гг. Конспект в тетради Подготовиться к опросу Понятие, состав и свойства пластмасс
 Скачать 28.24 Kb.
|
|
1.Изучить информацию по теме «Пластмассы» 2.Составить конспект в тетради 3.Подготовиться к опросу Понятие, состав и свойства пластмасс. Пластическими массамиили пластмассаминазываются получаемые на основе высокомолекулярных органических соединений материалы, которые способны принимать в определенных условиях (повышенная температура, давление) любую заданную форму и сохранять ее в обычных условиях. Производство пластмасс---самостоятельная отрасль химической промышленности, получившая широкое развитие главным образом в последнее тридцатилетие. Пластмассы широко используют во всех отраслях народного хозяйства вместо металла, дерева, стекла, кожи и других традиционных материалов. Предусмотрено увеличить выпуск синтетических смол и пластмасс, при этом большое внимание будет уделено развитию производства высококачественных полимеров с заданными техническими характеристиками, включая армированные и наполненные пластмассы. Общие сведения о пластмассах Состав пластмасс очень сложен, но чаще всего это композиции различных веществ, взятых в определенном соотношении. Основу пластмассы составляет высокомолекулярное связующее вещество (полимер). От связующего вещества зависят тип пластмассы, ее свойства и способ переработки в изделия. Для некоторых пластмасс (полиэтилен, полипропилен и др.) количество связующего вещества достигает более 95%. Для придания пластмассам новых свойств в связующие вещества вводят другие компоненты: наполнитель, пластификатор, краситель, пластификатор, стабилизатор и др. Наполнители придают изделиям из пластмасс большую механическую -прочность, повышают вязкость, сокращают усадку при охлаждении, снижают их стоимость за счет сокращения доли связующего. В качестве наполнителей применяются измельченные вещества органического и неорганического происхождения, древесная мука, хлопковый пух (линт), ткани, бумага, графит, различные волокна, асбест и др. Пластификаторы предназначены для снижения жесткости и хрупкости, облегчения формования изделий, повышения их эластичных и пластичных свойств. Пластификаторами служат высококипящие органические жидкости: глицерин, олеиновая кислота и др. Для окраски пластмасс используют красители и пигменты как органические, так и минеральные (сажу, двуокись титана, охру, и др.). Необходимо, чтобы красители хорошо окрашивали материал (были высокодисперсными) и не изменяли своей окраски под действием света, высокой температуры переработки продуктов питания. Стабилизаторы (противостарители)--органические вещества (амины, стеараты, нафтолы и др.), способствующие сохранению свойств пластмасс в процессе эксплуатации и замедляющие их старение (ухудшение свойств). Старение может протекать под действием света, тепла, кислорода и озона воздуха, ультрафиолетовых излучений, деформаций. В зависимости от типа пластмассы и условий эксплуатации изделий из нее выбирают соответствующий стабилизатор. Пластмассы обладают разнообразными свойствами. Одни из них жесткие, прочные и твердые, как металлы, другие -- мягкие, гибкие, эластичные, но все характеризуются небольшой плотностью. Последнее обусловливает применение пластмасс в тех изделиях, массу которых нужно облегчить. Пластмассы отличаются: -высокими электроизоляционными свойствами, -устойчивостью к коррозии к гниению, действию агрессивных сред и растворителей, -низкой теплопроводностью, -высокими технологическими свойствами, что облегчает процесс изготовления из них различных изделий, -низкой себестоимостью. Однако пластмассы имеют некоторые недостатки: -ограниченная теплостойкость, т.e. способность сохранять физико-механические свойства при повышенных температурах, -свойства многих пластмасс изменяются со временем в результате их старения; изменяется цвет, увеличивается жесткость, хрупкость, снижается прочность, ухудшаются другие свойства, многие пластмассы характеризуются способностью электризоваться (накапливать на поверхности статическое электричество), что приводит к быстрому загрязнению поверхности изделий из них. Классификация пластмасс Пластмассы подразделяют на группы в зависимости от их отношения к нагреванию, способа получения связующего вещества, структуры и характера наполнителя и др. По отношению к нагреванию пластмассы делят на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). Термопласты при нагревании становятся пластичными, а при охлаждении снова затвердевают. Размягчение и отверждение пластмасс можно проводить многократно, при этом их свойства и химический состав не изменяются. Молекулы термопластов обычно имеют линейную структуру. В группу термопластов входят: полиэтилен, полипропилен, полиамиды, полиметилметакрилат и др. Реактопласты при нагревании вначале размягчаются, а затем переходят в твердое неплавкое состояние вследствие химической реакции сшивания линейных молекул полимеров (образуется сетчатое строение молекул) и снова формоваться уже не могут. К реактопластам относят фенолформальдегидные смолы, аминопласты, фенопласты, эпоксидные смолы, полиуретаны. По способу производства связующего пластмассы подразделяются на пластмассы, получаемые методом цепной полимеризации (сополимеризации) и поликонденсации. Различают следующие группы пластмасс: ненаполненные (на основе чистых смол без наполнителей), композиционные (содержат различные наполнители) и газонаполненные пластмассы. Композиционные пластмассы кроме связующего вещества содержат наполнитель и другие добавки. В зависимости от вида наполнителя их выпускают в виде пресс-порошков, волокнистых, слоистых и газонаполненных пластмасс. Пресс-порошки представляют собой смесь измельченной смолы с различными наполнителями. В зависимости от вида волокнистого наполнителя пластмассы имеют разные названия: волокнит (наполнитель из органического или химического волокна), стекловолокнит (из стеклянного волокна), асбоволокнит (из волокна асбеста), текстоволокнит (из текстильных обрезков). Слоистые пластики вырабатывают пропиткой термореактивной смолой древесного шпона, бумаги, ткани и стеклоткани с последующим прессованием при повышенной температуре. Газонаполненные пластмассы получают введением порообразователей в связующее вещество с последующим действием высокой температуры. Их называют пенопластами или поропластами. Пенопласты имеют малую объемную массу и могут быть с открытыми и закрытыми порами. Пенопласты вырабатывают на основе различных смол: феноло-альдегидных, полистирола, полиуретана и др. Вид смолы, степень и характер пор определяют свойства газонаполненных пластмасс. Характеристика ассортимента пластмасс. Пластмассы, получаемые путем полимеризации. К ним относят: полиэтилен, полипропилен, фторопласты, поливинилхлорид, поливинилацетат, полиакрилаты, полистирол, полиформальдегид. Полиэтилен --полупрозрачный, белый или окрашенный в различные цвета, твердый, маслянистый на ощупь полимер, характеризующийся высокой морозостойкостью и химической стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами. Загорается он медленно, горит синеватым пламенем, издавая запах парафина. Полиэтилен вырабатывают полимеризацией этилена при высоком давлении и температуре или при низком давлении, поэтому различают полиэтилен высокого давления (ПВД) и полиэтилен низкого давления (ПНД). Полиэтилен низкого давления обладает большей прочностью и термостойкостью, менее эластичен, чем полиэтилен высокого давления. ПНД непригоден для изготовления пищевой посуды. Полиэтилен широко применяют для изоляции проводов, в производстве труб, шлангов, хозяйственной посуды, игрушек, чехлов для одежды, галантерейных товаров, а также в виде пленок для упаковки товаров и хранения продуктов. Однако он недостаточно стоек к жирам, поэтому посуда трудно очищается от жировых загрязнений. Полипропилен напоминает по свойствам полиэтилен, но он более прочен и жёсток, имеет более высокую температуру плавления (170°), окрашивается во все цвета лучше, чем полиэтилен, хотя уступает ему по морозостойкости. Пленки из полипропилена менее проницаемы для паров и газов, чем из полиэтилена. Полипропилен также широко применяют для выработки пленок, труб, изоляции проводов, игрушек, небьющихся емкостей (бутылок, фляг, ведер). Из него изготовляют скатерти, салфетки, занавески, упаковочный материал. Поливинилхлорид (ПВХ) получают полимеризацией хлористого винила. Это непрозрачный пластик, бесцветный или окрашенный. Он характеризуется химической стойкостью, обладает высокими электроизоляционными свойствами, но низкой термостойкостью (70°С), горит с трудом и только в пламени, которое окрашивает в зеленый цвет, выделяет резкий запах хлора. Изделия из ПВХ теряют эластичность при --20 °С. ПВХ используют в изделиях в виде винипласта, пластиката, перхлорвинила. Винипласт - твердый жесткий (непластифицированный) пластик. Из него вырабатывают трубы, галантерейные товары (пуговицы, расчески), корпуса авторучек, чертежные принадлежности и др. Пластикат - гибкий, эластичный материал, содержащий пластификатор. Его широко используют для изоляции проводов, изготовления труб, шлангов, пленок для плащей, скатертей, накидок, абажуров, искусственной кожи, линолеума, линкруста и др. Перхлорвинил -- дополнительно хлорированный ПВХ. Он представляет собой белый порошкообразный материал, растворимый в ацетоне, хлорбензоле и др. Его применяют в производстве водостойких и химически стойких антикоррозионных покрытий, лаков, клеев, эмалей. Полиакрилаты получают при полимеризации акриловой, метакриловой й нитрила акриловой кислоты. Наибольшее применение получили полиметилметакрилат и полиакрилонитрил. Полиметилметакрилат похож на стекло, может быть окрашен, обладает высокой светопрозрачностью, прочностью и пропускает ультрафиолетовые лучи, хорошо поддается механической обработке, размягчается при температуре от 90 до 140 °С, горит, потрескивая, голубоватым пламенем. Используют его в производстве посуды, галантерейных товаров, игрушек, стекол для приборов, часов, автомашин, прилавков, лаков и клеев. Полистирол получают полимеризацией стирола. Он представляет собой прозрачный, бесцветный или окрашенный в яркие цвета пластик, устойчивый к действию воды, слабых кислот и щелочей. При ударе издает металлический звук. Полистирол горит ярким, коптящим пламенем, издавая сладковатый запах цветов. Применение полистирола ограничено из-за его токсичности и хрупкости. Используется полистирол для изготовления электро- и радиодеталей (катушек, панелей, цоколей), химической и медицинской посуды, галантерейных изделий (пуговиц, расчесок, пудрениц, корпусов электробритв и др.), корпусов авторучек, облицовочных плиток и др. Путем сополимеризации стирола и синтетического дивинилового каучука получают ударопрочный полистирол, из которого вырабатывают крупные детали (внутренние детали и двери холодильников, раковин, корпусов радиоприемников и телевизоров и др.). Полиформальдегид -- продукт полимеризации формальдегида. Это твердый, жесткий, непрозрачный, прочный полимер, устойчивый к воде, но разрушающийся под действием сильных кислот и оснований. Он обладает высокой морозостойкостью, плавится при 180 °С. Его применяют как конструкционный материал для изготовления шестерен, втулок, деталей холодильников, игрушек, расчесок и др. для изоляции электротехнических деталей. Пластмассы, получаемые путем поликонденсации. К ним относят: фенопласты, аминопласты, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны, поликарбонаты, эпоксидные смолы, кремнийорганические пластмассы. Фенопласты -- термореактивные смолы, получаемые поликонденсацией фенолов с альдегидами. В зависимости от соотношения компонентов различают фенолформальдегидные смолы новолачные и резольные. Новолачные смолы (идитол) широко используют в производстве прессовочных материалов и лаков. Резольные (бакелитовые) смолы применяют для изготовления пресс-порошков, слоистых пластиков, лаков, клеев. Пресс-порошки на основе резольных смол имеют луч шие электроизоляционные свойства и меньшее водопогло- щение, чем на основе новолачных смол. Это и определяет назначение изготовленных из них изделий, Для выпускатоваров народного потребления используют в основном новолачные смолы. Изделия из пресс-порошков вырабатывают методом горячего прессования. Пресс-порошки на основе новолач-ных смол с тонкодисперсным наполнителем применяют в производстве электроустановочных приборов, изделий бытового назначения (пуговицы, пепельницы). Аминопласты -- термореактивные смолы, получаемые поликонденсацией аминов с формальдегидом. Мочевиноформальдегидные (карбамидные) пластмассы вырабатывают в виде пресс-порошков, слоистых пластиков и смол. Для товаров народного потребления в основном используют пресс-порошки и смолы. Мочевиноформальдегидные пластики несколько уступают по физико-механическим свойствам фенопластам, но превосходят их по светостойкости, поэтому изделия из них окрашивают в светлые и яркие цвета. Изделия получают методом горячего прессования. Из мочевиноформальдегидных смол изготовляют электротовары, галантерейные товары, детали электроприборов, культтовары и др. Полиамиды (капрон, анид и энант) получают поликонденсацией дикарбоновых кислот и диаминов или полимеризацией лактамов. По прочности и поверхностной твердости они не уступают металлам. Полиамиды хорошие диэлектрики, эластичны, имеют низкий коэффициент трения, высокую химическую стойкость к органическим растворителям и щелочам. Их применяют в виде волокон в производстве текстильных товаров, из них изготавливают детали машин, электроизоляционные материалы, хозяйственные изделия (петли, краны), пуговицы, каблуки и др. Полиэфиры -- это продукты поликонденсации многоосновных кислот (фталевой, терефталевой, малеиновой и др.) или их ангидридов с многоатомными спиртами (глицерином, этиленгликолем и др.). Практическое применение имеет полиэтилентерефталат (лавсан). Смола лавсан термопластична, из нее вырабатывают волокно для производства текстильных товаров, ее используют в виде пленки как упаковочный материал и др. Полиуретаны получают поликонденсацией поли-изоцианатов с многоатомными спиртами или диаминами. Они обладают высокой стойкостью к истиранию, химической стойкостью, плавятся при 180 °С, горят голубоватым пламенем и вытягиваются в нити. Полиуретаны применяют в производстве синтетических каучуков, волокон, клеев, лаков. В бытовых изделиях полиуретаны используют в виде поролона--мягкого, эластичного материала пористой структуры. Кремнийорганические пластмассы. Эти смолы сочетают свойства неорганических и органических веществ, поскольку их получают поликонденсацией хлористого кремния и эфиров кремниевой кислоты. В зависимости от исходных продуктов кремнийорганические смолы могут быть жидкими, твердыми или эластичными подобно каучуку. Их отличительная особенность -- устойчивость к действию высоких температур (до 400 °С) и химическая инертность. Эти смолы обладают гидрофобностью, придают поверхности, на которую их наносят, свойства несмачиваемости. Их используют для пропитки плащевых тканей, бумаги, картона, в производстве слоистых пластиков, электроизоляционных и радиотехнических деталей. Пластмассы на основе эфиров целлюлозы. К ним относятся нитроцеллюлоза и ацетилцеллюлоза. Нитроцеллюлоза -- сложный эфир, образуемый при обработке хлопковой или древесной целлюлозы азотной кислотой в присутствии серной кислоты. Большая доля нитроцеллюлозы идет на изготовление нитролаков, эмалей и красок. Ацетилцеллюлоза -- уксусный эфир целлюлозы. Ее используют для производства волокон, негорючей кино- и фотопленки и пластмасс (целлона и этрола). Способы производства изделий из пластмасс Товары из пластмасс вырабатывают различными способами: прессованием, литьем под давлением, экструзией (выдавливанием), штампованием, выдуванием, каландрированием, механической обработкой. Обычное прессование чаще применяют для термореактивных пластмасс (фенопласты, аминопласты), которые подаются в пресс-формы в таблетированном виде. Пресс-форма состоит из матрицы и пуансона, между которыми при замыкании формы образуется полость, соответствующая форме изделия, где происходит его отверждение. Поверхность изделий получается гладкой и блестящей, но имеет заусеницы (грат), которые в дальнейшем удаляют. Этим способом изготавливают листовые материалы из гетинакса, текстолита и др. Литьевое прессование применяют в производстве изделий с металлической фурнитурой или с глубокими отверстиями. При этом способе пресс-форма замыкается до поступления в нее пресс-порошка, а затем по литниковым каналам в нее поступает размягченная термореактивная смола. Литье под давлением используют преимущественно для получения изделий из термопластов. Предварительно разогретый до вязкотекучего состояния термопласт под давлением впрыскивается в замкнутую литьевую форму, после охлаждения форма раскрывается и изделие выталкивается наружу. Изделия, изготовленные этим способом, не проходят дополнительную обработку. Экструзия (выдавливание) заключается в непрерывном выдавливании профилированных изделий большой длины на экструдере (шнек-машине). Разогретая пластмасса подается шнеком к мундштуку, который придает нужный профиль изделию. Этим способом перерабатывают термопласты (полиэтилен, ПВХ, полиамид и др.), из которых изготавливают трубы стержни, листы, пленку. На экструдерах покрывают изоляцией проволоку. Штампование применяется для выработки изделий преимущественно из листовых термопластов. Этим способом получают различные изделия (мыльницы, футляры для зубных щеток, очков и др.), главным образом из целлулоида. Выдувание производят следующим образом. Два листа пластмассы помещают в нагретую форму, а воздух или пар пропускают между листами, которые прижимаются к стенкам формы, образуя пустотелое изделие. Этот способ применяют при изготовлении игрушек из целлулоида. При пневмоформовании на листы в замкнутой форме сверху воздействует сжатый воздух, который вдавливает лист в рельефные грани формы. Одновременно отпрессовывается и борт изделия. Вакуумное формование отличается от пневмоформования лишь тем, что воздух отсасывается из формы. Этим способом вырабатывают изделия из полиметилметакрилата, винипласта, ударопрочного полистирола (корпуса телевизоров, двери холодильников, хлебницы и др.). Выдувание пустотелых изделий из труб заключается в том, что термопласт прерывисто подается в виде трубы в форму, где труба раздувается до нужных размеров и формы. На изделиях обычно остаются следы от формы. Этим способом вырабатывают полиэтиленовые бутыли, канистры, флаконы и др. Каландрование применяют для изготовления пластин, листов из ПВХ, а также искусственных кож на тканевой, трикотажной или волокнистой основе. Разогретую смесь полимера с наполнителем, пластификатором и красителем с помощью каландра наносят на одну сторону ткани. Иногда одновременно проводят теснение пластиката или искусственной кожи. Механическую обработку используют при изготовлении готовых изделий из заготовок (плит, блоков, стержней, труб) или при обработке готовых изделий, полученных прессованием, литьем под давлением (удаляют литники, риски, царапины и т. д.). Некоторые изделия из пластмасс (термопласты) вырабатывают способом сварки. Сварка может быть контактная (нагретым инструментом), токами высокой частоты, ультразвуком. Металлизация пластмасс --нанесение тонкого слоя металла на изделия. Металлизацию проводят восстановлением металла из соли, электростатическим путем, горячим напылением, выжиганием металлической фольги в вакууме. Ее применяют для украшения изделий (броши, сувениры, пуговицы, пряжки и др.) и для изготовления печатных схем (плат) для радиоприемников. |