Что такое полимерные материалы


Полимерные материалы что это

Термин полимер, широко используется в наше время в производстве пластмасс и композитной промышленности, довольно часто слово «полимер» используют для обозначения пластиков. На самом деле, термин » полимер » означает намного-намного больше.

Специалисты компании ООО НПП «Симплекс» решили рассказать подробно, что же такое полимеры:Полимер – вещество с химическим составом молекул соединенных в длинные повторяющиеся цепочки. Благодаря этому все материалы, изготовленные из полимеров, обладают уникальными свойствами и могут быть адаптированы в зависимости от их назначения.

Полимеры бываю как искусственного, так и естественного происхождения. Самым распространенным полимером в природе является натуральный каучук, который является чрезвычайно полезным и используется человечеством уже несколько тысяч лет. Каучук (резина) обладает отличной эластичностью. Это результат того, что молекулярные цепи в молекуле чрезвычайно длинные. Абсолютно все виды полимеров обладают свойствами повышенной упругости, однако вместе с этими свойствами, могут демонстрировать и широкий спектр дополнительных полезных свойств. В зависимости от назначения, полимеры могут быть тонко синтезированы для максимально удобного и выгодного использования их определенных свойств.

Основные физические свойства полимеров:

  • Ударопрочность
  • Жесткость
  • Прозрачность
  • Гибкость
  • Упругость

Что такое полимеризация?

Полимеризация это метод создания синтетического полимера путем объединения многих малых молекул мономеров в цепи ковалентными связями. Существуют две основные формы полимеризации. Основное различие между двумя типами полимеризации в том, что в цепочке с ростом полимеризации мономера молекулы не будут добавлены в цепочку по одному. В случае пошагового роста полимеризации мономера молекулы могут связываться непосредственно друг с другом в любой последовательности. Разумеется процесс полимеризации не так прост, как описано выше. Он полон сложностей и связан с применением уникальных технологий. Однако в обзорной статье мы не станем углубляться во все эти тонкости. Более подробную информацию о полимеризации вы сможете посмотреть на странице: http://www.simplexnn.ru/?id=10138

Ученые химики давно заметили одну интересную особенность, связанную с полимерами: если посмотреть на полимерную цепь под микроскопом, то можно увидеть, что визуальная структура и физические свойства молекулы цепочки будет имитировать реальные физические свойства полимера.

Например, если полимерная цепь состоит из туго скрученных между нитей мономеров и их трудно разделить, то, скорее всего, этот полимер будет сильным и упругим. Или, если полимерная цепь на молекулярном уровне проявляет эластичность, скорее всего, и полимер будет иметь гибкие свойства.

Переработка полимеровБольшинство изделий из полимеров можно изменить и деформировать под воздействием высоких температур, однако на молекулярном уровне сам полимер может, не изменится и из него можно будет создать новое изделие. Например, можно расплавить пластиковую тару и бутылки и затем сделать из этих полимеров пластиковые контейнеры или детали автомобилей.

Примеры ПолимеровНиже приводится список самых распространенных полимеров, используемых в наше время, а также их основное применение:

  • Полипропилен (PP) – Производство ковровых покрытий, тара для продуктов, фляги.
  • Неопрен – Гидрокостюмы
  • Поли-винил-хлорид) (PVC) — Производство трубопроводов, профнастил
  • Полиэтилен низкой плотности (LDPE) — Продуктовые пакеты
  • Полиэтилен высокой плотности (HDPE) – Тара для моющих средств, бутылки, игрушки
  • Полистирол (PS) — Игрушки, пены, бескаркасная мебель
  • Политетрафторэтилен (ПТФЭ, фторопласт) — антипригарные сковородки, электрическая изоляция
  • Полиметилметакрилат (ПММА, плексигласа, оргстекла) – офтальмология, производство акриловых ванн, осветительная техника
  • (ПВА) — Краски, клеи

Полимерная основа

Cтраница 1

Полимерная основа связующего обладает свойствами флуоресценции.

Полимерные материалы.

 [1]

Полимерная основа прижимается к растровому валику расположенным рядом с ним валиком, поверхность которого покрыта резиной. Для удаления излишка суспензии с поверхности растрового валика и повторного ее использования установлен специальный нож. Растр валика выполнен в виде треугольных линейных канавок, расположенных под углом 45 к образующей.

В зависимости от частоты и глубины линий растра меняется толщина слоя наносимой на основу суспензии.  [2]

Полимерная основа и люминесцентный краситель обычно объединяются в такую композицию, в которой наилучшим образом проявляются люминесцентные свойства. В зависимости от характера связи между функциональными группами основы и красителя полимерная основа более или менее прочно удерживает в своей среде краситель, уменьшая его вымываемость растворителями и снижая способность к миграции.

К недостаткам этих пигментов относится низкая светостойкость и плохая термостойкость.  [3]

Полимерная основа смеси: хорошо известно, что галогенированные полимеры часто значительно сильнее прилипают к металлическим поверхностям, чем обычные полимеры.  [4]

Полимерной основой нонообменников, содержащих ионогеиные группы — Nh3, — NHR, — NR R2 ( первичные или вторичные амины), являются стирол-дивинилбензольные, полиамин-эпихлоргидриииые и фенолформаль-дегидные матрицы.

По степени ионизации иоиогеииых групп ионообмеини-кн сравнимы с гидроксидом аммония.  [5]

Полимерной основой эластичных образцов, как правило, являются полимеры-эластомеры.  [6]

Полимерной основой данного материала, полученного методом холодного отверждения, служит смесь из 3 вес. В качестве порошкообразных наполнителей используются сульфат аммония, ацетат аммония, отвержденные феноль-ные и эпоксидные смолы, полиэтилен, тефлон и фенольные микросферы.

 [7]

Наиболее распространенной полимерной основой металлополимерных композиций является ПТФЭ. Без наполнителя ПТФЭ имеет низкий коэффициент трения, однако легко изнашивается и обладает ползучестью под нагрузкой.  [8]

Полимерной основой прозрачных твердых, полужестких образцов и пленок, как правило, являются термопласты. Воскообразные образцы обычно относятся к полиолефинам. В дисперсиях дисперсной фазой могут быть полиолефины, поливинил-ацетатные пластики, фторполимеры, а дисперсионной средой — органические растворители, вода или их смеси.

Газонаполненные полимеры, которые имеют промышленное значение, могут быть представлены эластичными и жесткими пенополиуретанами на основе простых и сложных полиэфиров, пенополиоле-финами, вспененными полистиролами, пенополивинилхлоридом, вспененными мочевино-формальдегидными смолами, пенополи-эпоксидами, пенофенопластами.

 [9]

В полимерной основе пенопласта ПСБ-С увеличивается число метальных группировок, свидетельствующих о появлении разветвлений в цепях макромолекул и кислородосодержащих группировок, но в меньшей степени ио сравнению с пенопластом ПСБ.

 [11]

В качестве полимерной основы в термостойких пресс-композициях КЭП ( эпоксикремнийорганический порошок) и ОСПМ использованы диановая, эпоксикремнийорганическая и эпокси-циануратная смолы.  [12]

Роль вязкости полимерной основы в формировании нелинейности диаграммы напряжение — деформация устанавливается при проведении испытаний с различными скоростями деформирования.

 [14]

Рассмотрена технология полимерной основы. Описан процесс изготовления магнитных порошков.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Полимерные материалы

Категория:

Промышленные материалы

Полимерные материалы

Далее: Резинотехнические изделия

Производство полимерных материалов — одна из важнейших отраслей химической промышленности, поскольку эта продукция используется во всех областях производства и быта.

Высокая экономическая эффективность применения полимерных материалов, универсальность их свойств, возможность получения из них изде-кий доступными и высокопроизводительными методами обусловили, особенно за последние 20 лет, неуклонный рост объема их производства. Производство пластических масс и синтетических смол в СССР возрастает примерно в два раза каждое пятилетие.

К полимерам относятся органические соединения, молекулы которых состоят из большого числа регулярно или нерегулярно повторяющихся звеньев одного или 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 делят на полимеризаци-онные (и сополимеризационные) и поликонденсационные.

Процесс полимеризации состоит в соединении однородных (или разнородных) мономеров с последующим образованием нового высокомолекулярного вещества.

При сополимеризации соединяются Два или более разнородных ненасыщенных мономера. Побочных продуктов при этих процессах не образуется.

При поликонденсации кроме образования нового высокомолекулярного вещества — полимера — выделяются побочные продукты (вода и др.). Поликонденсация процесс ступенчатый, а образующиеся на каждой стадии промежуточные продукты могут быть получены раздельно.

Синтетические смолы в зависимости от реакции их образована и от других факторов разделяются на полимеризационные и конденсационные, термопластичные, не претерпевающие, химических изменений под влиянием повышенной температуры, и термореак-тивные, претерпевающие такие изменения.

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, в ряде случаев они конкурируют с металлами и сплавами, однако по надежности, долговечности и конструкционной прочности уступают им.

Отрицательным свойством полимерных материалов является способность к старению, снижению механических свойств при по-1 выщенных температурах, сопровождающаяся снижением физичес-1 ких свойств и изменением внешнего вида.

Наибольшее применение в технике получили следующие термореактивные смолы.

Фенолоформальдегидные и фенолофурфурольные — продукты поликонденсации фенолов с формальдегидом или соответственно фурфуролом. Применяют для конструкционных и неконструкционных пластмасс.

Термостойкость их до 300 °С.

Аминоформальдегидные (карбамидные) смолы — продукты поликонденсации аминов (мочевины, тиомочевины, меламина) с формальдегидом.

Применяют для электроизоляционных и декоративных пластмасс. Термостойкость их до 145°С.

Эпоксидные — продукты поликонденсации хлорированного глицерина и многоатомных фенолов. Применяют для высокопрочных конструкционных пластмасс.

Полиэфирные — продукты полимеризации или поликонденсации сложных эфиров некоторых двухосновных кислот, ангидридов и многоатомных спиртов.

Используют для высокопрочных конструкционных и электроизоляционных пластмасс, в том числе формующихся при низких давлениях. Термостойкость их до 300 °С.

Полисилоксановые связующие на основе кремнийорганических соединений используют для эластичных, химически- и термостойких (до 400 °С) электроизоляционных пластмасс.

Наибольшее применение получили следующие термопластичные смолы, которые используют для приготовления литьевых пластмасс и листовых или пленочных пластических материалов, не содержащих наполнителей.

Полиэтиленовые — продукты полимеризации этилена и его производных; используют для электроизоляционных и других пластмасс.

Поливинилхлоридные — продукты полимеризации хлорпроиз-водных этилена; используют для электроизоляционных, химически стойких, теплостойких и декоративных пластмасс.

Полиакриловые — продукты полимеризации акриловой и мета-криловой кислот и их производных; применяют для прозрачных пластмасс (оргстекло).

Полиамидные — продукты поликонденсации диаминов с некоторыми двухосновными кислотами или ступенчатой полимеризации лактанов аминокислот; используют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.

Полиуретановые — продукты взаимодействия некоторых органических соединений (диизоцианатов) с многоатомными спиртами; используют для высокопрочных, термостойких и других пластмасс.

Из числа производных природных полимеров получили применение эфиры целлюлозы.

Целлюлоза является природным высокомолекулярным соединением, в результате обработки которого кислотами образуются сложные эфиры целлюлозы — ксантогенат, нитроцеллюлоза и ацетилцеллюлоза.

Пластические массы (пластмассы). Пластмассы занимают особое место среди синтетических полимерных материалов. Некоторые из них обладают хорошей удельной прочностью, фрикционно-стью, прозрачностью, электроизоляционностью, тепло- и звукоизо-ляционностью, химической стойкостью.

Они представляют собой сложные композиции, состоящие из нескольких веществ. Их свойства зависят от вида и количества отдельных компонентов, входящих в их состав. Основным компонентом является связующее вещество (синтетическая смола, эфиры целлюлозы), придающее пластмассам пластичность и способность формоваться, а затем отвердевать, сохраняя полученную форму.

Имеются пластмассы, которые’ состоят только из связующего вещества (полиметил-метакрилат и др.).

Вторым компонентом пластмасс является наполнитель. Это вещества, повышающие механическую прочность, теплостойкость, электроизоляционность и другие свойства. В зависимости от структуры пластмассы наполнители бывают порошкообразными, волокнистыми и сложными.

В состав пластмасс вводят также пластификаторы, пигменты и другие добавки.

Общая характеристика 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 свойствам пластмассы подразделяются на неполярные, или нейтральные, и полярные.

Пластмассы, состоящие из связующего вещества без наполнителя или с порошкообразным наполнителем, называют по роду смолы с добавлением окончания «пласт», например фенопласты, аминопласты и т.

п. Пластмассы со слоистыми и волокнистыми наполнителями, физико-механические свойства которых определяются свойствами наполнителя, называют по роду наполнителя, например текстолиты — с текстильным наполнителем, асболиты — с асбестовым картоном, стекловолокниты — с наполнителем из стеклянного волокна и т.

п. После смешивания смолы с наполнителями полученная масса легко перерабатывается в изделия.

По физико-механическим свойствам при обычной температуре пластмассы подразделяются на: – жесткие, обладающие, сравнительно высокой твердостью и упругостью, малым удлинением при разрыве, сохраняющие форму при внешних напряжениях в условиях обычных или повышенных температур; – полужесткие, с высоким относительным и остаточным удлинением при разрыве; – мягкие, отличающиеся повышенной мягкостью и эластичностью, высоким относительным и малым остаточным удлинением; – мягкие и эластичные с низким модулем упругости, хорошо деформирующиеся — пластиката (листы, ленты и др.).

Пластмассы выпускаются в виде порошков для прессования (пресс-порошок), масс для литья, листовых материалов для механической обработки, гнутья, штамповки, выдавливания, тонких (до 0,5 мм) листовых ненаполненных пленок.

Пластмассы с пористой и ячеистой структурой и объемной массой 0,03—0,3 г/см3 называют пенопластами, а свыше 0,3 г/см3 — поропластами.

В зависимости от назначения различают пластмассы конструкционные, фрикционные, антифрикционные, специальные, химически стойкие, электроизоляционные, прозрачные, тепло- и звукоизоляционные, уплотнительные (прокладочные) и декоративные.

Методы изготовления изделий из пластмасс и типы применяемого оборудования определяются типом пластмасс, используемых для изготовления изделий.

При производстве изделий из термореактивных пластмасс применяют прессование на гидравлических прессах, метод напыления, метод непрерывного формования; при производстве изделий из термопластических пластмасс применяют литье под давлением, экструзию (под экструзией понимают процесс непрерывного выдавливания расплавленной массы через оформляющую головку), вакуумное и пневматическое формование и др.

Физические свойства.

Плотность пластмасс составляет 15—2200 кг/м3 и выше, включая и пористые пластмассы-пороплас-ты. Наиболее легким является поропласт на основе аминоформаль-дегидной смолы, наиболее тяжелым — пресс-материал на основе фенолоформальдегидной смолы и наполнителя — свинца.

Температура плавления пластмасс зависит от типа и количества смолы и наполнителя и составляет 35—250 °С, что является их существенным недостатком.

Они обладают невысокой морозостойкостью. Некоторые из них выдерживают низкие температуры без разрушения при одновременном снижении прочностных свойств.

Изделия из полимерных материалов

Наиболее морозостойкими являются политетрафторэтилен и фтор-хлорпроизводные этилена (до — 100 °С), менее морозостоек поливи-Н” Пластмассы (кроме полиэтилена и полиизобутилена) масло- и бензостойки.

Недостатком пластмасс является малая поверхностная твердость (в 10—100 раз ниже твердости стали) и высокий коэффициент термического расширения (в несколько раз больше, чем у металлов и сплавов). Для снижения его в состав пластмасс вводят наполнители, которые одновременно повышают ползучесть, возрастающую даже при незначительном повышении температуры.

Механические свойства характеризуются пределом прочности при сжатии, растяжении, изгибе.

Наиболее высокий предел прочности при растяжении у поли-капролактама и полиуретана 5—8,5 МПа, у слоистых пластиков — 25-30 МПа, у однонаправленных стеклопластиков — до 70— 80 МПа.

Предел прочности при сжатии, как правило, в 2—4 раза больше, чем при растяжении. Древеснослоистые пластики имеют меньшую прочность при сжатии, чем при растяжении.

Предел прочности при статическом изгибе у большинства пластмасс примерно одинаков и составляет 4—8 МПа.

Диэлектрические свойства пластмасс зависят от наполнителей, смол и их полярности. Наилучшими диэлектриками являются полиэтилен, полистирол, полиизобутилен, политетрафторэтилен, полидихлорстирол и др.

Пластические массы, содержащие в своем составе графит и сажу, имеют пониженные электроизоляционные свойства.

Классификация- и области применения пластмасс. К фенопластам относятся: литые и слоистые фенопласты; фенопласты на основе жидкой резольной смолы и асбеста; фенопласты на основе смол резольного и новолачного типов; фенолиты; фенопласты на основе фенолоформальдегидных и фенолофурфу-рольных смол; волокнистые пресс-материалы; пресс-порошки.

Фенопласты применяются для изготовления различных изделий в машиностроении, электротехнике, радиотехнике, строительстве и товаров народного потребления.

Обладают работоспособностью в диапазоне температур от —60 до +200 °С, высокими механическими и диэлектрическими свойствами.

К аминопластам относятся: прессовочные материалы (порошки и волокнистые материалы); клеи горячего и холодного отверждения; слоистые пластики; пористые материалы.

Аминопласты применяются в различных отраслях народного хозяйства. Устойчивы к действию влаги и нагреванию до 90 °С, нетоксичны.

К термопластичным пластмассам относятся полистирол эмульсионный и блочный, винипласт, органические стекла, полиамиды, древесные слоистые пластики, пластмассы на основе эфира, целлюлозы и др.

Эмульсионный и блочный полистирол используется для изготовления деталей радиоаппаратуры, приборов, предметов домашнего обихода, для отделки помещений.

Обладает высокими диэлектрическими свойствами.

Винипласт используется в текстильной, нефтяной, угольной, металлургической, газовой, химической промышленности, в продовольственном машиностроении, станкостроении и сельском хозяйстве. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, нефтяных углеводородов.

Органическое стекло (прозрачная пластмасса) применяется в основном в приборостроении, авто-, авиастроении и машиностроении.

Отличается небольшой плотностью по сравнению с традиционным стеклом и повышенной прочностью, малочувствительно к ударам, толчкам, не дает опасных осколков.

Полиамиды используются в качестве конструктивного материала в приборостроении, автомобильной и авиационной промышленности, для производства тканей, ковров, искусственного меха.

Отличаются высокой прочностью, износо- и теплостойкостью, устойчивостью к действию агрессивных жидкостей, кроме концентрированных неорганических кислот.

Древесные слоистые пластики используют для изготовления конструкционных, антифрикционных (шестерни, зубчатые колеса, подшипники), электроизоляционных материалов, для отделки мебели.

К пластмассам на основе эфиров целлюлозы относятся целлулоид, целлон и этролы.

Применяются они для изготовления технических изделий, часовых стекол, игрушек, товаров народного потребления. Целлулоид прозрачен, водостоек, хорошо формуется.

Широкое применение в качестве изоляционного и упаковочного материала имеют пленки на основе полимеров и сополимеров винипласта, этилена и пропилена, пленка на основе полистирола, фторопластов и полиэфиров.

Они обладают высокими электроизоляционными, антикоррозионными свойствами, эластичны, достаточно прочны.

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение синтетических смол и пластмасс

Синтетические смолы поставляются в жидком и твердом виде, а пластические массы — в виде порошков, гранул, листов, пластин, пленок и плит.

Синтетические смолы и пластмассы упаковывают в различную тару: барабаны стальные и фанерные, банки металлические, бочки деревянные и стальные, фляги, бутылки стеклянные, ящики деревянные, мешки бумажные непропитанные и битумированные, мешки полиэтиленовые, вагоны-цистерны магистральных железных дорог и цистерны для нефтепродуктов.

Допускается применение мешков из пластиката, из шпредиро-ванной ткани, из фторопласта и из ткани с пленкой.

Ящики, бочки, барабаны должны быть внутри выстланы бумагой, бумажные мешки заклеены или прошиты шпагатом, проволокой или завязаны.

Тара должна быть плотно закрыта: бутылки—

штертой или корковой пробкой, обернутой пергаментной бумагой; Пионы — крышкой с прокладкой из бензомаслостойкой резины или картона; металлические и деревянные бочки, барабаны, фляги, банки и фанерные барабаны — пробками и крышками.

Пленка винипластовая поставляется в ящиках, контейнерах и тугих видах упаковки, а перфорированная и перфорированно-гоф-пированная —в рулонах, упакованных в деревянные ящики или контейнеры; пленка поливинилхлоридная — в рулонах на бобинах стержнях или в пакетах, обернутых в упаковочную бумагу или пленку и упакованных в ящики, контейнеры или в шпредиро-ванные мешки; пленка полиэтиленовая — в рулонах на бобинах, обернутых в упаковочную бумагу, и упакованная в ящики или контейнеры в подвешенном состоянии.

Мешки проклеивают, металлические банки упаковывают в ящики— обрешетки (масса брутто не должна превышать 50 кг).

Стеклянные бутылки упаковывают в деревянные обрешетки или корзины, края которых должны быть выше пробки не менее чем на 20 мм. Корзины и обрешетки выкладывают мягким упаковочным материалом.

Заполнение тары (бочек, фляг, бидонов) жидким продуктом разрешается не более чем на 90%объема, в бутылях м,ежду уровнем жидкости и пробкой должен быть просвет не менее 5 см.

Маркируют синтетические смолы и пластмассы в соответствии с ГОСТами и техническими условиями на каждый вид продукции, как правило, путем нанесения (наклеивания) соответствующих знаков на тару.

Партия сопровождается документом, удостоверяющим соответствие ГОСТу или техническим условиям. При необходимости маркировка кроме общих положений должна содержать специальные предостерегающие надписи: «Верх», «Осторожно — стекло», «Не бросать», «Не ставить вертикально», «Огнеопасно». В каждый ящик, мешок, бочку, рулон при упаковке листовых и пленочных материалов вкладывается упаковочный лист с указа-•нием наименования, марки, номера партии, толщины (листов, плит, пленки и др.), количества, массы нетто и даты изготовления.

Транспортирование синтетических смол и пластических масс производится в крытых вагонах, автомашинах и в закрытых трюмах судов.

При перевозке необходимо защищать их от атмосферных осадков и солнечных лучей. При длительном транспортировании необходимо соблюдать температурный режим.

Так, при транспортировании винипластов при температуре менее 0 °С их нельзя бросать или подвергать ударам.

Хранят полимерные материалы и пластические массы в помещениях, разделенных несгораемыми перегородками на отдельные секции вместимостью до 200 м3 для легковоспламеняющихся и не более 1000 м3 для горючих материалов.

Общая вместимость помещения для хранения продуктов в таре не должна превышать 1200 м3 для легковоспламеняющихся веществ и 6000 м3 для горючих.

Допускается совместное хранение легковоспламеняющихся и горючих продуктов в таре в количестве до 200 м3 в одной секции при общей емкости склада не более 1200 м3.

Помещения для хранения синтетических смол и пластических масс должны быть сухими, с хорошей вентиляцией, с температурой около 25°С и относительной влажностью воздуха 60—80%.

Конкретные режимы и предельные сроки хранения рекомендуются отдельно для различных видов смол и пластмасс: «Руководством по транспортированию, приемке и хранению химических материалов на базах и складах системы Госснаба СССР». В связи с особенностями синтетических смол и пластмасс, которые в большинстве являются легкогорючими, а иногда выделяют при хранении летучие растворители и обладают токсическими свойствами, а некоторые из них при горении выделяют опасные для организма вещества — угарный газ, акролейн, хлористый водород, синильную кислоту — установлены также требования к конструкциям стеллажей, расположению и ярусности штабелей, вентиляции и т.

п.

Читать далее:

Резинотехнические изделия

Статьи по теме:

Реклама:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Главная / Технологии / Производство полимеров

Производство полимеров

Производство и переработка полимеров

Производство полимероа

Изделия из пластика давно стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Именно поэтомупроизводство полимеров – это перспективная и стремительно развивающаяся отрасль промышленности.

Полимеры – это вещества, состоящие из больших макромолекул, которые соединяются из элементарных звеньев, или мономеров. Благодаря своим свойствам, полимерные материалы обрели такую популярность на сегодняшнем рынке. Производство изделий из полимеров насчитывает множество различных направлений, так как эти изделия с успехом используются практически во всех сферах нашей жизни, начиная от автомобильных запчастей и заканчивая обычной пищевой плёнкой.

А производство полимеров в России особенно актуально, ведь наша страна богата на природные ресурсы, тогда как основным сырьём, применяемым в производстве полимеров, является нефть, а вспомогательным – природный газ.

Технология производства полимеров

Полимеры, используемые в промышленности, можно разделить на три группы.

Природные полимеры, такие как каучук, целюллоза или казеиновый клей, не получили широкого распространения и мало используются. Химически обработанные природные полимеры – переработанные – используются немного больше, но всё равно не играют в современной промышленности значительной роли. Наиболее распространены сегодня в промышленности синтетические полимеры, их получают, объединяя мономеры в макромолекулы. Технология производства полимеров из мономеров включает в себя два основных способа: поликонденсация и полимеризация.

В первом случае между двумя молекулами мономера образуется связь при отрывании от них небольшой молекулы другого вещества, например, аммиака, воды или хлористого водорода. Во втором же случае в мономерах разрываются двойные связи, что приводит к образованию полимерной цепи с межмономерными связями.

Завод по производству полимеров комплекса предприятий ООО «Пластик» обладает огромным научным потенциалом и современным оборудованием. При этом, технологическая база постоянно обновляется, поэтому полимеры, произведённые нами, и изделия из них отличаются высшим качеством, а ассортимент стремительно растёт.

Переработка полимеров

Не менее важным и остро стоящим является вопрос экологичности изделий из полимеров.

Срок разложения обычной пластиковой бутылки или пищевой плёнки превышает стони лет. Именно поэтому так важна переработка полимеров. Производство изделий из пластикового вторичного сырья – один из вариантов решения данной проблемы, однако этот процесс сопряжён со значительным количеством трудностей.

Главной загвоздкой становится то, что изделия, при производстве которых используется переработанный полимерный материал, получаются гораздо более низкого качества. Полимерные отходы значительно уступают исходным полимерам в их механических свойствах.

Виды полимерных материалов

Более того, по сравнению с исходными полимерами, изменяются параметры технологического процесса получения полимерной массы для производства изделий из вторичного сырья, потому что такое сырьё достаточно сильно отличается от исходного: изменяется вязкость, прочность, материал может содержать неполимерные включения.

Однако, не смотря на все трудности, тенденция к производству из вторичных полимеров новых изделий постепенно развивается. Например, всё чаще каскадную переработку применяют к производству пластиковых бутылок, так как это не сказывается на их качестве.

Ещё одним вариантом решения проблемы экологичности является производство биоразлагаемых полимеров. На сегодня наибольшей популярностью среди таких пластмасс пользуется полилактид (PLA), так как он изготавливается из органических материалов.

Также ведутся исследования в области придания способности к биоразложению другим широко распространённым в промышленности видам пластика, таким как полистирол, поливинилхлорид, полипропилен и другие.

Одним из вариантов реализации этой задачи является добавление в полимерную массу органического концентрата, что не особенно сказывается на качестве получаемого изделия, но значительно сокращает срок его разложения.

скачать

Полимерные материалы включают:

  • пластик
  • Резина (эластомеры)
  • Кожа (конечно, синтетическая и т. Д.)
  • Лакирующие агенты (масло для сушки, лаки)
  • Моющие средства (туалет, стиральный порошок)
  • Пряжа нитей
  • Косметические продукты

Основой всех этих материалов является полимер.

полиэтилен (PE) [Ch3-Ch3-] n представляет собой мономерную единицу

n — указывает, сколько мономерных молекул (этиленовый газ) входит в реакцию полимеризации.

NСинтезировать [-A-] n-полимеры — полимеризацию — полинемию.

целлофан — для парфюмерии, непродовольственных товаров (нитроцеллюлоза), ящиков для сладостей.

ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Клей, непроницаемый. Толщина пленки не превышает 0,5 мм. Lovsan — основной выбор упаковки для напитков (полиэтилентерефталат) (PE), (ПЭТ), (ПЭТ). (1). Поливинилхлорид — (ПВХ) (3) (ПВХ, VC; C) [-Ch3-Ch3-] n

Cl

полистирол — (PS-PS) (6) — для упаковки сметаны, йогурта, ферментированных молочных продуктов.

Особенности пластика:

  • Легкий вес (масса) низкой плотности;
  • Простота производства не требует дальнейшей обработки, чтобы продукт выглядел так;
  • Низкая стоимость (20-60 секунд);
  • Химическая стойкость (соли, щелочи, кислоты);
  • Во время растворения происходит растягивающая фаза (увеличение объема и массы);
  • Различные физические и механические свойства;
  • Диэлектрические свойства;
  • Прозрачность (силиконовые стекла, плексиглас).

недостатки:

  • Он влияет на окружающую среду (свет, кислород, влажность);
  • Бело — желтый, окрашенный — исчезает;
  • Некоторые пластмассы хрупкие;
  • Статическое электричество;
  • Гигиенические свойства (недоступность влаги — обмен, растрескивание);
  • Recycling.

Основной состав пластикаОсновным ингредиентом является полимер, который является связующим и определяет будущие свойства продуктов.

Работа в твердом состоянии.

Обработано в очень упругом-жидком состоянии.

При нагревании он переходит в жидкое состояние — термопластичный, нагревается при охлаждении (обратимый пластик) и только рециркулирует.

Reaktoplastika — Пластмассы, которые нагреваются, характеризуются и разлагаются.

Они существуют в повседневной жизни fenoplasts (черный, коричневатый), амилопласт (Цвет). Введите точно так же:

  • наполнители
  • пластификаторы
  • стабилизаторы
  • красители
  • Смазочные материалы (смазочные материалы)
  • Распространители
  • Огнезащитные материалы
  • отвердители

Цвета — красители и пигменты используются с темноцветными пигментами.

Красители растворяются, пигменты не растворяются.

Пигменты представляют собой мелкодисперсные порошки. Натуральный (охра, мел) и синтетический (ультрамарин, белый). Соли и оксиды металлов. Цветная классификация (пигменты):

  • ахроматический
  • хроматический

Если неравномерно распределяется (диспиргируется), то неравномерная окраска, точечные включения.

Необходимо рационализировать в составе пластмасс, определенных в рабочей области, или в смесительных мешалках.

наполнители Это вещества, которые повышают прочные свойства пластмасс, уменьшают деформацию изгиба и сжатия пластмасс.

Твердые наполнители чаще всего вводятся (порошки, волокна, листы). Пластмассовые изделия не входят в состав бытовых изделий.

порошки: мел, тальк и т. д.

волокна: бумага, дробленый, хлопчатобумажные расчески, стекловолокно, асбестовые волокна, углеводородные волокна.

Список: листовая бумага, цилиндрическая ткань, шпон. пластификаторы — увеличивая пластические свойства, ингредиенты, которые увеличивают пластичность пластмасс.

Используйте жидкий, твердый (колофон — редко).

Органические вещества: диоктилфталат, дибутилфталат, дибутилсебакат.

Линолеум — ПВХ. В процессе хранения имеются примеры ламинирования — миграция (миграция на поверхность) липкость, падение влаги.

Фталаты — фиксаторы, токсичные для человеческого организма.

стабилизаторы — вещество, которое защищает пластмассы от воздействия факторов окружающей среды, увеличивает сопротивление.

Они делятся на коэффициент защиты:

антиоксиданты — защита от воздушных эффектов;

Termostabilizatorji — от высоких температур;

антиозонанты — из озона;

Antiradovi — от излучения;

фотостабилизаторы — от ультрафиолетового излучения;

Огнезащитные материалы — вещества, которые уменьшают поведение горения полимерного металла;

Распространители Это вещества, используемые для формирования пористой структуры;

смазочные материалы — смазочные вещества, т.е. вещества, которые вводятся в композиции для уменьшения адгезии продукта до металлической формы;

отвердители — ускорить отверждение инъецированных реактопластов.

Из пористого изолята: полистирол, поропласт, пенополистирол.

P.orometals — в структуре представлены открытые поры в виде капилляров, которые проходят через весь металл и на поверхность:

Nометаллы> 0,3%;

Nенометаллы 0,03-0,3;

Nполиуретан.

Общая схема производства пластмассовых изделий.

методы: штампование, прессование, герметизация (плоская или емкостная), экструзия выдувного формования, вакуумное формование (горшки для йогурта и сметаны), горячее прессование, горячее тиснение.

Бутылки выдавливаются с помощью инфляции (в нижней части шва).

ПВХ — метод каландрирования.

скачать

См. Также:Полимерные материалы включаютОборудование для бескаркасных конструкций «Радуга-МБС»Методологическая помощь в управлении региональным и национально-региональным компонентом содержания музыкального образования в учебных заведениях Республики Молдова на основе материалов раздела «Музыкальное искусство»,

Индекс публикаций (по материалам выставки за год учителя) Shuya 2010 bbk 91.

9: 74Содержание ВведениеУрок географии 6-й класс Суховеева Т.В., преподаватель географии, Гбоу №324Локализация мотивов в декорациях на основе этнографических и археологических исследованийЭкспертное заключение №.«Есть ли свобода слова в России?» (Согласно толстым литературным журналам «Новый мир», «Наш современник»,Телевизор и детиПервое упоминание о школе относится к 1887 году

Пояснение к экзаменам для устного экзамена по биологии в 9 классе (по билетам)

Биополимеры лежат в основе живых организмов и задействованы почти во всех процессах жизнедеятельности.

Широко распространено 12 марок полимеров.

Наиболее активно используется полиэтилен.

Основные виды полимерных материалов в строительстве

Он относится к синтетическим термопластичным неполярным полимерам класса полиолефинов. Его получают полимеризацией этилена.

Еще один термопластичный неполярный, получивший обширное применение полимер – полипропилен. Это синтетическое вещество класса полиолефинов, получаемое в результате полимеризации пропилена. Как и полиэтилен, полипропилен – белое твердое вещество.

Путем поликонденсации терефталевой кислоты и моноэтиленгликоля получают синтетический термопластичный линейный полимер класса полиэфиров – полиэтилентерефталат.

Широкое применение получил и полистирол.

Он представляет из себя жесткий синтетический термопластичный аморфный полимер и является продуктом полимеризации стирола.

Еще один линейный термопластичный полимер, незаменимый в быту и промышленности – поливинилхлорид. Это полимер винилхлорида _СН2_СНСl_.

Поливинилхлорид – это пластик белого цвета с молекулярной массой 6000 – 160.000, степенью кристалличности 10 – 35%, плотностью 1.35 – 1.43 г/см3.

Это физиологически безвредное вещество.

АБС пластик получил свое название по начальным буквам названий мономеров: акрилонитрила, бутадиена, стирола. Является термопластичным аморфным тройным сополимером.

Активно применяются также синтетические гетероцепные полимеры, полиуретаны.

В состав основных цепей этих полимеров входят макромолекулы уретановой группировки _NH_CO_O_.

Еще один вид синтетических термопластичных полимеров класса фторолефинов – фторопласт.

В состав фторопласта входят атомы фтора, характеризующиеся высокими показателями химической стойкости

Пенопласт – вспененная или ячеистая пластмасса.

Этот полимер наполнен газом и представляет из себя композиционные материалы с матрицей из полимерных пленок. Полимерные пленки образуют ребра и стенки пор, наполненных газом.

Фенопласт относится к термореактивным пластмассам, в основе которых лежат фенолоальдегидные смолы (в частности, фенолоформальдегидные) и включают в себя разнообразные наполнители, отвердители и некоторые другие добавки.

Полиамиды – представители многочисленной группы гетероцепных высокомолекулярных соединений.

Химические звенья полиамидов соединяются амидной связью _NH_CO_.

Нашли свое широкое применение и поликарбонаты, полиэфиры диоксисоединений и угольной кислоты.

Полимерные материалы и их классификация

Все, что окружает человека в быту, на работе или транспорте – изготовлено из материалов, которые обладают различными свойствами и характеристиками. Искусственное сырье создается человеком с помощью прогрессивных технологий, которые периодически обновляются. К такому ресурсу относят полимерные материалы, в состав которых входят как натуральные, так и искусственные элементы.

С каждым годом доля искусственных материалов, применяемых в различных отраслях народного хозяйства, увеличивается благодаря разнообразию физических свойств и структуры такого сырья, как полимерные материалы. Благодаря большому количеству мономерных звеньев в структуре молекулы полимера, такой материал обладает прочностью наряду с эластичностью и практичностью. Молекулярная масса полимерного сырья имеет высокую массу, которая может измеряться как несколькими тысячами единиц, так и несколькими миллионами.

Полимерные материалы, в большей степени состоят из органики, при этом часто попадается и неорганический полимер. Изготавливают сырье синтетическими методами, с помощью соединения природных элементов по технологии полимеризации, конденсации или другого химического процесса. Составляющими элементами такого ресурса, как полимерные материалы являются:

  • нуклеиновые кислоты;
  • каучук;
  • белки;
  • полисахариды;
  • другие подобные элементы.

Прочность материалов достигается за счет повторения высокомолекулярных типов групп атомов, такое сырье называют сотополимером или гетерополимером. Характерным признаком ресурса является периодическое повторение структурного фрагмента, так называемого – мономерного звена. Примером такого повторения может быть поливинилхлорид или каучук.

При наличии слабой связи между макромолекулами полимерные материалы называют термопластами, наличие химической связи между звеньями позволяет отнести сырье к реактопластам. К линейному характеру соединений относят целлюлозу, а к разветвленному – амилопектин. Существуют также разновидности более сложных трехмерных пространственных связей.

Классификации полимерных материалов

Зависимо от происхождения полимеры разделяют на синтетические и природные. Несмотря на востребованность природных составляющих, материалы искусственного происхождения, которые производят на низкомолекулярной основе, благодаря синтезу, пользуются большим спросом.

Различия по химическому составу позволяет делить полимерные материалы на:

  • неорганические, у которых нет однотипных соединений, при этом есть органические радикалы, в качестве дополнительных составляющих;
  • элементоорганические полимеры, отличаются способностью удерживать в органическом радикальном соединении, атомы неорганики, хорошо сочетающихся с органикой;
  • органические, которые используют, как основу для пластмассовых изделий.

Характерным отличием структуры, влияющим на свойства материала оказывает макромолекула. Ее вид позволяет разделить полимеры на:

  • плоские;
  • ленточного типа;
  • разветвленной структуры;
  • линейного характера;
  • сетчатого типа;
  • гребнеобразные полимеры;
  • прочие виды.

По свойствам соединений звеньев, полимерные материалы делят по полярности, влияющую на растворимость материалов в разных средах. Ее определяют по разобщению положительных и отрицательных зарядов. Характера этих связей позволяет разделить полимеры на:

  • гидрофильные;
  • гидрофобные;
  • амфильные.

Иначе говоря, можно отнести перечисленные категории к полярным, неполярным или смешанным. Кроме этого, полимеры имеют разные свойства при изменении температуры. Они бывают:

  • термопластичные, имеющие свойство размягчения, при увеличении градуса, а при понижении – твердеют;
  • термореактивные, подвержены разрушению структурных связей между звеньями.

Явным примером, подчеркивающим различие структуры, будет письмо, отправленное по почте, предварительно заклеенное в конверт. В процессе транспортировки, тщательно склеенные поверхности остаются невредимыми. Но стоит нагреть обработанное место на огне или с помощью раскаленного металлического предмета, как клей утратит свои свойства и конверт откроется.

Полимерные материалы делят на два типа: синтетический (искусственный) и огнеупорный. Синтетика встречается в различных сферах жизнедеятельности человека: в строительстве, промышленности, быту и даже – в одежде. Производство искусственного сырья началось в первые годы ХХ века. Первым запатентованным материалом была бакелитовая смола, которая при нагревании меняла форму.

Современные синтетические материалы подвержены влиянию огня и высоких температур, а некоторые из них могут воспламеняться. Чтобы избежать подобное используют добавки, а также синтезируют сырье с помощью хлора или брома. Галогенированный полимерный материал, который получается после обработки, при сжигании образует газ, способствующий повышению коррозии других материалов. Разнообразие структур полимеров по химическому составу позволяет разделить материалы на несколько видов, которые находят все большее применение в народном хозяйстве.

  1. Полиэтилен Известен по широко применяемой упаковке различного назначения. Свойства и низкая себестоимость сделала такие материалы популярными в разных отраслях. Различают полиэтилен низкого давления, который обладает прочной структурой молекул и высокого давления, с противоположными свойствами. Эти материалы имеют одинаковы по химическому составу, но различаются по структуре решетки.
  2. Полипропилен Прозрачный полимер изготовленный методикой экструзии с охлаждением методом полива или другим способом с раздувом. Не контактирует с маслами и жирами, не деформируется при температурных изменениях, пропускает водяные пары. Эти свойства материала применяются в пищевой и строительной отрасли.
  3. Поливинилхлорид Такие материалы с полимерной основой встречается реже других из-за способности быть хрупким и не эластичным. Был популярен в 60-е годы прошлого столетия, при сжигании образует диоксин. Современные материалы вытесняют эти полимеры за счет более высокой экологичности и улучшения структуры сырья.
  4. Полиолефин Благодаря разнообразному строению макромолекул, эти полимеры включает в себя составляющие элементы пропилена и полиэтилена. Более половины производимой полимерной продукции относят к полиофелинам. Стойкость к разрыву, нагреву и усадке, позволит в ближайшем будущем увеличить объемы изготовления этого сырья. Тем более, что экологичность, которой обладают такие материалы выше других полимеров, а при производстве и утилизации – не выделяет вредных веществ.

Свойства

Внутреннее строение трехмерных форм полимера, соединенных вследствие полимеризации, а в некоторых случаях поликонденсации, четко выявлена и часто просматривается на изломе и разрыве материала. Основная часть полимеров – это органические соединения, при этом встречаются нередко – неорганические варианты.

Свойства полимерных материалов определяются в большей степени строением макромолекул, из которых они состоят. Для изменения характеристик материала используют различные добавки:

  • смазки, которые позволяют избежать прилипания полимерной структуры к металлическим поверхностям оборудования, на котором производится переработка;
  • красители, применяемые в декоративных целях;
  • инсектициды и антисептики, способствующие устойчивости к плесени и воздействию насекомых;
  • антиперенами, позволяющими снизить горючесть полимеров;
  • пластификаторами, с помощью которых снижается температура переработки, повышается морозоустойчивость и улучшается эластичность;
  • наполнители в различном фазовом состоянии позволяют изменить специфические свойства материалов;
  • стабилизаторы, способствующие улучшению прочности полимерных материалов и увеличению срока службы.

Для большинства полимеров характерны различные механические свойства, которые зависят от структуры и внешних факторов воздействия:

  • нагрузки, давления, температуры. Из достоинств полимерных материалов можно выделить такие как: простота механической обработки;
  • водо- и газонепроницаемость;
  • способность к свариванию и склеиванию; химическая устойчивость; низкая теплопроводность;
  • высокая прочность и эластичность;
  • малая плотность;
  • является диэлектриком.

Как и любой другой материал, полимеры обладают недостатками:

  • горючесть;
  • слабая твердость;
  • ускоренное старение;
  • повышенная ползучесть;
  • способность к тепловому расширению;
  • низкая теплостойкость.

Основной характеристикой полимеров считают их деформируемость. Именно по этому признаку в различных температурных режимах обычно оценивают свойства полимерных материалов.

Применение

Благодаря преимуществам полимерных материалов перед другими видами сырья, их использование с каждым годом становится более популярным. Применение полимеров встречается повсюду: в легкой и тяжелой индустрии, сельскохозяйственной и медицинской отрасли. Каждый день приходится сталкиваться с продукцией из полимерных материалов.

При строительстве зданий стали заменять металлические конструкции – пластиковыми. Это окна, армирующие сетки, а также приспособления и инструмент. Геосинтетические материалы широко используются при возведении дорог.

С помощью сеток из синтетических материалов изготавливают поддерживающую оснастку вьющимся растениям для сельского хозяйства. Устройство декоративных заборов с применением пластика также стало популярным благодаря устойчивости к коррозии, которой обладает полимерная сетка.

Геотекстиль и геомембрана используют при возведении бассейнов и искусственных водоемов. Такие полимеры защищают мембрану от грунта и обладают гидроизоляцией.

Упаковка различных товаров производится с помощью полимерных пленок и других видов упаковок, как в супермаркете, так и на рынке. Изготовление несущих конструкций авто- и мототехники позволяет облегчить вес транспортных средств и избежать пагубного воздействия коррозии.

Применение полимерных материалов в производстве и быту становится все популярнее с каждым годом. Низкая стоимость и желаемые технические параметры сырья постепенно вытесняют привычные изделия текстильной, строительной и даже металлургической промышленности. Удобство обработки и химические свойства полимерных изделий повышают качество и продлевают срок службы привычных предметов, создающих комфортные условия для активной жизнедеятельности человека.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 - 0 голосов

Полимерные материалы

Развитие современных технологий привело к появлению материалов, которые обладают исключительными эксплуатационными качествами. Полимерные материалы могут обладать молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольким миллионов. Основные качества подобных материалов определяют их большое распространение. С каждым годом на долю полимеров приходится все большее количество выпускаемой продукции. Именно поэтому рассмотрим их особенности подробнее.

Полимерные материалы

Свойства полимеров

Применение полимеров весьма обширно. Это связано с особыми качествами, которых обладает рассматриваемый материал. Сегодня полимерные материалы встречаются в самых различных областях, присутствуют практически в каждом доме. Процесс производства полимерных материалов постоянно совершенствуется, проводится изменение состава, за счет чего он приобретает новые эксплуатационные качества.

Физические свойства полимеров можно охарактеризовать следующим образом:

  1. Низкий показатель коэффициента теплопроводности. Именно поэтому некоторые полимеры могут применяться в качестве изоляции при проведении некоторых работ.
  2. Высокий показатель ТКЛР обуславливается относительно высокой подвижностью связей и постоянной сменой коэффициента деформации.
  3. Несмотря на высокий показатель ТКЛР, полимерные материалы идеально подходят для напыления. В последнее время часто можно встретить ситуацию, когда полимер наносится на поверхность в виде тонкого слоя для придания металлу и другим материал антикоррозионных качеств. Современные технологии нанесения позволяют получать тонкую защитную пленку.
  4. Удельная масса может варьироваться в достаточно большом диапазоне в зависимости от особенностей конкретного состава.
  5. Довольно высокий предел прочности от части вызван повышенной пластичностью. Конечно, показатель существенно уступает тем, которые имеет металл или сплавы.
  6. Прочность полимеров относительно невысокая. Для того чтобы повысить значение ударной вязкости проводится добавление в состав различных дополнительных компонентов, за счет чего получаются особые разновидности полимеров.
  7. Стоит учитывать низкую рабочую температуру. Полимерные материалы плохо справляются с нагревом. Именно поэтому многие варианты исполнения могут работать при температуре не выше 80 градусов Цельсия. Если превысить рекомендуемый температурный порог, то есть вероятность, что сильный нагрев станет причиной повышения пластичности полимерного материала. Слишком высокая пластичность становится причиной снижения прочности и изменение других физических свойств.
  8. Удельное сопротивление может варьироваться в достаточно большом диапазоне. Примером таких полимеров назовем ПВХ твердый, который имеет 1017 Ом×см.
  9. Многие полимерные материалы имеют повышенную горючесть. Этот момент определяет то, что в некоторых отраслях промышленности использовать полимеры нельзя. Кроме этого химический состав определяет то, что при горении могут выделять токсичные вещества или едкий дым.
  10. При применении особой технологии производства поверхность может иметь сниженный показатель коэффициента трения по стали. За счет этого покрытие служит намного дольше, и на нем не появляются дефекты.
  11. Коэффициент линейного расширения составляет от 70 до 200 10-6 на градус Цельсия.

Напольное покрытие из вспененного полимерного материала

Рассматривая характеристики распространенных полимеров, не стоит забывать о нижеприведенных качествах:

  1. Хорошие диэлектрические свойства позволяют использовать полимерный материал без опаски поражения электричеством. Именно поэтому полимеры довольно часто применяют при создании инструментов и оборудования, предназначенного для работы с электричеством.
  2. Линейные полимеры способны восстанавливать свою первоначальную форму после длительного воздействия нагрузки. Примером можно назвать воздействие поперечной нагрузки, которая изгибает деталь, но после ее пропадания форма не сохраняется.
  3. Важное качество всех полимеров – существенное изменение эксплуатационных качеств при введении небольшого количества примесей.
  4. Сегодня полимерные материалы встречаются в самых различных агрегатных состояниях. Примером можно назвать клей, смазку, герметик, краски, некоторые твердые полимерные материалы. Большое распространение получили твердые пластмассы, которые используются при производстве самого различного оборудования. Как ранее было отмечено, вещество обладает высокой эластичностью, за счет чего был получен силикон, резина, поролон и другие подобные полимерные материалы.

Стоит учитывать тот момент, что химический состав полимерных материалов может существенно отличаться. В ГОСТ представлена процедура качественной оценки, которая основана на баллах.

Большое распространение полимерные материалы получили в промышленности, так как имеют повышенную стойкость к неорганическим реактивам. Именно поэтому они применяются при производстве баков для чистой воды или особо чистых реактивов.

Вся приведенная выше информация определяет то, что полимеры получили просто огромное распространение в самых различных отраслях. Однако не стоит забывать, что насчитывается несколько десятков основных типов полимерных материалов, все они обладают своими определенными качествами. Именно поэтому следует подробно рассмотреть классификацию полимерных материалов.

Классификация полимеров

Есть довольно большое количество показателей, по которым синтетические полимерные материалы могут классифицироваться. При этом классификация затрагивает и основные эксплуатационные качества. Именно поэтому рассмотрим разновидности полимерных материалов подробнее.

Классификация проводится по агрегатному состоянию:

  1. Твердые. Практически все люди знакомы с полимерами, так как они используются при изготовлении корпусов бытовой техники и других предметов быты. Другое название этого материала – пластмасса. В твердой форме полимерный материал обладает достаточно высокой прочностью и пластичностью.
  2. Эластичные материалы. Высокая эластичность структуры получила применение при производстве резины, поролона, силикона и других подобных материалов. Большая часть встречается в строительстве в качестве изоляции, что также связано с основными эксплуатационными качествами.
  3. Жидкости. На основе полимеров производится достаточно большое количество самых различных жидких веществ, большая часть которых также применима в строительстве. Примером назовем краски, лаки, герметики и многое другое.
Жидкие полимеры — краски Эластичные полимеры — резиновое покрытие

Различные виды полимерных материалов обладают разными эксплуатационными качествами. Именно поэтому следует рассматривать их особенности. Есть в продаже полимеры, которые до соединения находятся в жидком состоянии, но после вступления в реакцию становятся твердыми.

Классификация полимеров по происхождению:

  1. Искусственные вещества, характеризующиеся высокомолекулярной массой.
  2. Биополимеры, которые еще называют природными.
  3. Синтетические.

Большее распространение получили полимерные материалы синтетического происхождения, так как за счет смешивания самых различных веществ достигаются исключительные эксплуатационные качества. Искусственные полимеры сегодня встречаются практически в каждом доме.

Классификация синтетических материалов проводится также по особенностям молекулярной сетки:

  1. Линейные.
  2. Разветвленные.
  3. Пространственные.

Варианты структуры полимеров

Классификация проводится и по природе гетероатома:

  1. В главную цепь может входить атом кислорода. Подобное строение цепочки позволяет получить сложные и простые полиэфиры и перекиси.
  2. ВМС, которые характеризуются наличием атома серы в основной цепочке. За счет подобного строения получают политиоэфиры.
  3. Можно встретить и соединения, в главной цепочке которых есть атомы фосфора.
  4. В главную цепочку могут входить и атомы кислорода и с азотом. Наиболее распространенным примером подобного строения можно назвать полиуретаны.
  5. Полиамины и полиамиды – яркие представители полимерных материалов, которые в своей главной цепочке имеют атомы азота.

Кроме этого выделяют две большие группы полимерных материалов:

  1. Карбоцепные – вариант, который имеет основную цепочку макромолекулы ВМС с одним атомом углерода.
  2. Гетероцепные – структура, которая кроме атома углерода имеет и атомы других веществ.

Существует просто огромное количество разновидностей карбоцепных полимеров:

  1. Высокомолекулярные соединения, которые называют тефлоном.
  2. Полимерные спирты.
  3. Структуры с насыщенными главными цепочками.
  4. Цепочки с насыщенными основными связями, которые представлены полиэтиленом и полипропиленом. Отметим, что сегодня подобные разновидности полимеров получили просто огромное распространение, их применяют при производстве строительных материалов и других вещей.
  5. ВМС, которые получаются на основе переработки спиртов.
  6. Вещества, полученные при переработке карбоновой кислоты.
  7. Вещества, полученные на основе нитрилов.
  8. Материалы, которые были получены на основе ароматических углеводородов. Самым распространенным представителем этой группы является полистирол. Он получил широкое применение по причине высоких изоляционных качеств. Сегодня полистирол используют для изоляции жилых и нежилых помещений, транспортных средств и другой техники.

Полимеры

Вся приведенная выше информация определяет то, что существует просто огромное количество разновидностей полимерных материалов. Этот момент также определяет их широкое распространение, применение практически во всех отраслях промышленности и сферах деятельности человека.

Применение полимеров

Современная экономика и жизнь людей просто не может обойтись без полимерных материалов. Это связано с тем, что они обладают относительно невысокой стоимостью, при необходимости основные эксплуатационные качества могут изменяться под конкретные задачи.

Применение полимерных материалов

Рассматривая применение полимеров, следует уделить внимание нижеприведенным моментам:

  1. Активное производство началось в начале 20 века. Изначально технология производства заключалась в переработке низкомолекулярного сырья и целлюлозы. В результате их переработки появились краски и пленки.
  2. Современные полимеры повлияли на развитие всех отраслей промышленности. В момент развития кинематографа появление прозрачных пленок позволило снимать первые картины.
  3. В современном мире рассматриваемые полимерные материалы применяется практически во всех отраслях промышленности. Примером можно назвать использование полимеров при производстве игрушек, оборудования, лекарственных средств, тканей, строительных материалов и многого другого. Кроме этого они становятся частью других материалов для изменения их основных эксплуатационных качеств, применяются при обработке натуральной кожи или резины. За счет применения пластика производители смогли снизить стоимость компьютеров и мобильных девайсов, сделать их легче и тоньше. Если сравнить металл и полимеры, то разница в стоимости может быть просто огромной.
  4. Совершенствование технологии производства полимерных материалов привело к появлению более современных композитов, которые стали использовать в машиностроении и многих других отраслях промышленности.
  5. Применение полимера связано и с космосом. Можно назвать примером создание как летальных аппаратов, так и различных спутников. Существенное снижение массы позволяет с меньшими затратами преодолеть земное притяжение. Кроме этого полимеры хорошо известны тем, что выдерживают воздействие окружающей среды, представленное перепадами температуры и влажности.

Изначально в качестве сырья при производстве полимеров использовали низкокачественные низкомолекулярные вещества. Именно поэтому у них было огромное количество недостатков. Однако совершенствование технологий производства привело к тому, что сегодня полимеры обладают высокой безопасностью при применении, не выделяют вредных веществ в окружающую среду. Поэтому они стали все чаще использоваться при изготовлении вещей, применяемых в быту.

В заключение отметим, что рассматриваемая область постоянно развивается, за счет чего стали появляться композитные материалы. Они обходятся намного дороже полимеров, но при этом обладают исключительными физическими, химическими и механическими качествами. В ближайшее время полимерные материалы будут все также активно применяться в самых различных областях, так как альтернативы для их замены пока не существует.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

11.3. Полимерные материалы и изделия

Полимерными называют материалы, в состав которых в качестве основного компонента входят высокомолекулярные органические вяжущие вещества (полимеры).

Благодаря способности в процессе переработки принимать требуемую форму и сохранять ее после снятия действующих усилий полимерные материалы называют также пластическими массами (пластмассами или пластиками). Пластмассы, применяемые в строительстве, представляют собой сложные композиции, состоящие из полимерного связующего, наполнителей, стабилизаторов, пластификаторов, отвердителей и других компонентов.

Полимеры (от греческого «поли» – много, «мерос» – часть, доля) – это высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из большого количества звеньев одинаковой структуры, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул.

По составу основной цепи макромолекул полимеры разделяют на три группы: а) карбоцепные полимеры – макромолекулярные цепи полимера состоят лишь из атомов углерода; б) гетероцепные полимеры, в состав цепей которых входят кроме атомов углерода еще атомы кислорода или серы, азота, фосфора и т.п.; в) элементоорганические полимеры, в основные цепи которых могут входить атомы кремния, алюминия, титана и других элементов, имеющие кремнийкислородные, силоксановые связи.

Полимеры могут иметь линейное, разветвленное или сетчатое (трехмерное) строение, что определяет физико-механические и химические свойства полимеров. Макромолекулы полимеров линейного строения вытянуты в виде цепей, связанных между собой слабыми силами межмолекулярного взаимодействия (рис. 9а). Для разветвленных полимеров характерно наличие мономерных звеньев, ответвленных от основной цепи макромолекулы (рис. 9б). Сетчатые (трехмерные) структуры полимеров характеризуются тем, что прочные химические связи между цепями («сшивка» отдельных линейных или разветвленных цепей полимера) приводят к образованию единого пространственного каркаса (рис. 9в).

Полимеры с макромолекулами линейного или разветвленного строения плавятся при нагревании с изменением свойств и растворяются в соответствующем органическом растворителе, а при охлаждении вновь затвердевают. Такие полимеры, способные многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, называются термопластичными (термопласты). Напротив, полимеры с макромолекулами трехмерного строения имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим воздействиям, не растворяются в растворителях, а лишь набухают. Такие полимеры не могут обратимо размягчаться при повторном нагревании и носят название термореактивных полимеров (реактопласты).

Высокомолекуляр­ные соединения характеризуются не только структурой молекул, но и моле­кулярной массой. Полимеры обычно имеют молекулярную массу свыше 5000 единиц; высокомолекуляр­ные соединения с меньшей молекулярной массой называют олигомерами. По мере увеличения молекулярной массы полимера растворимость его в органических раствори­телях снижается, несколько снижается эластичность, однако прочность зна­чительно возрастает.

Свойства многих полимеров неразрывно связаны с величиной молеку­лярной массы и межмолекулярных сил, которые слабее обычных валентных связей. При увеличении молекулярной массы полимера суммарный эффект межмолекулярных сил становится ощутимым, поскольку их источником яв­ляется каждый атом. В этой связи возрастающая роль межмолекулярных сил при повышении молекулярной массы качественно отличает полимеры от низкомолекулярных соединений.

Рис. 9. Схематическое строение макромолекул полимеров с линейной (а), разветвленной (б), сетчатой (в) структурой

Для производства полимеров основным сырьем служат мономеры, т.е. вещества, способные соединяться друг с другом, образуя полимеры. Моно­меры получают путем переработки природных и нефтяных газов, каменного угля, аммиака, углекислоты и других подобных веществ. В зависимости от метода получения полимеры подразделяются на полимеризационные, поликонденсационные и модифицированные природные.

Полимеризационныеполимеры получают в процессе полимеризации мономеров вследствие раскрытия кратных связей (или раскрытия цикла) и соединения элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при реакции полимеризации атомы и их группировки не отщепляются, побочные продукты не образуются, химический состав мономера и полимера одинаков.

Поликонденсационныеполимеры получают в процессе реакции поликонденсации двух или нескольких низкомолекулярных веществ. При этой реакции наряду с основным продуктом поликонденсации образуются побочные соединения (вода, спирты и другие), а химический состав полимера отлича­ется от химического состава исходных продуктов поликонденсации.

Модифицированныеполимеры получают из природных высокомолеку­лярных веществ (целлюлоза, казеин) путем их химической модифи­кации для изменения их первоначальных свойств в заданном направлении. Из ацетилцеллюлозы вырабатывают прочные и водостойкие лаки для окрашивания древесины и металла.

К полимеризационным полимерам (термопластам) относятся полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат (органическое стекло), поливинилацетат и др. Полиэтилен [-СН2-СН2-]п – продукт полимеризации этилена. Выпускается в виде гранул размером 3 – 4 мм или белого порошка. Технические свойства полиэтилена зависят от молекулярной мас­сы, разветвленности цепи и степени кристалличности. Полиэтилен один из самых легких полимеров – его плотность меньше плотности воды (0,92-0,97 г/см3). Характеризуется высоким пределом прочности при растяжении (12-32 МПа), незначительным водопоглощением (0,03-0,04 %), высокой химической стойкостью и морозостойкостью. Сле­дует учитывать особенности полиэтилена, свойственные всем полимерам с линей­ной структурой: сравнительно низкий модуль упругости (150-800 МПа), малую твердость, ограниченную теплостойкость (108-130 °С), большой коэффициент теплового расширения. Полиэтилен применяется для производства труб, пленок, теплоизоляционных газонаполненных материалов, тары и сантехнического оборудования.

Поливинилхлорид (ПВХ) является продуктом полимеризации винилхлорида (Сh3=CHCl). Высокие механические свойства поливинилхлорида определили главные области его применения в строительстве. Из поливинилхлорида изготовляют гидро­изоляционные и отделочные материалы, плинтуса, поручни, оконные и дверные переплеты, линолеум и др. Ценным свой­ством поливинилхлорида является стойкость к действию кислот, ще­лочей, спирта, бензина, смазочных масел. Поэтому его широко при­меняют для производства труб, используемых в системах водоснаб­жения, канализации и технологических трубопроводов.

Недостатками поливинилхлорида является резкое понижение прочности при повышении температуры, а также ползучесть при дли­тельном действии нагрузки.

Полистирол [-СН2-СНС6Н5-]п – твердый продукт полимеризации стирола (винилбензола). При обычной температуре полистирол представляет собой твердый прозрачный материал, похожий на стек­ло, пропускающий до 90 % видимой части спектра. Выпускают поли­стирол в виде гранул (6-10 мм), мелкого и крупнозернистого порошка, а также в виде бисера (при суспензионном методе производства) с влажностью до 0,2 %.

Полистирол обладает высокими механическими свойствами (предел прочности на сжатие 80-110 МПа), водостоек, хорошо сопротивляется действию концентрированных кислот (кроме азотной и ледяной ук­сусной кислот), противостоит растворам щелочей (с концентрацией до 40 %). К недостаткам полистирола, ограничивающим его применение, относятся: невысо­кая теплостойкость, хрупкость, проявляющаяся при ударной нагруз­ке.

Применяют для изготовления гидроизоляционных пленок, облицовочных плиток, теплоизоляционных материалов, водопроводных труб и др.

Среди поликонденсационных полимеров (реактопластов) наиболее значимыми являются фенолформальдегидные, карбамидные (мочевиноформальдегидные), эпоксидные, кремнийорганические полимеры, полиуретаны и др. Фенолформальдегидные полимеры получают путем поликонденсации фенола с формальдегидом. Эти полимеры хорошо совмещаются с на­полнителями - древесной стружкой, бумагой, тканью, стеклянным волокном, при этом получаются пластики более прочные и менее хрупкие, чем сами полимеры. Поэтому фенолформальдегидные по­лимеры широко применяют в качестве связующего при изготовлении древесностружечных плит, бумажнослоистых пластиков, стеклопла­стиков и разнообразных изделий из минеральной ваты. Кроме того, они используются для производства клеев, водостойкой фанеры, спиртовых лаков.

Макромолекулы кремнийорганических полимеров состоят из чередующихся атомов кремния и кислорода, а углерод входит лишь в состав групп, обрамляющих главную цепь СН3. Наличие силоксановой связи придает свойства, присущие силикатным материалам (прочность, твердость, теплостойкость), а углеводородистых радикалов СН3 – органическим поли­мерам (эластичность и др.).

Полимеры характеризуются следующими техническими свойствами: термическими (температурой размягчения и теплостойкостью, температурой стеклования и те­кучестью), механическими (прочностью, деформативностью и поверх­ностной твердостью), химическими (атмосферостойкостью и сопротивляемостью деструкции).

В целом, наряду с положительными свойствами полимеров – малой средней плотностью (около 1 г/см3), низкой теплопроводностью, водо- и газонепроницаемостью, химической стойкостью, высоким коэффициентом конструктивного качества, практически неограниченной сырьевой базой и др. – они обладают и рядом недостатков. К ним относятся: низкая теплостойкость, невысокий модуль упругости, значительная ползучесть, склонность к старению, что в итоге определяет недостаточную долговечность. Кроме того, необходимо учитывать горючесть и определенную токсичность полимеров. Так, при получении многих полимерных материалов используются в качестве связующего фенолформальдегидные смолы, содержащие до 9 % свободного фенола, до 11 % свободного формальдегида и 1,5-2,0 % метанола. В процессе производства и эксплуатации изделий значительная часть этих высокотоксичных веществ выделяется в воздух. Пенополистирол при обычных условиях эксплуатации (и особенно при горении) выделяет высокотоксичный стирол. Пенополиуретановые теплоизоляционные материалы при горении образуют множество летучих высокотоксичных соединений, включая синильную кислоту.

Наполнителив пластических массах, снижая расход полимера, удешевляют пластмассы. Кроме того, структурируя полимерное связующее, они улучшают ряд технических свойств пластмасс: прочность, твердость, термостойкость, сопротивляемость усадке и ползучести и др.

Наполнители в зависимости от химической природы разделяют на органические и неорганические; в зависимости от формы и структуры – порошкообразные и волокнистые. В производстве полимерных композиционных материалов широко применяются органические и неорганические порошкообразные наполнители (древесная мука, отход целлюлозного производства – лигнин, микрослюда, кварцевая мука, тальк и т.д.).

Волокнистыми наполнителями служат целлюлозное, асбестовое и стеклянное, а также синтетические (из капрона, нейлона, лавсана и др.) волокна.

Добавочные вещества. Введение пластификаторов (эфиры алифатических и ароматических кислот и алифатических спиртов, эфиры гликолей и эфиры фосфорной кислоты, эпоксидированные и хлорированные соединения) позволяет улучшить условия переработки полимерных композиций, снизить их хрупкость. Добавки-стабилизаторы (антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы) способствуют длительному сохранению свойств пластмасс в процессе их эксплуатации. Отвердители (сшивающие и вулканизующие агенты) обеспечивают процесс отверждения полимеров (формирование их пространственной структуры). Для получения окрашенных пластмасс используют пигменты. Стойкость пластмасс против возгорания повышают антипирены. Создание газонаполненных (ячеистых) пластмасс достигается с помощью порообразователей.

Все многообразие пластмасс в зависимости от назначения их в строительстве сводится к группам: конструкционным, кровельным, гидроизоляционным и герметизирующим; тепло- и звукоизоляционным; отделочным (покрытия полов и стен, лаки, краски, клеи и т.п.) материалам, а также материалам для инженерных коммуникаций. Основными конструкционными материалами на основе полимеров являются полимербетоны. К конструкционно-отделочным материалам относятся стеклопластики, бумажно-слоистые, угольные и другие пластики; древесноволокнистые и древесностружечные плиты (которые могут являться также конструкционно-теплоизоляционными материалами).

Полимербетоны– композиционные материалы, изготовляемые преимущественно на основе термореактивных полимеров: поли­эфирных, эпоксидных, фенолоформальдегидных, фурановых и др. Заполнители выбираются в зависимости от вида агрессивной среды эксплуатации. Для кислых сред получают полимербетоны на кислотостойких за­полнителях – кварцевом песке и щебне из кварцита, базальта или гра­нита. Используют также бой кислотоупорного кирпича, кокс, антра­цит, графит. Наиболее высокие физико-механические свойства полимербетоны имеют на эпоксидных смолах. Для уменьшения расхода и стоимости эпоксидных смол их модифицируют каменноугольной смолой (до 35-50 %). Широкое распространение получили полимербетоны на фурановых полимерах, которые модифицируют эпоксидны­ми смолами для улучшения свойств композиций.

Расход связующего составляет 100-200 кг на 1 м3 полимербетона при соотношении полимера к наполнителю 1:5-1:12 по массе. Технология при­готовления и уплотнения полимербетонов такая же, как и цементных. Термообработка при 40-80 °С значительно ускоряет процесс тверде­ния. Полимербетоны (полимеррастворы) хорошо склеиваются с це­ментным бетоном, поэтому их применяют для ремонта железобетон­ных конструкций. Для уменьшения хрупкости полимербетона применяют волок­нистые наполнители – асбест, стекловолокно и др. Полимербетоны отличаются от обычного цементного бетона не только химической стойкостью (особенно по отношению к кислотам), но и высокими показателями прочности, в особенности при растяжении (7-20 МПа) и изгибе (16-40 МПа). Прочность при сжатии достигает 60-120 МПа. Морозостойкость полимербетонов может иметь 200-300 и более циклов за­мораживания и оттаивания; теплостойкость 100-200 °С (до 300 °С). Но их стои­мость в несколько раз выше цементных бетонов.

Применяют полимербетоны для химически стойких конструкций, износостойких покрытий, там, где высокая стоимость полимербето­нов будет оправдана. Отрицательными свойствами полимербетонов яв­ляются их большая ползучесть и старение, усиливающееся при действии попеременного нагревания и охлаждения. Не­обходимо соблюдение специальных правил охраны труда при работе с полимерами и кислыми отвердителями, могущими вызвать ожоги. В частности необходимы хорошая вентиляция, обеспечение рабочих защитными очками, резиновыми рукавицами, спецодеждой.

Стеклопластики – это композиционные листовые материалы, из­готовляемые из стеклянных волокон или тканей, связанных по­лимером. Связующим веществом в стеклопластиках обычно служат феноло-формальдегидные, полиэфирные и эпоксидные полимеры. Выпускают три разновидности стеклопластиков: на основе ориен­тированных волокон, рубленых волокон и тканей или матов. Стеклопластики с ориентированными волокнами (типа СВАМ – стекловолокнистого анизотропного материала) обладают большой прочностью (при растяжении до 1000 МПа), легкостью (их плотность 1,8-2 г/см3), что в сочетании с химической стойкостью делает их эф­фективным материалом для строительных конструкций, емкостей и труб. Стеклопластики с рубленым стеклянным волокном изготовляют в виде волокнистых или плоских листов на полиэфирном связующем, обладающим светопрозрачностью. Эти изделия применяют для уст­ройства кровель, ограждений балконов, лоджий и перегородок. Стеклопластики, изготовляемые на основе стеклянной ткани (стеклотекстолиты), получают горячим прессованием полотнищ ткани, пропитанной термореактивным полимером, при высоком дав­лении и температуре. Стеклотекстолит идет для наружных слоев трехслойных стеновых панелей. Этот же материал применяют для ус­тройства оболочек и других строительных конструкций. Стеклотекстолиты получают также прессованием пастообразной массы из полиэфирного полимера, стекловолокна, асбеста и порош­кообразного наполнителя. Из этого материала формуют оконные и дверные блоки, фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Бумажно-слоистые пластикиизготовляют из нескольких слоев специальной бумаги, пропитанных фенолоформальдегидным или карбамидным полимером. Пластик выпускают в виде листов длиной 1000-3000 мм, шириной 600-1600 мм, толщиной 1-5 мм. Бумажно-слоистые пластики разнообразны по цвету и рисунку, хорошо обраба­тываются – их можно пилить, сверлить. Пластик тол­щиной до 1,6 мм крепят битумно-каучуковыми и другими мастиками, эпоксидными и резорциноформальдегидными клеями. Более толстые листы пластика крепят механическим способом.


Смотрите также