Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности
Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.
С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.
Пластмасса или пластик - это вещество, изготовленное на основе высокомолекулярных соединений - полимеров с добавлением различных наполнителей, стабилизаторов, пигментов, пластификаторов и прочих добавок. Она является очень долговечным веществом, которое очень долго разлагается, примерно 100 - 200 лет, выделяя токсины и яды во внешнюю среду под воздействием внешних влияний. Прием такого мусора производят специальные организации, заводы и фабрики.
Роль пластмасс в современной жизни
Мусор и отходы пластмасс стремительно накапливаются на свалках в наше время и могут привести к экологической катастрофе. Утилизация и прием мусора является решением этой глобальной проблемы, ведь она не только позволяет улучшить экологическую обстановку, но и сэкономить огромные средства на производстве изделий.
Прием, вторичная переработка пластмасс и производство пластмассовых изделий из мусора на сегодняшний день является довольно рентабельным бизнесом.
Сегодня в промышленном производстве выпускается огромное количество полимерных материалов. Они активно используются в строительстве, машиностроении, производстве мебели, электронной промышленности и прочих отраслях. Из такого мусора делают даже повседневную одежду.
По способности к переработке они делятся на группы:
- Термопласты. Эти полимерные вещества можно перерабатывать без потери эксплуатационных качеств. Его можно многократно нагревать и придавать ему новую форму, производя новые продукты из бытового и мусора от производства.
- Реактопласты. При производстве происходит необратимая химическая реакция, которая называется «полимеризация», поэтому переплавлять и изготовлять новые изделия из него нельзя.
- Газонаполненные пластмассы. Являются легким пластическим материалом. Переработке подлежат термопластичные материалы, такие как, пенополистирол и пенопласты на основе поливинилхлорида. Не перерабатываются термореактивные материалы - пенополиуретан, пенопласты на основе фенолоформальдегидных смол.
- Эластомеры. Это упругий, высоко эластичный полимерный материал, обладающий способностью растягиваться до размеров, превышающих его собственную длину и возвращаться в исходную форму без видимых изменений. К ним относятся различные виды резины и каучука. Перерабатываются способом мастификации.
Способы переработки
В настоящее время все виды пластмасс поддаются переработке. Разделают два способа: механический и физико-химический.
Механический
При переработке пластика механическим способом пластмассовые отходы измельчают, после чего формируют из них порошковую смесь - пластмассовую крошку, которая затем подвергается литью. Физико — химические свойства пластмассы в итоге не изменяются.
Основы технологии переработки пластмасс способом литья заключаются в плавлении материала с его последующим заливанием в пресс — форму под давлением, благодаря чему происходит производство изделия. В процессе охлаждения изделие приобретает твердую форму.
Физико — химический
В процессе этого типа переработки изменяется структура и физико — химические свойства материала.
Методы переработки пластмассы этой группы отличаются богатым разнообразием:
- Метод деструкции, во время которого полимерная составляющая материала распадается на мономерные и олигомерные соединения. Из полученного вторсырья изготавливают различные волокна и пленки.
- Метод повторного плавления, позволяющий производить гранулят и изделия при помощи технологических методов литья под давлением и экструзии — формирование продукта из жидкой, расплавленной массы полимера методом его продавливания через специальное отверстие, придающее ему форму. Метод повторного плавления является самым популярным способом обработки.
- Метод переосаждения из растворов, при котором возможно получить порошок для нанесения полимерных покрытий, а также изготовлять композиты.
- Метод химической модификации, позволяющий полностью изменять физические и химические свойства полимеров и производить из них новые изделия.
Перед переработкой мусора он классифицируются на виды пластмасс и сортируется. На этом этапе материал отделяется от прочих компонентов, после чего очищенные полимерные соединения измельчаются в крошку при помощи дробилок.
- Лаковые покрытия
- Фотопленку
- Разнообразные материалы для производства веревок
- Легкорастворимые клеи
- Литьевые пластмассы
Развитие отрасли переработки полимеров постепенно растет, а пользу для экологии планеты невозможно переоценить. Переработка пластмасс позволит избежать скопления мусора, складирования этого опасного в процессе разложения материала на свалках. На данный момент огромное количество пластиковых отходов лежит на свалках. Осознавая как долго разлагается этот материал, становится страшно. Ведь каждый день любой из нас контактирует с пластиком. Если пускать эту проблему на самотек, то со временем станет только хуже. Раздельный сбор и вторичная переработка необходимы.
В наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
Состав и свойства
Получение пластмасс
Пластмассы - это материалы, полученные на основе синтетических или естественных полимеров (смол). Синтезируются полимеры путем полимеризации или поликонденсации мономеров в присутствии катализаторов при строго определенных температурных режимах и давлениях.
В полимер с различной целью могут вводиться наполнители, стабилизаторы, пигменты, могут составляться композиции с добавкой органических и неорганических волокон, сеток и тканей.
Таким образом, пластмассы в большинстве случаев являются многокомпонентными смесями и композиционными материалами, у которых технологические свойства, в том числе и свариваемость, в основном определяются свойствами полимера.
В зависимости от поведения полимера при нагревании различают два вида пластмасс - термопласты, материалы, которые могут многократно нагреваться и переходить при этом из твердого в вязко-текучее состояние, и реактопласты, которые могут претерпевать этот процесс лишь однократно.
Особенности строения
Пластмассы (полимеры) состоят из макромолекул, в которых более или менее регулярно чередуется большое число одинаковых или неодинаковых атомных группировок, соединенных химическими связями в длинные цепи, по форме которых различают линейные полимеры, разветвленные и сетчато-пространственные.
По составу макромолекул полимеры делятся на три класса:
1) карбоцепные, основные цепи которых построены только из углеродных атомов;
2) гетероцепные, в основных цепях которых, кроме атомов углерода, содержатся атомы кислорода, азота, серы;
3) элементоорганические полимеры, содержащие в основных цепях атомы кремния, бора, алюминия, титана и других элементов.
Макромолекулы обладают гибкостью и способны изменять форму под влиянием теплового движения их звеньев или электрического поля. Это свойство связано с внутренним вращением отдельных частей молекулы относительно друг друга. Не перемещаясь в пространстве, каждая макромолекула находится в непрерывном движении, которое выражается в смене ее конформаций.
Гибкость макромолекул характеризует величина сегмента, т. е. число звеньев в ней, которые в условиях данного конкретного воздействия на полимер проявляют себя как кинетически самостоятельные единицы, например в поле ТВЧ как диполи. По реакции к внешним электрическим полям различают полярные (ПЭ, ПП) и неполярные (ПВХ, полиаксилонитрил) полимеры. Между макромолекулами действуют силы притяжения, вызванные ван-дер-ваальсовым взаимодействием, а также водородными связями, ионным взаимодействием. Силы притяжения проявляются при сближении макромолекул на 0,3-0,4 им.
Полярные и неполярные полимеры (пластмассы) между собой несовместимы - между их макромолекулами не возникает взаимодействия (притяжения), т. е. они между собой не свариваются.
Надмолекулярная структура, ориентация
По структуре различают два вида пластмасс - кристаллические и аморфные. В кристаллических в отличие от аморфных наблюдается не только ближний, но и дальний порядок. При переходе из вязко-текучего состояния в твердое макромолекулы кристаллических полимеров образуют упорядоченные ассоциации-кристаллиты преимущественно в виде сферолитов (рис. 37.1). Чем меньше скорость охлаждения расплава термопласта, тем крупнее вырастают сферолиты. Однако и в кристаллических полимерах всегда остаются аморфные участки. Изменяя скорость охлаждения, можно регулировать структуру, а следовательно, и свойства сварного соединения.
Резкое различие продольных и поперечных размеров макромолекул приводит к возможности существования специфического для полимеров ориентированного состояния. Оно характеризуется расположением осей цепных макромолекул преимущественно вдоль одного направления, что приводит к проявлению анизотропии свойств изделия из пластмассы. Получение ориентированных пластмасс осуществляется путем их одноосной (5-10-кратной) вытяжки при комнатной или повышенной температуре. Однако при нагреве (в том числе и при сварке) эффект ориентации снижается или исчезает, так как макромолекулы вновь принимают термодинамически наиболее вероятные конфигурации (конформации) благодаря энтропийной упругости, обусловленной движением сегментов.
Реакция пластмасс на термомеханический цикл
Все конструкционные термопласты при нормальных температурах находятся в твердом состоянии (кристаллическом или застеклованном). Выше температуры стеклования (Т ст) аморфные пластмассы переходят в эластическое (резиноподобное) состояние. При дальнейшем нагреве выше температуры плавления (T пл) кристаллические полимеры переходят в аморфное состояние. Выше температуры текучести Т T и кристаллические, и аморфные пластмассы переходят в вязкотекучее состояние Все эти изменения состояния обычно описываются термомеханическими кривыми (рис. 37.2), являющимися важнейшими технологическими характеристиками пластмасс. Образование сварного соединения происходит в интервале вязкотекучего состояния термопластов. Реактопласты при нагреве выше Т T претерпевают радикальные процессы и в отличие от термопластов образуют пространственные полимерные сетки, не способные к взаимодействию без их разрушения, на что требуется применение специальных химических присадок.
Основные пластмассы для сварных конструкций
Наиболее распространенными конструкционными пластмассами являются группы термопластов на основе полиолефинов: полиэтилена высокого и низкого давления, полипропилена, полиизобутилена.
Полиэтилен [..-СН 2 -СН 2 -...] n высокого и низкого давления - кристаллические термопласты, отличающиеся между собой прочностью, жесткостью, температурой текучести. Полипропилен [-СН 2 -СН(СН 3)-] n более температуростоек, чем полиэтилен, и обладает большей прочностью и жесткостью.
В значительных объемах используются хлорсодержащие пластики на основе полимеров и сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида.
Поливинилхлорид (ПВХ) [-(СН 2 -СНСl-)] n - аморфный полимер линейного строения, в исходном состоянии является жестким материалом При добавке к нему пластификатора можно получить очень пластичный и хорошо сваривающийся материал - пластикат. Из жесткого ПВХ - винипласта - изготавливают листы, трубы, прутки, а из пластиката - пленку, шланги и другие изделия. Из ПВХ изготавливаются также вспененные материалы (пенопласты).
Значительную группу полимеров и пластмасс на их основе составляют полиамиды , содержащие в цепи макромолекул амидные группы [-СО-Н-]. Это в большинстве кристаллические термопласты с четко выраженной температурой плавления. Отечественная промышленность выпускает главным образом алифатические полиамиды, используемые для изготовления волокон, отливки деталей машин, получения пленок. К полиамидам относятся, в частности, широко известные поликапролактам и полнамид-66 (капрон).
Наибольшую известность из группы фторлонов получил политетрафтор-этилен-фторлон-4 (фторопласт 4). В отличие от других термопластов при нагреве он не переходит в вязкотекучее состояние даже при температуре деструкции (около 415°С), поэтому его сварка требует особых приемов. В настоящее время химической промышленностью освоен выпуск хорошо сваривающихся плавких фторлонов; Ф-4М, Ф-40, Ф-42 и др. Сварные конструкции из фторсодержащих пластиков обладают исключительно высокой стойкостью к агрессивным средам и могут воспринимать рабочие нагрузки в широком диапазоне температур.
На основе акриловой и метакриловой кислоты производятся акриловые пластики . Наиболее известная в практике производная на их основе - пластмасса полнметилметакрилат (торговая марка «плексиглас»). Эти пластики, обладающие высокой прозрачностью, используются как светопроводящие изделия (в виде листа, прутков и т. д.) Нашли применение также сополимеры метилметакрилата и акрилонитрила, которые обладают большей прочностью и твердостью. Все пластики этой группы хорошо свариваются.
Хорошей прозрачностью отличается группа пластиков на основе полистирола . Этот линейный термопласт хорошо сваривается тепловыми способами.
Для изготовления сварных конструкций преимущественно в электротехнической промышленности используют сополимеры стирола с метилстиролом, акрилонитрилом, метилметакрилатом и, в частности, акрилонитрилбутадиенстирольные (АБС) пластики. Последние отличаются от хрупкого полистирола более высокой ударной прочностью и теплостойкостью.
В сварных конструкциях находят применение пластмассы на основе поликарбонатов - сложных полиэфиров угольной кислоты. Они обладают более высокой вязкостью расплава, чем другие термопласты, однако свариваются удовлетворительно. Из них изготавливают пленки, листы, трубы и различные детали, в том числе декоративные. Характерными особенностями являются высокие диэлектрические и поляризационные свойства.
Формообразование деталей из пластмасс
Термопласты поставляются для переработки в гранулах размером 3-5 мм. Основными технологическими процессами изготовления полуфабрикатов и деталей из них являются: экструзия, литье, прессование, каландрирование, производимые в температурном интервале вязкотекучего состояния.
Трубопроводы из полиэтиленовых и поливинилхлоридных труб применяют для транспорта агрессивных продуктов, в том числе нефти и газа с содержанием сероводорода и углекислоты и химических (неароматических) реагентов в химическом производстве. Резервуары и цистерны для перевозки кислот и щелочей, травильные ванны и другие сосуды облицовываются пластмассовыми листами, соединяемыми с помощью сварки Герметизация пластикатом помещений, загрязняемых изотопами, покрытие полов линолеумом также осуществляются с помощью сварки. Консервация пищевых продуктов в тубы, коробки и банки, упаковка товаров и почтовых посылок резко ускоряются с применением сварки.
Машиностроительные детали . В химическом машиностроении свариваются корпуса и лопатки различного рода смесителей, корпуса и роторы насосов для перекачки агрессивных сред, фильтры, подшипники и прокладки из фторопласта, из полистирола сваривается осветительная арматура, из капрона неэлектропроводные шестерни, валики, муфточки, штоки, из фторлона - несмазывающиеся подшипники, вытеснители топлива и т д.
Оценка свариваемости пластмасс
Основные стадии процесса сварки
Процесс сварки термопластов состоит в активации свариваемых поверхностей деталей, либо находящихся уже в контакте (), либо приводимых в контакт после ( , и т. д.) или одновременно с активизацией ( , УЗ-сварка).
При плотном контакте активированных слоев должны реализоваться силы межмолекулярного взаимодействия.
В процессе образования сварных соединений (при охлаждении) происходит формирование надмолекулярных структур в шве, а также развитие полей собственных напряжений и их релаксация. Эти конкурирующие процессы определяют конечные свойства сварного соединения. Технологическая задача сварки состоит в том, чтобы максимально приблизить по свойствам шов к исходному - основному материалу.
Механизм образования сварных соединений
Реологическая концепция . Согласно реологической концепции, механизм образования сварного соединения включает два этапа - на макроскопическом и микроскопическом уровнях. При сближении под давлением активированных тем или иным способом поверхностей соединяемых деталей вследствие сдвиговых деформаций происходит течение расплава полимера. В результате этого удаляются из зоны контакта ингредиенты, препятствующие сближению и взаимодействию ювенильных макромолекул (эвакуируются газовые, окисленные прослойки). Вследствие разности скоростей течения расплава не исключено и перемешивание макрообъемов расплава в зоне контакта. Только после удаления или разрушения дефектных слоев в зоне контакта, когда ювенильные макромолекулы сблизятся на расстояния действия Ван-дер-Ваальсовых сил, возникает взаимодействие (схватывание) между макромолекулами слоев соединяемых поверхностей деталей. Этот аутогезионный процесс происходит на микроуровне. Он сопровождается взаимодиффузией макромолекул, обусловленной энергетическим потенциалом и неравномерностью градиента температур в зоне свариваемых поверхностей.
Итак, чтобы образовалось сварное соединение двух поверхностей, необходимо прежде всего обеспечить течение расплава в этой зоне.
Течение расплава в зоне сварки зависит от его вязкости: чем меньше вязкость, тем активнее происходят сдвиговые деформации в расплаве - разрушение и удаление дефектных слоев на контактирующих поверхностях, тем меньшее давление необходимо прилагать для соединения деталей.
Вязкость расплава в свою очередь зависит от природы пластмассы (молекулярной массы, разветвленности макромолекул полимера) и температуры нагрева в интервале вязкотекучести. Следовательно, вязкость может служить одним из признаков, определяющих свариваемость пластмассы: чем она меньше в интервале вязкотекучести, тем лучше свариваемость и, наоборот, чем больше вязкость, тем сложнее разрушить и удалить из зоны контакта ингредиенты, препятствующие взаимодействию макромолекул. Однако нагрев для каждого полимера ограничен определенной температурой деструкции Т д, выше которой происходит его разложение - деструкция. Термопласты различаются по граничным значениям температурного интервала вязкотекучести, т. е. между температурой их текучести Т T и деструкции Т д (табл. 37.2).
Классификация термопластов по их свариваемости . Чем шире интервал вязкотекучести термопласта (рис. 37.3), тем практически проще получить качественное сварное соединение, ибо отклонения по температуре в зоне шва отражаются менее на величине вязкости. Наряду с интервалом вязкотекучести и минимальным уровнем в нем значений вязкости заметную роль играет в реологических процессах при образовании шва градиент изменения вязкости в этом интервале. За количественные показатели свариваемости приняты: температурный интервал вязкотекучести ΔT, минимальное значение вязкости η min и градиент изменения вязкости в этом интервале.
По свариваемости все термопластичные пластмассы можно разбить по этим показателям на четыре группы (табл. 37.3).
Сварка термопластичных пластмасс возможна, если материал переходит в состояние вязкого расплава, если его температурный интервал вязкотекучести достаточно широк, а градиент изменения вязкости в этом интервале минимальный, так как взаимодействие макромолекул в зоне контакта происходит по границе, обладающей одинаковой вязкостью.
В общем случае температура сварки назначается, исходя из анализа термомеханической кривой для свариваемой пластмассы, принимаем ее на 10-15° ниже Т д. Давление принимается такое, чтобы эвакуировать расплав поверхностного слоя в грат либо разрушить его, исходя из конкретной глубины проплавления и теплофизических показателей свариваемого материала. Время выдержки t CB определяется исходя из достижения квазистационарного состояния оплавления и проплавления либо по формуле
где t 0 - константа, имеющая размерность времени и зависящая от толщины соединяемого материала и способа нагрева; Q - энергия активации; R - газовая постоянная; Т - температура сварки.
При экспериментальной оценке свариваемости пластмасс фундаментальным показателем является длительная прочность сварного соединения, работающего в конкретных условиях по сравнению с основным материалом.
Испытываются образцы, вырубленные из сварного соединения, на одноосное растяжение. При этом временной фактор моделируется температурой, т. е. используется принцип температурно-временной суперпозиции, основанный на допущении, что при данном напряжении связь между длительной прочностью к температурой однозначна (метод Ларсона-Миллера).
Методы повышения свариваемости
Схемы механизма образования сварных соединений термопластов . Повышение их свариваемости может производиться за счет расширения температурного интервала вязкотекучести, интенсификации удаления ингредиентов или разрушения дефектных слоев в зоне контакта, препятствующих сближению и взаимодействию ювенильных макромолекул.
Возможно несколько путей:
введение в зону контакта присадки в случае недостаточного количества расплава (при сварке армированных пленок), при сварке разнородных термопластов присадка по составу должна обладать сродством к обоим свариваемым материалам;
введение в зону сварки растворителя или более пластифицированной присадки;
принудительное перемешивание расплава в шве путем смещения соединяемых деталей не только вдоль линии осадки, но и возвратно-поступательно поперек шва на 1,5-2 мм или наложением ультразвуковых колебаний. Активизация в зоне контакта перемешивания расплава может производиться после оплавления стыкуемых кромок нагревательным инструментом, имеющим ребристую поверхность. Свойства сварного соединения могут быть улучшены последующей термической обработкой соединения. При этом снимаются не только остаточные напряжения, но возможно исправление структуры в шве и околошовной зоне, особенно у кристаллических полимеров. Многие из изложенных мероприятий приближают свойства сварных соединений к свойствам основного материала.
При сварке ориентированных пластмасс во избежание потери их прочности вследствие переориентации при нагреве до вязко-текучего состояния полимера применяют химическую сварку, т. е. процесс, при котором в зоне контакта реализуются радикальные (химические) связи между макромолекулами. Химическую сварку применяют и при соединении реактопластов, детали из которых не могут переходить при повторном нагреве в вязкотекучее состояние. Для инициирования химических реакций в зону соединения при такой сварке вводят различные реагенты в зависимости от соединяемого вида пластмасс. Процесс химической сварки, как правило, производится при нагреве места сварки.
Волченко В.Н. Сварка и свариваемые материалы т.1. -M. 1991
Что за материал используется при производстве пластиковых тар. Чем пластики отличаются друг от друга? Пластмасса
Определить вид пластмассы, если имеется маркировка, достаточно легко - а как быть, если никакой маркировки нет, а узнать, из чего сделана вещь - необходимо?! Для быстрого и качественного распознавания различных видов пластмасс достаточно немного желания и практического опыта. Методика достаточно проста: анализируются физико-механические особенности пластмасс (твердость, гладкость, эластичность и т. д.) и их поведение в пламени спички (зажигалки).Может показаться странным, но различные виды пластмасс и горят по-разному! Например, одни ярко вспыхивают и интенсивно сгорают (почти без копоти), другие, наоборот, сильно коптят. Пластмасса даже издаёт разные звуки при своем горении! Поэтому так важно по набору косвенных признаков точно идентифицировать вид пластмассы, ее марку.
Как определить ПЭВД (полиэтилен высокого давления, низкой плотности) . Горит синеватым, светящимся пламенем с оплавлением и горящими потеками полимера. При горении становится прозрачным, это свойство сохраняется длительное время после гашения пламени. Горит без копоти. Горящие капли, при падении с достаточной высоты (около полутора метров), издают характерный звук. При остывании, капли полимера похожи на застывший парафин, очень мягкие, при растирании между пальцами- жирны на ощупь. Дым потухшего полиэтилена имеет запах парафина. Плотность ПЭВД: 0,91-0,92 г/см. куб.
Как определить ПЭНД (полиэтилен низкого давления, высокой плотности) . Более жесткий и плотный чем ПЭВД, хрупок. Проба на горение - аналогична ПЭВД. Плотность: 0,94-0,95 г/см. куб.
Как определить Полипропилен. При внесении в пламя, полипропилен горит ярко светящимся пламенем. Горение аналогично горению ПЭВД, но запах более острый и сладковатый. При горении образуются потеки полимера. В расплавленном виде - прозрачен, при остывании - мутнеет. Если коснуться расплава спичкой, то можно вытянуть длинную, достаточно прочную нить. Капли остывшего расплава жестче, чем у ПЭВД, твердым предметом давятся с хрустом. Дым с острым запахом жженой резины, сургуча.
Как определить Полиэтилентерафталат (ПЭТ) . Прочный, жёсткий и лёгкий материал. Плотность ПЭТФ составляет 1, 36 г/см.куб. Обладает хорошей термостойкостью (сопротивление термодеструкции) в диапазоне температур от - 40° до + 200°. ПЭТФ устойчив к действию разбавленных кислот, масел, спиртов, минеральных солей и большинству органических соединений, за исключением сильных щелочей и некоторых растворителей. При горении сильно коптящее пламя. При удалении из пламени самозатухает.
Полистирол . При сгибании полоски полистирола, легко гнется, потом резко ломается с характерным треском. На изломе наблюдается мелкозернистая структура.Горит ярким, сильно коптящим пламенем (хлопья копоти тонкими паутинками взмывают вверх!). Запах сладковатый, цветочный.Полистирол хорошо растворяется в органических растворителях (стирол, ацетон, бензол).
Как определить Поливинилхлорид (ПВХ). Эластичен. Трудногорюч (при удалении из пламени самозатухает). При горении сильно коптит, в основании пламени можно наблюдать яркое голубовато-зеленое свечение. Очень резкий, острый запах дыма. При сгорании образуется черное, углеподобное вещество (легко растирается между пальцами в сажу).Растворим в четыреххлористом углероде, дихлорэтане. Плотность: 1,38-1,45 г/см. куб.
Как определить Полиакрилат (органическое стекло). Прозрачный, хрупкий материал. Горит синевато-светящимся пламенем с легким потрескиванием. У дыма острый фруктовый запах (эфира). Легко растворяется в дихлорэтане.
Как определить Полиамид (ПА). Материал имеет отличную масло-бензостойкость и стойкость к углеводородным продуктам, которые обеспечивают широкое применение ПА в автомобильной и нефтедобывающей промышленности (изготовление шестерен, искуственных волокон…). Полиамид отличается сравнительно высоким влагопоглощением, которое ограничивает его применение во влажных средах для изготовления ответственных изделий. Горит голубоватым пламенем. При горении разбухает, “пшикает”, образует горящие потеки. Дым с запахом паленого волоса. Застывшие капли очень твердые и хрупкие. Полиамиды растворимы в растворе фенола, концентрированной серной кислоте. Плотность: 1,1-1,13 г/см. куб. Тонет в воде.
Как определить Полиуретан. Основная область применения - подошвы для обуви. Очень гибкий и эластичный материал (при комнатной температуре). На морозе - хрупок. Горит коптящим, светящимся пламенем. У основания пламя голубое. При горении образуются горящие капли-потеки. После остывания, эти капли - липкое, жирное на ощупь вещество. Полиуретан растворим в ледяной уксусной кислоте.
Как определить Пластик АВС . Все свойства по горению аналогичны полистиролу. От полистирола достаточно сложно отличить. Пластик АВС более прочный, жесткий и вязкий. В отличие от полистирола более устойчив к бензину.
Как определить Фторопласт-3. Применяется в виде суспензий для нанесения антикоррозийных покрытий. Не горюч, при сильном нагревании обугливается. При удалении из пламени сразу затухает. Плотность: 2,09-2,16 г/см.куб.
Как определить Фторопласт-4. Безпористый материал белого цвета, слегка просвечивающийся, с гладкой, скользкой поверхностью. Один из лучших диэлектриков! Не горюч, при сильном нагревании плавится. Не растворяется практически ни в одном растворителе. Самый стойкий из всех известных материалов. Плотность: 2,12-2,28 г/см.куб. (зависит от степени кристалличности - 40-89%).
Физико-химические свойства отходов пластмасс по отношению к кислотам
| Наименование отхода | Воздействующие факторы |
|||||
| H 2 SO 4 (к) Хол. | H 2 SO 4 (к) Кипяч. | HNO 3 (к) Хол. | HNO 3 (к) Кипяч. | HCl (к) Хол. | HCl (к) Кипяч. |
|
| Бутылки из-под кока-колы | Без изменений | Приобрели окраску Сворачива-ются | Без изменений | Без изменений | Без изменений | Образцы свернулись |
| Пластико-вые пакеты | Без изменений | Практически растворились | Без изме-нений | Без изменений | Без изменений | Образцы раствори-лись |
Физико - химический свойств отходов пластмасс отходов пластмасс по отношению к щелочам
ЛЮБОЙ пластик выделяет в содержимое бутылки химикаты разной степени опасности.
Занимаясь с детьми всегда открываешь для себя много нового. Пока я готовила материал для занятий по окружающему миру - прочла много интересного про Полярную звезду (я даже не знала, в чем ее особенность) и размеры Вселенной, историю Олимпийских игр и наконец-то сама перестала путать пресмыкающихся и земноводных:). Но одна тема задела меня особенно.
Из чего делают пластмассу
Сейчас мы изучаем раздел "хозяйство". Изучаем довольно поверхностно, поскольку профессии, производство хлеба и подобные вопросы мы раньше уже затрагивали. Но, чтобы вспомнить посмотрели несколько видео (спасибо Татьяне), в том числе и про изготовление пластмассы.
И все бы хорошо. Ролик нарисован довольно понятно. Но до этого мы с Варварой знакомились с темой загрязнения мирового океана и многие вещи меня шокировали. Я просто никогда не задумывалась об этом! Мне всегда было жалко выбрасывать стекло, но о пластмассе я просто не думала. А многие предпочтут вообще ухмыльнуться и махнуть на это рукой. Ведь мы уже не можем отказаться от пластик.
Куда уходит пластик...
- Пластмасса - неестественный для природы материал и потому практически не разлагается. Пластик не "переварится" землей и не вернется в землю.
- Полимеры изготавливают из не возобновляемого природного ресурса - нефти и газа.
- Примерно 150 млн. тонн пластмассы производится ежегодно и этот объем увеличивается.
- Практически 90% из того, что было произведено мы выбросим сразу или в течении нескольких месяцев (пакеты, бутылки, упаковки, зажигалки и тому подобное).
- Пластиковые отходы нельзя складировать или закапывать. Пластик впитывает из воды токсичные вещества, эти соединения просачиваются в грунтовые воды.
- Пластиковые отходы опасно жечь, при сжигании образуются токсичные газы, опасные для человека и атмосферы.
- Пластиковые отходы можно перерабатывать, но на переработку идет лишь 5%, и предметы из переработанного пластика в третий раз переработать нельзя, они тоже не будут естественно разлагаться. Это лишь небольшая отсрочка и успокоение совести. Хотя это все-таки лучше.
- "Биоразлагаемые" пластики - в большинстве маркетинговый ход, нет совершенно безопасных пластиковых отходов.
...в какие города
В мире есть города-свалки, куда из Европы и США свозят технологический и электронный мусор. Токсичные вещества в почве, воде и воздухе в этих местах превышают все мыслимые нормы. Но мы ведь этого не видим. Мы бросили мусор в мешок, мешок погрузили в машину, и мы наслаждаемся чистотой, удобством и одноразовыми вещами. А люди в городах-свалках редко доживают до 30 лет.
Пластиковая каша мирового океана
Но большинство отходов путешествуют сами по себе. В мировом океана существуют пять больших "мусороворотов", куда мировое течение сносит пластиковый мусор. Самое большое - Тихоокеанское мусорное пятно, или, как его называют, восточный мусорный континент. Это пятно взвеси крупных и мелких пластиковых частиц площадью около 700 - 1,5 млн квадратных километров, содержащие более ста миллионов тонн мусора.
- В некоторых местах пластика в воде в несколько раз больше, чем планктона.
- Пластик не разлагается, а рассыпается под воздействием води и солнца, и каждая его частичка становится токсичной. Сотни тысяч морских животных страдает от отравлений. Некоторые токсины вызывают гормональные сбои.
- Черепахи погибают, глотая пластиковые пакеты, которые они принимают за медуз. Птицы кормят птенцов пластиковыми крышечками от бутылок.
Можно ли прожить без пластика
И пока ученые ищут более совершенные и коммерчески оправданные способы утилизации пластмассы и электронного мусора, мы его ежегодно и ежедневно пополняем. И мы уже не может отказаться от этого.
Для ребенка вся эта информация пока не понятна и сложна для восприятия. Но многие вопросы мы обсудили о том, что мы может сделать в кругу нашей семьи, нашего дома.
В стартовом ролике много преувеличений. Отсутствие пластмассы не вернет нас в каменный век, разумеется. Мы всегда покупали одежду только из хлопка и льна, мебель у нас деревянная, но мы не может отказаться от бытовой техники, зубной пасты и щетки, баночек для шампуней, выключателей и розеток, и сотни других вещей, наполняющих наш дом.
Мой муж, например, очень любит выкидывать. Для него легкость покупки и смены вещей - это что-то вроде символа удобства и состоятельности. И мои предложения, например, не выбрасывать бутылку, а налить воду дома и взять с собой, вместо того, чтобы покупать опять - он воспринимал только как скряжничество.
Но! наконец-то мы договорились обходиться без мелких игрушек из киндер-сюрпризов и Макдональдса! Я давно борюсь с ними. Как и вообще с частыми покупками мелких дешевых игрушек, большинство из которых не несут никакой пользы, кроме коммерческого дохода их создателям. Огромная индустрия псевдо-игрушек, направленных на коллекционирование, постоянные покупки, позволяющая нам "откупаться" от детей.
Мы постараемся чаще обращать внимание на альтернативы: деревянные и текстильные игрушки, жестяную и бумажную упаковку (например, яиц), не забывать брать с собой в магазин сумки, вместо десятка (!) пакетиков, которые здесь дают в супермаркетах, стараться продлить срок жизни вещей и вообще продуманно относиться к каждой новой вещи, переступающей порог нашего дома.
Да, это будет капля в море, вернее в океане с мусором. Но это ведь не оправдание не делать вообще ничего.
Пластмассы – это материалы на основе полимеров (высокомолекулярных соединений), в состав которых может входить значительное число компонентов как органического, так и минерального происхождения, обеспечивающих реализацию в материале широкого спектра разнообразных свойств.
Пластмассы применяются в основном в виде твердых, жестких материалов, изделия из которых способны выдерживать значительные нагрузки. Температурная область эксплуатации пластмасс охватывает интервал от - 200 ° С до +800…-1000 ° С.
Физические свойства полимеров зависят не только от молекулярного веса и формы молекулы, но и от строения молекулярной цепочки. Современная технология синтеза полимеров позволяет контролировать возможность образования различных структур. К основным молекулярным структурам полимеров относятся: линейные, разветвленные, сшитые и сетчатые, а также возможные изомерные конфигурации.
На рисунке 5.1 представлены схематические изображения линейных, разветвленных, сшитых и сетчатых полимеров.
Линейные полимеры – это макромолекулы, в которых повторяющиеся единицы последовательно присоединяются к концам друг друга. Такие длинные макромолекулы представляют собой гибкие цепочки, которые можно сравнить со спагетти (рисунок 5.1, а ). Между цепочками линейных полимеров может существовать вандерваальсово взаимодействие с образованием водородных связей. Типичными примерами линейных полимеров являются полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат, полибутадиен, нейлон и фторопласты.
Разветвленные (лестничные) полимеры представляют собой основную цепь макромолекулы с присоединенными боковыми длинными ответвлениями (рисунок 5. 1, б ). Боковые ветви, присоединенные к основной цепи, могут образовываться в ходе химических реакций в процессе синтеза полимера.
Рисунок 5.1. Схематические изображения полимеров: а – линейные; б – разветвленные; в – сшитые; г – сетчатые
Плотность молекулярной упаковки снижается, что приводит к уменьшению удельного веса материала. В полимерах, которые обычно рассматриваются как линейные, также могут существовать боковые ответвления. Например, полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) – это линейный полимер, а макромолекулы полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) содержат короткие боковые ответвления.
Разветвленная форма соответствует полиизопрену, полиизобутилену, полиэтилентерефталату.
Сшитые полимеры имеют соседние линейные цепочки, связанные между собой в различных местах ковалентными связями (рисунок 5.1, в ). Образование поперечных сшивок происходит непосредственно в процессе синтеза, а также путем необратимых химических реакций с другими химическими веществами, например серой. Часто формирование поперечных сшивок осуществляется путем введения посторонних атомов или молекул, ковалентно присоединяемых к основным цепям. В частности резины получаются именно вследствие образования поперечных связей между макромолекулярными цепями.
Сшитые формы макромолекул свойственны полиизобутилену, фторопласту, некоторым видам силикона и эпоксидированным полимерам. К полимерным композициям со сшитой трехмерной формой макромолекул относятся эбониты и фенопласты.
Сетчатые полимеры представляют собой полифункциональные мономеры, образующие три или более активные ковалентные связи, которые выстраиваются в трехмерную сетчатую структуру. Такие материалы обладают особенными механическими и термическими свойствами. К таким полимерам относятся эпоксидные смолы, полиуретаны и фенолформальдегидные смолы. Сшитую сетчатую (паркетную) форму макромолекул имеют целлюлоза, хитин и другие при родные полимеры.
Для оценки качества полимерных материалов в классификационной системе выделены два основных параметра: прочность, т. е способность противостоять внешним нагрузкам и теплостойкость – способность сохранять работоспособность в определенном интервале температур.
Промышленные полимеры по своим свойствам могут быть разделены на 4 группы:
1) пластмассы общетехнического назначения (полиолефины, полистиролы, поливинилхлорид, полиакрилаты, эфиры целлюлозы);
2) пластмассы инженерно-технического назначения (материалы на основе полиамидов, поликарбоната, полиацеталей, модифицированного полифениленоксида, полиалкилентерефталатов;
3) теплостойкие и высокопрочные пластики;
4) материалы специального назначения.
Состав пластмасс разнообразен. Простые пластмассы – это полимеры без добавок. Сложные пластмассы – это смеси полимеров с различными добавками, такими как наполнители, стабилизаторы, пластификаторы и т. д. Изделия из пластмасс изготавливаются как на основе индивидуального полимера, так и полимернаполненной композиции.
Наполнители добавляют в количестве 40…70 % по массе для повышения механических свойств, снижения стоимости и изменения других параметров. Наполнители – это органические и неорганические вещества в виде порошков (древесная мука, сажа, слюда, кварцевый песок, тальк, двуокись титана, графит), волокон (хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые, полимерные) и листов (бумага, ткани из различных волокон, древесный шпон).
Стабилизаторы – различные органические вещества, которые вводят в количестве нескольких процентов для сохранения структуры молекул и стабилизации свойств.
Пластмассы имеют свойство стареть в связи изменением структуры молекул. Добавки стабилизаторов замедляют старение.
Пластификаторы добавляют в количестве 10…20 % для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости.
Пластификаторами являются вещества, которые уменьшают межмолекулярное взаимодействие и хорошо совмещаются с полимерами. Часто пластификаторами служат эфиры, а иногда и полимеры с гибкими молекулами и небольшой молекулярной массой (олигомеры).
Специальные добавки – смазочные материалы, красители, добавки для уменьшения статических зарядов и горючести, для защиты от плесени, ускорители и замедлители отверждения и другие – служат для изменения или усиления какого-либо свойства.
Отвердители, изменяя структуру полимеров, влияют на многие свойства пластмасс. Чаще всего используют такие отвердители, которые ускоряют полимеризацию (оксиды некоторых металлов, уротропин и другие вещества).
В зависимости от поведения при нагревании полимеры делятся на две группы – термопластичные и термореактивные.
Термопластичные полимеры при нагревании размягчаются, а при охлаждении затвердевают. Никаких необратимых химических превращений при нагревании и охлаждении в этих полимерах не происходит.
Термореактивные полимеры или реактопласты при нагревании претерпевают необратимые химические превращения, в результате которых они твердеют, утрачивают растворимость в различных средах и способность к изменению формы.
Основой классификации пластмасс служит химический состав полимера.
Применение пластмасс как конструкционных материалов экономически целесообразно. По сравнению с металлами переработка пластмасс менее трудоемка, число операций в несколько раз меньше и отходов получается немного.
Пластмассовые детали, как правило, не нуждаются в отделочных операциях.
Характерными особенностями пластмасс являются малая плотность - 1000…2000 кг/м 3 , а у пенопластов от 15 до 800 кг/м 3 ; высокая химическая стойкость; хорошие электроизоляционные свойства; невысокая теплопроводность – 0,2…0,3 Вт/(м×К) и значительное тепловое расширение, в 10…30 раз больше, чем у обычных сталей.
К недостаткам пластмасс относятся низкая теплостойкость, большинство из них разлагается при температурах 150…300 °С, малая жесткость и небольшая вязкость по сравнению с металлами.
Все пластмассы подразделяются на термопластичные и термореактивные.
Термопласты - это пластмассы, которые после формования изделия сохраняют способность к повторной переработке.
Реактопласты – это пластические массы , переработка которых в изделия сопровождается химическими реакциями, без повторного использования в качестве вторичного сырья.
5.1.1. Термопластичные пластмассы
К основным термопластичным материалам, применяемым в промышленности, относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиамиды т. д.
Эти материалы изготавливают из высокомолекулярных органических соединений. Исходным сырьем, как правило, служат низкомолекулярные соединения. Макромолекулы имеют линейную или разветвленную форму.
Полиэтиленполучают полимеризацией этилена CH 2 = CH 2 . В результате образуются линейные молекулы с повторяющимся звеном (- CH 2 - CH 2 -) n . При полимеризации (температура 80 °С и давление до 200 МПа) получают полиэтилен низкого давления (ПЭНД) или высокой плотности (ПЭВП).
Если полимеризация осуществляется при давлениях 300…400 МПа и температуре 150 °С, получают полиэтилен среднего давления (ПЭСД). При более высоких давлениях и температуре 200…300 °С получают полиэтилен высокого давления (ПЭВД) или низкой плотности (ПЭНП). Предел прочности при растяжении составляет 8…16 МПа для ПЭВД, 21-29 МПа для ПЭСД и 26,5-32,5 для ПЭНД. Относительное удлинение меняется от 200 % для ПЭНД до 800 % для ПЭВД.
Температура плавления полиэтилена находится в пределах от 105 до 130 °С. Изделия из ПЭВД могут эксплуатироваться до 60 °С, из ПЭНД – до 100 °С. Изделия становятся хрупкими при температуре ниже –70 °С. Полиэтилен обладает водостойкостью, стоек в растворах серной и соляной кислот, щелочах.
Пленки из полиэтилена газопроницаемы, но водяные пары проникают плохо. Поэтому их используют для упаковки продуктов. Полиэтилен является экологически безвредным, поэтому его применяют в медицине, жилищном строительстве, в пищевом машиностроении.
Полипропиленполучают полимеризацией пропилена. Химическая формула повторяющегося звена молекул - . Технологический процесс производства полипропилена во многом сходен с производством полиэтилена низкого давления. Полипропилен имеет более высокую прочность, чем полиэтилен (s в = 25…40 МПа), обладает высокой ударной вязкостью, может эксплуатироваться без нагрузки до 150 °С. Имеет низкую морозостойкость – до –30 °С.
Полипропилен перерабатывается экструзией, литьем под давлением, прессованием, его можно сваривать, напылять на металл, ткань, картон, подвергать механической обработке.
Полипропилен применяют для изготовления труб, пленки, синтетического волокна. Пленки из полипропилена обладают высокой прозрачностью, теплостойкостью, имеют малую газо- и паропроницаемость. Полипропилен применяют также и для изготовления пористых материалов – пенопластов.
Из поливинилхлорида (- CH 2 – CHCl -) n изготавливают два вида пластмасс – винипласт и пластикат.
Винипласт представляет собой жесткий поливинилхлорид, не содержащий пластификаторов. Его выпускают в виде листов, труб, пленок и сварочных прутков. Пленочный винипласт используют в качестве антикоррозионного покрытия, футеровки химической аппаратуры, для изоляции электрических проводов. Срок службы винипласта в 2…3 раза больше, чем у других неметаллических коррозионностойких материалов. В качестве конструкционного материала наполненные композиции ПВХ могут заменять цветные металлы, так как имеют относительно высокий предел прочности (s в = 50…65 МПа).
Винипласт хорошо обрабатывается на металло- и деревообрабатывающих станках, поддается сварке и склеиванию.
При нагреве склеивается с металлом и бетоном. Его применяют для упаковки лекарств и пищевых продуктов, для изготовления обложек книг и папок, для электротехнических целей, вентиляционных воздуховодов и других конструкций.
Пластикат представляет собой пластифицированный поливинилхлорид. Пластикат обладает хорошей стойкостью к старению, эластичен, влагонепроницаем, не горюч, стоек против действия бензина и различных масел. Морозостоек до –50 °С.
Пластикат используется для изготовления различных изделий, в частности – линолеума.
Полистирол получают полимеризацией стирола. Он имеет химическую формулу 
. Полистирол является твердым материалом, устойчив к воздействию растворов кислот, щелочей, светостоек. Растворяется в органических растворителях. Полистирол является отличным диэлектриком при температурах от –80 до +110 °С. Его используют для изготовления изоляторов, фасонных изделий, лент и труб для изоляции проводов, корпуса электроприборов, телефонов.
Полиамиды представляют собой сложные полимеры, содержащие амидные группы . В настоящее время синтезировано очень большое число полиамидов, но наибольшее промышленное использование получили капрон, нейлон и лавсан. Перерабатывают полиамиды в изделия литьем под давлением, экструзией и центробежным литьем.
Полиамиды отличаются высокой прочностью (s в = 75…85 МПа) особенно при ударных нагрузках, хорошей эластичностью (волокно из полиамида или пленку можно удлинить в 4…6 раз). Они имеют хорошие антифрикционные свойства.
Их коэффициент трения уступает лишь фторопластам. Полиамиды относятся к числу важнейших конструкционных неметаллических материалов благодаря сочетанию высокой удельной прочности с высокой коррозионной стойкостью.
Из полиамидов изготавливают подшипники, вкладыши к подшипникам, втулки, муфты, лопасти гребных винтов, электроизоляторы, медицинские инструменты.
К числу недостатков полиамидов относятся низкая морозоустойчивость, резкая зависимость свойств от поглощения воды, резкое снижение прочности при температурах превышающей 100 °С.
5.1.2. Термореактивные пластмассы
Термореактивные пластмассы отличаются от термопластичных повышенной теплостойкостью, практически полным отсутствием ползучести под нагрузкой при обычных температурах, постоянством физико-механических свойств в интервале температур их эксплуатации.
Термореактивные пластмассы получают на основе эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, фенолформальдегидных и кремнийорганических полимеров с различными наполнителями.
Из этого класса пластмасс наиболее распространенными являются фенолформальдегидные пластические массы, имеющие общее название – фенопласты. При термической деструкции полимеров этого типа образуется углеродистый остаток (так называемый кокс), обладающий высокой термостойкостью.
При нагревании или в присутствии отвердителей смолы переходят в полимеры, имеющие сетчатое строение. В зависимости от характера наполнителя и степени его дисперности фенопласты подразделяют на пресс-порошки, волокниты и слоистые пластики.
Пресс-порошки применяют для изготовления как технических, так и бытовых изделий. От характера наполнителя зависят механическая прочность, теплостойкость, химическая стойкость и диэлектрические свойства. Из органических наполнителей чаще всего используют древесную муку, из неорганических – слюду, кварц, плавиковый шпат, каолин. Пластмассы с минеральными наполнителями превосходят по свойствам пластмассы с органическим наполнителем. Максимальная температура эксплуатации составляет 200 °С.
Пресс-материалы с порошковыми наполнителями обладают относительно невысокими механическими свойствами, при растяжении s в = 30…60 МПа, при сжатии s в = 150…190 МПа.
При использовании волокнистых наполнителей из асбеста, хлопковой целлюлозы и стеклянного волокна прочность повышается до s в = 90 МПа при растяжении и s в = 1200 МПа при сжатии. При увеличении длины волокон до 30 мм ударная вязкость возрастает с 90 кДж/м 2 до 200 кДж/м 2 .
При использовании в качестве наполнителя асбестового волокна и новолачной смолы получают асбоволокнит. Из него получают изделия общетехнического назначения: переключатели, фланцы, рукоятки, шестеренки. Материал стоек к воздействию воды, слабых растворов кислот, щелочей, достаточно термостоек – до 300 °С.
На основе резольной смолы и асбеста получают фаолит. Он стоек в кислотах: серной (средних концентраций до 50 °С), соляной (всех концентраций до 100 °С), уксусной, фосфорной (до 80 °С), лимонной (до 70 °С).
Также фаолит устойчив в растворах различных солей (до 100 °С), в том числе натрия и кальция, в атмосфере газов: хлора и сернистого ангидрида до 90…100 °С. Фаолит нестоек в азотной и плавиковой кислоте, в щелочах.
Из фаолита изготавливают разнообразную аппаратуру: емкости, ректификационные башни, холодильники, барботеры, арматуру, трубы и т. д. Фаолит можно эксплуатировать до 130…150 °С. Он сравнительно хрупок, но по механической прочности превосходит кислотостойкую керамику.
При использовании в качестве наполнителя стеклянного волокна получают стекловолокнит. Это прочный, устойчивый к вибрационным нагрузкам материал, обладающий высокой удельной прочностью и стойкостью к действию агрессивных сред и микроорганизмов.
К пресс-материалам со слоистыми наполнителями относятся текстолит, гетинакс и стеклотекстолит.
Текстолит – это прессованный материал, изготавливаемый из хлопчатобумажной ткани или других слоистых материалов (например, асбестовая ткань), пропитанных фенолформальдегидной смолой и далее отвержденных. Пропитанные смолой пакеты прессуются между нагретыми плитами гидравлических прессов при температуре 145…150 °С.
Текстолит прочнее фаолита (при растяжении s в = 65…100 МПа). Он применяется для изготовления деталей, передающих усилия: шестерен, роликов для тросов, муфт и т. д.
Гетинаксимеет в качестве наполнителя бумагу и используется в электро- и радиопромышленности, особенно при изготовлении печатных схем.
Стеклотекстолит на основе стеклоткани имеет высокую удельную прочность, не уступающую, а иногда и превышающую аналогичный показатель для стали, дюралюминия и титана. Предел прочности при растяжении s в = 200…600 МПа Стеклопластики хорошо противостоят действию ударных и динамических нагрузок, обладают способностью гасить колебания элементов конструкций. Они стойки к воздействию растворов электролитов, масел, жидких топлив. Из них изготавливают крупногабаритные конструкции для хранения и транспортировки агрессивных жидкостей.
Прочностные свойства и теплостойкость могут быть повышены, если применять в качестве связующего материала эпоксидные, полиэфирные или кремнийорганические полимеры.
Кремнийорганические и элементорганические соединения, содержащие фосфор, алюминий и другие элементы, применяют для получения теплостойких материалов. Пластмассы на основе кремнийорганических смол сохраняют свои свойства в диапазоне температур от –60 до +250 °С, а некоторые даже до 550 °С.
Для изготовления указанных пластмасс чаще всего применяют полисилоксаны и полифенилсилоксаны. В качестве наполнителей используют стеклянные волокна, металлические порошки, кварцевую муку и др. Из этих пластмасс изготавливают электрическое оборудование и приборы, выдерживающие кратковременные нагревы до 2000…3000 °С.
5.1.3. Пластмассы общетехнического назначения
Пластмассы общетехнического назначения изготавливают из полиолефинов. Полиолефинаминазываются полимерные материалы, получаемые путем полимеризации и сополимеризации непредельных соединений ряда олефинов – этилена, пропилена, бутана, гексана и др.
Марки полиэтиленов состоят из восьми цифр: Первая цифра указывает на способ производства: 1 – высокое давление при полимеризации;2 – низкое давление. Две последующие цифры обозначают метод производства базовой марки: 01-49 – автоклавный; 50-99 – в трубчатом реакторе. Четвертая цифра указывает на способ усреднения полимера: 0 – холодным смешением, 1 – в расплаве. Пятая цифра обозначает группу плотности. Цифры после тире – увеличенный в 10 раз показатель текучести расплава (ПТР).
Например, марка 15803-020 показывает, что это базовая марка ПЭ высокого давления (1), полученная в трубчатом реакторе (58), холодного усреднения (0), группы плотности 3 и с ПТР 2 г/10 мин.
Применяется для изготовления пленок, ламинированных и упаковочных материалов (с фольгой или бумагой), для изоляции проводов и кабелей, при изготовлении детских игрушек, изделий бытового назначения, медицинских изделий, для изготовления бутылок (для воды, соков, моющих средств и т.п.), упаковочных коробок и банок.
Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП низкого и среднего давления) характеризуется более высокой теплостойкостью, огнестойкостью, более высоким пределом при растяжении и изгибе. Марки ПЭВП (цифра 2 – низкое давление) имеют порядковые номера от 201 до 210 (синтез в среде растворителей), 270-279 (газофазный), 217-224 (высокопрочный), 215-216 (высокомолекулярный). Применяется для изготовления трубопроводов для транспортировки жидкостей и газов, коррозионно-устойчивой аппаратуры, всевозможных бутылок, бочек и других емкостей, в качестве изоляционного материала в электротехнике и электронике, при изготовлении тары для транспортировки мясной и рыбной продукции (ящики, короба).
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) обладает повышенными прочностными показателями, низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью, стойкостью к растрескиванию, химической стойкостью в наиболее агрессивных средах; температурный интервал эксплуатации от -260 до + 120 ° С. Переработка СВМПЭосуществляется методом спекания, прессования и плунжерной экструзии, литьем под давлением.
Применяется СВМПЭ для изготовления высокопрочных технических изделий, стойких к удару, растрескиванию и истиранию (шестерни, втулки, муфты, ролики, валики, звездочки и т.п.), а также в эндопротезировании, для изолирующих деталей аппаратуры, работающей в диапазоне высоких и сверхвысоких частот и пористых изделий (фильтров, глушителей шума, прокладок), для замены дорогостоящего фторопласта.
Марочный ассортимент полипропилена (ПП) включает 5 марок, получаемых при среднем давлении (01002 – 01020), 13 марок, получаемых при низком давлении (21003 – 21230) и 3 марки блоксополимера с этиленом (22007 – 22030). Обозначение марки ПП состоит из 5 цифр: первая цифра 2 или 0 указывает на давление при синтезе (низкое или среднее), вторая цифра указывает вид материала: 1 – полимер, 2 – сополимер. Три последующие цифры означают десятикратное значение показателя текучести расплава.
В обозначении композиции через тире указывается номер рецептуры стабилизации, через запятую цвет и число рецептуры окрашивания. Например, марка 21180-16,Т20 обозначает ПП, полученный на металлоорганическом катализаторе при низком давлении, ПТР составляет 18 г/10 мин, рецептура добавки №16 – антикоррозионная, материал содержит 20 % талька.
К группетермопластов также относятся полимеры на основе стирола и сополимеров с другими мономерами (акрилонитрил, метилметакрилат, бутадиен). Полистиролы подразделяются на полистирол общего назначения, ударо-прочный полистирол и АБС-пластики.
Полистирол общего назначения отличается высокими диэлектрическими свойствами, оптической прозрачностью, низкой теплостойкостью (до 70 ° С) и низкой ударной вязкостью, хорошо перерабатывается в изделия литьем под давлением и экструзией. Марочный ассортимент – 16 марок. Маркировка полистирола общего назначения – ПС. Ударо-прочный полистирол отличается повышенными показателями ударной вязкости в диапазоне температур (до -30…- 40 ° С). Маркировка ударо-прочного полистирола – УПС.
АБС-пластикиобладают повышенной теплостойкостью, ударной прочностью и хемостойкостью и перерабатываются литьем под давлением и экструзией. Марочный ассортимент около 20 марок. Маркировка АБС-пластиков – АБС.
Из полистиролов изготавливают изделия электротехнической и электронной промышленности (ПС); крупногабаритные изделия холодильников, ящики и короба для транспортировки товаров, внутреннюю облицовку зданий (УПС); корпуса телевизоров, компьютеров, лодок, детских ванн (АБС).
Поливинилхлорид (ПВХ).Различают жесткий и эластичный ПВХ.
Жесткий ПВХ (винипласт) обладает высокой механической прочностью, значительными водо- и хемостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, низкой ударной прочностью и невысокой температурой эксплуатации (до 70…80 °С). Применяется в производстве листов, труб, профилей, пленки.
Эластичный ПВХ (пластикат)характеризуется высокой эластичностью в диапазоне температур от - 60 до + 100°С, высокой водо-, бензо- и маслостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, склонностью пластификаторов к миграции и выпотеванию, что ведет к ухудшению эластичности и морозостойкости. Из эластичного ПВХ выпускаются кабели, шланги,изоляция, прокладки, обувь, изделия медицинского назначения.
Маркировка ПВХ, на примере ПВХС6358 Ж, означает: С – суспензионный, значение константы Фикентчера – 63, группа насыпной плотности – 5 (0,45 – 0,6 г/см 3), остаток на сите 8 %, рекомендуется для производства жестких изделий.
Полиметилметакрилат (ПММА).Отличается исключительно высокой прозрачностью, высокой температурой размягчения, хорошими механическими свойствами, склонностью к растрескиванию. Из ПММА изготавливают органические стекла, световые фонари бытовых приборов и зданий. Маркируется - ПММА.
Пластмассы инженерно – технического назначения.
Полиамиды– высокомолекулярные полимеры, содержащие в основной цепи амидные группы (NH-CO-) и представляющие собой высококачественные волокнообразующие материалы.
Обладают высокими физико-механическими свойствами, особенно при ударных нагрузках; прекрасной стойкостью к маслам, бензину, керосину; химической стойкостью в щелочных средах; низким коэффициентом трения и высокой износостойкостью; нестабильностью размеров в условиях эксплуатации, связанных с большим водопоглощением.
Наиболее распространенными являются полиамид – 6 (капрон), полиамид - 66, полиамид - 610 и полиамид -12.
Маркируются полиамиды – ПА - 6, ПА - 6.6, ПА - 6.10, П -12Л.
Полиформальдегиды (ПФ) – характеризуются достаточно высокой теплостойкостью (температура эксплуатации до 140 °С), высокой прочностью и жесткостью, хемостойкостью, стойкостью к углеводородам и маслам, низким водопоглощением и высокой размерной стабильностью, а также низким коэффициентом трения.
Выпускается целый ряд марок сополимеров ПФ, СФД, СТД, из которых изготавливают изделия электропромышленности, автомобилестроения, спортинвентаря, зубчатых колес, кулачков, подшипников, деталей водопроводной арматуры.
Поликарбонат (ПК)– термопластичный полимер на основе дифенилолпропана и хлорангидрида угольной кислоты, обладающий высокой стойкостью к ударным нагрузкам, низким водопоглощением, высокой оптической прозрачностью и высокими диэлектрическими свойствами. Температурный интервал эксплуатации ПК от – 100 до + 135 °С.
Широко применяется для изготовления корпусных изделий, прозрачных экранов, крышек, автомобильных фар, очков, линз, объективов фотоаппаратов. Маркируются поликарбонаты – ПК.
Полибутилентерефталат (ПБТФ) и полиэтилентерефталат (ПЭТФ) – термопластичные полиэфиры, характеризующиеся высокой твердостью и жесткостью, высокой размерной стабильностью, высокой износостойкостью, хорошей теплостойкостью. Они находят применение в производстве шестерен, подшипников, втулок, бутылей, флаконов, звеньев цепных передач, деталей замков. Маркируются - ПБТФ, ПЭТФ.
Теплостойкие пластмассы.
Полиарилаты– термопластичные полиэфиры на основе ароматических дикарбоновых кислот и двухатомных фенолов, обладающие хорошими диэлектрическими свойствами, высокими физико-механическими свойствами, стабильными в условиях длительного старения.
Марочный ассортимент содержит две группы: на основе дифенилолпропана (марки «О») с рабочим интервалом температур 175…180 °С и на основе фенолфталеина (марки «Ф» с рабочим интервалом температур 220…250 °С. На основе полиариатов выпускают лаки, пленочные материалы электроизоляционного назначения.
Полиимиды– термостойкие поликонденсационные полимеры на основе ароматических тетракарбоновых кислот и ароматических диаминов, обладающие высокой термостойкостью, высокими механическими характеристиками при повышенных температурах от -250 до + 250 °С (кратковременно до 300 … 400 °С), не окисляются при 250 … 275 °С.
Фторполимеры (фторопласты) –полимеризационные полимеры на основе тетрафторэтилена и его сополимеров с диеновыми соединениями, обладающие чрезвычайно высокими стойкостью и диэлектрическими свойствами в диапазоне рабочих температур от – 260 до + 350 °С, высокой хемостойкостью, склонностью к ползучести под нагрузкой, низкой износостойкостью и радиационной стойкостью.
Используются в качестве труб, пленок, паст, уплотнительных элементов, изоляции и др.
Маркировка фторполимеров – Ф - 4, Ф -3, Ф – 2, Ф – 40.
Контрольные вопросы:
1. Какую структуру имеют термореактивные полимеры?
2. Для какой цели в пластмассы вводят стабилизатор?
3. Что такое термореактивные полимеры?
4. Какую применяют износостойкую пластмассу для зубчатых колес?
5. Из какого материала изготавливают тормозные накладки?
6. Чем отличается поливинилхлорид от полистирола?
7. Чем отличается полимеризация от поликонденсации?
8. Чем отличается полиэтилен от полипропилена?
9. Какой пластический материал можно использовать для изготовления подшипников скольжения?
10. Какие достоинства полиметилметакрилата Вы знаете?
11. Как называется слоистый пластик на основе фенолформальдегидной смолы с наполнителем из бумаги?
12. Что такое термопластичные полимеры?
13. Какой пластик можно использовать в качестве теплоизоляционного материала?
14. Из какого материала изготавливают малонагруженные шкивы?
15. Из какого материала изготавливают пищевую тару?
16. Какой пластмасс применяется для изготовления втулок-подшипников?
17. Какой пластмасс применяется для изготовления деталей пищевого оборудования, в котором происходит прямой контакт с пищевым продуктом?
18. Какие марки теплостойких пластических материалов Вы знаете?
19. Какие детали изготавливают из гетинакса?
20. Какие детали изготавливают из текстолита?
21. Какие детали изготавливают из полиметилметакрилата?
22. Какие детали изготавливают из фторопласта?
23. Какие детали изготавливают из полипропилен?
24. Какие детали изготавливают из полиэтилена?