Пластмассы Выполнил студент первого курса юридического факультета 101

Пластмассы Выполнил: студент первого курса юридического факультета 101 группы Машанов Денис

Понятие пластмассы. Пластмассы (пласти ческие ма ссы, также — пла стики, что, в принципе, не является грубой ошибкой) — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров. Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием нагревания и давления способны формироваться и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс формования сопровождается переходом пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

История получения пластмассы Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название - целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (например, жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (таких, как резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие). Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искуственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом.

Виды пластмасс В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего в стеклообразное состояние при формовании изделий пластмассы делят на: Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние. Реактопласты (термореактивные пластмассы) — отличаются более высокими рабочими температурами, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств. Также газонаполненные пластмассы — вспенённые пластические массы, обладающие малой плотностью.

Термопласты — полимерные материалы, способные обратимо переходить при нагревании в высокоэластичное либо вязкотекучее состояние. При обычной температуре термопласты находятся в твердом состоянии. При повышении температуры они переходят в высокоэластичное и далее — в вязкотекучее состояние, что обеспечивает возможность формования их различными методами. Эти переходы обратимы и могут повторяться многократно, что позволяет, в частности, переработку бытовых и производственных отходов в изделия. Полимеры-термопласты могут иметь линейное или разветвлённое строение, быть аморфными (полистирол, полиметилметакрилат) либо кристаллическими (полиэтилен, полипропилен). В отличие от реактопластов для термопластов характерно отсутствие трёхмерной сшитой структуры и переход в текучее состояние, что делает возможным термоформовку, литьё и экструзию изделий из них. Некоторые линейные полимеры не являются термопластами, так как температура разложения у них ниже температуры текучести (целлюлоза).

Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала. Наиболее распространенные реактопласты на основе фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамидных смол (например, углеволокно). Содержат обычно большие количества наполнителя — стекловолокна, сажи, мела и др.

Реактопласты РП - пластические массы на основе жидких или твердых, способных при нагревании переходить в вязкотекучее состояние, реакционноспособных олигомеров (смол), превращающихся в процессе отверждения при повышенной температуре и(или) в присутствии отвердителей в густосетчатые стеклообразные полимеры, необратимо теряющие способность переходить в вязкотекучее состояние. По типу реакционноспособных олигомеров РП подразделяют на фенопласты (на основе фенолформальдегидных смол), аминопласты (на основе мочевино- и меламино-формальдегидных смол), эпоксипласты (на основе эпоксидных смол), эфиропласты (на основе олигомеров акриловых), имидопласты (на основе олигоимидов или смесей имидообразующих мономеров) и др. Молярная масса олигомеров, тип и количество реакционноспособных групп в них, а также природа и количество отвердителя определяют свойства РП на стадиях их получения, переработки в изделия (например, условия, механизм и скорость отверждения, объемные усадки и выделение летучих веществ), а также эксплуатационные свойства изделий. Для регулирования технологических свойств РП наиболее широко используют разбавители, загустители и смазки, а для модификации свойств в отвержденном состоянии - пластификаторы и эластифицирующие добавки (например, жидкие каучуки, простые олигоэфиры), которые вводят в олигомер.

Изделия из реактопластов

Свойства пластмасс Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов. Пластмассы характеризуются малой плотностью (0, 85— 1, 8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло-и светостабилизаторов, облучения и др. , а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50— 250 кгс на шарик диаметром 5 мм. Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм. Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1, 13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм. Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко. Для придания особых свойств пластмассе в нее добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п. ), антипирены (дифенилбутансульфокислота)антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды)

Получение пластмасс Производство синтетических пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти или природного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много» , например этиленполиэтилен).

Методы обработки пластмасс: Литье/Литье под давлением(технологический процесс переработки пластмасс, цветных металлов и других материалов путем впрыска их расплава под давлением в пресс-форму с последующим охлаждением. ) Вакуумная формовка (производство изделий из термопластичных материалов в горячем виде методом воздействия вакуума или низкого давления воздуха. ) Экструзия(технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие) Прессование Виброформование Вспенивание Отливка Сварка

Экструзия(рыболовные снасти) .

Сварка Процесс сварки пластмасс состоит в образовании соединения за счет контакта, нагретых, соединяемых поверхностей. Он может происходить при определенных условиях: 1)Повышенная температура. Ее величина должна достигать температуры вязкотекучего состояния. 2)Плотный контакт свариваемых поверхностей 3)Оптимальное время сварки – время выдержки На прочность сварных соединений пластмасс большое влияние оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы. При сварке пластмасс используются различные виды сварки, такие как: - Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки - Сварка экструдируемой присадкой - Контактно-тепловая сварка оплавлением - Контактно-тепловая сварка проплавлением и т. д.

Материалы на основе пластмасс Гетина кс — электроизоляционный слоистый материал, имеющий бумажную основу, пропитанную фенольной или эпоксидной. В основном используется как основа заготовок печатных плат. Материал обладает низкой механической прочностью, легко обрабатывается и имеет относительно низкую стоимость. Широко используется для дешёвого изготовления плат в низковольтной бытовой аппаратуре, ибо в разогретом состоянии допускает штамповку (сразу получается плата любой формы вместе со всеми отверстиями). Текстоли т — электроизоляционный конструкционный материал, применяемый для производства подшипников скольжения, шестерён и других деталей, а также в электро- и радиотехнике. Представляет собой слоистый пластик на основе ткани из волокон и полимерного связующего вещества (например, эпоксидной смолы). Текстолит на основе стеклоткани называется стеклотекстолитом или стеклопластиком. Стеклотекстолит превосходит текстолит по ряду свойств: термостойкость от 140 до 180 °C против 105— 125 °C у текстолита; удельное сопротивление — 1011 Ом·м против 107 Ом·м; тангенс угла потерь — 0, 02 против 0, 07. Листовой стеклотекстолит, покрытый медной фольгой, служит основой для изготовления заготовок печатных плат.

Текстолит Гетинакс

Мебельные пластмассы Пластик, который используют для производства мебели, получают путем пропитки бумаги термореактивными смолами. Производство бумаги является наиболее энерго- и капиталлоемким этапом во всем процессе производства пластика. Используется 2 типа бумаг: основой пластика является крафтбумага (плотная и небеленая) и декоративная (для придания пластику рисунка). Смолы подразделяются на фенолформальдегидные, которые используются для пропитки крафт-бумаги, и меламиноформальдегидные, которые используются для пропитки декоративной бумаги. Меламиноформальдегидные смолы производят из меламина а, поэтому они стоят дороже. Мебельный пластик состоит из нескольких слоёв. Защитный слой — оверлей — практический прозрачный. Изготавливается из бумаги высокого качества, пропитывается меламиноформальдегидной смолой. Следующий слой — декоративный. Затем несколько слоев крафт-бумаги, которая является основой пластика. И последний слой, компенсирующий (крафт-бумага, пропитанная меламиноформальдегидными смолами).

Готовый мебельный пластик представляет из себя прочные тонированные листы толщиной 1 -3 мм. По свойствам он близок к гетинаксу. В частности, он не плавится от прикосновения жалом паяльника, и, строго говоря, не является пластической массой, так как не может быть отлит в горячем состоянии, хотя и поддается изменению формы листа при нагреве. Мебельный пластик широко использовался в XX веке для отделки салонов вагонов метро.

Система маркировки пластика Для оказания помощи утилизации одноразовых предметов, в 1988 году Обществом Пластмассовой Промышленности была разработана система маркировки для всех видов пластика и идентификационные коды. Маркировка пластика состоит из 3 -х стрелок в форме треугольника внутри которых находится цифра, обозначающая тип пластика: PET или PETE — Полиэтилентерефталат. Обычно используется для бутылок минеральной воды, безалкогольных напитков и фруктовых соков, упаковка, блистеры, обивка. Такие пластики являются потенциально опасными для пищевого использования. PEHD или HDPE — Полиэтилен высокой плотности. Некоторые бутылки, фляги, а также в более общем плане полужёсткая упаковка. Считаются безопасными для пищевого использования. ПВХ или PVC — Поливинилхлорид. Используется для труб, трубок, садовой мебели, в напольных покрытиях, для оконных профилей, жалюзи, бутылок моющих средств и клеёнки. Материал является потенциально опасными для пищевого использования, поскольку может содержать диоксины, бисфенол А, ртуть, кадмий . LDPE и PEBD — полиэтилен низкой плотности. Брезенты, мусорные мешки, пакеты, пленки и гибкие ёмкости. Считается безопасным для пищевого использования. PP — Полипропилен. Используется в автомобильной промышленности (оборудование, бамперы), при изготовлении игрушек, а также в пищевой промышленности, в основном при изготовлении упаковок. Считается безопасным для пищевого использования. PS — Полистирол. Используется при изготовлении плит теплоизоляции зданий, пищевых упаковок, столовых приборов и чашек, коробок CD и прочих упаковок (пищевой плёнки и пеноматериалов), игрушек, посуды, ручек и так далее. Материал является потенциально опасным, особенно в случае горения, поскольку содержит стирол. OTHER или О — прочие. К этой группе относится любой другой пластик, который не может быть включен в предыдущие группы. В основном это поликарбонат.

Переработка пластиковых отходов Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100 -200 лет. Способы переработки пластика: Пиролиз(термическое разложение органических соединений без доступа воздуха ) Гидролиз(один из видов химических реакций сольволиза, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходной молекулы с образованием новых соединений. ) Гликолиз(ферментативный процесс последовательного расщепления глюкозы в клетках, сопровождающийся синтезом АТФ. Гликолиз при аэробных условиях ведёт к образованию пировиноградной кислоты (пирувата), гликолиз в анаэробных условиях ведёт к образованию молочной кислоты (лактата)) Метанолиз(расщепление ПЭТФ с помощью метана – позволяет получать диметилтерефталат. )