Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Химия / Другие методич. материалы / Получение композиционного материала на основе полиэтилена с применением наполнителей. http://youtu.be/T2mkwtlFfgc
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Химия

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

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...
18 1

Описание презентации по отдельным слайдам:

№ слайда 1 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

№ слайда 2 Важное место в структуре нефтехимических производств занимают производства вы
Описание слайда:

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

№ слайда 3 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.

№ слайда 4 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

№ слайда 5 Наполнители для полиэтилена дисперсные волокнистые тканые нетканые
Описание слайда:

Наполнители для полиэтилена дисперсные волокнистые тканые нетканые

№ слайда 6 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

№ слайда 7 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

№ слайда 8 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

№ слайда 9 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.

№ слайда 10 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

№ слайда 11 Электролиз растворов
Описание слайда:

Электролиз растворов

№ слайда 12 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

№ слайда 13 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

№ слайда 14 Определение твердости
Описание слайда:

Определение твердости

№ слайда 15 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 - - - -

№ слайда 16
Описание слайда:

№ слайда 17 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.

№ слайда 18 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


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.

 

Автор
Дата добавления 05.11.2014
Раздел Химия
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров786
Номер материала 108400
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх