Види пластику та його характеристики. Види пластмас, властивості, виробництво та застосування

Пластичні маси мають винятково важливе значення у розвиток різних галузей народного господарства й у першу чергу машинобудування. Вони є самостійним конструкційним матеріалом і мають низку цінних технічних властивостей, яких немає метали та інші природні матеріали.

Впровадження в машинобудування, нових синтетичних матеріалів з високою механічною міцністю та стійкістю до дії нафтопродуктів дозволяє виготовляти цілі вузли із пластмас, що веде до скорочення витрати металів та зменшує масу виробів.

Пластичними масаминазиваються матеріали, одержувані з урахуванням штучних і природних смол, та його суміші з різними наповнювачами.

За нормальних умов пластмаси є тверді або еластичні матеріали. Під впливом температури та тиску пластмаси можуть переходити в пластичний стан, приймати та зберігати надану їм форму.

Пластмаси за своїм складом бувають простими, якщо вони складаються з чистих сполучних смол, або складними (композиційними), якщо в них, крім сполучної речовини, містяться інші компоненти: наповнювачі, пластифікатори, змащувальні речовини, стабілізатори, барвники, каталізатори або прискорювачі.

В'яжуча речовина(Смола) визначає основні властивості пластмас. При виготовленні пластмас найбільш широко застосовують штучні смоли – продукти переробки кам'яного вугілля, нафти та інших матеріалів. Пластмаси, отримані на основі штучних смол, відносяться до полімерних сполук. Природні смоли (бурштин, шелак) та продукти переробки природних матеріалів (асфальт, каніфоль та ін) застосовуються значно рідше.

Наповнювачінадають пластмас певні фізико-механічні властивості і в багатьох випадках здешевлюють вартість пластмасових деталей.

В якості наповнювачів використовуються органічні речовини: деревне борошно, деревний шпон, папір, тканини, бавовняні очеси, стружка, тирсу та ін., а також мінеральні речовини: кварцове борошно, тальк, каолін, азбест, скловолокно, склотканина та ін.

Пластифікаторизабезпечують пластмас пластичність, збільшують плинність. Як їх використовуються дибутілфталат, трикрезілфосфат, камфора і т.п.

Змащувальні речовинизапобігають прилипання виготовленого виробу до форми. До них відносяться стеарин, віск тощо.

Стабілізаторипідвищують термостабільність та пов'язують побічні продукти. Стабілізаторами служать неорганічні (вода, фосфати) та органічні (амінокислоти) речовини.

Барвники(нігрозин, мумія та ін) надають пластмасам необхідне забарвлення.

Полімери є важливою частиною хімічної промисловості. Тому всі, хто працює у сфері хімічної індустрії чи захоплюється нею, знають основні види пластмас.

Хімічна промисловість спеціалізується з виробництва продуктів шляхом хімічної переробки сировини. Галузь досить складно структурована та має у своєму складі понад 20 сегментів. Одним із них є виробництво полімерів. Це безпосередньо стосується виробництва пластмас, яке відноситься до органічної хімії.

Виробництво полімерних матеріалів динамічно розвивається та набирає великих обертів. Певною мірою воно визначає розвиток науково-технічного прогресу.

Галузь виробництва пластмас займає особливе місце у хімічній промисловості. Вони використовують у багатьох галузях народного господарства.

Види пластмас

Пластмасами називають органічні матеріали, створені на основі синтетичних або природних полімерів. Полімери – високомолекулярні природні чи синтетичні сполуки.

Пластмаси поділяються на кілька груп. Основні види: прості та складні. Прості складаються з чистих полімерів, а складні мають у своєму складі крім полімерів різні сполучні рідини, пластифікатори, стабілізатори, барвники, затверджувачі, мастила, антистатики і т.д.

Пластичні маси мають низьку теплопровідність, велике теплове розширення. На відміну від сталі, вони розширюються в 10-30 разів більше. Вони схильні до немагнітності, хімічно стійкі і мають малу щільність. З них можна виготовляти інші види матеріалів, тобто є технологічними.

Щодо недоліків, то пластмаси схильні до старіння, у них низька в'язкість у порівнянні з іншими речовинами. Їм характерна низька пружність та невисока теплостійкість.

До основних видів пластмас відносять термопласти та термореактопласти. Термопласти мають здатність при нагріванні розплавлятися, а за низьких температур назад тверднути. Ця властивість залежить від структури полімерів: вона може бути лінійною, розгалуженою чи аморфною.

Термореактопласти не мають змоги розм'якшуватися. Вони спочатку плавляться, а потім тверднуть, не піддаючись повторній обробці.

Пластмаси поділяються на:

  • тканини та плівки;

  • склопластики;

  • оргскло;

  • пінопласти;

  • вініпласт;

  • дерев'яні пластики.

Всі ці види пластичних мас створюються на виробництві та активно застосовуються у повсякденному житті. Синтетичні пластмаси створюються шляхом виділення з вугілля, нафти або природного газу за допомогою реакцій полімеризації, поліконденсації та поліприєднання вихідних речовин.

Залежно від призначення існують такі методи обробки основних видів пластмас:

  • лиття;

  • екструзія;

  • пресування;

  • віброформування;

  • спінювання;

  • виливок;

  • зварювання;

  • вакуумне формування.

Виробництво основних видів пластмас у хімічній галузі

Виготовлення пластичних мас знайшло широке застосування у побуті. Однак у світі їх виробництво становить величезні масштаби, які негативно впливають на довкілля.

Так, наприклад, поліетиленовий пакет або пластикова пляшка розкладаються протягом п'ятдесяти років, забруднюючи довкілля.

З огляду на ці обставини виникає питання вторинної переробки та утилізації пластичних мас. Їхнє максимальне використання породжує нові види матеріалів, що сприяє розвитку не тільки виробництва пластмасової індустрії, а й хімічної промисловості в цілому.

Основні види пластмас – важлива складова хімічної галузі. Досягнення та проблеми індустрії найбільш широко та в повному масштабі відкриває перед виробниками та споживачами щорічна виставка «Хімія». А її організатором уже котрий рік є один із найбільших світових виставкових комплексів ЦВК «Експоцентр».

Колосальний досвід та величезний багаж знань його спеціалістів дозволяє провести захід на найвищому рівні. Це сприяє значному впливу на розвиток хімічної індустрії, а для її представників відкриває широкі можливості у галузі досліджень.

Також «Хімія» сприяє укладенню нових контрактів із іноземними компаніями, що значно збільшує конкурентоспроможність товарів.

Кількість виробів із пластмас у сучасному світі дуже велика. Пластмасові вироби бувають різного обсягу, форм, призначення – це відра, тази, навіть труби для подачі води до квартир. Пластикові вироби не тільки зручні у використанні, але екологічні та доступні за ціною.

Основним джерелом виготовлення пластмас є етилен.З нього виробляються полістирол, поліетилен та полівінілхлорид. Перші два матеріали піддають плавленню, з отриманої речовини виготовляють посуд. З тонких листів поліетилену одержують упаковку для продуктів (пакети фасувальні, пакети-майки).

Класифікація пластмас

Залежно від складу:

  1. Листові термопластмаси- Вініпласт, органічне скло. Вони складаються зі смоли, стабілізатора та пластифікатора невеликого об'єму.
  2. Шаруваті пластики– гетинакс, склотекстоліт, текстоліт – пластмаса, до складу якої входять наповнювачі паперу чи тканини.
  3. Волокніти- скловолокна, азбестові волокна, бавовняні волокна. Наповнювачі у цій пластмасі волокнисті.
  4. Ливарні маси– пластики зі смоли, що є єдиним компонентом у масі.
  5. Прес-порошки- Пласмаса з порошкоподібними наповнювачами.

По галузі застосування:

  1. Теплоізоляційні - застосовуються в будівництві (пінопласт, поропласт та інші. Це газонаповнена пластмаса).
  2. Хімічно стійкі – застосовуються у промисловості (поліетилен, вініпласт, поліпропілен, фторопласт).
  3. Конструкційні (склотекстоліт, текстоліт та інші).
  4. Прес-порошки – пластмаса загального призначення.

Залежно від сполучного матеріалу:

  1. Епоксипласти (для зв'язування використовуються епоксидні смоли).
  2. Фенопласти (сполучна речовина – фенолформальдегдні смоли).
  3. Амінопласти (меламінофармальдегідні та сечовиноформальдегідні смоли використовуються як сполучна речовина).

По тому, як сполучна речовина реагує на підвищення температури, пластмаси бувають:

  • термореактивними - при нагріванні стають м'якими і плавляться, але після проведення певної хімічної реакції пластмаса твердне і стає нерозчинною і неплавкою. Її не можна використовувати повторно, переплавка марна. Така пластмаса придатна як наповнювач під час створення прес-порошків;
  • термопластичні – такі пластмаси легко плавляться при нагріванні і тверднуть при охолодженні. Цей матеріал можна переплавити та виготовити з нього новий виріб, проте його якість буде дещо нижчою.

Технологія виробництва пластмас

Полімер - сполучна речовина, з якої виготовляють пластмасу. Крім нього, при виробництві пластмасового матеріалу використовують наповнювачі та прискорювачі відкидання. Щоб пластмаса стала кольоровою, до її складу додають мінеральні барвники. Як сполучна речовина виступають синтетичні смоли, похідні целюлози, синтетичний каучук – всі ці речовини є високомолекулярними полімерами.

Деякі види пластмас можна використовувати кілька разів. Основні способи переробки:

  • процес пресування, тиску, видавлювання при знаходженні матеріалу у в'язкому текучому стані;
  • вакуумне лиття та пневмоформування, штампування високоеластичного матеріалу.

Устаткування для виробництва та переробки

Найпоширенішим видом виробництва пластмас є серійне та дрібносерійне лиття під тиском. Це найбюджетніший спосіб, і за допомогою нього в країні виготовляється близько третини пластмасового матеріалу. Як сировину використовуються гранули, що піддаються процесу плавлення, після чого вони вирушають у спеціальні форми для лиття.

Виготовляючи пластмаси за допомогою технології лиття під тиском, використовують термопластавтомати. Основні функції автоматичних виробників: подрібнення гранул, нагрівання полімерної маси, литникова система, що відводить розігрітий полімер у форму для лиття.

Більшість підприємств налагоджують безвідходне виробництво виробів із пластмас і використовують верстати та обладнання як для виготовлення, так і для переробки гранул, що залишилися.

Види обладнання для лиття пластмас під тиском:

  1. вертикальне - у процесі виробництва подача розплавленого полімеру здійснюється вертикально, а форма для лиття розташована горизонтально;
  2. горизонтальне – литва форма розташована вертикально, рідка пластмаса надходить у термопластавтомат горизонтально.

Устаткування для лиття під тиском малогабаритне, займає невеликий простір і легкокероване.

Крім лиття під тиском, існує:

  1. лиття з газом;
  2. лиття з водяною парою;
  3. багатокомпонентне лиття.

Ці способи раціональні та здатні підвищити якість виробленого матеріалу.

Основні тенденції на ринку виробництва пластмас

  • Посилення правил і норм на ТПА до виробництва, якості та екологічності виробів та обладнання.
  • Створення декору на пластикових виробах підвищує попит на них та збільшує обсяги продажу.
  • Створення та розвиток змішаних технологій: гідравліка (стиснення) + електричне (уприскування маси) ТПА.
  • У зв'язку з переходом із гідравліки на електрику зниження енергоємності ТПА.

Переваги електричного обладнання:

  • мале електроспоживання (проти гідравлікою економиться до 60 % енергії);
  • дозволяється використовувати у стерильних умовах (медицина). Електричні ТПА практично не мають мастила;
    простота в управлінні;
  • збільшення продуктивності обладнання та його коефіцієнта використання за допомогою зниження часу циклу та підвищення результатів пластифікації та упорскування пластикової маси;

Основний недолік електричного ТПА – найвища вартість.

Вплив виробництва на екологію Землі

Залежно від сировини, що використовується для виробництва пластикових мас, змінюється сила впливу і склад газів, що виділяються в навколишнє середовище. Але в будь-якому випадку виготовлення виробів із пластмаси, таких як цебра, запасні деталі обладнання, каністри, іграшки, тази та інші предмети народного споживання негативно позначається на людині та природі. Речовини, що виділяються у процесі виробництва, є отруйними, вони переносяться великі відстані, випадаючи з опадами, є , підземні і поверхневі води, рослинність.

Основний компонент, що входить до складу пластикових мас і сприяє забрудненню природного середовища, – вінілхлорид. Ця речовина канцерогенна та здатна викликати у людини таке захворювання, як рак.

Утилізація відходів від пластмасового виробництва повинна здійснюватись на заводах з переробки у спеціальних кислостійких установках, але якщо існує можливість безвідходного виробництва, то краще пластмасові відходи відправляти на переробку.

Дізнатися про проблеми екології пов'язані з викидами радіоактивних речовин можна.

Одне з найпопулярніших місць відпочинку у туристів регіону розглянуті в нашому огляді.

Вплив екологічних катастроф на акваторію Світового океану планети читайте на засланні.

У наявності на складі!
Захист від випромінювання при зварюванні та різанні. Великий вибір.
Доставка по всій Росії!

Склад та властивості

Отримання пластмас

Пластмаси – це матеріали, отримані на основі синтетичних або природних полімерів (смол). Синтезуються полімери шляхом полімеризації або поліконденсації мономерів у присутності каталізаторів при певних температурних режимах і тисках.

У полімер з різною метою можуть вводитися наповнювачі, стабілізатори, пігменти, можуть складатися композиції з добавкою органічних та неорганічних волокон, сіток та тканин.

Таким чином, пластмаси в більшості випадків є багатокомпонентними сумішами і композиційними матеріалами, у яких технологічні властивості, в тому числі зварюваність, в основному визначаються властивостями полімеру.

Залежно від поведінки полімеру при нагріванні розрізняють два види пластмас - термопласти, матеріали, які можуть багаторазово нагріватися і переходити при цьому з твердого в'язко-текучий стан, і реактопласти, які можуть зазнавати цього лише одноразово.

Особливості будови

Пластмаси (полімери) складаються з макромолекул, у яких більш менш регулярно чергується велика кількість однакових або неоднакових атомних угруповань, з'єднаних хімічними зв'язками в довгі ланцюги, за формою яких розрізняють лінійні полімери, розгалужені і сітчасто-просторові.

За складом макромолекул полімери поділяються на три класи:

1) карбоцепні, основні ланцюги яких побудовані лише з вуглецевих атомів;

2) гетероцепні, в основних ланцюгах яких, крім атомів вуглецю, містяться атоми кисню, азоту, сірки;

3) елементоорганічні полімери, що містять в основних ланцюгах атоми кремнію, бору, алюмінію, титану та інших елементів.

Макромолекули мають гнучкість і здатні змінювати форму під впливом теплового руху їх ланок або електричного поля. Це властивість пов'язані з внутрішнім обертанням окремих частин молекули щодо друг друга. Не переміщаючись у просторі, кожна макромолекула перебуває у безперервному русі, що виявляється у зміні її конформацій.

Гнучкість макромолекул характеризує величина сегмента, т. е. число ланок у ній, які за умов даного конкретного на полімер проявляють себе як кінетично самостійні одиниці, наприклад у полі ТВЧ як диполі. По реакції до зовнішніх електричних полів розрізняють полярні (ПЕ, ПП) та неполярні (ПВХ, поліаксілонітрил) полімери. Між макромолекулами діють сили тяжіння, викликані ван-дер-ваальсовою взаємодією, а також водневими зв'язками, іонною взаємодією. Сили тяжіння виявляються при зближенні макромолекул на 03-04 ім.

Полярні та неполярні полімери (пластмаси) між собою несумісні - між їх макромолекулами не виникає взаємодії (тяжіння), тобто вони між собою не зварюються.

Надмолекулярна структура, орієнтація

За структурою розрізняють два види пластмас – кристалічні та аморфні. У кристалічних на відміну аморфних спостерігається як ближній, а й далекий порядок. При переході з в'язко-плинного стану в тверде макромолекули кристалічних полімерів утворюють упорядковані асоціації-кристаліти переважно у вигляді сферолітів (рис. 37.1). Чим менша швидкість охолодження розплаву термопласту, тим більше виростають сфероліти. Однак і в кристалічних полімерах залишаються аморфні ділянки. Змінюючи швидкість охолодження, можна регулювати структуру, отже, і властивості зварного з'єднання.

Різка відмінність поздовжніх і поперечних розмірів макромолекул призводить до можливості існування специфічного полімерів орієнтованого стану. Воно характеризується розташуванням осей ланцюгових макромолекул переважно вздовж одного напрямку, що призводить до прояву анізотропії властивостей виробу із пластмаси. Отримання орієнтованих пластмас здійснюється шляхом їхньої одновісної (5-10-кратної) витяжки при кімнатній або підвищеній температурі. Однак при нагріванні (у тому числі і при зварюванні) ефект орієнтації знижується або зникає, оскільки макромолекули знову приймають термодинамічно найбільш ймовірні конфігурації (конформації) завдяки ентропійній пружності, зумовленої рухом сегментів.

Реакція пластмас на термомеханічний цикл

Всі конструкційні термопласти при нормальних температурах знаходяться у твердому стані (кристалічному або заскленому). Вище температури склування (Т ст) аморфні пластмаси переходять в еластичний (гумоподібний) стан. При подальшому нагріванні вище за температуру плавлення (T пл) кристалічні полімери переходять в аморфний стан. Вище температури плинності Т T і кристалічні, і аморфні пластмаси переходять у в'язкотекучий стан Всі ці зміни стану зазвичай описуються термомеханічними кривими (рис. 37.2), що є найважливішими технологічними характеристиками пластмас. Утворення зварного з'єднання відбувається в інтервалі в'язкотекучого стану термопластів. Реактопласти при нагріванні вище Т T зазнають радикальних процесів і, на відміну від термопластів, утворюють просторові полімерні сітки, не здатні до взаємодії без їх руйнування, на що потрібно застосування спеціальних хімічних присадок.


Основні пластмаси для зварних конструкцій


Найбільш поширеними конструкційними пластмасами є групи термопластів на основі поліолефінів: поліетилену високого та низького тиску, поліпропілену, поліізобутилену.

Поліетилен [..-СН 2 -СН 2 -...] n високого та низького тиску - кристалічні термопласти, що відрізняються між собою міцністю, жорсткістю, температурою плинності. Поліпропілен [-СН 2 -СН(СН 3)-] n більш температуростійкий, ніж поліетилен, і має більшу міцність і жорсткість.

У значних обсягах використовуються хлорсодержащие пластики на основі полімерів і кополімерів вінілхлориду та вініліденхлориду.

Полівінілхлорид(ПВХ) [-(СН 2 -СНСl-)] n - аморфний полімер лінійної будови, у вихідному стані є жорстким матеріалом. З жорсткого ПВХ – вініпласту – виготовляють листи, труби, прутки, а з пластикату – плівку, шланги та інші вироби. З ПВХ виготовляються також спінені матеріали (пінопласти).

Значну групу полімерів та пластмас на їх основі становлять поліаміди, Що містять у ланцюзі макромолекул амідні групи [-СО-Н-] Це переважно кристалічні термопласти з чітко вираженою температурою плавлення. Вітчизняна промисловість випускає головним чином аліфатичні поліаміди, які використовуються виготовлення волокон, виливки деталей машин, отримання плівок. До поліамідів відносяться, зокрема, широко відомі полікапролактам та полнамід-66 (капрон).

Найбільшу популярність із групи фторлонів отримав політетрафтор-етилен-фторлон-4 (фторопласт 4). На відміну від інших термопластів при нагріванні він не переходить у в'язкотекуче стан навіть при температурі деструкції (близько 415 ° С), тому його зварювання вимагає особливих прийомів. В даний час хімічною промисловістю освоєно випуск плавких фторлонів, що добре зварюються; Ф-4М, Ф-40, Ф-42 та ін. Зварні конструкції з фторвмісних пластиків мають виключно високу стійкість до агресивних середовищ і можуть сприймати робочі навантаження в широкому діапазоні температур.

На основі акрилової та метакрилової кислоти виробляються акрилові пластики. Найбільш відома на практиці похідна на їх основі - пластмаса полнметилметакрилат (торгова марка «плексиглас»). Ці пластики, що мають високу прозорість, використовуються як світлопровідні вироби (у вигляді листа, прутків і т. д.) Знайшли застосування також кополімери метилметакрилату і акрилонітрилу, які мають більшу міцність і твердість. Усі пластики цієї групи добре зварюються.

Хорошою прозорістю відрізняється група пластиків на основі полістиролу. Цей лінійний термопласт добре зварюється тепловими способами.

Для виготовлення зварних конструкцій переважно в електротехнічній промисловості використовують кополімери стиролу з метилстиролом, акрилонітрилом, метилметакрилатом і, зокрема, акрилонітрилбутадієнстирольні (АБС) пластики. Останні відрізняються від крихкого полістиролу вищою ударною міцністю та теплостійкістю.

У зварних конструкціях знаходять застосування пластмаси на основі полікарбонатів- Складних поліефірів вугільної кислоти. Вони мають більш високу в'язкість розплаву, ніж інші термопласти, проте зварюються задовільно. З них виготовляють плівки, листи, труби та різні деталі, у тому числі декоративні. Характерними особливостями є високі діелектричні та поляризаційні властивості.

Формоутворення деталей із пластмас

Термопласти поставляються для переробки у гранулах розміром 3-5 мм. Основними технологічними процесами виготовлення напівфабрикатів та деталей з них є: екструзія, лиття, пресування, каландрування, що виробляються у температурному інтервалі в'язкотекучого стану.

Трубопроводи з поліетиленових та полівінілхлоридних труб застосовують для транспорту агресивних продуктів, у тому числі нафти та газу з вмістом сірководню та вуглекислоти та хімічних (неароматичних) реагентів у хімічному виробництві. Резервуари та цистерни для перевезення кислот і лугів, травильні ванни та інші судини облицьовуються пластмасовими листами, що з'єднуються за допомогою зварювання. Консервація харчових продуктів у туби, коробки та банки, упаковка товарів та поштових посилок різко прискорюються із застосуванням зварювання.

Машинобудівельні деталі. У хімічному машинобудуванні зварюються корпуси та лопатки різного роду змішувачів, корпуси та ротори насосів для перекачування агресивних середовищ, фільтри, підшипники та прокладки з фторопласту, з полістиролу зварюється освітлювальна арматура, з капрону неелектропровідні шестерні, шипники , Витіснювачі палива і т д.

Оцінка зварюваності пластмас

Основні стадії процесу зварювання

p align="justify"> Процес зварювання термопластів полягає в активації зварюваних поверхонь деталей, або що знаходяться вже в контакті (), або приводяться в контакт після ( , і т. д.) або одночасно з активізацією ( , УЗ-зварювання).

При щільному контакті активованих шарів мають реалізуватися сили міжмолекулярної взаємодії.

У процесі утворення зварних з'єднань (при охолодженні) відбувається формування надмолекулярних структур у шві, а також розвиток полів власної напруги та їх релаксація. Ці конкуруючі процеси визначають кінцеві властивості зварної сполуки. p align="justify"> Технологічна задача зварювання полягає в тому, щоб максимально наблизити за властивостями шов до вихідного - основного матеріалу.

Механізм утворення зварних з'єднань

Реологічна концепція. Відповідно до реологічної концепції, механізм утворення зварної сполуки включає два етапи - на макроскопічному та мікроскопічному рівнях. При зближенні під тиском активованих тим чи іншим способом поверхонь деталей, що з'єднуються внаслідок зсувних деформацій відбувається перебіг розплаву полімеру. В результаті цього видаляються із зони контакту інгредієнти, що перешкоджають зближенню та взаємодії ювенільних макромолекул (евакуюються газові, окислені прошарки). Внаслідок різниці швидкостей перебігу розплаву не виключено і перемішування макрооб'ємів розплаву в зоні контакту. Тільки після видалення або руйнування дефектних шарів у зоні контакту, коли ювенільні макромолекули зблизяться на відстані дії Ван-дер-Ваальсових сил, виникає взаємодія (схоплювання) між макромолекулами шарів поверхонь деталей, що з'єднуються. Цей аутогезійний процес відбувається на мікрорівні. Він супроводжується взаємодифузією макромолекул, обумовленої енергетичним потенціалом і нерівномірністю градієнта температур у зоні поверхонь, що зварюються.

Отже, щоб утворилося зварне з'єднання двох поверхонь, необхідно передусім забезпечити перебіг розплаву у цій зоні.

Перебіг розплаву в зоні зварювання залежить від його в'язкості: чим менше в'язкість, тим активніше відбуваються зсувні деформації в розплаві - руйнування та видалення дефектних шарів на поверхнях, що контактують, тим менший тиск необхідно докладати для з'єднання деталей.

В'язкість розплаву у свою чергу залежить від природи пластмаси (молекулярної маси, розгалуженості макромолекул полімеру) та температури нагріву в інтервалі в'язкотекучості. Отже, в'язкість може бути однією з ознак, що визначають зварюваність пластмаси: чим вона менша в інтервалі в'язкотекучості, тим краще зварюваність і, навпаки, чим більше в'язкість, тим складніше зруйнувати і видалити із зони контакту інгредієнти, що перешкоджають взаємодії макромолекул. Однак нагрівання для кожного полімеру обмежений певною температурою деструкції Т д вище якої відбувається його розкладання - деструкція. Термопласти розрізняються за граничними значеннями температурного інтервалу в'язкотекучості, тобто між температурою їхньої плинності Т T та деструкції Т д (табл. 37.2).


Класифікація термопластів щодо їх зварюваності. Чим ширший інтервал в'язкотекучості термопласту (рис. 37.3), тим практично простіше отримати якісне зварне з'єднання, бо відхилення за температурою в зоні шва відбиваються менше на величині в'язкості. Поряд з інтервалом в'язкотекучості та мінімальним рівнем у ньому значень в'язкості помітну роль грає в реологічних процесах при утворенні шва градієнт зміни в'язкості в цьому інтервалі. За кількісні показники зварюваності прийняті: температурний інтервал в'язкотекучості ΔT, мінімальне значення в'язкості min і градієнт зміни в'язкості в цьому інтервалі.


По зварюваності, всі термопластичні пластмаси можна розбити за цими показниками на чотири групи (табл. 37.3).


Зварювання термопластичних пластмас можливе, якщо матеріал переходить у стан в'язкого розплаву, якщо його температурний інтервал в'язкотекучості досить широкий, а градієнт зміни в'язкості в цьому інтервалі мінімальний, так як взаємодія макромолекул у зоні контакту відбувається по межі, що має однакову в'язкість.

У загальному випадку температура зварювання призначається, виходячи з аналізу термомеханічної кривої для пластмаси, що зварюється, приймаємо її на 10-15° нижче Т д. Тиск приймається таке, щоб евакуювати розплав поверхневого шару в грат або зруйнувати його, виходячи з конкретної глибини проплавлення і теплофізичних показників зварюваного матеріалу. Час витримки t CB визначається виходячи з досягнення квазістаціонарного стану оплавлення та проплавлення або за формулою


де t 0 - константа, що має розмірність часу і залежить від товщини матеріалу, що з'єднується і способу нагріву; Q – енергія активації; R - постійна газова; Т – температура зварювання.

p align="justify"> При експериментальній оцінці зварюваності пластмас фундаментальним показником є ​​тривала міцність зварного з'єднання, що працює в конкретних умовах порівняно з основним матеріалом.

Випробовуються зразки, вирубані зі зварного з'єднання, одновісне розтягування. При цьому тимчасовий фактор моделюється температурою, тобто використовується принцип температурно-часової суперпозиції, заснований на припущенні, що при даній напрузі зв'язок між тривалою міцністю до температури однозначний (метод Ларсона-Міллера).

Методи підвищення зварюваності

Схеми механізму утворення зварних з'єднань термопластів. Підвищення зварюваності може проводитися за рахунок розширення температурного інтервалу в'язкотекучості, інтенсифікації видалення інгредієнтів або руйнування дефектних шарів в зоні контакту, що перешкоджають зближенню і взаємодії ювенільних макромолекул.

Можливо кілька шляхів:

введення в зону контакту присадки у разі недостатньої кількості розплаву (при зварюванні армованих плівок), при зварюванні різнорідних термопластів присадка за складом повинна мати спорідненість до обох матеріалів, що зварюються;

введення в зону зварювання розчинника або пластифікованішої присадки;

примусове перемішування розплаву в шві шляхом зміщення деталей, що з'єднуються, не тільки вздовж лінії осадки, але і зворотно-поступально поперек шва на 1,5-2 мм або накладенням ультразвукових коливань. Активізація в зоні контакту перемішування розплаву може здійснюватися після оплавлення кромок, що стикуються нагрівальним інструментом, що має ребристу поверхню. Властивості зварного з'єднання можуть бути покращені наступною термічною обробкою з'єднання. При цьому знімаються не тільки залишкові напруги, але можливе виправлення структури у шві та навколошовній зоні, особливо у кристалічних полімерів. Багато з наведених заходів наближають властивості зварних з'єднань до властивостей основного матеріалу.

При зварюванні орієнтованих пластмас, щоб уникнути втрати їх міцності внаслідок переорієнтації при нагріванні до в'язко-плинного стану полімеру застосовують хімічне зварювання, тобто процес, при якому в зоні контакту реалізуються радикальні (хімічні) зв'язки між макромолекулами. Хімічну зварювання застосовують і при з'єднанні реактопластів, деталі з яких не можуть переходити при повторному нагріванні у в'язкотекучому стані. Для ініціювання хімічних реакцій в зону з'єднання при такому зварюванні вводять різні реагенти в залежності від виду пластмас, що з'єднується. Процес хімічного зварювання зазвичай проводиться при нагріванні місця зварювання.

Волченко В.М. Зварювання та матеріали, що зварюються т.1. -M. 1991

Різні надають широкі можливості для створення певних конструкцій та деталей. Невипадково подібні елементи застосовуються в різних сферах: від машинобудування і радіотехніки до медицини і сільського господарства. Труби, комплектуючі для машин, корпуси для приладів та побутові вироби - лише великий список того, що можна зробити з пластмаси.

Основні різновиди

Види пластмас та їх застосування базуються на тому, які полімери лежать в основі – природні чи синтетичні. Їх піддають нагріванню, тиску, після чого виконують формування виробів різної складності. Головне, що з цих маніпуляціях зберігається форма готового виробу. Усі пластмаси бувають термопластичними, тобто оборотними, та термореактивними (незворотними).

Оборотні стають пластичними під впливом нагрівання та подальшого тиску, при цьому докорінні зміни у складі не відбуваються. Опресований виріб, що вже став твердим, завжди можна розм'якшити і надати йому певної форми. Відомі такі види пластмас (термопластичних), як поліетилен та полістирол. Перший відрізняється стійкістю до корозії та діелектричними властивостями. На його основі виробляються труби, плівки, листи, він широко застосовується як ізоляційний матеріал.

Від стиролу до полістиролу

В результаті полімеризації стиролу одержують полістирол. З нього надалі створюють різні деталі на основі лиття чи пресування. Такі види пластмас широко використовуються для великогабаритних деталей і виробів, наприклад, елементів для холодильників або ванних кімнат. Серед термореактивних пластмас найчастіше використовуються пресспорошки, волокніти, які можна надалі переробити для отримання різних деталей.

Пластмаса – дуже зручний у роботі матеріал, на основі якого можна створювати безліч товарів. Залежно від термічних властивостей виділяються такі види переробки пластмас:

  1. Пресування. Це найпопулярніший спосіб отримання виробів із термоактивних матеріалів. Формування виконується у спеціальних формах під впливом високих температур та тиску.
  2. Лиття під тиском. Цей спосіб дозволяє створити вироби різної форми. Для цього спеціальні ємності заповнюються розплавленою пластмасою. Сам процес відрізняється високою продуктивністю та економічністю.
  3. Екструзія. За допомогою такої переробки отримують багато видів виробів із пластмаси, наприклад, труби, нитки, шнури, плівки різного призначення.
  4. Видування. Цей спосіб - ідеальна можливість створення виробів об'ємної форми, які матимуть шов на місці змикання прес-форми.
  5. Штампування. Цим способом створюються вироби з листів пластмаси та пластин із застосуванням спеціальних форм.

Особливості полімеризації

Пластмасу можна отримати полімеризацією та поліконденсацією. У першому випадку молекули мономерів зв'язуються, утворюючи полімерні ланцюги без вивільнення води та спирту, у другому - утворюються побічні речовини, не пов'язані з полімером. Різні методи та види полімеризації пластмаси дозволяють отримати склади, які відрізняються вихідними властивостями. Важливу роль цьому процесі грають правильна температура і теплота реакції, щоб формувальна маса полімеризувалася правильно. При полімеризації важливо звертати увагу на залишковий мономер - чим менше, тим надійніше і довше в експлуатації буде пластмаса.

Пористість

Якщо було порушено режими полімеризації, це може призвести до дефектів готових виробів. У них з'являться бульбашки, розлучення та підвищена внутрішня напруга. Існують різні види пористості пластмаси:

  1. Газова. Вона з'являється внаслідок того, що порушується режим полімеризації і перекис бензоїлу закипає. Якщо газові пори утворюються у товщині протеза, його потрібно переробити.
  2. Гранулярна пористість виникає через надлишок полімерного порошку, випаровування мономеру з поверхні матеріалу або недостатньо якісного перемішування пластмасового складу.
  3. Пористість стискування. Виникає через зменшення обсягу полимеризующейся маси під впливом недостатнього тиску або нестачі формувальної маси.

Що врахувати?

Слід знати у тому, які види пористості пластмаси бувають, і допускати дефектів у кінцевому виробі. Потрібно звернути увагу на дрібну пористість на поверхні протеза. Таке трапляється через занадто велику кількість мономеру, причому пористість не піддається шліфування. Якщо під час роботи з пластмасою утворюється внутрішня залишкова напруга, виріб розтріскуватиметься. Така ситуація виникає внаслідок порушення режиму полімеризації, коли об'єкт занадто довго знаходиться у киплячій воді.

У будь-якому випадку погіршення механічних якостей полімерних матеріалів в результаті призводить до їх старіння, а тому технологію виробництва необхідно дотримуватися цілком і повністю.

Базисні пластмаси – що це?

Цей матеріал широко застосовується при виготовленні базисів знімних пластинкових протезів. Найпопулярніші види базових пластмас мають синтетичну основу. Маса для базисів, як правило, це поєднання порошку та рідини. При їх змішуванні створюється формувальна маса, яка твердне при нагріванні або мимоволі. Залежно від цього виходить матеріал гарячого затвердіння або самотвердіють. До базисних пластмас гарячої полімеризації відносяться:

  • етакрил (АКР-15);
  • акрел;
  • фторакс;
  • акроніл.

Матеріалами для створення знімних протезів є еластичні пластмаси, які потрібні як м'які прокладки, що амортизують, для базисів. Вони повинні бути безпечними для організму, міцно з'єднуватися з базисом протезу, зберігати еластичність та постійний обсяг. Серед таких пластмас уваги заслуговують еладент, який є підкладкою для базисів протезів, що знімаються, і ортоксил, який отримують на основі силоксанової смоли.

Будівельні матеріали

Основні види пластмас застосовують у різних галузях будівництва залежно від складу. До найпопулярніших матеріалів відносяться такі:

  1. Полімербетони. Це композиційна пластмаса, що створюється на основі термореактивних полімерів. Найкращими з погляду фізико-механічних властивостей вважаються полімербетони на основі епоксидних смол. Крихкість матеріалу компенсується волокнистими наповнювачами - азбестом, скловолокном. Полімербетони використовуються при створенні конструкцій, стійких до хімічних речовин.
  2. Склопластики - це сучасні види будівельних пластмас, які є листовими матеріалами зі скляних волокон, тканин, що зв'язуються полімером. Склопластик створюється на основі орієнтованих або рубаних волокон, а також тканин чи матів.
  3. Підлога. Вони представлені різними видами рулонних покриттів та рідков'язових складів на основі полімерів. У будівництві широко застосовується лінолеум на основі полівінілхлориду, що має хороші показники теплозвукоізоляції. Безшовну мастичну підлогу можна створити на основі суміші сировини з олігомерами.

Пластмаса та її маркування

Існує 5 видів пластмас, які мають своє позначення:

  1. Поліетилентерефталат (має літерне маркування PETE або PET). Відрізняється економічністю та широкою сферою застосування: використовується для зберігання різних напоїв, олій, косметики.
  2. Поліетилен високої густини (маркується як HDPE або PE HD). Матеріал відрізняється економічністю, легкістю, стійкістю до перепадів температури. Застосовується для виготовлення одноразового посуду, контейнерів для зберігання харчових продуктів, сумок, іграшок.
  3. Полівінілхлорид (маркується як PVC або V). З цього матеріалу створюються віконні профілі, деталі меблів, плівка для натяжної стелі, труби, покриття для підлоги та багато іншого. Через вміст бісфенолу А, вінілхлориду, фталатів полівінілхлориду не використовується при виробництві продукції (контейнерів, посуду тощо) для зберігання їжі.
  4. Поліетилен (маркування LDPE чи PEBD). Цей дешевий матеріал використовується при виробництві пакетів, мішків для сміття, лінолеуму і компакт-дисків.
  5. Поліпропілен (має буквене маркування PP). Відрізняється міцністю, термостійкістю, підходить для виробництва харчових контейнерів, упаковки для продуктів харчування, іграшок, шприців.

Популярні види пластмас - полістирол та полікарбонат. Вони знайшли широке застосування в різних галузях.

Сфера застосування

Різні види пластмас знаходять застосування в різних галузях. При цьому вимоги до них приблизно однакові - простота в роботі та безпека. Розглянемо докладніше види термопластичних пластмас та сфери їх застосування.

Пластмаса

Сфера використання

Поліетилен (високого та низького тиску)

Виробництво упаковки, ненавантажених деталей машин та обладнання, футлярів, покриттів, фольги.

Полістирол

Виробництво обладнання, ізоляційних плівок, стиропіану.

Поліпропілен

Знайшов широке застосування деталей автомобілів, елементів для холодильного обладнання.

Полівінілхлорид (ПВХ)

Виробництво хімічного обладнання, труб, різних деталей, пакування, покриттів підлог.

Полікарбонати

Виробництво точних деталей машин, апаратури, радіо- та електротехніки.

Термореактивні види пластмас (таблиця)

Матеріал

Сфера використання

Фенопласти

Застосовуються для створення виробів галантереї (гудзиків тощо), попільничок, виделок, розеток, корпусів радіо- та телефонних апаратів.

Амінопласти

Застосовуються для виготовлення клею для дерева, електротехнічних деталей, галантереї, тонких покриттів для оздоблення, пінистих матеріалів.

Скловолокніти

Застосовуються для виготовлення силових електротехнічних деталей у машинобудуванні, великогабаритних виробів простих форм (кузовів автомашин, човнів, корпусів приладів тощо).

Поліестери

На основі поліестерів створюються рятувальні човни, частини автомобілів, меблі, корпуси планерів та вертольотів, гофровані плити для дахів, плафони ламп, щогли для антен, лижі та палиці, вудки, захисні каски тощо.

Епоксидна смола

Використовується як в електричних машинах, трансформаторах (як високовольтна ізоляція) та інших апаратах, при виробництві телефонної арматури, в радіотехніці (для виготовлення друкованих схем).

Замість ув'язнення

У поданій статті ми розглянули види пластмас та їх застосування. При використанні таких матеріалів враховується багато факторів, починаючи від фізико-механічних властивостей до особливостей роботи. За всієї своєї економічності пластмаса має достатній рівень безпеки, що суттєво розширює сферу її застосування.