868886
столько раз учителя, ученики и родители
посетили сайт «Инфоурок»
за прошедшие 24 часа
Добавить материал и получить бесплатное
свидетельство о публикации
в СМИ №ФС77-60625 от 20.01.2015
До повышения цен на курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации осталось:
0 дней 0 часов 0 минут 0 секунд
Успейте подать заявку на курсы по минимальной цене!
Дистанционные курсы профессиональной переподготовки и повышения квалификации для педагогов

Дистанционные курсы для педагогов - курсы профессиональной переподготовки от 5.520 руб.;
- курсы повышения квалификации от 1.200 руб.

ВЫБРАТЬ КУРС СО СКИДКОЙ 60%
ИнфоурокХимияДругие методич. материалыПолучение композиционного материала на основе полиэтилена с применением наполнителей. http://youtu.be/T2mkwtlFfgc

Получение композиционного материала на основе полиэтилена с применением наполнителей. http://youtu.be/T2mkwtlFfgc

Лабиринт
Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Kompozity (1).pptx

библиотека
материалов
Получение композиционного материала на основе полиэтилена с применением напол...
Важное место в структуре нефтехимических производств занимают производства вы...
Цели и задачи данной работы: изучение физико-химических свойств полиэтилена;...
Физические свойства полиэтилена Показатель ПЭВД ПЭНД Молекулярная масса 30 -...
Наполнители для полиэтилена дисперсные волокнистые тканые нетканые
Полученные композиты № Виднаполнителя Соотношениеполиэтилена кнаполнителю Обр...
Опыт 1. Определение плотности контрольного образца и полученных композитов. И...
Опыт 2.Определение теплоемкости испытуемых образцов. Исследуемый образец Сред...
Оценка точности измерений На точность измерений физических величин оказы­вает...
Опыт 3.Определение электропроводности методом электролиза. Исследуемый образе...
Электролиз растворов
Электролиз раствора сульфата меди CuSO4→ Cu+2 +-SO4 -2 Н2О → Н++ОН- Катод:...
Опыт 4. Определение твердости. № Виднаполнителя Твердость образцов Образец 1....
Определение твердости
Опыт 5. Действие растворителей на испытуемые образцы. Исследуемый образец H2S...
В ходе исследовательской работы: получили образцы полиэтилена с разными видам...
Используемые ресурсы Ращепкин А.К. и др. Новые отечественные технологии при и...
Лабиринт

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Получение композиционного материала на основе полиэтилена с применением напол
Описание слайда:

Получение композиционного материала на основе полиэтилена с применением наполнителей Богатенко Татьяна Зюркалов Андрей Руководители проекта: Екимова Л. П. Сурьянинова Т. В Энгельс 2014 Учебно-исследовательская работа МБОУ «Гимназия №8» Энгельсского муниципального района

2 слайд Важное место в структуре нефтехимических производств занимают производства вы
Описание слайда:

Важное место в структуре нефтехимических производств занимают производства высокомолекулярных соединений: полиэтилена, полипропилена.

3 слайд Цели и задачи данной работы: изучение физико-химических свойств полиэтилена;
Описание слайда:

Цели и задачи данной работы: изучение физико-химических свойств полиэтилена; получение полиэтилена с введением различных наполнителей; изучение физико-химических свойств полученных полимеров; определение погрешности измерений; определение области применения новых материалов.

4 слайд Физические свойства полиэтилена Показатель ПЭВД ПЭНД Молекулярная масса 30 -
Описание слайда:

Физические свойства полиэтилена Показатель ПЭВД ПЭНД Молекулярная масса 30 - 400 50 – 800 Плотность, кг/м3 0,91 – 0,93 0,95 – 0,96 Степень кристалличности 0,50 – 0,65 0,75 – 0,85 Температура плавления,0С 105 – 108 120 – 125 Температура хрупкости0С -80 - -120 -100 - -150 Удельное электрическое сопротивление, Ом ∙м 1015 1015

5 слайд Наполнители для полиэтилена дисперсные волокнистые тканые нетканые
Описание слайда:

Наполнители для полиэтилена дисперсные волокнистые тканые нетканые

6 слайд Полученные композиты № Виднаполнителя Соотношениеполиэтилена кнаполнителю Обр
Описание слайда:

Полученные композиты № Виднаполнителя Соотношениеполиэтилена кнаполнителю Образец 1. Графит, углеродноеволокно (измельченное) 2:1:1 Образец 2 Графит, углеродное волокно (не измельченное), резина 3:4:4:1 Образец 3 Графит, углеродное волокно (не измельченное) 4:1:1 Образец 4 Графит, углеродное волокно (измельченное), опока 4:2:2 Образец 5 Углеродное волокно 2:1 Образец 6 Графит 1:1 Образец 7 Опилки 1:1

7 слайд Опыт 1. Определение плотности контрольного образца и полученных композитов. И
Описание слайда:

Опыт 1. Определение плотности контрольного образца и полученных композитов. Исследуемый образец Средняя плотность, кг/м3 Погрешность измерений,кг/м3 Контроль 900 Образец 1 1420 28,4 Образец 2 1363 68,2 Образец 3 1250 62,5 Образец 4 1640 82 Образец 5 1100 55 Образец 6 1111 88,9 Образец 7 616 37

8 слайд Опыт 2.Определение теплоемкости испытуемых образцов. Исследуемый образец Сред
Описание слайда:

Опыт 2.Определение теплоемкости испытуемых образцов. Исследуемый образец Средняя удельная теплоемкость, Дж/кгºС Погрешность измерений, % Контроль 2000 - 2300 Образец 1 2276 273,1 Образец 2 2685 268,5 Образец 3 2736 273,6 Образец 4 3684 515,8 Образец 5 3844 461,3 Образец 6 3650 365 Образец 7 3512 526,8

9 слайд Оценка точности измерений На точность измерений физических величин оказы­вает
Описание слайда:

Оценка точности измерений На точность измерений физических величин оказы­вает влияние ряд причин, вызывающих появление пог­решностей. Погрешности измерений в зависимости от причин их возникновения классифицируются так. Погрешности метода измерения. Погрешности, возникающие в результате непра­вильной установки прибора. Погрешности, возникающие вследствие внешних влиянии на средства измерений или объекты измерения. Субъективные погрешности. Инструментальные погрешности. Погрешности отсчета.

10 слайд Опыт 3.Определение электропроводности методом электролиза. Исследуемый образе
Описание слайда:

Опыт 3.Определение электропроводности методом электролиза. Исследуемый образец Электропроводность Контроль не проводит Образец 1 не проводит Образец 2 проводит Образец 3 не проводит Образец 4 не проводит Образец 5 не проводит Образец 6 проводит Образец 7 не проводит

11 слайд Электролиз растворов
Описание слайда:

Электролиз растворов

12 слайд Электролиз раствора сульфата меди CuSO4→ Cu+2 +-SO4 -2 Н2О → Н++ОН- Катод:
Описание слайда:

Электролиз раствора сульфата меди CuSO4→ Cu+2 +-SO4 -2 Н2О → Н++ОН- Катод: Анод: Cu+2 + 2е→Cuо SO4 -2 Н+ 4ОН- - 4е→2Н2О +О2 2CuSO4+ 2Н2О→2Cuо+О2+2Н2SO4

13 слайд Опыт 4. Определение твердости. № Виднаполнителя Твердость образцов Образец 1.
Описание слайда:

Опыт 4. Определение твердости. № Виднаполнителя Твердость образцов Образец 1. Графит, углеродноеволокно (измельченное) менее 7 Образец 2 Графит, углеродное волокно (не измельченное), резина менее 7 Образец 3 Графит, углеродное волокно (не измельченное) менее 7 Образец 4 Графит, углеродное волокно (измельченное), опока менее 7 Образец 5 Углеродное волокно менее 7 Образец 6 Графит менее 4 Образец 7 Опилки менее 7

14 слайд Определение твердости
Описание слайда:

Определение твердости

15 слайд Опыт 5. Действие растворителей на испытуемые образцы. Исследуемый образец H2S
Описание слайда:

Опыт 5. Действие растворителей на испытуемые образцы. Исследуемый образец H2SO4 (конц.) NaOH (конц.) HNO3 (конц.) Органический растворитель (бензин) Контроль - - + - Образец 1 - - - - Образец 2 - - - - Образец 3 + - + - Образец 4 - - - - Образец 5 - - - -

16 слайд
Описание слайда:

17 слайд В ходе исследовательской работы: получили образцы полиэтилена с разными видам
Описание слайда:

В ходе исследовательской работы: получили образцы полиэтилена с разными видами наполнителей; исследовали физико-химические свойства полученных и контрольных образцов; узнали, что изготовление композиционных материалов на основе полиэтилена меняет физико-химические свойства вещества, что позволяет расширить области применения композиционного материала.

18 слайд Используемые ресурсы Ращепкин А.К. и др. Новые отечественные технологии при и
Описание слайда:

Используемые ресурсы Ращепкин А.К. и др. Новые отечественные технологии при изготовлении и монтаже трубопроводных систем нефтегазовой инфраструктуры из комбинированных труб на основе термопластов // Нефтегазовое дело, 2011г http://www.ogbus.ru/search.shtml Галичанин Е.Н. Применение новых технологий в транспортировке углеводородного сырья// Нефть. Газ. Промышленность, №1 (29), 2010 Петляев А.С. Анализ работоспособности коррозионностойких трубопроводов// Передовые нефтегазовые технологии, №9, 2012г. Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал // http://www.ogbus.ru/authors/AsadullinaZU/AsadullinaZU_1.p

Выбранный для просмотра документ Kompozity.doc

библиотека
материалов







Учебно-исследовательская работа


Получение композиционного материала на основе полиэтилена с применением наполнителей



Богатенко Татьяна, Зюркалов Андрей,

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Гимназия № 8 » Энгельсского муниципального района

Саратовской области


























г. Энгельс - 2014







Оглавление

Оглавление 2

Введение 4

История получения полиэтилена 4

Виды полиэтилена. 5

Производство полиэтилена. 6

Сырье производства полиэтилена 6

Наполнители полиэтилена 7

Экспериментальная часть. 8

Введение в полиэтилен различных видов наполнителей. 8

Изучение влияния наполнителей на физико-химические свойства полиэтилена. 8

Оценка точности измерений 10

Заключение 16

Литература 17

1.Агапчев В. И. и др. Новая технология диагностирования нефтепромысловых трубопроводов из полимерных материалов// – В сб. докладов Научно практического семинара «Обеспечение эксплуатационной надежности систем трубопроводного транспорта», 11 апреля 2006 г., Киев 2006, с. 68-69. 17

2.Галичанин Е.Н. Применение новых технологий в транспортировке углеводородного сырья// Нефть. Газ. Промышленность, №1 (29), 2007, с. 52-55 Глухова О.В., Фаттахов М.М. Эффективность применения трубопроводов из полиэтиленовых труб // Нефтегазовое дело, 2006 17

3.Гребенькова Г.Л. и др. Анализ работоспособности коррозионностойких трубопроводов// Нефтегазовое дело, 2004 17

4.Ращепкин А.К. и др. Новые отечественные технологии при изготовлении и монтаже трубопроводных систем нефтегазовой инфраструктуры из комбинированных труб на основе термопластов // Нефтегазовое дело, 2005 17

5.Пепеляев В.С., Тараканов А.И. Полиэтиленовые трубы, армированные 17

синтетическими нитями для нефтепромысловых трубопроводов// Интервал. Передовые нефтегазовые технологии, №9, 2006, с. 33-37 17

6.Пепеляев В.С., Тараканов А.И. Полиэтиленовые армированные трубы 17

для газопроводов с рабочим давлением свыше 1,2 МПа// Полимергаз, № 4, 2006, с. 14-18 17

7.Пепеляев В.С., Тараканов А.И. Выбор методики испытаний промысловых трубопроводов из полиэтиленовых армированных синтетическими нитями труб // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, № 3, 2007, с 78-80 17






Введение

Основу нефтехимических производств составляют установки по производству углеводородных газов: этилена, пропилена, бутана, а также комплексы по производству ароматических углеводородов: бензола, ксилолов и т. д. В состав нефтехимических производств входят также производства кислородсодержащих веществ-спиртов, эфиров и т. д. Важное место в структуре нефтехимических производств занимают производства высокомолекулярных соединений: полиэтилена, полипропилена.

Целью данной работы является:

- изучение физико-химических свойств полиэтилена;

- получение полиэтилена с введение различных наполнителей;

- изучение физико-химических свойств полученных полимеров;

- оценить точность измерений;

- определить область применения новых материалов.


История получения полиэтилена

Полиэтилен, занимающий первое место по объему производства, был открыт совершенно случайно. В 1933 г. в лаборатории ICI Великобритания ученые пытались синтезировать стирол взаимодействием бензальдегида с этиленом при высоком давлении. Вместо ожидаемого продукта они получили белое парафинообразное вещество, осевшее на стенках реактора. Это и был полиэтилен. Спустя 6 лет немецкий химик Макс Фишер, работая в компании IGFarbenIndutie над получением смазочных масел из этилена, проводил реакцию при низком давлении в присутствии порошка алюминия и титана и также выделил в результате белое парофинообразное вещество – полиэтилен.

Исследования, проведенные в Великобритании, выделились в конце концов в разработку метода полимеризации при высоком давлении, которым получают полиэтилен низкой плотности ЭВД.

В 1950 – 1960 гг. когда Карл Циглер и Джулио Натта выступили с сенсационным открытием – каталитическими системами на основе металлов. Наиболее широкое распространение из этих катализаторов получили соединения из титана – триалкилалюминия.

В настоящее время в мировой промышленности существуют четыре метода производства полиэтилена: один метод при высоком давлении и три при низком давлении.







Виды полиэтилена.

Полиэтилен ( - СH2 - - СH2 -)n- карбоцепной термопластичный кристаллический полимер белого цвета со степенью кристалличности при 200С 0,5 – 0,9. При нагревании до температуры плавления он переходит в аморфное состояние. Макромолекулы полиэтилена имеют линейное строение с небольшим количеством боковых отверстий. Полиэтилен водостоек, не растворяется в органических растворителях, но при температуре выше 700С набухает и растворяется в ароматических углеводородах и галогенпроизводных углеводородов. Стоек к действию концентрированных кислот и щелочей, однако разрушается при воздействии сильных окислителей. Обладает низко газо- и паропроницаемостью. Звенья ПЭ неполярные, поэтому он обладает высокими диэлектрическими свойствами и является высокочастотным диэлектриком. Практически безвреден. Может эксплуатироваться при температурах от -70 до +600С.


Физические свойства полиэтилена.

Таблица 1.

Показатель

ПЭВД

ПЭНД

Молекулярная масса

30 - 400

50 – 800

Плотность, кг/м3

910 – 930

950 – 960

Степень кристалличности

0,50 – 0,65

0,75 – 0,85

Температура плавления, 0С

105 – 108

120 – 125

Температура хрупкости 0С

-80 - -120

-100 - -150

Удельное электрическое сопротивление, Ом ∙м

1015

1015

Правильные представления о молекулярной структуре ПЭВД сложились не сразу, а некоторые её характеристики не определены точно до сих пор. Это связано как с особенностями структуры ПЭВД, так и с вытекающими отсюда трудностями исследования этого полимера.

ПЭВД обладает сильно развитой разветвленностью и большой полидисперсности по молекулярной массе, определяющих надмолекулярную структуру и физические свойства полиэтилена.

Эти особенности молекулярного строения ПЭВД и ныне отличают его от всех известных синтетических полимеризационных полимеров.


Молекулярная структура и основные свойства полиэтилена.

Таблица 2

Свойства

ПЭВД

ПЭНД

Плотность ,кг/ м3

910 – 935

910 - 965

Средняя молекулярная масса, М∙10-3

800-100

5000-50

Полидисперсность Мw/ Мn

10 – 30

3 – 20

Предел текучести при

растяжении , МПа

15 – 9

35 – 10

Прочность при разрыве МПа

16 – 9

45 – 15

Относительное удлинение

при разрыве, %

700 – 400

1200 – 25

Ударная вязкость (образец с надрезом), кДж/ м2

Прогибается

150 – 2

Модуль упругости при

изгибе, МПа

260 – 80

1200 – 100

Теплостойкость по

Вика , 0С

110 – 100

130 – 110

Стойкость к растрескиванию под напряжением, ч

более 500 - 0,1

более 1000 – 0,1

Содержанием экстрагирующих веществ

0,1 – 1,4

Отсутствие

Содержание золы, %

Отсутствие

0,006


Производство полиэтилена.

Полиэтилен получают полимеризацией этилена. Полиэтилен высокого давления (низкой плотности). Образуется при температуре 200—260 °C, давлении 150—300 МПа в присутствии инициатора (кислород или органический пероксид).

Полиэтилен среднего давления. Образуется при температуре 100—120 °C, давлении 3—4 МПа в присутствии катализатора (катализаторы Циглера — Натта или смеси TiCl4).

Полиэтилен низкого давления (высокой плотности). Образуется при температуре 120—150 °C, давлении ниже 0.1 — 2 МПа в присутствии катализатора.

Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.

Сырье производства полиэтилена

В получении полиэтилена используется этилен высшего сорта. Чистый этилен имеет следующие свойства.

Физические свойства этилена.

Таблица 3.

Молекулярная масса, г/моль

28,06

Физическое состояние

Газ

Температура кипения,0С

103,71

Критическая температура, 0С

9,50

Критическое давление, МПа

5,064

Критическая плотность, кг/м3

223

Область воспламенения в воздухе, %

3,11-32

Температура самовоспламенения, 0С

540


Наполнители полиэтилена

Дисперсные. Группа дисперсных наполнителей является наиболее разнообразной по свойствам. Более или менее эффективно используются практически любые поддающиеся измельчению продукты как неорганического, так и органического происхождения: композиции с кожурой ореха, шелухой зернобобовых, плодовыми косточками, порошковым фторопластом, древесная мука, сажа, мел, природный диоксид кремния, асбест.

Волокнистые. Волокнистые наполнители по разнообразию существенно уступают дисперсным. Наиболее распространенными являются стекловолокна, углеволокна, хлопчатобумажные и синтетические волокна, а также отходы их производства.

Тканые. Тканые наполнители производятся главным образом на основе хлопчатобумажных, стеклянных и углеродных тканей. В качестве тканых наполнителей применяют рулонные ткани, тканые ленты и шнуры, а также однонаправленные ленты, в которых несущие высокопрочные волокна «основы» соединены в непрерывную ленту редкими нитями «утка».

Нетканые. К нетканым наполнителям относятся бумага, картон, войлочные маты, сетки.

Коррозионная стойкость полиэтилена

Полиэтилен обладают высокой стойкостью к агрессивным веществам, транспортируемым по нефтепромысловым трубам (нефть, нефтяной попутный газ, пластовые и сточные воды, в том числе с большим содержанием сероводорода, кислорода, углекислого газа и др.), и содержащимся в грунте. Стальные трубопроводы с наружной и внутренней антикоррозионной защитой по этому параметру уступают полиэтилену, превосходя их по стоимости.

Являясь диэлектриками, полиэтилен и полиэфирные нити, не подвержены

действию блуждающих токов, в отличие от стальных трубопроводов и не нуждаются в станциях электрохимической защиты.

Внутренняя поверхность полиэтилена не подвержена коррозии и зарастанию карбонатными отложениями, в отличие от стальной трубы.

Трубопроводы из полиэтилена обычно прокладывают подземно, т.к. полиэтилен чувствителен к ультрафиолетовому излучению. В случае необходимости в материал наружного слоя вводятся светостабилизирующие добавки.


Гидроабразивная стойкость

Трубы из полиэтилена высокой плотности имеют высокую гидроабразивную стойкость по сравнению с трубами из других полимеров. Результаты испытаний полиэтиленовых и стальных труб, в которой гидроабразивная среда (кварцевый песок + вода, содержащая 25% объема песка) прогонялась через трубы со скоростью 5,4 м/с, показали, что износ за единицу времени в стальных трубах приблизительно в 2,5 раз больше чем в трубах полиэтилена. Испытания, проведенные с целью определения влияния изгибов трубопроводов на относительный износ, показали, что сопротивление гидроабразивному износу полиэтилена в 4 раза выше, чем у стали. Эти испытания проводились абразивными средами с 7 % и с 14 % содержанием по объему кварцевого песка, со средней скоростью потока 6,9 м/с .

Экспериментальная часть.

Введение в полиэтилен различных видов наполнителей.

Для получения композитов в приготовленный прибор помещали полиэтилен и наполнители в следующих соотношениях:

Таблица 4


Вид наполнители

Соотношение наполнителя к полиэтилену

1.

Образец 1.

Графит, углеродное волокно (измельченное)

2:1:1

2.

Образец 2

Графит, углеродное волокно (не измельченное), резина

3:4:4:1

3.

Образец 3

Графит, углеродное волокно (не измельченное)

4:1: 1

4.

Образец 4

Графит, углеродное волокно (измельченное), опока

4:2:2

5.

Образец 5

Углеродное волокно

2:1

6.

Образец 6

Графит

1:1

7.

Образец 7

Опилки

1:1

Изучение влияния наполнителей на физико-химические свойства полиэтилена.

В ходе исследовательской работы нами проводилось по 5 опытов с каждым образцом, средние значения приведены в таблицах.

Опыт 1. Определение плотности контрольного образца и полученных композитов.

Для определения плотности композита использовали формулы

hello_html_m63c71da1.gif ;

hello_html_3397bcdd.gif

Физические свойства исследуемых образцов.

Таблица 5.

Исследуемый образец

Средняя плотность, кг/м3

Относительная погрешность измерений, %

Средняя удельная теплоемкость, Дж/кг ºС

Относительная погрешность измерений, %

Электропроводность

1.

Контроль

900


2000 - 2300


не проводит

2.

Образец 1

1420

2

2276

12

не проводит

3.

Образец 2

1363

5

2685

10

проводит

4.

Образец 3

1250

5

2736

10

не проводит

5.

Образец 4

1640

5

3684

14

не проводит

6.

Образец 5

1100

5

3844

12

не проводит

7.

Образец 6

1111

8

3650

10

проводит

8.

Образец 7

616

6

3512

15

не проводит


Вывод:

  • ведение композиционных материалов приводит к увеличению плотности;

  • ведение углеродного волокна и сосновых опилок повышает удельную теплоемкость.

Опыт 2.Определение теплоемкости испыытуемых образцов.

1. Поместим испытуемый образец в стакан с горячей водой и измерим термометром ее температуру, она будет равняться температуре образца, т. к. через определенное время температура воды и образца сравняются.

2. Затем наливаем в калориметр холодную воду и измеряем ее температуру.

3. После этого помещаем привязанный на нитке образец в калориметр с холодной водой и, помешивая в нем воду термометром, измеряем установившуюся в результате теплообмена температуру.

Измеренная установившаяся конечная температура в калориметре и остальные данные позволят нам рассчитать удельную теплоемкость композита, из которого изготовлен образец. Вычислять искомую величину мы будем исходя из того, что, остывая, образец отдает ровно такое же количество теплоты, что и получает вода при нагревании, происходит так называемый теплообмен.

Соответственно получаем следующие уравнения. Для нагрева воды количество теплоты:

hello_html_4d8281a2.png, где:

hello_html_m4c43855f.png удельная теплоемкость воды (табличная величина), hello_html_mddcd2e1.png;

hello_html_m6a29f632.png масса воды, которую можно определить с помощью весов, кг;

hello_html_m62fc769f.png конечная температура воды и цилиндра, измеренная с помощью термометра, 0 С.

hello_html_6f968021.png начальная температура холодной воды, измеренная с помощью термометра, 0 С.

При охлаждении композита количество теплоты:

hello_html_56b260ca.png, где:

hello_html_m7b6449cf.png удельная теплоемкость материала, из которого изготовлен образец (искомая величина), hello_html_mddcd2e1.png;

hello_html_m6a29f632.png масса образца, которую можно определить с помощью весов, кг;

hello_html_m5b130934.png температура горячей воды и, соответственно, начальная температура образца, измеренная с помощью термометра, 0 С.

hello_html_m62fc769f.png конечная температура воды и цилиндра, измеренная с помощью термометра, 0 С.

В обеих формулах мы вычитаем из большей температуры меньшую для определения положительного значения количества теплоты.

Как было указано ранее, из-за процесса теплообмена между холодной водой и образцом их количества теплоты равны:

hello_html_m577ee41a.png.

Следовательно, удельная теплоемкость материала образца:


hello_html_2d7c4d7f.png

Оценка точности измерений

На точность измерений физических величин оказы­вает влияние ряд причин, вызывающих появление пог­решностей.

Погрешности измерений в зависимости от причин их возникновения классифицируются так.

1.Погрешности метода измерения — это погрешнос­ти, возникающие вследствие несовершенства применяе­мого метода измерения или из-за влияния допущений и упрощений в применении эмпирических формул.

2.Погрешности, возникающие в результате непра­вильной установки прибора. Измерительные приборы требуют предварительной проверки и определенной ус­тановки.

3.Погрешности, возникающие вследствие внешних влиянии на средства измерений или объекты измерения.

а) Влияние температуры. Большинство измеритель­ных приборов, дают верные по­казания при температуре +20°С. При отклонении от этой температуры результаты измерений искажаются.

б) Влияние магнитных полей (магнитного поля земли и магнитных полей токов) устраняют экранированием.

в) Влияние вредных вибраций и сотрясений устра­няют путем применения различных пружин, резиновых прокладок.

4.Субъективные погрешности — это погрешности, обусловленные индивидуальными свойствами наблюда­теля.

5.Инструментальные погрешности (основные) — это погрешности, возникающие при изготовлении меры или измерительного прибора.

6.Погрешности отсчета — это погрешности, которые в основном появляются вследствие округления показания измерительных приборов до заданной степени точности.

Приближенное значение измеряемой величины, абсолютная и относительная погрешности измерения

Значения, получаемые при измерении физических величин, являются не истинными значениями, а прибли­женными, с неточностями, определяемыми абсолютной погрешностью.

Абсолютная погрешность измерения выражается в единицах измеряемой величины. Абсолютная погреш­ность измерения ΔХ определяется формулой

ΔХ = Xном - Х,

где Хном — значение, полученное при измерении, Х - ис­тинное значение измеряемой величины.

Поскольку истинное значение измеряемой величины остается неизвестно, на практике можно найти лишь приближенную оценку погрешности намерения. Отношение абсолютной погрешности измерения к ис­тинному значению измеряемой величины есть относительная погрешность измерения. Относительная погреш­ность может быть выражена в процентах.



Основные методы учета погрешностей

  • Метод подсчета цифр. При обработке результатов измерений, где погрешности измерений учесть за­труднительно, а строгого учета погрешностей не требу­ется, целесообразно применять метод подсчета цифр.

  • Метод среднего арифметического. На точность результатов измерений могут сказаться не только свойства средств измерения (инструментальная погрешность и т. д.), но и особенности измеряемого физического тела. Все причины, влияющие на результат измерений, учесть и выявить невозможно, вследствие этого неизбежные случайные погрешности дают отличные друг от друга результаты. Беря среднее арифметическое из всех полученных результатов, мы ослабляем влияние случайных погрешностей и находим результат, более близкий к истинному значению измеряемой величины. Средняя относительная погрешность результата определяется отношением средней абсолютной погрешности к среднему значению величины.

Данный метод использовался в нашей работе.

  • Метод границ. Это один из основных методов при­ниженных вычислений при косвенных измерениях и при однократных прямых измерениях.

  • Метод оценки результатов измерений дает возможность определять абсолютные и относительные погрешности, получаемые при измерении физических величин. Он основан на применении формул теории приближённых вычислений.


Расчет погрешности измерений на примере измерение плотности Образца 1.


ρ=hello_html_m1508ef6b.gif- среднее значение величины


ρ =hello_html_417c0ca2.gif= 1420(кг/м3)


Δρ 1 =| ρ - ρ 1| - абсолютная погрешность отдельных измерений


Δρ = hello_html_m34254b3.gif - средняя абсолютная погрешность измерений


Δρ =hello_html_4d30d6de.gif = 29 (кг/м3)


ε = hello_html_m7e43848c.gif 100% - средняя относительная погрешность результатов


ε = hello_html_m352dad8a.gif


Опыт 3.Определение электропроводности методом электролиза.


Проводили электролиз хлорида натрия, иодида калия и сульфата меди.

Налили в химический стакан раствор иодида калия (хлорида натрия, сульфата меди) так, чтобы концы электродов были погружены в раствор на 4-5 см. Электроды прибора включаются в цепь постоянного тока (от выпрямителя).

  • Электролиз иодида калия:

КI → К++ I-

Н2О → Н++ОН-

Катод: Анод

К+ 2I- - 2е →I2

++2е →Н2 ОН-

I + 2Н2О→ I22+2КОН

В растворе КОН, при добавлении фенолфталеина раствор окрашивается в малиновый цвет. На катоде наблюдали выделение пузырьков водорода. На аноде выделяется йод, при добавлении крахмального клейстера раствор у анода окрашивается в синий цвет.

  • Электролиз хлорида натрия:

NaCl→ Na+ +Cl-

Н2О → Н++ОН-

Катод: Анод

Na+ 2Cl - - 2е →Cl 2

++2е →Н2 ОН-

2NaCl + 2Н2О→Cl22+2NaОН

В растворе NaОН, при добавлении фенолфталеина раствор окрашивается в малиновый цвет. На катоде наблюдали выделение пузырьков водорода. На аноде выделяется хлор, который определяли по запаху.

  • Электролиз сульфата меди:

CuSO4→ Cu+2 +-SO4-2

Н2О → Н++ОН-

Катод: Анод

Cu+2 + 2е Cuо SO4-2

Н+4ОН- - 4е→2Н2О +О2

2CuSO4+ 2Н2О→2Cuо2+2Н2SO4

Далее рассчитывали массу выделившейся меди на катоде по закону М.Фарадея


hello_html_m5d647a63.gif, hello_html_2ef042f2.gif = 0,08г


Вывод: введение графита к полиэтилену приводит к появлению свойств электропроводности.


Опыт 4. Определение твердости.

Твёрдость – сопротивление материала вдавливанию или царапанию.

Твердость тел «а»иногда оценивают по условной десятибалльной шкале Мооса (шкала была предложена в 1811г. немецким минерологом Ф. Моосом) Шкалу составляют минералы, подобранные таким образом, что каждый последующий является более твердым, чем предыдущий. Например: тальк имеет твердость «1», алмаз имеет твердость «10». По десятибалльной шкале определяется относительная твердость исследуемых тел; эта твердость характеризуется числом и не имеет размерности.

В своей работе мы пользовались другим научным способом - «б»

Твердость тел «б» определяют таким образом: вещества с твердостью ниже «2» царапаются ногтём; с твердостью ниже «4» - ножом; ниже «7» - напильником; вещества с твёрдостью выше «8» царапаются стеклом; выше «9» режут стекло

Таблица твердости композитов

Таблица 6


Вид наполнители

Твердость

образцов

1.

Образец 1.

Графит, углеродное волокно (измельченное)

менее 7

2.

Образец 2

Графит, углеродное волокно (не измельченное), резина

менее 7

3.

Образец 3

Графит, углеродное волокно (не измельченное)

менее 7

4.

Образец 4

Графит, углеродное волокно (измельченное), опока

менее 7

5.

Образец 5

Углеродное волокно

менее 7

6.

Образец 6

Графит

менее 4

7.

Образец 7

Опилки

менее 7

Кроме этого мы проводили испытания на эластичность и твердость композитов при помощи травматического пистолета «Гроза-041» (9 PA) и винтовки «Rossi» (.38 Special, .357 Magnum).

Технические характеристики

Таблица 7

Характеристики

9 PA

.38 Special

.357 Magnum

Диаметр пули, мм

9

9,652

9,068

Кинетическая энергия пули, Дж

140

400

560

Начальная скорость пули, м/с

400

370

380

Масса, г

1,0

7,0

8.1

Материал

резина

свинец, сплав меди и цинка (оболочка)

свинец, сплав меди и цинка (оболочка)

Известно, что если резиновая пуля с кинетической энергией 140 Дж попадет в грудную клетку человека, то последуют сильные повреждения внутренних органов, высока вероятность летального исхода.

Резиновая пуля от образца отскочила..38 Special и .357 Magnum прошли насквозь.

Рассчитаем среднее давление пули на образец.

m = 1∙10-3кг

υ1=400м/с

Ек1 = hello_html_6e39b06c.gif = hello_html_896c185.gif = 80 Дж

Ек2 =140 Дж

Работа равна изменению кинетической энергии

А = Ек2 – Ек1 = 140 – 80 = 60 Дж

Среднюю силу удара пули можно определить из формулы:

А = Fscoshello_html_2cdb75aa.gif

Выстрел производили на расстоянии s = 7м

coshello_html_2cdb75aa.gif = 1

F = hello_html_m6a96bf6b.gif = hello_html_21f2ab2b.gif = 8,5 Н

Площадь соприкосновения пули и образца

hello_html_m78722b61.gif= 3,14∙hello_html_b578a59.gif = 64∙10-6м2

Среднее давление пули на поверхность образца

p = hello_html_1db6d558.gif = hello_html_3e2dc492.gif = 14,078 Па

Вывод: образец с графитовым наполнителем имеет наименьшую твёрдость.


Опыт 5.Действие растворителей на испытуемые образцы.

Испытуемые образцы поместили в различные химические вещества, для выявления растворимости, полученных образцов. Результаты внесены в таблицу.

Определение химической стойкости исследуемых образцов.

Таблица 6.

Исследуемый образец

H2SO4

(конц.)

NaOH

(конц.)

HNO3

(конц.)

Органический растворитель

(бензин)

1.

Контроль

-

-

+

-

2.

Образец 1

-

-

-

-

3.

Образец 2

-

-

-

-

4.

Образец 3

+

-

+

-

5.

Образец 4

-

-

-

-

6.

Образец 5

-

-

-

-


+ растворился;

- не растворился

Вывод: композиты по сравнению с полиэтиленом более устойчивы к воздействию концентрированной азотной кислоты.


Заключение

Наша работа имеет большое практическое значение: полимеры используются человеком в повседневной жизни, и без знания их свойств и особенностей сложно обеспечить безопасную среду обитания. Актуальность данной тематики обусловлена тем, что полиэтилен широко используются в науке, технике и других областях, современная жизнь без них немыслима. Ни одна отрасль промышленности не обходится без пластмасс, химических волокон, каучуков и резине на их основе. Повседневная жизнь немыслима без изделий из полимеров от полиэтиленовой пленки до посуды, а также жевательной резинки, белка молока, рыбы, мяса и такого углевода, как крахмал. А если возьмем производство лекарств, медицинского оборудования, то тут уж точно не обойтись без полимеров.

Новизна нашей работы состоит в том, что нами были получены образцы полиэтилена с разными видами наполнителей.

Исследовали физико-химические свойства полученных и контрольных образцов, оценили точность измерений.

Сделаны следующие выводы: изготовление композиционных материалов на основе полиэтилена изменяет плотность, удельную теплоемкость и электропроводность, что позволяет в будущем найти новое применение композиционного материала, на основе полиэтилена.

Литература

  1. Агапчев В. И. и др. Новая технология диагностирования нефтепромысловых трубопроводов из полимерных материалов// – В сб. докладов Научно практического семинара «Обеспечение эксплуатационной надежности систем трубопроводного транспорта», 11 апреля 2006 г., Киев 2006, с. 68-69.

  2. Галичанин Е.Н. Применение новых технологий в транспортировке углеводородного сырья// Нефть. Газ. Промышленность, №1 (29), 2007, с. 52-55 Глухова О.В., Фаттахов М.М. Эффективность применения трубопроводов из полиэтиленовых труб // Нефтегазовое дело, 2006

  3. Гребенькова Г.Л. и др. Анализ работоспособности коррозионностойких трубопроводов// Нефтегазовое дело, 2004

  4. Ращепкин А.К. и др. Новые отечественные технологии при изготовлении и монтаже трубопроводных систем нефтегазовой инфраструктуры из комбинированных труб на основе термопластов // Нефтегазовое дело, 2005

  5. Пепеляев В.С., Тараканов А.И. Полиэтиленовые трубы, армированные

синтетическими нитями для нефтепромысловых трубопроводов// Интервал. Передовые нефтегазовые технологии, №9, 2006, с. 33-37

  1. Пепеляев В.С., Тараканов А.И. Полиэтиленовые армированные трубы

для газопроводов с рабочим давлением свыше 1,2 МПа// Полимергаз, № 4, 2006, с. 14-18

  1. Пепеляев В.С., Тараканов А.И. Выбор методики испытаний промысловых трубопроводов из полиэтиленовых армированных синтетическими нитями труб // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса, № 3, 2007, с 78-80


Лабиринт
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Краткое описание документа:

Введение

Основу нефтехимических производств составляют установки по производству углеводородных газов: этилена, пропилена, бутана, а также комплексы по производству ароматических углеводородов:  бензола, ксилолов и т. д. В состав нефтехимических производств входят также производства кислородсодержащих веществ-спиртов, эфиров  и т. д. Важное место в структуре нефтехимических производств занимают производства высокомолекулярных соединений: полиэтилена, полипропилена.

Целью данной работы является:

- изучение физико-химических свойств полиэтилена;

- получение полиэтилена с введение различных наполнителей;

- изучение физико-химических свойств полученных полимеров;

- оценить точность измерений;

- определить область применения новых материалов.

 

Общая информация
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.