Полимерные материалы
Производство полимерных материалов — одна из наиболее значимых отраслей химической индустрии, потому, что эта продукция употребляется во всех областях быта и производства. Высокая экономическая эффективность применения полимерных материалов, универсальность их особенностей, возможность получения из них изде-кий дешёвыми и высокопроизводительными способами обусловили, в особенности за последние 20 лет, неуклонный рост количества их производства. Производство пластических синтетических смол и масс в СССР возрастает приблизительно вдвое каждое пятилетие.
К полимерам относятся органические соединения, молекулы которых складываются из солидного числа систематично либо нерегулярно повторяющихся звеньев одного либо нескольких типов. Полимеры бывают природными и синтетическими. К природным полимерам относятся натуральный каучук, целлюлоза, белки, природные смолы, к синтетическим — фенолоформальдегидные, кар-бамидные, эпоксидные смолы, полиэтилен, полистирол, поливинил-хлорид, полиамиды, поликарбонаты, сложные полиэфиры и др.
Синтетические полимеры по типу синтеза дробят на полимеризаци-онные (и сополимеризационные) и поликонденсационные.
Процесс полимеризации пребывает в соединении однородных (либо разнородных) мономеров с последующим образованием нового высокомолекулярного вещества. При сополимеризации соединяются Два либо более разнородных ненасыщенных мономера. Побочных продуктов при этих процессах не образуется.
При поликонденсации не считая образования нового высокомолекулярного вещества — полимера — выделяются побочные продукты (вода и др.). Поликонденсация процесс ступенчатый, а образующиеся на каждой стадии промежуточные продукты смогут быть взяты раздельно.
Синтетические смолы в зависимости от реакции их образована и от вторых факторов разделяются на полимеризационные и конденсационные, термопластичные, не претерпевающие, химических трансформаций под влиянием повышенной температуры, и термореак-тивные, претерпевающие такие трансформации. К термопластичным смолам относятся поливинилацетат, полистирол, поливинилхлорид,; продукты конденсации гликолей с двуосновными карбоновымн кислотами и др.
К термореактивным смолам относятся: фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные и др.
Значение полимерных материалов непрерывно растет, во многих случаях они соперничают с сплавами и металлами, но по надежности, конструкционной прочности и долговечности уступают им. Отрицательным свойством полимерных материалов есть свойство к старению, понижению механических особенностей при по-1 выщенных температурах, сопровождающаяся понижением физичес-1 ких особенностей и трансформацией внешнего вида.
Громаднейшее использование в технике взяли следующие термореактивные смолы.
Фенолоформальдегидные и фенолофурфурольные — продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом либо соответственно фурфуролом. Используют для конструкционных и неконструкционных пластмасс. Термостойкость их до 300 °С.
Аминоформальдегидные (карбамидные) смолы — продукты поликонденсации аминов (мочевины, тиомочевины, меламина) с формальдегидом. Используют для электроизоляционных и декоративных пластмасс. Термостойкость их до 145°С.
Эпоксидные — продукты поликонденсации хлорированного глицерина и многоатомных фенолов. Используют для высокопрочных конструкционных пластмасс.
Полиэфирные — продукты полимеризации либо поликонденсации сложных эфиров некоторых двухосновных кислот, ангидридов и многоатомных спиртов. Применяют для высокопрочных конструкционных и электроизоляционных пластмасс, а также формующихся при низких давлениях. Термостойкость их до 300 °С.
Полисилоксановые связующие на базе кремнийорганических соединений применяют для эластичных, химически- и термостойких (до 400 °С) электроизоляционных пластмасс.
Громаднейшее использование взяли следующие термопластичные смолы, каковые применяют для изготовление литьевых пластмасс и листовых либо пленочных пластических материалов, не содержащих наполнителей.
Полиэтиленовые — продукты его производных и полимеризации этилена; применяют для электроизоляционных и других пластмасс.
Поливинилхлоридные — продукты водных этилена-и полимеризации; применяют для электроизоляционных, химически стойких, теплостойких и декоративных пластмасс.
Полиакриловые — продукты полимеризации акриловой и мета-криловой их производных и кислот; используют для прозрачных пластмасс (оргстекло).
Полиамидные — продукты поликонденсации диаминов с некоторыми двухосновными кислотами либо ступенчатой полимеризации лактанов аминокислот; применяют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.
Полиуретановые — продукты сотрудничества некоторых органических соединений (диизоцианатов) с многоатомными спиртами; применяют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.
Из производных природных полимеров взяли использование эфиры целлюлозы. Целлюлоза есть природным высокомолекулярным соединением, в следствии обработки которого кислотами образуются сложные эфиры целлюлозы — ксантогенат, ацетилцеллюлоза и нитроцеллюлоза.
Пластические веса (пластмассы). Пластмассы занимают особенное место среди синтетических полимерных материалов. Кое-какие из них владеют хорошей удельной прочностью, фрикционно-стью, прозрачностью, электроизоляционностью, тепло- и звукоизо-ляционностью, химической стойкостью. Они являются сложные композиции, складывающиеся из нескольких веществ.
Их особенности зависят от количества и вида отдельных компонентов, входящих в их состав. Главным компонентом есть связующее вещество (синтетическая смола, эфиры целлюлозы), придающее пластмассам способность и пластичность формоваться, а после этого отвердевать, сохраняя взятую форму. Имеются пластмассы, каковые’ состоят лишь из связующего вещества (полиметил-метакрилат и др.).
Вторым компонентом пластмасс есть наполнитель. Это вещества, повышающие механическую прочность, теплоустойчивость, электроизоляционность и другие свойства. В зависимости от структуры пластмассы наполнители бывают порошкообразными, волокнистыми и сложными.
В состав пластмасс вводят кроме этого пластификаторы, другие добавки и пигменты.
Неспециализированная черта пластмасс. По природе связующего вещества пластмассы бывают органического и неорганического происхождения в зависимости от пластической деформации при нагреве (по аналогии со смолами) — термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).
По диэлектрическим особенностям пластмассы подразделяются на неполярные, либо нейтральные, и полярные.
Пластмассы, складывающиеся из связующего вещества без наполнителя либо с порошкообразным наполнителем, именуют по роду смолы с добавлением окончания «пласт», к примеру фенопласты, аминопласты и т. п. Пластмассы со слоистыми и волокнистыми наполнителями, физико-механические особенности которых определяются особенностями наполнителя, именуют по роду наполнителя, к примеру текстолиты — с текстильным наполнителем, асболиты — с асбестовым картоном, стекловолокниты — с наполнителем из стеклянного волокна и т. п. По окончании смешивания смолы с наполнителями полученная масса легко перерабатывается в изделия.
По физико-механическим особенностям при простой температуре пластмассы подразделяются на: – твёрдые, владеющие, относительно упругостью и высокой твёрдостью, малым удлинением при разрыве, сохраняющие форму при внешних напряжениях в условиях простых либо повышенных температур; – полужесткие, с высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве; – мягкие, отличающиеся эластичностью и повышенной мягкостью, высоким относительным и малым остаточным удлинением; – мягкие и эластичные с низким модулем упругости, прекрасно деформирующиеся — пластиката (страницы, ленты и др.).
Пластмассы выпускаются в виде порошков для прессования (пресс-порошок), весов для литья, листовых материалов для механической обработки, гнутья, штамповки, выдавливания, узких (до 0,5 мм) листовых ненаполненных пленок. Пластмассы с пористой и объёмной массой и ячеистой структурой 0,03—0,3 г/см3 именуют пенопластами, а более чем 0,3 г/см3 — поропластами.
В зависимости от назначения различают пластмассы конструкционные, фрикционные, антифрикционные, особые, химически стойкие, электроизоляционные, прозрачные, тепло- и звукоизоляционные, уплотнительные (прокладочные) и декоративные.
Способы изготовления изделий из пластмасс и типы используемого оборудования определяются типом пластмасс, применяемых для того чтобы. При производстве изделий из термореактивных пластмасс используют прессование на гидравлических прессах, способ напыления, способ постоянного формования; при производстве изделий из термопластических пластмасс используют литье под давлением, экструзию (под экструзией знают процесс постоянного выдавливания расплавленной массы через оформляющую головку), вакуумное и пневматическое формование и др.
Физические особенности. Плотность пластмасс образовывает 15—2200 кг/м3 и выше, включая и пористые пластмассы-пороплас-ты. самые лёгким есть поропласт на базе аминоформаль-дегидной смолы, самоё тяжёлым — пресс-материал на базе фенолоформальдегидной наполнителя и смолы — свинца.
Температура плавления пластмасс зависит от типа и наполнителя и количества смолы и образовывает 35—250 °С, что есть их значительным недочётом. Они владеют низкой морозоустойчивостью. Кое-какие из них выдерживают низкие температуры без разрушения при одновременном понижении прочностных особенностей.
самые морозостойкими являются политетрафторэтилен и фтор-хлорпроизводные этилена (до — 100 °С), менее морозостоек поливи-Н” Пластмассы (не считая полиэтилена и полиизобутилена) масло- и бензостойки.
Недочётом пластмасс есть малая поверхностная твердость (в 10—100 раз ниже твердости стали) и большой коэффициент термического расширения (многократно больше, чем у сплавов и металлов). Для понижения его в состав пластмасс вводят наполнители, каковые в один момент повышают ползучесть, возрастающую кроме того при малом увеличении температуры.
Механические особенности характеризуются пределом прочности при сжатии, растяжении, изгибе.
самый высокий предел прочности при растяжении у поли-полиуретана и капролактама 5—8,5 МПа, у слоистых пластиков — 25-30 МПа, у однонаправленных стеклопластиков — до 70— 80 МПа. Предел прочности при сжатии, в большинстве случаев, в 2—4 раза больше, чем при растяжении. Древеснослоистые пластики имеют меньшую прочность при сжатии, чем при растяжении.
Предел прочности при статическом изгибе у многих пластмасс приблизительно однообразен и образовывает 4—8 МПа.
Диэлектрические особенности пластмасс зависят от наполнителей, их полярности и смол. Наилучшими диэлектриками являются полиэтилен, полистирол, полиизобутилен, политетрафторэтилен, полидихлорстирол и др. Пластические веса, которые содержат в собственном составе графит и сажу, имеют пониженные электроизоляционные особенности.
области- и Классификация применения пластмасс. К фенопластам относятся: литые и слоистые фенопласты; фенопласты на базе жидкой резольной асбеста и смолы; фенопласты на базе смол резольного и новолачного типов; фенолиты; фенопласты на базе фенолоформальдегидных и фенолофурфу-рольных смол; волокнистые пресс-материалы; пресс-порошки.
Фенопласты используются для изготовления разных изделий в машиностроении, электротехнике, радиотехнике, постройке и товаров народного потребления. Владеют работоспособностью в диапазоне температур от —60 до +200 °С, высокими механическими и диэлектрическими особенностями.
К аминопластам относятся: волокнистые материалы (материалы и прессовочные порошки); клеи тёплого и холодного отверждения; слоистые пластики; пористые материалы.
Аминопласты используются в разных отраслях народного хозяйства. Устойчивы к нагреванию и действию влаги до 90 °С, нетоксичны.
К термопластичным пластмассам относятся полистирол эмульсионный и блочный, винипласт, органические стекла, полиамиды, древесные слоистые пластики, пластмассы на базе эфира, целлюлозы и др.
Эмульсионный и блочный полистирол употребляется для того чтобы радиоаппаратуры, устройств, предметов домашнего обихода, для отделки помещений. Владеет высокими диэлектрическими особенностями.
Винипласт употребляется в текстильной, нефтяной, угольной, металлургической, газовой, химической индустрии, в продуктовом машиностроении, сельском хозяйстве и станкостроении. Устойчив к действию жидкости, кислот, щелочей, растворов солей, нефтяных углеводородов.
Органическое стекло (прозрачная пластмасса) используется по большей части в приборостроении, авто-, машиностроении и авиастроении. Отличается маленькой плотностью если сравнивать с повышенной прочностью и традиционным стеклом, малочувствительно к ударам, толчкам, не дает страшных осколков.
Полиамиды употребляются в качестве конструктивного материала в приборостроении, автомобильной и авиационной индустрии, для производства тканей, ковров, неестественного меха. Отличаются большой прочностью, износо- и теплоустойчивостью, устойчивостью к действию агрессивных жидкостей, не считая концентрированных неорганических кислот.
Древесные слоистые пластики применяют для изготовления конструкционных, антифрикционных (шестерни, шестеренки, подшипники), электроизоляционных материалов, для отделки мебели.
К пластмассам на базе эфиров целлюлозы относятся целлулоид, целлон и этролы. Используются они для изготовления технических изделий, часовых стекол, игрушек, товаров народного потребления. Целлулоид прозрачен, водостоек, прекрасно формуется.
Широкое использование в качестве изоляционного и упаковочного материала имеют пленки на базе сополимеров и полимеров винипласта, пропилена и этилена, пленка на базе полистирола, полиэфиров и фторопластов. Они владеют высокими электроизоляционными, антикоррозионными особенностями, эластичны, достаточно прочны.
Упаковка, маркировка, хранение и транспортирование синтетических пластмасс и смол
Синтетические смолы поставляются в жидком и жёстком виде, а пластические веса — в виде порошков, гранул, страниц, пластин, плит и плёнок.
пластмассы и Синтетические смолы упаковывают в разную тару: барабаны металлические и фанерные, банки железные, бочки древесные и металлические, фляги, бутылки стеклянные, коробки древесные, мешки бумажные непропитанные и битумированные, мешки полиэтиленовые, вагоны-цистерны магистральных железных дорог и цистерны для нефтепродуктов.
Допускается использование мешков из пластиката, из шпредиро-ванной ткани, из фторопласта и из ткани с пленкой.
коробки, бочки, барабаны должны быть в выстланы бумагой, бумажные мешки заклеены либо прошиты шпагатом, проволокой либо завязаны. Тара должна быть хорошо закрыта: бутылки—
штертой либо корковой пробкой, обернутой пергаментной бумагой; Пионы — крышкой с прокладкой из бензомаслостойкой резины либо картона; железные и древесные бочки, барабаны, фляги, фанерные барабаны и банки — крышками и пробками.
Пленка винипластовая поставляется в коробках, тугих видах и контейнерах упаковки, а перфорированная и перфорированно-гоф-пированная —в рулонах, упакованных в древесные коробки либо контейнеры; пленка поливинилхлоридная — в рулонах на бобинах стержнях либо в пакетах, обернутых в упаковочную бумагу либо пленку и упакованных в коробки, контейнеры либо в шпредиро-ванные мешки; пленка полиэтиленовая — в рулонах на бобинах, обернутых в упаковочную бумагу, и упакованная в коробки либо контейнеры в подвешенном состоянии.
Мешки проклеивают, железные банки упаковывают в коробки— обрешетки (масса брутто не должна быть больше 50 кг). Стеклянные бутылки упаковывают в древесные обрешетки либо корзины, края которых должны быть выше пробки не меньше чем на 20 мм. Корзины и обрешетки выкладывают мягким упаковочным материалом.
Заполнение тары (бочек, фляг, бидонов) жидким продуктом разрешается не более чем на 90%количества, в бутылях м,ежду пробкой и уровнем жидкости должен быть просвет не меньше 5 см.
Маркируют пластмассы и синтетические смолы в соответствии с техническими условиями и Гостами на любой вид продукции, в большинстве случаев, методом нанесения (наклеивания) соответствующих знаков на тару. Партия сопровождается документом, удостоверяющим соответствие ГОСТу либо техническим условиям. При необходимости маркировка не считая неспециализированных положений обязана содержать особые предостерегающие надписи: «Верх», «С опаской — стекло», «Не бросать», «Не ставить вертикально», «Огнеопасно».
В любой ящик, мешок, бочку, рулон при упаковке листовых и пленочных материалов вкладывается упаковочный лист с указа-•нием наименования, марки, номера партии, толщины (страниц, плит, пленки и др.), количества, массы нетто и даты изготовления.
Транспортирование синтетических пластических масс и смол производится в крытых вагонах, автомашинах и в закрытых трюмах судов. При перевозке нужно защищать их от солнечных лучей и атмосферных осадков. При долгом транспортировании нужно выполнять температурный режим.
Так, при транспортировании винипластов при температуре менее 0 °С их нельзя бросать либо подвергать ударам.
Хранят пластические массы и полимерные материалы в помещениях, поделённых несгораемыми перегородками на отдельные секции вместимостью до 200 м3 для огнеопасных и не более 1000 м3 для горючих материалов. Неспециализированная вместимость помещения для хранения продуктов в таре не должна быть больше 1200 м3 для огнеопасных веществ и 6000 м3 для горючих.
Допускается совместное хранение огнеопасных и горючих продуктов в таре числом до 200 м3 в одной секции при неспециализированной емкости склада не более 1200 м3.
Помещения для хранения синтетических пластических масс и смол должны быть сухими, с хорошей вентиляцией, с температурой около 25°С и относительной влажностью воздуха 60—80%. предельные сроки и Конкретные режимы хранения рекомендуются раздельно для пластмасс и различных видов смол: «Управлением по транспортированию, хранению и приёмке химических материалов на складах и базах совокупности Госснаба СССР». В связи с изюминками синтетических пластмасс и смол, каковые в большинстве являются легкогорючими, а время от времени выделяют при хранении летучие растворители и владеют токсическими особенностями, а кое-какие из них при горении выделяют страшные для организма вещества — угарный газ, акролейн, хлористый водород, синильную кислоту — установлены кроме этого требования к конструкциям стеллажей, размещению и ярусности штабелей, вентиляции и т. п.
