Товароведение хозяйственных и культурно-бытовых товаров

Вопрос 1. Характеристика видов  пластмасс на основе реакции полимеризации, применяемых в производстве товаров.

Пластические  массы, применяемые в производстве товаров народного потребления

Пластические  массы, используемые для изготовления товаров народного потребления, обладают различными потребительскими свойствами, зависящими от химического  строения основного компонента пластмасс - полимерного связующего, а также от вида и количества добавок, вводимых в ту или иную композицию.

Как указывалось ранее в зависимости  от характера процессов, протекающих  при формовании изделий, пластические массы делят на термопластичные и термореактивные.

Наиболее  широкое применение находят в  настоящее время термопластичные материалы, характеризующиеся способностью перерабатываться в изделия различными наиболее экономичными методами и сохраняющие способность к повторным переработкам. Среди термопластов наиболее широкое применение нашли материалы на основе полиолефинов, поливинилхлорида, полистирола, полиамидов, полиакрилатов. Эти материалы используются как в виде гомополимеров, так и в виде композиций наполненных минеральными порошкообразными веществами или короткими стеклянными, углеродными или органическими синтетическими волокнами.

Крупнотоннажными  материалами являются полиолефины, к которым относятся полиэтилен, пропилен, полиизобутилен.

Полиэтилен общей формулы - (СН,-СН₂)_я представляет собой бесцветный кристаллический (55—85 то) полужесткий или достаточно жесткий материал, характеризующийся высокой деформа-тивной способностью (до нескольких сотен процентов), прочностью (10—30 МПа), хорошей морозостойкостью (от -60 до -70 °С). Полиэтилен характеризуется высокой химической стойкостью: не растворяется в кислотах и щелочах, органических растворителях (до температуры 70 °С), стабилен при контакте с водой и маслами. Полимер не имеет характерного запаха и вкуса.

В зависимости от способа получения  различают полиэтилен высокого (ПЭВД) и низкого (ПЭНД) давления, несмотря на общий химический состав и строение, отличающиеся друг от друга целым рядом свойств.

Полиэтилен  высокого давления, имеющий, как правило, более низкую молекулярную массу, более  низкую степень кристалличности, а также большую степень разветвленное™ макромолекул по сравнению с полиэтиленом низкого давления, характеризуется меньшей теплостойкостью (Т_пл = 105—110 °С), более низкой плотностью (г = 910 - 911 кг/м³) и меньшей жесткостью.

Полиэтилен  низкого давления, характеризующийся  более высокой теплостойкостью (Т^ = 120-130 °С), жесткостью и прочностью (до 30 МПа). Однако вследствие возможного наличия в материале следов катализаторов полиэтилен низкого давления не допускается для изготовления изделий, контактирующих с пищевыми продуктами. Полиэтилен широко применяется для изготовления посуды и детских игрушек (в основном ПЭВД), пленок, труб и соединительных деталей к ним, санитарно-технических изделий, разДИчных емкостей, изоляции для проводов и кабелей, клеенок, волокон для технических целей.

Полипропилен - линейный кристаллический полимер (степень кристалличности ~ 75 %) общей формулы

[ - сн₂ - СН -]_л,

сн₃

по  своим свойствам напоминает полиэтилен, но имеет меньшую плотность (900-910 кг/м³), отличается большей теплостойкостью (J_m = 160-170 °С), но характеризуется меньшей морозостойкостью (температура хрупкости -5 до -15 °С). Полипропилен имеет большую жесткость, чем полиэтилен, а получаемые из него пленки более прочны и более прозрачны. Достаточно высокая теплостойкость полипропилена позволяет подвергать изделия из него стерилизации. Однако, к сожалению, полипропилен и изделия из него отличаются низкой стабильностью к действию ультрафиолетовых лучей, одного из основных компонентов солнечного света, подвергаясь фотоокислительной деструкции под действием светопогоды.

Применяют, полипропилен для изготовления хозяйственных  и галантерейных товаров, игрушек, упаковочной тары для сыпучих  товаров и жидких сред, деталей  приборов и машин, труб, пленок, волокон  и нитей.

Входящий  в группу полиолефинов полиизобутилен представляет собой каучукообразный аморфный полимер общей формулы

[- С - (СН₃)₂ - СН₂ -]_л.

Материал  характеризуется высокой морозостойкостью, сохраняя свои высокоэластические свойства в диапазоне температур от -60 °С до +60 °С. Материал применяется в качестве электроизоляционных и антикоррозионных покрытий, для пропитки (прорезинивания) тканей, в качестве уплотнительного материала, а также для изготовления клеев, дающих эластичные швы.

Поливинилхлорид наряду с полиэтиленом относится к одному из самых крупнотоннажных полимеров.

Получается  поливинилхлорид полимеризацией хлористого винила. Поливинилхлорид представляет собой аморфный полимер общей формулы

[ - СН₂ - СНС1 -]„, характеризующийся достаточно высокой плотностью (1400 кг/м³) и хорошей химической стойкостью к действию кислот, щелочей,

большого  числа органических растворителей, жиров, нефтепродуктов и воды.

На  основе поливинилхлорида получают жесткие  и мягкие пластики. Жесткие поливинилхлоридные пластики, называемые винипластами, характеризуются низкой теплостойкостью (температура их размягчения 65-70 °С), а при температуре выше 140 °С начинают разлагаться с выделением хлористого водорода.

Материал  характеризуется высокой жесткостью, достаточной прочностью и устойчивостью  к истиранию. Из винипласта изготавливают сантехническое оборудование, тару, галантерейные товары, водосточные и канализационные трубы. Широкое применение находит винипласт в электротехнике, а также, благодаря своей высокой химической стойкости, для облицовки химической аппаратуры.

Мягкий  поливинилхлорид, называемый пластикатом, представляет собой композиции на основе поливинилхлорида с добавкой пластификаторов (дибутилфталата, диоктилсебацината и др.), а также наполнителей, стабилизаторов, красителей и других компонентов. В зависимости от вида и количества введенного пластификатора морозостойкость изделий из пластиката колеблется от -15 °С до -60 °С. Пластикат в области температур выше температур стеклования представляет собой эластичный, гибкий, легко склеивающийся и сваривающийся материал. Из пластиката изготавливают линолеум, гибкие трубы и шланги, летнюю обувь, галантерейные товары, изоляцию для проводников, клеящие ленты, пленки, используемые для упаковки, изготовления плащей, книжных переплетов, а также пасты для получения искусственных кож, клеенок, самоклеющихся обоев.

Полистирольные пластики представляют собой особую группу полимеров аморфного строения, полученных полимеризацией стирола с другими мономерами. Обычно в число полистирольных пластиков включают полистирол общего назначения, ударопрочный стирол, пенополистирол и ряд сополимеров стирола.

Собственно  полистирол, называемый полистиролом общего назначения, представляет собой  получаемый полимеризацией стирола полимер общего строения

[- СН, - СН -]..

с₆н₅

Это прозрачный, достаточно хрупкий полимер, обладающий невысокой теплостойкостью (температура стеклования 85—90 °С), что  ограничивает температурную область его использования в пределах 80 °С. Материал характеризуется высокими диэлектрическими свойствами, что обеспечивает ему широкое применение в радиотехнике в качестве конденсаторных пленок — стирофлекса. Возможность и легкость переработки полистирола различными способами обеспечивает его широкое применение для изготовления бытовых и галантерейных изделий (вазы, шкатулки, пуговицы, гребни), лабораторной химической посуды, упаковочной тары, осветительной арматуры и др.

С целью устранения такого недостатка полистирола как хрупкость в последние годы был синтезирован ряд сополимеров стирола, характеризующихся высокой устойчивостью к ударным нагрузкам. Особенно большое значение имеют ударопрочные полистиро-лы, представляющие собой сополимеры стирола и натуральных каучуков, а также сополимеры стирола с акрилонитрилом (САН), тройной сополимер акрилнитрила, бутадиена и стирола (АБС-пластик). Все эти материалы, получаемые методами суспензионной или блочной полимеризации, отличаются значительно более высокой, чем у полистирола общего назначения, стойкостью к ударным нагрузкам (для некоторых марок сополимеров даже в несколько десятков раз). Более высокие прочностные свойства, хорошая дефор-мативная стойкость, а также исключительная стойкость к ударным нагрузкам сополимеров стирола существенно расширили области применения полистирольных пластиков.

Из  сополимеров стирола изготавливают  корпуса приборов, радио-, фото-, электроаппаратуры, детали автомобилей (подфарники, козырьки, шкалы, указатели, приборные щитки), галантерейные товары, детали санитарно-технического оборудования и мебели, упаковку. При этом упаковка, изготовленная из ряда марок полистирольных пластиков (с минимальным содержанием стирола) допускается для изготовления посуды и упаковки пищевых продуктов.

Пенополистиролы находят широкое применение в качестве зву-ко, теплоизоляции при изготовлении холодильников, в капитальном строительстве, судостроении и авиатехнике.

Полиакрилаты представляют собой полимеры и сополимеры акриловой и метакриловой кислот или их производных, имеющие линейное строение макромолекул с боковыми ответвлениями. Среди акрилатов наиболее широкое применение находят полиметилме-такрилат и полиакрилнитрил.

Полиметилметакрилат. цепь которого имеет строение

СН₃

1-сн₂-с-]„, соосн₃

представляет  собой продукт полимеризации  метилметакрилата.

Материал  представляет собой типичный аморфный полимер с температурой размягчения 105—110 °С и отличается достаточно высокой прочностью и высокой прозрачностью.

Полиметилметакрилат, часто называемый за свою высокую  прозрачность органическим стеклом или плексигласом, отличается способностью хорошо пропускать ультрафиолетовые лучи: до 75 % от падающего количества УФ-излучения. (для сравнения: обычное силикатное стекло пропускает 0,5 — 1 % падающего ультрафиолетового излучения). Материал легко перерабатывается методами вакуумного и пневматического формования, не поглощает влагу, устойчив к действию ряда растворителей.

Широко  применяется для остекления самолетов  и автомобилей, изготовления часовых  стекол, хозяйственных и галантерейных  изделий, в качестве имитатора хрусталя. Благодаря физиологической безвредности и устойчивости к действию влаги, кислотной и щелочной сред применяется для изготовления зубных протезов и медицинского оборудования.

Полиакрилонитрил представляет собой труднокристаллизиру-ющийся линейный полимер [ - СН₂ - СН - ] белого цвета.

CN

Материал  термостоек: температура размягчения  полимера 220— 230 °С. Однако в этой области температур начинает протекать процесс деструкции полимера, в связи с этим процесс получения изделий из полиакрил нитрила производится не из расплава, а из раствора диметилформамида. Основная часть полиакрилнитрила используется для получения шерстеподобного несминаемого волокна - нитрона.

Полиамиды представляют собой класс гетероцепных линейных полимеров, в основной цепи которых имеется амидная связь

[- СО - NH -]_я.

Получают  полиамиды преимущественно реакцией поликонденсации полифункциональных соединений: диаминов и дикарбоно-вых кислот, аминокарбоновых кислот или их эфиров.

Полиамиды являются твердыми, рогообразными, преимущественно кристаллическими продуктами, с температурой плавления, превышающей в большинстве случаев 200 °С. Полиамиды устойчивы к действию воды, хотя и способны ее поглощать в количестве до 10 %. Материалы обладают низким коэффициентом трения, что способствует их применению в узлах трения.

К недостаткам полиамидов следует  отнести их сравнительно низкую устойчивость к термо- и фотоокислению, вызывающему разрушение амидных связей макромолекул, что приводит к снижению прочности и эластичности материала, появлению хрупкости, а также ухудшению диэлектрических свойств при поглощении влаги.

Из  ненаполненных и наполненных  полиамидов изготавливаются товары хозяйственного назначения (оконные петли, воронки, вешалки), сантехнические изделия, галантерейные изделия (застежки-молнии, пуговицы, одежные кнопки). Полиамиды используются для изготовления труб, изоляционной оболочки кабелей, бесшумных шестеренок, деталей узлов трения. Способность полиамидов к вытягиванию в нити с получением ориентированных систем высокой прочности позволяет получать из них синтетические волокна (капрон, найлон, анид), используемые для производства тканей, трикотажных и нетканых полотен, шнуров, канатов, рыболовных сетей и т.д.

Полиэфиры, являющиеся по своей химической природе сложными эфирами, получают реакцией поликонденсации многоатомных спиртов и многоосновных кислот или их ангидридов.

Наиболее  важными представителями этого  класса пластмасс являются полиэтилентерефталат и поликарбонат — термопластичные полиэфиры линейного строения, получаемые из двухатомных кислот и двухатомных спиртов и фенолов.

Полиэтилентерефталат  представляет собой твердый полимер  белого цвета общей химической формулы

[- СН - СН₂ - С - О - С - О ~ С -] . 
II II

О        О

Материал  относится к классу кристаллизующихся  полимеров: при достаточно быстром  охлаждении расплава до комнатных температур образуется аморфный прозрачный полимер, в дальнейшем медленно кристаллизирующийся, при этом скорость кристаллизации достигает максимального значения при температуре 80 "С. Максимальная степень кристалличности неориентированного полиэти-лентерефталата достигает 45%, у ориентированного материала (в виде волокон и пленок) может составлять даже 60%. Полиэтилентерефталат отличается достаточно высокой температурой плавления (255-265 °С), значительной плотностью (до 1450 кг/м³), а также хорошими диэлектрическими свойствами, сохраняющимися практически неизменными в присутствии влаги. Материал является химически устойчивым: при комнатных температурах нерастворим в большинстве органических растворителях, органических кислотах, жирах и воде. Предельное водопоглощение материала не превышает 1%.