Пластмаси

НЕМЕТАЛЕВІ МАТЕРІАЛИ

До неметалевих матеріалів належать пластмаси, деревина, гума, скло. Частка неметалевих матеріалів у сучасних конструкціях невпинно зростає за рахунок зменшення частки металів. Найрозповсюдженішими серед неметалевих матеріалів є пластмаси.

Пластмасами - штучні матеріали на основі високомолекулярних сполук, які у період формування виробу набувають високу пластичність за рахунок підвищення температури.

Сировиною, з якої отримують полімери, є нафта, природний газ, кам'яне вугілля. Для виробництва пластмас у природі є необмежені сировинні ресурси.

Основними позитивними властивостями пластмас є простота виготовлення з них виробів, низька густина, стійкість проти агресивних середовищ, добрі діелектричні й теплоізоляційні властивості, задовільна міцність. Полімери без добавок використовуються порівняно рідко, що пов’язано з їх крихкістю, низькою міцністю і високою вартістю. У залежності від складу пластмаси здатні мати різноманітні властивості, бути жорсткими, пружними, еластичними, желеподібними, мати різний який колір. Пластмаси в окремих випадках можуть заміняти метали, скло, фарфор, деревину. Їх окремі властивості мають виняткові показники (наприклад, діелектричні властивості), яких не має жоден природний матеріал.

Пластмаси, крім полімера, містять інші компоненти (зміцнювачі, пластифікатори, барвники, стабілізатори, антистатики, пороутворювачі).

Полімери у пластмасах виконують роль зв'язуючої речовини. Їх отримують внаслідок реакції полімеризації або поліконденсації.

Полімеризація — процес утворення полімера із низькомолекулярних сполук (мономерів), під час якого не виділяються побічні продукти реакції. Прикладом реакції полімеризації може служити утворення поліетилену з мономера (газу етилену) СН₂=СН₂ при підвищених тиску і температурі:

пСН₂-СН₂→(-СН₂ – СН₂^_)_п. Молекули мономера послідовно з'єднуються між собою, утворюючи довгі ланцюгові макромолекули нової речовини такого самого складу як і мономер. Число молекул мономера в одній молекулі полімера становить 10³...І0⁵.

Поліконденсація - утворення полімера із мономерів, яке супроводжується виділенням побічних речовин (Н₂О, НС1, NH₃ та ін.).

Наповнювачі - речовини у вигляді порошків, волокон або листів, що додаються для підвищення міцності, жорсткості, теплотривкості, а також зниження температури розмягшення та вартості пластмаси.

Пластифікатори підвищують пластичність й полегшують переробку пластмас у вироби. До них належать органічні речовини типу гліцерину, які , зменшують взаємодію між молекулами полімера.

Стабілізатори (нафталін, сажа) — речовини, що сповільнюють атмосферне старіння пластмас під дією світла, тепла, кисню й озону. Цей процес супроводжується погіршенням властивостей матеріалу.

Антипірени зменшують горючість полімерів. Антистатики перешкоджають виникненню й нагромадженню статичного електричного заряду у виробах з полімерів.

Пороутворювачі — речовини, які розпадаються при нагріванні, виділяючи гази, що спінюють смолу і утворють пористу структура.

Залежно від поведінки під час нагрівання та твердіння пластмаси поділяють на термопластичні й термореактивні.

Термопластичні пластмаси під час кожного нагрівання розм'якають і переходять у в'зкотекучий стан, а під час охолодження тверднуть.

Термореактивні пластмаси під час нагрівання спочатку розм'якають, а згодом при певній температурі тверднуть. Окремі термореактивні полімери (наприклад епоксидні смоли) тверднуть під дією затверджувача при кімнатній температурі. Затверділі термореактивні пластмаси неможливо повторно нагріваючи перевести у в'язкотекучий стан.

З термопластів поширеними є поліетилен, поліпропілен, полівінілхлорид, полістирол, фторопласти, органічне скло.

Поліетилен (-СН,-СН₂-)_n— продукт полімеризації етилену. Залежно від тиску, під яким відбувається процес полімеризації, розрізняють поліетилен високого тиску й поліетилен низького тиску. Поліетилен високого тиску отримують під тиском 150...300 МПа при температурі 240...280 °С; а поліетилен низького тиску — під тиском 0,15...0,5 МПа й температурі 70...80 °С (утворюється у присутності каталізаторів). Найнижчу густину (0,91...0,93г/см³) має поліетилен високого тиску. Поліетилен — дешевий, нетоксичний матеріал, без запаху, хімічно стійкий, не змочується водою, легко переробляється, добрий діелектрик. Його можна експлуатувати в межах температур від —60 до 100 °С. До недоліків належать здатність поліетилену старіти під впливом сонячного світла, горючість і мала міцність.

Поліетилен використовують для виготовлення плівок, листів, труб, різних місткостей, ізоляції проводів тощо. Покриття з поліетилену захищає метал від корозії.

Поліпропілен - порівняно з поліетиленом він міцніший, жорсткіший, теплотривкіший, має меншу густину. Поліпропілен прозорий, нетоксичний, хімічно стійкий, має добрі діелектричні властивості, витримує температуру до 120...150 °С. Недолік поліпропілену - погана морозотривкість (до -15 °С). Використовується для виробництва текстильних і технічних волокон, труб для гарячої води, посуду, корпусів акумуляторів, електроізоляції, деталей автомобілів, холодильників, меблів і телефонів.

Полівінілхлорид - за обсягами виробництва стоїть на другому місці після поліетилену. Застосовується для виготовлення труб, деталей насосів, йде на виробництво лінолеуму, штучної шкіри, плівок, електроізоляції проводів і кабелів.

Полістирол - твердий, жорсткий, прозорий, хімічнотривкий у розчинах багатьох лугів і кислот. Витримує температуру від -20 до 80 °С. Завдяки низькій вартості полістиролові пластмаси за обсягами виробництва вийшли на третє місце після поліетилену і полівінілхлориду. Полістирол використовують для виготовлення корпусів телевізорів, деталей холодильників, канцелярських товарів, деталей в електро- і радіотехнічній промисловості. Недоліки полістиролу — низька теплотривкість і швидке старіння.

Пінополістирол — пластик, у якому замкнуті порожнини наповнені газом, внаслідок чого він відзначається низькою густиною, добрими теплоізоляційними властивостями.

Фторпласт - тривкий до будь-яких розчинників, добрий теплоізолятор й діелектрик, має слизьку поверхню та низький коефіцієнт тертя (0,04). Його діапазон робочих температур від -26 до 260 °С. З фторопласту виготовляють радіотехнічні вироби, хімічно тривкі деталі, підшипники, що не потребують змащування.

Поліметилметакрилат (органічне скло) - оптично прозорий, міцний, добрий електроізолятор. Недоліки органічного скла — невисока твердість і теплотривкість (при температурі 90 °С починає розм'якати). Використовується як листове скло (в т.ч. для літаків), для виготовлення лінз, футлярів тощо.

Термореактивні пластмаси відрізняються від термопластів вищою теплотривкістю, нерозчинністю і стабільністю властивостей в робочому інтервалі температур. Найпоширенішими синтетичними полімерами для термореактивних пластмас є формальдегідні та епоксидні смоли.

Формальдегідні смоли світлотривкі, добре забарвлюються і зберігаються. Основним споживачем формальдегідних смол є деревообробна промисловість.

Епоксидні смоли —термопластичні полімери, які після додавання до їх складу затверджувачів стають термореактивними. З них виготовляють клеї, лаки, шаруваті (слоїсті) пластики.

За товарною класифікацією пластмаси поділяються на сировинні, плівкові та листові. Сировинні пластмаси поставляються у вигляді гранул, порошків, волокон, мас для лиття. Їх використовують для виготовлення виробів методами пресування, лиття, екструзії.

Широке використання знаходять плівкові полімерні матеріали товщиною 0,005-0,5 мм:

- поліетиленова плівка, що використовується для виготовлення транспортних мішків, теплиць, протифільтрувальних екранів при прокладці меліоративних каналів.

- целюлозна плівка (целофан) для якої характерна знижена проникність кисню, жирів та масел. Широко використовується для пакування харчових продуктів

-полівінілхлоридна плівка використовується як тара для харчових продуктів, пакетів для молока, упаковок для ліків.

Для оздоблювальних та декоративних робіт використовують листові пластмаси:

- текстоліт – слоїстий листовий пресований матеріал, утворений з ряду шарів тканини, просочених термореактивними смолами.

- гетинакс – виготовляється пресуванням шарів паперу, просоченого термореактивною смолою. Використовується переважно для виконання оздоблювальних робіт;

- склотекстоліт – слоїстий пресований матеріал, виготовлений із склотканини, просоченої фенолформальдегідною смолою. Характеризується підвищеною теплостійкістю, низькою горючістю. Використовується у якості фольгованого електроізоляційного матеріалу для виготовлення друкованих плат. Допускається його короткочасне нагрівання до температури 260⁰С, характерної для дії розплавленого припою.

Вироби з полімерів отримують методами гарячого пресування, лиття під тиском, екструзії, видуванням.

Екструзія полягає у видавлюванні нагрітого полімеру (поліетилену) через мундштук. Мундштук має отвір, форма якого визначає форму виробу (трубки).

Плівки одержують роздуваючи трубку нагрітим повітрям. Ролики захоплюють роздуту плівку і складають її в плоский рукав.

Пляшки виготовляють у рознімних формах, у яких нагрітий відрізок труби роздувають повітрям.

Литво під тиском найбільш раціональне для термопластичних пластмас. При цьому способі розмякшена пластмаса запресовується в порожнину закритої форми.

Пресування застосовується для переробки термореактивних полімерів. Порошок полімера або таблеток завантажуються в нагріту до 130…190⁰С форму і пресуються під тиском.

Застосування полімерів дозволяє знизити металоємкість продукції. Оскільки полімери перероблюються в вироби методами пластичного деформування їх відходи в 3…5 разів менше, ніж при обробці металів різанням.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Технологія збирання машин	\|	Гумові матеріали

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.016 сек.