Химические свойства материалов и их значение для оценки качества товаров

Министерство  образования и науки Украины

Донецкий  национальный университет экономики  и торговли

имени Михаила  Туган-Барановского 
 
 

Кафедра товароведения  и экспертизы непродовольственных  товаров 

Курсовая  работа

по дисциплине «Материаловедение»

Тема: «Химические  свойства материалов и их значение для оценки качества товаров» 
 

Руководитель:

проф. Александров  В.Д.

Выполнила:

ст. гр. ТКДН-08а

Никонова  В.В. 
 
 

Донецк 2010

План

Введение

1.Химические  свойства материалов.

1.1.Химическая  стойкость керамики.

1.2.Химические  свойства стекла.

1.3.Химические  свойства строительных материалов.

1.4.Химическая  стабильность и коррозионная  агрессивность дизельного топлива.

2.Значение химических  свойств материалов для оценки  качества товаров.

2.1.Объективные  методы определения показателей  качества.

2.2.Эвристические  методы определения показателей  качества.

2.3.Влияние химических  и физико-химических свойств на  оценку качества товаров (на  примере строительных материалов). 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Качество готовых  изделий определяется не только технологией  производства, но свойствами исходных материалов. От исходных свойств сырья  и материалов зависят свойства готовых  изделий, их надежность и долговечность  при эксплуатации, а также поведение  при транспортировке и хранении. Знание показателей основных свойств  позволяет осуществить взаимозаменяемость материалов. Помимо природных свойств, исходные материалы обладают свойствами, приобретенными в процессе обработки. Свойства материалов и готовых изделий  по их природе делят на химические, физические, физико-химические и биологические  свойства.

В данной курсовой работе рассмотрены химические свойства материалов, в частности керамики, стекла, строительных материалов и  дизельного топлива. Описаны методы оценки качества готовой продукции, влияние на качество химических свойств на примере строительных материалов. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Химические  свойства материалов.

Химические свойства характеризуют отношение материалов и готовых изделий к воздействию  различных химических веществ и  сред (кислотная, щелочная, водная). Химические свойства зависят от состава и  строения химического вещества или  группы веществ, из которых состоит  материал или готовое изделие. Наиболее важными из химических свойств являются: водостойкость, кислотостойкость, щелочестойкость, отношение к воздействию окислителей, восстановителей и растворителей, а также к действию светопогоды, химическая и биологическая стойкость, трещиностойкость, растворимость.

Химическая  стойкость — способность материалов противостоять разрушающему действию кислот, щелочей, растворенных в воде солей и газов, органических растворителей (ацетона, бензина, масел и др.). Химическая стойкость характеризуется потерей массы материала при действии на него агрессивной среды в течение определенного времени.

Кислотостойкими являются материалы, представляющие собой  соли сильных кислот (азотной, соляной, кремнефтористой), а также некоторые  синтетические материалы. Кислотостойкими  материалами являются поливинилхлоридные и специальные керамические плитки, а также стекло (но оно не обладает стойкостью к действию фтористоводородной и плавиковой кислот). Кислотостойкими  материалами отделывают некоторые  промышленные сооружения, например отстойники.

Щелочестойкими  должны быть материалы, которыми отделывают промышленные сооружения, подвергающиеся воздействию щелочей, а также  пигменты (красители), употребляемые  для окрашивания кровли.

Материалы, применяемые  в жилищном строительстве, должны быть стойкими в основном к углекислому  газу и сероводороду, так как эти  газы могут содержаться в воздухе в больших количествах, особенно вблизи промышленных предприятий. Поэтому для окрашивания металлических кровель нельзя употреблять пигменты, в состав которых входят свинец или медь; такие пигменты вступают в реакцию с сероводородом и чернеют.

Биологическая стойкость — свойство материалов и изделий сопротивляться разрушающему действию грибков и бактерий. Органические материалы или неорганические на органических связках под действием температурно-влажностных факторов могут разрушаться вследствие развития в них микроорганизмов, вызывающих гниение и разрушающих материалы в процессе эксплуатации. Так, в Средней Азии материалы, содержащие битум, разрушаются под действием микроорганизмов, которые для своего развития поглощают органические составляющие битума. Для придания кровельным материалам биологической стойкости в их состав при производстве вводят специальные химические вещества — антисептики. В процессе транспортирования и хранения материалы должны быть защищены от увлажнения.

Растворимость — способность материала растворяться в воде, масле, бензине, скипидаре и других растворителях. Растворимость может быть и положительным, и отрицательным свойством. Например, если в процессе эксплуатации синтетический облицовочный материал разрушается под действием растворителя, растворимость материалов играет отрицательную роль. При приготовлении холодных битумных мастик используется способность битумов растворяться в бензине. Это дает возможность наносить материал на поверхность тонким слоем, и поэтому растворимость в данном случае является положительным свойством.

Трещиностойкость гидроизоляционного слоя — его способность сохранять сплошность (однородность) при образовании и раскрытии трещин на поверхности основания. Трещиностойкость характеризуется коэффициентом Ктр — отношением ширины перекрываемой трещины в основании к толщине покрытия без нарушения сплошности и состояния покрытия над ней.

Водостойкость

Водостойкость характеризует отношение материала  к действию воды при различной  температуре в течение того или  иного времени. При этом имеются  в виду растворимость и набухание (впитывание воды). Для одних материалов растворимость является положительным  показателем (моющие вещества, пищевые  продукты, например яичный порошок, соевый белок), для других - отрицательным (пленочные  покрытия, клеи, лаки после высыхания). От водостойкости также могут  зависеть такие показатели, как прочность, сопротивляемость к истиранию, защитная способность. Так, прочность вискозных  нитей и тканей при увлажнении снижается вдвое.

Металлические изделия под действием влаги  подвергаются коррозии, в результате снижается прочность и ухудшается внешний вид. Некоторые металлы  поддаются коррозии быстрее в  месте стыков с другими металлами. Этот процесс называется электрохимической  коррозией в результате возникновения  гальванической пары, и его надо учитывать при прокладке труб, проводов. Так, например, стык меди с  нелегированной сталью недопустим. Добавление в состав стали никеля, титана, алюминия повышают коррозионную стойкость готовых  изделий.

Водостойкими  являются силикатные товары (содержащие SiO₂): стеклянные, фаянсовые, фарфоровые, большинство пластических масс, нержавеющая сталь, большинство пластических масс. Для повышения водостойкости некоторые изделия покрывают специальными пленками, пастами, красками и другими составами. 

Кислотостойкость

Для изготовления изделий, которые в процессе эксплуатации соприкасаются с кислыми средами, используется кислотостойкое сырье. Высокую  кислотостойкость имеют стекло, керамические изделия, каучук, резина. Все металлы  без исключения под воздействием кислот разрушаются с различной  скоростью, в зависимости от концентрации кислоты и активности металла. Царская  водка, смесь концентрированных  азотной и соляной кислот, растворяет золото и платину, не растворимые  в каждой из этих кислот. На поверхности  серебра царская водка образует защитную пленку, однако этот металл растворяется в концентрированной серной кислоте.

Некоторые материалы  и изделия обладают стойкостью к  одним кислотам и нестойкостью к  другим. Так, например, соляная кислота  меньше разрушает древесину, чем  серная. Благодаря этому можно  распознавать природу материалов и  определять их составные части. Например, шерстяные волокна хорошо сопротивляются действию слабых растворов серной кислоты, а растительные волокна при этом разрушаются, что позволяет определить шерсть в составе смеси с хлопком, льном и другими растительными  волокнами.

Отношение к действию светопогоды

Многие материалы  и готовые изделия (одежда, обувь, кровельные материалы) в процессе эксплуатации подвергаются воздействию солнечного света (инсоляции) и атмосферных  осадков. Под влиянием ультрафиолетовой части солнечного спектра происходит разрушение материалов, изменяется их цвет. Для определения стойкости  готовых изделий к действию светопогоды  в лабораторных условиях используют или камеры или аппараты искусственной  погоды (везерометры), позволяющие создавать  условия, близкие к естественным. Кроме лабораторных испытаний, проводят испытания в естественных условиях на открытом воздухе.

Наиболее стойки к действию светопогоды силикатные товары и некоторые виды пластических масс. 

1. Химическая  стойкость керамики.

 

Химической (коррозионной) стойкостью называют способность керамических материалов противостоять разрушающему действию агрессивных сред.

Коррозию керамики могут ускорять химические реакции, смачивание поверхности, растворение  и пропитка пор, объемные изменения  в керамике.

При коррозии обычно происходит взаимная диффузия ионов (атомов) керамики и агрессивной среды. Диффузия может и не сопровождаться разрушением  керамического изделия, но свойства могут измениться настолько, что  его дальнейшая эксплуатация в данной конструкции станет невозможной.

Химическая стойкость  определяется свойствами корродиента, химическим составом и микроструктурой  керамики, а также условиями процесса коррозии, особенно происходящими на границе керамики с агрессивной  средой.

Агрессивные вещества, действующие на керамику, часто представлены жидкостями (растворы кислот, оснований, солей; расплавы солей, стекол, шлаков, металлов). Особенно большое значение для огнеупоров имеет шлакоустойчивость. Основная доля потерь в металлургических агрегатах приходится на разрушение огнеупоров жидкими шлаками. Коррозия жидкими агрессивными средами имеет  место также в химических реакторах, в доменных, мартеновских, стекловаренных печах, в конвертерах, установках для непрерывной разливки стали и т. д.

Корродиентами для керамических материалов могут  быть также различные газы, в том  числе ионизированные (плазма): пары воды, продукты сгорания топлива (СО, CO2), SO2, HCI, пары летучих оксидов и солей  и др. Бескислородная керамика и  керметы могут, кроме того, окисляться. Коррозия агрессивными газообразными  средами происходит в химических реакторах, металлургических и стекловаренных печах, рекуператорах, в каналах  МГД-генераторов, в керамических двигателях и т. д.

Твердые вещества при повышенных температурах также  могут взаимодействовать с керамикой. Этот вид коррозии встречается, когда  в горячей зоне высокотемпературных  агрегатов контактируют друг с другом различные по химическому составу  виды огнеупоров.

Химическую стойкость  керамики по виду корродиента подразделяют на кислотостойкость, щелочестойкость, стеклоустойчи-вость, металлоустойчивость, шлакоустойчивость и т. д.

Взаимодействие  керамики с агрессивными веществами зависит от химической природы агрессивной  среды и керамики. Керамика из кислотных  оксидов легко разрушается агрессивными веществами основного характера  и наоборот. Так, керамика из MgO и  СаО взаимодействует с парами воды, с НСl, SО2, СО2, кислыми шлаками. Керамика на основе SiO2 взаимодействует  с парами и растворами щелочей, с  основными расплавами.

Возможность тех  или иных химических реакций между  керамикой и агрессивной средой можно оценить по потенциалу Гиббса, но для многокомпонентного расплава при высоких температурах это  сделать очень сложно.

Продуктами взаимодействия керамики с агрессивной средой могут  быть твердые, жидкие или газообразные вещества.

Выделение газообразных продуктов (встречающееся достаточно редко) увеличивает пористость керамики и этим уменьшает химическую стойкость, механическую прочность и другие зависящие от пористости свойства материала.