Классификационные признаки пластмасс

Данное задание необходимо выслать                2020г

 

Тема 1.2. Пластические массы. Резиновые материалы.

Древесные, клеящие и лакокрасочные материалы

Лекция

Практическая работа

Источники:

1. Интернет-ресурсы

 

 

Задания

1.1 Скопируйте лекцию и внимательно прочитайте, это важно!

Используя материал лекции и Интернет-ресурсы, ответьте кратко на вопросы в конце лекции в печатном виде с титульным листом.

Образец титульного листа скачайте в конце работы и используйте его к каждой работе, заменяя тему по заданию.

 

ПЛАСТМАССЫ

1. Пластическими массами (пластмассами) называются материалы, получаемые на основе природных или синтетических полимеров. В результате тепловой и механической обработки из пластических масс получают разнообразные детали и изделия, обладающие высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами. Пластмассы являются важнейшими конструкционными материалами и имеют важное значение для развития различных отраслей народного хозяйства, в первую очередь — машиностроения.

Пластмассы обладают рядом ценных свойств, обусловливающих их широкое распространение: малой плотностью, высокой удельной прочностью, химической и электроизоляционной стойкостью, малой звуко- и тепло­проводностью, широким диапазоном коэффициентов трения и др. Кроме того, пластмассы могут быть упругими или эластичными, легко формуются в изделия. Большинство пластмасс стойки к действию минеральных масел и бензина, отличаются высоким сопротивлением истиранию, хорошо работают в условиях вибрационных нагрузок.

В современном машиностроении пластмассы применяются для изготовления подшипников скольжения, различных шестерен, деталей тормозных устройств, хи­мического оборудования, сосудов, трубопроводов и т. п. Замена черных металлов литьевыми пластмассами в 5—6 раз снижает трудоемкость и в 2—6 раз — себестоимость деталей машин.

Состав пластических масс

Помимо полимеров в состав пластических масс входят наполнители,пластификаторы,стабилизаторы, отвердители, красители и другие добавки, придающие изделиям определенные свойства. В пластических мас- сах полимер может являться основным компонентом, определяющим свойства материала, или выполнить функцию связующего материала, который придает пластмассам способность в жидком виде заполнять формы, а после затвердевания сохранять полученную форму.

В качестве связующего материала применяют главным образом синтетические смолы, реже — эфиры целлюлозы. Содержание смолы в композициях обычно 40—50%.

Наполнители представляют собой важный компонент смеси и используются для придания пластмассам механических или диэлектрических свойств, термической стойкости и др., а также для снижения стоимости пластмассовых изделий. Это как правило, твердые и дешевые порошковые (древесная или кварцевая мука, графит, тальк, асбест и др.), волокнистые (асбестовые, хлопчатобумажные, стеклянные, полимерные и др.) и листовые (бумага, ткани и различные волокна, древесный шпон и др.) материалы!

Волокнистые материалы придают пластмассам повышенную механическую прочность, чем порошковые.

Пластификаторы понижают температуру тёкучести и вязкости полимера, придают пластмассам повышенную пластичность, облегчающую процесс формирования изделия. Наибольшее распространение получили олеиновая кислота, камфора, стеарат алюминия, глицерин и другие вещества, химически инертные по отношению друг к другу и другим компонентам.

Стабилизаторы (антистарители) предотвращают и замедляют процесс старения (снижение прочности, повышение хрупкости, ухудшение внешнего вида и т. д.), происходящий в пластмассах под действием тепля, света, химических веществ и механических нагрузок. В качестве антистарителей применяют различные соли, мыла, эпоксидные соединения и др.

Отвердители (уротропин, известь, магнезия и др.) ускоряют переход пластмасс в неплавкое, твердое и не растворимое состояние.

Красители (пигменты и др.) придают пластмассам определенную окраску. В ряде случаев в качестве добавок в пластмассах применяют легкоплавкие, воскоподобные вещества (типа смазок), облегчающие извлечение пластмассовых изделии из форм после прессования.

Производство пластмасс состоит из следующих основных этапов: подготовка сырья, смешивание компонентов смеси, гранулирование или измельчение продукта. Подготовка сырья включает операции просева, из­готовления концентратов, измельчения и др. Смешивание подразделяется на предварительное и окончательное. Предварительное смешивание создает равномерное распределение компонентов смеси во всем объеме продукта, а окончательное протекает при высоких температурах и связано с изменением состояния перемешиваемой массы. Гранулирование пластмасс повышает их насыпную плотность и однородность размеров частиц.

Классификационные признаки пластмасс

Основными признаками классификации пластмасс являются способ производства, поведение при нагреве, физико-механические свойства, состав, вид наполнителя, сортамент, назначение и др.

По способу производства пластмассы подразделяются на полимеризационные и поликонденсационные, а по поведению при нагреве (термическим свойствам) — на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные пластмассы (термопласты) при нагреве размягчаются, а при последующем охлаждении затвердевают. Повторный нагрев материала приводит к повторению цикла, при этом исходные свойства термопластов не не изменяются. Обьясняется это тем, что макромолекулы термопластов связаны между собой только межмолекулярными силами. Термопластичные пластмассы могут перерабатываться в изделия многократно.

Термореактивные пластмассы (реактопласты) при нагреве на начальных стадиях размягчаются, а затем со временем под действием высокой температуры и давления затвердевают, необратимо теряя.способность к повторному плавлению. Причина заключается в том, что между макромолекулами реактопластов помимо межмолекулярных сил возникают еще более прочные химические связи. Термо­реактивные пластмассы повторной переработке не подвергаются. Отходы и брак формовки реактопластов не могут использоваться для изготовления изделий.

По физико-механическим свойствам различают пластмассы: жесткие (твердые упругие материалы, имеющие малое удлинение при разрыве и сохраняющие свою форму под действием внешних сил);

· полужесткие (твердые упругие материалы, имеющие высокое относительное и остаточное удлинение при разрыве);

· мягкие (имеющие высокое относительное удлинение и малое остаточное удлинение);

· мягкие и эластичные (поддающиеся большим обратимым деформациям при растяжении).

В зависимости от состава пластмассы подразделяются на простые и сложные.

Простые пластмассы состоят только из связующей смолы, иногда с добавкой не 'более 10% пластификатора. Они обладают высокой пластичностью, электрическими свойствами и прозрачны.

Сложные пластмассы содержат. связующие вещества а также специальные добавки.

Пластмассы без наполнителей называются ненаполненными, а с наполнителями — наполненными.

По виду наполнителя сложные пластмассы подразделяются на пресс порошки, волокниты, слоистые пластики и газонаполненные. В пресс-порошках или пресс-материалах используются порошковые наполнители, в волокнитах — волокнистые наполнители, а в слоистых пластиках — листы наполнителя в виде слоев ткани, бумаги и др. Газонаполненные пластмассы поставляются двух видов: пено- и поропласты. Пенопласты имеют ячеистое строение, ячейки их замкнуты и не сообщаются одна с другой. Поропласты имеют губчатое строение, ячейки их связаны между собой; они газо- и паропроницаемы.

По сортаменту пластмассы выпускаются в виде порошков, гранул, таблеток, волокон наполнителей, листов, плит, труб и др. Некоторые виды реактопластов производятся в жидком виде и удобны для пропитки наполнителей, склеивания, нанесения покрытий и т. д.

По способу переработки в изделия пластмассы делятся на прессовочные и литьевые. Прессовочные материалы обычно являются термореактивными композициями и перерабатываются в изделия методами горячего прессования. Литьевые массы представляют собой термопластичные композиции и перерабатываются в изделия методами литьевого прессования — выдавливания, выдувания и др.

В зависимости от применения различают пластмассы общего, специального и декоративного назначе­ния. К пластмассам специального назначения относятся конструкционные, фрикционные, антифрикционные, химически стойкие, электроизоляционные и др. Название пластмассы определяется наименованием полимера, из которого она получена. Например, полиэтилен является пластмассой, выработанной из полимера — полиэтилена, а полиамиды — на основе полиамидных смол и т. д.

Полиэтилен

Полиэтиле н — один из наиболее распространенных видов термопластов. В промышленности его получают полимеризацией этилена, являющегося побочным продуктом переработки нефти. Полиэтилен получил большое распространение во многих отраслях народного хозяйства и в быту благодаря своим положительным свойствам, сравнительно не­высокой стоимости, простоте технологического процесса производства. Он обладает высокой химической и электроизоляционной стойкостью, водонепроницаемостью, достаточной прочностью и технологичностью, может легко перерабатываться в различные изделия свариваться, поддаваться различным видам механической обработки — сверлению, пилению, строганию и др. Полиэтилен высокой плотности характеризуется повышенной прочностью, твердостью и износостойкостью, поэто­му применяется для изготовления литьевых и объемных изделий, а также деталей машин и механизмов (зубчатых колес, втулок, лопастей вентиляторов, корпусов приборов, веретен и т.д.). Свойства полиэтилена обусловили его широкое применение для изоляции кабелей и проводов, изготовления деталей к радиолокаторам, радио- и телевизионной аппаратуре, телефонам и пр. Из полиэтилена повышенной прочности и жесткости производят трубы для транспортирования воды в коммунальных и промышленных установках, оросительных и ирригационных сооружениях, а также для транспортирования газа и др. Полиэтилен низкой плотности используется для получения более мягких и эластичных изделии, а также для изоляции разнообразных кабелей и проводов, в качестве облицовочного антикоррозионного материала, для изготовления пленки, нитей, лент, листов, брусков, вдувных изделий (канистры, бутыли и др.) и т. п. Полиэтиленовая пленка применяется как тарный и упаковочный материал в пищевой, фармацевтической и химической промышленности, как распространенный электро- и гидроизоляционный материал для покрытия крыш теплиц и парников, междурядий с целью сохранения влаги в почве, для изготовления шаров и аэростатов, различных изделий бытового назначения и др. Из нитей и волокон полиэтилена изготавливают канаты, рыболовные сети, сетки и др.

Полипропилен.

Полипропилен — легкий материал, обладающий высокой теплостойкостью, твердостью, прочностью, относительным удлинением. Без нагрузки его можно применять при температурах до 1500С. Недостатком полипропилена является его низкая. морозоустойчивость: при температуре около 10 оС полипропилен становится хрупким. По электрическим свойствам полипропилен не уступает полиэтилену и применяется для изготовления деталей к электро-, радио- и телевизионному оборудованию. Высокая химическая стойкость полипропилена позволяет использовать его для изготовления труб, химической аппаратуры, центробежных насосов, а также в качестве облицовочного и декоративного антикоррозионного материала. Из него изготавливают посуду, флаконы, пленки и волокна.

Поливинилхлорид.

В и н и п л а с т —жесткий материал, изготовляемый последовательным вальцеванием при 70°С и прокатыванием поливинилхлорида в пленку, из которой горячим прессованием получают винипластовые листы различной толщины. При этом в поливинилхлоридную смолу добавляют стабилизаторы (амины, оксиды металлов) и смазки (стеарин, масла, воск и др. Винипласт обладает повышенной плотностью, прочностыо и износостойкостью по сравнению с полиэтиленом, удовлетворительной электрической прочностью, химической стойкостью к воздействию минеральных кислот, растворов щелочей й солеи. Винипласт, как и полиэтилен, разрушается от действия сильных окислителей (азотная кислота, соединения хлора и фтора). Недостатками винипласта являются низкая ударная вязкость и набухание в воде.

Полистирол.

Полистирол обладает высокими диэлектрическими свойствами, влагостойкостью и химической стойкостью, благодаря чему применяется в качестве антикоррозионного материала при изготовлении различного химиче­ского оборудования и приборов, лабораторной посуды, корпусов аккумуляторов и др. Для полистирола характерны сравнительно низкая теплостойкость и ударная прочность (высокая хрупкость). Он применяется для изготовления предметов бытовой техники и домашнего обихода (деталей радио и электроаппаратуры, автомобилей, холодильников, не подвергающихся при эксплуатации ударным нагрузкам; корпусов радиоприёмников, телевизоров и высокочастотных приборов; кассет и катушек для магнито-, фото- и кинопленок, оболочек кабелей, облицовочных плиток, плёнки и т.п.). Ударопрочный полистирол применяется для изготовления деталей и. изделии подвергающихся действию ударных нагрузок — в автомобиле- и тракторостроении, радио- и электротехнической промышленности, в общем машиностроении и других отраслях промышленности. Как прозрачный материал с высоким коэффициентом преломления полистирол применяется для изготовления оптических стекол, изделий гигиенического назначения и др.

Фторопласты.

Применяется фторопласт-4 для изготовления деталей и изделий, работающих в агрессивных средах и при высоких температурах: уплотнительные прокладки, манжеты и сальники, вентили, сосуды и трубы; футерованные плитки, пленки, пористые и другие изделия для химической, фармацевтической, пищевой промышленности, холодильной техники, защитного покрытия металлов и т’д. Как прекрасный диэлектрик фторопласт-4 широко применяется в высокочастотных электрических установках, в радарных, электроизмерительных и электронных установках, для изоляции кабелей, проводов и т.д. Невысокий коэффициент трения определяет использование его для изготовления вкладышей подшипников, в том числе работающих без смазки, изделий для медицинской техники и др. Из фторопласта-4 получают волокно, ткань из которого обладает удовлетворительной прочностью, высокой химическои стойкостью и применяется для фильтрования активных коррозионных жидкостей.

РЕЗИНЫ

Резина – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящейся в высокопластическом состоянии.

В резине связующим являются натуральные (НК) или синтетические (СК) каучуки.

Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств (рис. 1). Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.

Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния) непосредственно участвуют в образовании поперечных связей между макромолекулами. Их содержание в резине может быть от 7 до 30 %.

                          Рис. 1 Компоненты, которые входят в состав резины

Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные, которые повышают твёрдость и прочность резины и тем самым увеличивают её сопротивление к изнашиванию и инертные, которые вводят в состав резин в целях их удешевления.

Пластификаторы присутствия в составе резин (8 – 30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.

Противостарители замедляют процесс старения резин, препятствуют присоединению кислорода. Кислород способствует разрыву макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сетки трещин на поверхности.

Красители выполняют не только декоративные функции, но и задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука янтарного цвета и светлого тона