Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2013 в 22:15, курс лекций
Качество товаров. Общие сведения о полимерах и пластмассах. Силикатные товары. Товары бытовой химии. Трикотажные изделия. Металлохозяйственные товары.
Лекция 3
ТОВАРЫ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
- 1 -
Первые синтетические смолы и пластмассы появились в начале XX в. Сначала был освоен выпуск фенопластов, а после первой мировой войны — аминопластов. В 1930-х годах стали выпускать полистирол, поливинилхлорид, полиметилметакрилат и др.
Пластические массы, или пластмассы, пластики — высокомолекулярные соединения (полимеры) и композиции на их основе, которые способны при нагревании переходник в пластическое состояние и принимать под давлением любую желаемую форму.
Пластические массы являются одними из самых распространенных материалов, применяемых в производстве товаров народного потребления. Они имеют ряд специфических свойств: малую плотность, сочетание прочности и эластичности, тепло-электроизоляционные, стойкость в некоторых агрессивных средах, легкость, красивый внешний вид и др. Эти свойства позволяют в несколько раз уменьшить общую массу изделий, обеспечить их высокую ударную прочность. При изготовлении изделий из пластмасс требуются меньшие энергетические и трудовые затраты, чем при производстве изделий из металлов и керамики. Пластмассы обладают исключительной технологичностью: они могут перерабатываться в изделия всеми известными способами. Более того, ряд высокопроизводительных и экономически эффективных способов переработки характерны только для данного материала.
Из-за низкой плотности пластмасс (большинства известных) многие изделия отличаются небольшой массой по сравнению с металлическими, стеклянными и керамическими. Пористые пластики из-за низкой величины коэффициентов тепло- и звукопроводности применяются как тепло- и звукоизоляционные материалы (поролон, мипора и др.). Существенным преимуществом пластмасс по сравнению с металлами является их высокая стойкость к действию воды и многих химических реагентов (фторопласты). Поэтому их применяют в качестве антикорозийного материала, не требующего специальных защитных покрытий. Готовые изделия из этого материала не требуют декоративных покрытий, так как обладают красивым внешним видом. Многие пластмассы могут окрашиваться в любой цвет.
Благодаря своим свойствам пластмассы используются в качестве электроизоляционных материалов (поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан). Полиметилметокрилат, полистирол, поликарбонаты бесцветны и прозрачны. По пропусканию ультрафиолетовой части светового спектра они в десятки раз превосходят неорганические (силикатные) стекла. Волокна, получаемые на основе пластических масс (лавсан, капрон, нейлон и др.), биостойки.
Однако пластические массы имеют и ряд недостатков: они «стареют» под воздействием кислорода воздуха, влаги, света, механических и термических воздействий. Это приводит к снижению их эластичности, повышению жесткости, хрупкости и водопоглощаемости. В результате подобного явления на изделиях появляются трещины, что ухудшает их внешний вид. пластмассы, имеющие большой коэффициент термического расширения, характеризуются сильной электризуемостыо, недостаточной твердостью, повышенной горючестью.
Основу пластических масс составляют полимеры.
Полимеры (от гр. polymeres — многообразный) — высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа одинаковых группировок, соединенных химическими связями.
Соединения получают реакцией полимеризации или поликонденсации низкомолекулярных веществ (мономеров). Молекулы этих веществ вступают в реакцию друг с другом при наличии ненасыщенных связей или химически активных групп.
Полимеризация - процесс получения высокомолекулярных веществ, при котором макромолекула образуется путем последовательного присоединения молекул одного или нескольких мономеров к растущему активному центру. Как правило, данная реакция протекает без выделения побочных продуктов. Полимеры, состоящие из элементарных звеньев одинакового строения, называют гомополимерами (полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.). Те полимеры, молекула которых содержит элементарные звенья разного строения, называют сополимерами.
Поликонденсация — процесс образования полимеров из мономеров путем присоединения нескольких его молекул, сопровождающийся выделением побочного продукта (воды, спирта, аммиака и др.). При помощи реакции поликонденсации получают фенолоальдегидные, аминоальдегидные, полиэфирные и другие синтетические смолы.
Состав пластмасс.
В зависимости от состава различают простые и сложные пластические массы.
Простые пластмассы состоят только из полимера, к которому могут добавляться в небольшом количестве красители и стабилизаторы (до 3 %).
Сложные (композиционные) пластмассы содержат, кроме того, значительные количества (до нескольких десятков процентов) других компонентов: наполнителей, пластификаторов, газообразователей, отвердителей. В композиционных пластмассах полимеры выполняют роль компонента, связывающего Другие составные части (особенно наполнитель), поэтому их называют связующими веществами. В настоящее время наиболее широко распространены сополимеры, в состав которых входят два связующих компонента и более.
Таким образом, в состав пластмасс могут входить следующие компоненты: 1) связующие вещества, 2) наполнители, 3) газообразователи, 4) пластификаторы (мягчители), 5) красящие вещества, 6) стабилизаторы (ингибиторы), 7) отвердители.
Связующие вещества — синтетические высокомолекулярные соединения и некоторые видоизмененные природные полимеры (эфиры, целлюлозы). Эти вещества определяют все основные свойства пластмасс.
В качестве наполнителей пластмасс выступают различные измельченные органические и неорганические материалы (древесная мука, кварцевый песок, каолин, тальк, дробленная слюда и другие порошкообразные и волокнистые материалы (очесы хлопка, волокна асбеста, измельченные обрезки тканей и бумаги). В слоистых пластмассах (гетинакс, текстолит) наполнителями являются рулонная бумага и ткани, пропитанные и склеенные смолой. Введение наполнителя повышает механическую прочность и твердость, теплостойкость и огнестойкость, облегчает их переработку и снижает величину усадки пластмассы в процессе формования изделий, ее стоимость.
Газообразователи - химические соединения, разлагающиеся в процессе формования изделия при нагревании с выделением газообразных веществ. Таким образом получают поро- и пенопласты (пенополистирол, пенополиуретан, поролон).
Пластификаторы (мягчители) вводят для уменьшения жесткости и хрупкости материала, придания изделиям эластичности и гибкости. Пластификаторы — маслообразные органические вещества, имеющие высокую температуру кипения: сложные эфиры фталевой и фосфорной кислот, камфара и др. Пластификаторы увеличивают морозостойкость пластмасс, но при этом понижается стойкость к повышенным температурам. Перспективными оказались низкомолекулярные полиэфирные смолы, обладающие масло-, бензиностойкостью и нелетучестью.
В качестве красящих веществ выступают тонкоизмельченные пигменты и органические красители, стойкие к температурам, при которых формуются изделия. Некоторые минеральные пигменты выполняют роль не только красителя, но и наполнителя пластмасс (оксид цинка, сажа и др.). Красящие вещества вводятся в состав пластмасс в количестве 1—1,5 %.
Стабилизаторы (ингибиторы) - вещества, которые замедляют процесс старения пластмасс под воздействием на них тепла, кислорода воздуха, света, влаги и других факторов. Особенно вредны для пластмасс ультрафиолетовые лучи, обладающие большой мощностью.
Отвердители — компоненты, вводимые в некоторые виды пластмасс для перевода полимера в процессе формования изделий в неплавкое и нерастворимое состояние. Эти вещества «сшивают» структуру полимера. К таковым относят формальдегид, диамины, дикарбоновые кислоты и др.
Иногда в состав пластмасс
вводят специальные яды, придающие
материалу стойкость против разрушающего
действия плесени и тропических
насекомых. В пластические массы
также могут вводить
Классификация пластмасс осуществляется по ряду признаков.
1. По составу они делятся на простые (оргстекло), сложные (композиционные).
2. По природе связующего вещества они делятся на пластмассы на основе синтетических смол, пластмассы на основе видоизмененных природных полимеров (эфиров целлюлозы).
Наиболее распространенными являются пластмассы на основе синтетических смол.
3. По физико-механическим свойствам (при температуре 20 °С) пластмассы подразделяются на жесткие пластики, полужесткие пластики, мягкие пластики.
Жесткие пластики — твердые упругие материалы с высоким модулем упругости и малым удлинением при испытании образцов на растяжение (фенопласты, аминопласты, полистирол и др.). Под действием внешних нагрузок, ниже разрушающих, они длительное время сохраняют свою форму при нормальных и повышенных температурах.
Полужесткие пластики -- твердые упругие материалы со одними величинами модуля упругости и относительно высоким общим и остаточным удлинением при растяжении (полиэтилен и др.).
Мягкие пластики - эластичные материалы с аморфной структурой и низким модулем упругости. Исчезновение обратимой части их деформации при нормальной температуре происходит с замедленной скоростью (поливинилхлоридный пластикат, полиизобутилен, пенополиуретан и др.).
4. По термическим свойствам пластмассы делятся на термопласты (термопластичные пластмассы), реактопласты (термореактивные пластмассы).
Термопласты - пластики, которые при нагревании размягчаются и легко формуются в изделия, а при охлаждении (после формования) застывают (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиамидные, полиакриловые и некоторые другие пластики (эфироцеллюлозные -- нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза).
Реактопласты — пластики, которые размягчаются лишь в момент формования изделия (при нагреве и давлении) и быстро теряют эту способность (затвердевают) в результате химических реакций, вызванных термическим воздействием.
5. По типу химических реакций, лежащих в основе синтеза синтетических смол, пластмассы делятся на две группы:
пластмассы на основе полимеризационных смол, полученные в результате реакции полимеризации. Это: 1) полиолефины (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен), 2) винилпласты (пластики на основе поливинилхлорида, поливинилового спирта и поливинил ацетата), 3) полистиролы, 4) фторопласты, 5) полиакрилаты, 6) полиформальдегид;
пластмассы на основе поликонденсационных смол, полученные в результате реакции поликоденсации. Это: 1) фенопласты, 2) аминопласты, 3) полиамиды, 4) полиэфиры, 5) полиэпоксиды, 6) полиуретаны, 7) кремнийорганические пластики.
6. По характеру микро- и макроструктуры: однородные (ненаполненные) — состоящие только из связующих веществ; неоднородные (с наполнителями) — фенопласты, аминопласты, а также слоистые и газонаполненные (пористые) пластмассы, пресспорошки.
Полимеризационные смолы и пластмассы на их основе.
Наиболее распространенными представителями этой группы материалов являются полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, перхлорвинил, сополимеры на основе ПВХ, полистирол и сополимеры на его основе, фторопласты, полиакрилаты (полиметилметакрилат, полиакрилонитрил), поливинилацетат, поливиниловый спирт, поливинилацетали, полиформальдегид.
Полиэтилен является одним из наиболее распространенных пластиков. По способу получения выделяют полиэтилен: 1) высокого давления (ВД) — получается при давлении в 1200— 1500 атм., при температуре 200 °С; 2) низкого давления (НД) — при давлении 3—5 атм., при температуре 80 °С; 3) среднего давления (СД) — 35—40 атм., при температуре 130—170 °С.
Полиэтилен ВД характеризуется более низкой плотностью, морозостойкостью, температура хрупкости — минус 70 °С. Он мягок и эластичен, стоек к многократным деформациям.
Полиэтилен НД характеризуется более высокой плотностью, теплостойкостью, температурой плавления120 - 129 °С. Жесткий и твердый, обладает большой прочностью на разрыв.
Полиэтилен СД в настоящее время в производстве товаров народного потребления практически не применяется.
Из полиэтилена изготавливают хозяйственные, галантерейные и культтовары, пленки, трубы, пляжные туфли, медицинские товары, защитные покрытия, волокна.
В изделиях полиэтилен - чаще белый или окрашенный в яркие цвета; полупрозрачный — в листах, а в пленках — прозрачный; роговидный — в листах, в пленках — гибкий.
Полипропилен по свойствам близок к полиэтилену, но отличается от него более высокими жесткостью, степенью кристалличности, большей, теплостойкостью, высокими показателями механических свойств; жироустойчив. Недостатки: низкая морозостойкость, подвержен старению. Вырабатывают полипропилен в виде белого порошка.
В изделиях полипропилен — белый или окрашенный в яркие цвета, с блестящей поверхностью, полупрозрачный и прозрачный, жесткий, в тонких слоях — эластичный.
Полиизобутилен представляет собой каучукоподобный материал с высокой морозостойкостью и химической стойкостью, высокоэластичен в интервале температур -60... +60 °С.
Недостаток — сравнительно быстрое старение, при температуре выше +60 °С становится липким.