостойкостью. В зависимости от состава и строения температура их размягчения составляет 80...250° С. В большинстве своем это горючие вещества.
Большинство органических вяжущих водо- и химически стойки (они хорошо противостоят действию кислот, щелочей и солевых растворов). Стоимость органических вяжущих значительно выше, чем минеральных, а объемы их производства — намного ниже.
Органические вяжущие используются в строительстве для получения клеев, мастик, лакокрасочных материалов полимерных и полимерцементных растворов и бетонов. Большая же часть синтетических полимеров используется при производстве пластмасс, в состав которых, как правило, входят наполнители и другие компоненты, снижающие стоимость и придающие пластмассам специальные свойства.
Высокая стоимость полимерных вяжущих выдвигает на первый план при их использовании задачу снижения полимероемкости, т. е. получения требуемого результата при минимальном расходе полимера. Поэтому полимерные вяжущие применяют в основном для получения тонких облицовочных изделий (плиток, пленок, погонажных изделий), покрасочных и клеящих составов, защитных химически стойких покрытий, а также для изготовления газонаполненных пластмасс — теплоизоляционных материалов с уникально низкой плотностью (10...50 кг/м3).
Органические вяжущие вещества представляют собой природные пли искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие (при нормальной температуре) продукты, способные изменять свои физико-механические свойства в зависимости от температуры. В зависимости от химического состава, вида сырья и технологии производства органические вяжущие вещества разделяют на битумы и дёгти. На основе битумов и дёгтей изготовляют другие вяжущие вещества (битумно-дёгтевые) и материалы в виде эмульсий и паст (при температуре не ниже 2° С эмульсии имеют жидкую консистенцию, пасты до состояния, текучести разбавляются водой), асфальтовых лаков, асфальтовых растворов и бетонов. Битумы и дегти применяют также для изготовления рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов.

Битумы — органические вяжущие вещества черного цвета, состоящие из высокомолекулярных углеводородов, главным образом метанового (CnH2n+2) и нафтенового (СиН2п) рядов и их кислородных и сернистых производных, полностью растворимых в сероуглероде. В зависимости от консистенции (при температуре 18° С) битумы делят на твердые, обладающие упругими, а иногда хрупкими свойствами; полутвердые (вязкопластичные) — с высокой степенью пластичности, и жидкие — легкотекучие, содержащие в своем составе летучие углеводороды. Битумы бывают природные, встречающиеся в природе почти в чистом виде или получаемые путем извлечения из асфальтовых горных пород—асфальтовых известняков, песчаников и т. п.; нефтяные, получающиеся в результате переработки нефти и нефтепродуктов; сланцевые, образующиеся при переработке продуктов перегонки некоторых горючих сланцев.

Дёгти — органические вяжущие вещества черного и темно-бурого цвета полутвердой и жидкой консистенции; в их состав входят в основном смеси углеводородов ароматического ряда (СпН2п-б) и их неметаллических производных — кислорода, азота и серы. Дегти бывают каменноугольные, торфяные и древесные; их получают путем деструктивной перегонки (без доступа воздуха) каменного угля, торфа и древесины. Из перечисленных органических вяжущих материалов, применяемых для устройства дорожных покрытий и тротуаров в городах, особое значение имеют битумы нефтяные дорожные. Сырьем для получения нефтяных битумов является нефть. На нефтеперерабатывающих заводах из нефти получают различные виды топлива, смазочные масла и др. Нефтяные остатки, образующиеся после переработки нефти, гудрон, крекинг остаток и т. д., используют для получения битумов.

Остаточные битумы, получающиеся в результате атмосферно-вакуумной перегонки высокосмолистых нефтей и отбора из них бензина, керосина и части масел, представляют собой твердые или полутвердые продукты. Однако при атмосферно-вакуумной переработке маслосмолистых нефтей остаточные битумы получаются малой вязкости, для повышения вязкости их подвергают окислению. Окисленные битумы изготовляют путем продувки воздухом нефтяных остатков (гудрона и др.) на окислительных установках.

Гудрон, поступающий в кубы окислительной установки, продувается при температуре 350° С воздухом, который подаётся через перфорированные отверстия трубы, расположенной в нижней части куба. В результате взаимодействия кислорода воздуха с гудроном в процессе продувки идет реакция дегидрополиконденсации с образованием высокомолекулярных компонентов и повышением вязкости окисленного битума. После окончания цикла окисления гудрона (4—60 ч в зависимости от заданной вязкости битума) готовый битум перекачивают из кубов в цистерны для транспортировки или в емкости для хранения. Компаундированные битумы получают компаундированием, т. е. смешением остатков, образующихся при различной переработке нефти. За последнее время процесс окисления остатка интенсифицируется путем введения катализаторов или эмульгированием окисляемого продукта

4. Закрепление

Что называют органическим вяжущим веществом?

Дайте характеристику битуму

Дайте характеристику дегтю

5. Итог урока.