НА ТЕМУ:

Значение химии в создании новых материалов, красителей и волокон

Учеников 11-Б класса
Куйбышевской специализированной ООШ I-III ступеней с углубленным изучением предметов ''Интеллект''
Евсюнина И. В. Писаренко А. В.

Содержание

|Создание новых материалов – необходимость нашей |3 |
|современности | |
|2. Металлургия |3 |
| 1.1. добыча металлов из вторичного сырья |3 |
| 1.2. порошковая металлургия |3 |
| 1.3. беспрерывное разливание стали |3 |
| 1.4. плазменная металлургия |3 |
| 1.5. особенно чистые металлы |3 |
|3. Природные красители |4 |
|4. Красители синтетические |4 |
|5. Таблица волокон |7 |
|6. Химические волокна |8 |
|7. Понятие о технологии изготовления химических |9 |
|волокон.. | |
|8. Природные волокна |10 |
| 8.1. Волокна растительного происхождения |10 |
| 8.2. Волокна животного происхождения |10 |
| 8.3. Волокна минерального происхождения |11 |
|9. Синтетические волокна |11 |
| 9.1. Полиамидные волокна |11 |
| 9.2. Полиэфирные волокна |14 |
|Список использованной литературы |16 |

1. Создание новых материалов – необходимость нашей современности.

Создание новых материалов –это существенная необходимость нашей современности. В современных технологиях часто используют большое давление, температуру и агрессивное действие действие химических веществ. Материалы, которые используются, в частности в машиностроении, недостаточно стойкие и крепкие. Поэтому аппаратура преждевременно изнашивается, требуя частых замен и ремонтов. Новых материалов требуют и новые отрасли техники: космическая, атомная и др. Для практических потребностей необходимы такие материалы, как металлы, полимеры, керамика, красители, волокна.

2. Металлургия

Из металлов самыми необходимыми и далее будут стали Техническое переоснащение металлургической промышленности связано с переходом на выплавку сталей в конвертерах и электропечах. Это расширяет ассортимент изготовленных сталей. Удерживающим фактором здесь может быть дефицит жаростойких и огнеупорных материалов.

Важным источником добычи металлов является вторичное сырье. Например, при современном уровне рециркуляции меди ее хватит на 100 лет, а если его довести до 90% - то на 300 лет. К тому же строительство малых металлургических заводов, которые работают исключительно на металлоломе, показало их высокую эффективность в эксплуатации при добычи новых специальных видов проката.

Среди разнообразных способов обработки металлов особенное место занимает порошковая металлургия. Она заключается в формировании изделий из металлического порошка.

Все больше внедряется в металлургию беспрерывное разливание стали, что не только сокращает цикл производства но и повышает качество разливки. При обычной разливке заготовок верхняя часть слитка выходит пористой, ее нужно отрезать и вернуть на переплавку. Беспрерывное разливание освобождает от этой двойной работы, так как сплав образуется однородный.

Большое будущее в применении плазменной металлургии. В металургие под влиянием плазмы происходит термическая диссоциация руды, реагирующие вещества быстро образуют гомогенную систему. Под воздействием не только интенсифицируется восстановление железа, но и сокращается металлургический цикл. Плазменная металлургия дает возможность перерабатывать руды комплексно, а это способ решения проблемы безотходного производства в металлургии.

Как самостоятельный класс новых материалов можно рассматривать особенно чистые металлы. В них удалось снизить содержание примесей до 1 • 10-6 — 1 •
10-7 %. До 1925 г. весь титан в мире имел 0,5 — 5 % примесей, его технологически нельзя было обрабатывать. Сейчас добыть чистый титан, который вытягивается в провод, а в прокате образуются листы и даже фольга.
Именно добыча чистых циркония и тантала дало возможность использовать их в машиностроении и атомной энергетике.

3. Природные красители, органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. В основном соединения желтых, коричневых , черных и красных цветов разных оттенков, очень мало синих и фиолетовых, зеленые, как правило, отсутствуют.

До 2-ой половины XIX в. природные красители - единственные в - ва для крашения текстильных и парфюмерных изделий, кожи, бумаги, пищевых продуктов и др. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилокрасочной пром-ти, природные красители не выдержали конкуренции с красителями синтетическими и в основном утратили былое практическое значение. Их применяют также в пищевой и парфюмерной промышленностях, при исследованиях методами оптической и электронной микроскопии в цитологии и гистохимии, в аналитической химии. Многие природные красители обладают значительной физиологической и антибиотической активностью, вследствие чего их часто используют как лекарственные средства. Некоторые природные красители - регуляторы роста растений, а также сигнальные вещества, привлекающие насекомых-опылителей и отпугивающие вредителей.

Природные красители широко распространены в природе и крайне многообразны. Часто в различных природных источниках встречаются одни и те же или близкие по строению природные красители, поэтому наиболее целесообразно классифицировать их по типам химических соединений:

1.алифатические; 2.алицеклические; 3. ароматические; 4.гетероцеклические.
5.азотсодержащие гетероциклы.

Производные поррола включают три важные группы красителей:
1. Красный пигмент эритроцитов крови гемоглобин - железосодержащий комплекс протопорфирина и белка глобина.
2. Пигменты зеленых частей растений, содержащиеся в хлоропластах наряду с каротиноидами (в соотношении 3:1), сине-зеленый хлорофилл а и желто-зеленый хлорофилл б, играющие важную роль в процессах фотосинтеза.
3. Желчные пигменты.
Производные птеридина - широко распространенные пигменты, содержащиеся в крыльях бабочек и птиц.
4. Красители синтетические, органические соединения, используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) материалов и изделий.
Представляют собой главным образом окрашенные соединения., некоторые бесцветные соединения, например, отбеливатели оптические, а также соединения, из которых красители образуются после нанесения на окрашиваемый материал. Цвет красителя обусловлен наличием в его молекуле хромофорной системы - достаточно развитой открытой или замкнутой системы сопряженных кратных связей и связанных с ней электронодонорных и (или) электроноакцепторных заместителей. Кроме того, в молекулах красителей могут содержаться заместители, придающие им различные свойства, например: способность растворяться в водных или неводных средах; образовывать внутрикомплексные соединения с металлами; химически связываться с окрашиваемым материалом.

Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур ( в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях.
Эти свойства оцениваются по пятибалльной шкале, только прочность к свету - по восьми балльной. Набор требований, предъявляемых к красителю, определяется назначением и способом производства окрашенного материала.
Помимо устойчивости к различным воздействиям, синтетические красители характеризуют также по ровноте окрасок, чистоте их оттенка.

Производство синтетических красителей - отрасль промышленности тонкого органического синтеза. Синтетические красители получают в результате проведения многостадийного химического синтеза из промежуточных продуктов, производимых, в свою очередь, из ароматических и гетероароматических соединений, вырабатываемых угле- и нефтехимической промышленностью. Часто из одного промежуточного продукта получают несколько синтетических красителей. Промежуточные продукты, кроме того, широко используют для производства лекарственных веществ, пестицидов, ростовых веществ и многих других продуктов. Как правило, производство промежуточных продуктов организовано на заводах, которые вырабатывают синтетические красители.
Для промышленности синтетическим красителям характерны: многоассортиментность (большое число марок синтетических красителей), малотоннажность отдельных производств, многостадийность получения большинства красителей (иногда 10 и более стадий). Это затрудняет механизацию и автоматизацию производства и, следовательно, улучшение экономических показателей.

Основные пути прогресса в промышленности синтетических красителей: разработка для каждого вида крашения триад красителей (желтый - пурпурный голубой), смешением которых по данным расчета цветности на ЭВМ можно получить смесовые марки синтетических красителей любых цветов и оттенков ; организация гибких производств, позволяющих с помощью небольшого числа аппаратов повышенной мощности производить широкий ассортимент продукции; изыскание возможностей использования одних и тех же промежуточных продуктов для синтеза возможно большего числа синтетических красителей и применения в качестве промеж. продуктов соединений, производимых для синтеза лекарственных веществ, пестицидов, фотоматериалов и др..

Полученные в результате химического синтеза синтетические красители обычно мало пригодны для непосредственного применения в крашении и особенно в печатании. Чтобы красители были удобны в применении и для повышения степени их использования (например, исключение мех. потерь, более полная выбираемость из красильных ванн) из них готовят выпускные формы. Это стандартизованные товарные формы, в которых синтетические красители поступают потребителям; кроме красителя, взятого в строго определенной концентрации, в их состав входят различные вспомогательные вещества. На основе одного и того же синтетического красителя может быть приготовлено несколько выпускных форм. Синтетические красители производят в виде непылящих порошков, гранул и жидкостей, в виде растворов.

Применяют синтетические красители для крашения волокон и различных текстильных материалов, кожи, мехов, бумаги, древесины и др.; растворимые в органических средах синтетические красители - для окрашивания бензинов , парафина, спиртов, восков, растительных жиров, синтетических волокон при получении их формированием в массе, пластмасс, резин. Синтетические красители используют также в цветной и черно-белой кинематографии и фотографии, в электрофотографии аналитической химии, в медицине (средства диагностики, при биохимических исследованиях), в жидкостных лазерах, в различных физических приборах в качестве полупроводников и элементов, обладающих фотопроводимостью и некоторыми другими свойствами, как катализаторы.

5. Таблица волокон
|Волокно |Формула |Свойства |Применение |
|Хлопок |(CH6H10O5)n |Гигиенично, имеет |Изготовление |
|(хлопчатобумажная | |высокую прочность, |разного вида |
|ткань) | |стойкость к стиранию, |одежды, полотенец,|
| | |стирке, воздействию |носовых платков, |
| | |света, но не обладают |тканей для обивки |
| | |необходимой |мебели, портьер, а|
| | |упругостью, т. е. |также марли, |
| | |вытягивается и сильно |технической ткани |
| | |мнется. |различного |
| | |Устойчиво к кислотам и|назначения, тарной|
| | |щелочам. |и упаковочной |
| | | |ткани, летних |
| | | |одеял, покрывал и |
| | | |скатертей. |
|Шерсть | ----------- |Обладает свойствами |Изготовление |
| | |извитости, длины, |различной ткани, |
| | |прочности, |трикотажа, ковров,|
| | |растяжимости, |валяльно-войлочных|
| | |упругости, жесткости, |изделий, |
| | |пластичности, |высококачественног|
| | |эластичности, |о бобрика, одеял, |
| | |гигроскопичности, |пледов. |
| | |цвета, блеска. Не | |
| | |устойчиво к кислотам и| |
| | |щелочам. | |
|Натуральный шелк | ----------- |Обладает свойствами |Изготовление |
| | |большой |платьев, сорочек, |
| | |гигроскопичности, |подкладок, плащей,|
| | |легкой |костюмов, пальто, |
| | |накрашиваемости, |галстуков, |
| | |приятного умеренного |предметов женского|
| | |блеска. Обладает |туалета, |
| | |хорошими механическими|галантерейных |
| | |свойствами. |изделий, а также |
| | |Малоустойчиво к |платков, скатертей|
| | |действию щелочей, |и покрывал. |
| | |более устойчиво к | |
| | |действию минеральных | |
| | |кислот и органических | |
| | |растворителей. К | |
| | |действию света | |
| | |устойчивость шелка | |
| | |невелика. | |
|Вискозное |(C6H10O5)n |Высокая гигиеничность,|Выработка шелковых|
| | |гигроскопичность. |и штапельных |
| | |Большая потеря |тканей, |
| | |прочности в мокром |трикотажных |
| | |состоянии, легкая |изделий, тканей |
| | |сминаемость, |различного |
| | |недостаточная |назначения из |
| | |устойчивость к трению |смесей вискозного |
| | |и низкий модуль |волокна с хлопком |
| | |упругости, особенно в |или шерстью, а |
| | |мокром состоянии. |также др. |
| | |Малоустойчиво к |химическими |
| | |щелочам и кислотам, |волокнами. |
| | |более устойчиво к | |
| | |органическим | |
| | |растворителям. | |