Пластические массы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

На тему: «Пластические массы»

Введение

пластический производство масса искусственный

Термин «пластические массы» появился в конце XIX в. Первые промышленные материалы были изготовлены на основе нитроцеллюлозы (1862-65) и казеина (1897). Развитие современных реактопластов началось с разработки фенопластов (Л. Бакеланд, 1907-08) и аминопластов (Г. Поллак, 1921), термопластов-с синтеза полистирола (1930), поливинилхлорида (1937), полиэтилена (1938-39). В России производство пластических масс начало складываться приблизительно в 1914 и достигло 5,03 млн. т/год (1986); научые основы и организационные начала связаны с именами Г.С. Петрова, A.M. Настюкова, А.А. Ваншейдта, С.H. Ушакова, И.П. Лосева и др. Современная промышленность пластических масс включает большой ассортимент материалов на основе разнообразных связующих и наполнителей. Рост мирового производства пластических масс идет высокими темпами (около 20% в год).

Пластические массы применяют во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства в качестве материалов конструкционного, защитного, электротехнического, декоративного, фрикционного и антифрикционного назначений.

Пластические массы

Пластмассами (пластиками) называют искусственные материалы, получаемые на основе органических полимерных связующих веществ. Эти материалы способны при нагревании размягчаться, становиться пластичными, и тогда под давлением им можно придать заданную форму, которая затем сохраняется. В зависимости от природы связующего переход отформованной массы в твердое состояние совершается или при дальнейшем ее нагревании, или при следующем охлаждении.

Материалы на основе природных и синтетических полимеров. Полимеры определяют основные физические, механические, химические и эксплуатационные свойства пластических масс. Различают пластмассы по:

Ш эксплуатационным свойствам (антифрикционные, атмосферо - или огнестойкие)

Ш природе наполнителя (стеклопластики, боропластики, углепластики, металлополимеры и др.)

Ш его виду и расположению в пластмассе (слоистые пластики, волокниты, армированные пластики с ориентированным или хаотическим расположением волокнистых материалов, дисперсные частицы)

Ш по химической природе.

Помимо полимера пластические массы содержат:

· пластификаторы

· стабилизаторы

· наполнители,

· пигменты

· смазки и другие ингредиенты.

Пластификаторы регулируют текучесть и хрупкость полимера, стабилизаторы предохраняют его от старения на воздухе и под действием света, антипирены снижают его горючесть, антистатики понижают электризуемость, наполнители обеспечивают определённые эксплуатационные свойства, облегчают его переработку и снижают стоимость.

Основное достоинство пластических масс - возможность получения деталей сложной формы достаточно простыми методами формования, они легко принимают нужную форму при нагревании и сохраняют её после охлаждения.

К недостаткам можно отнести:

· горючесть

· растрескивание под напряжением

· низкую термо - и теплостойкость

· низкая модуль упругости

· ударная вязкость по сравнению с металлами и сплавами

· для некоторых пластмасс склонность к старению

Состав пластических масс

Обязательным компонентом пластмассы является связующее вещество. В качестве связующих для большинства пластмасс используются синтетические смолы, реже применяются эфиры целлюлозы. Многие пластмассы, главным образом термопластичные, состоят из одного связующего вещества (например полиэтилен, органические стекла и др.)

Другим важным компонентом пластмассы является наполнитель (порошкообразные, волокнистые и другие вещества как органического, так и неорганического происхождения). После пропитки наполнителя связующим получают полуфабрикат, который спрессовывается в монолитную массу. Наполнители повышают механическую прочность, снижают усадку при прессовании и придают материалу те или иные специфические свойства (фрикционные, антифрикционные и т.д.). Для повышения пластичности в полуфабрикат добавляют пластификаторы (органические вещества с высокой температурой кипения и низкой температурой замерзания). Пластификатор сообщает пластмассе эластичность, облегчает ее обработку. Наконец исходная композиция может содержать отвердители (различные амины) или катализаторы (перекисные соединения) процесса отверждения термореактивных связующих, ингибиторы, предохраняющие полуфабрикаты от их самопроизвольного отверждения, а также красители (минеральные пигменты и спиртовые растворы органических красок, служащие для декоративных целей).

Свойства пластмасс

Свойства пластмасс зависят от состава отдельных компонентов, их сочетания и количественного соотношения, что позволяет изменять характеристики пластиков достаточно в широких пределах

В зависимости от характера связующего вещества пластмассы подразделяют, на реактопласты и термопласты.

Реактопласты, или термореактивные пластмассы, при нагревании в процессе переработки необратимо твердеют, в результате образуется неплавкий и нерастворимый материал. Наиболее распространены реактопласты на основе фенолоформальдегидных (фенопласты), эпоксидных (эпоксипласты), мочевино - и меламиноформальдегидных (аминопласты) и карбамидных смол, а также лёгкие газонаполненные реактопласты (пенофенопласты, пенополиуретаны), в которых в качестве наполнителя используют газ. Реактопласты без наполнителя или с небольшим его количеством перерабатывают прессованием и литьём под давлением. Для получения изделий из армированных пластиков (волокниты, слоистые пластики, гетинакс, текстолит) непрерывные волокнистые материалы (нити, жгуты, волокна, нитевидные кристаллы, ткань) предварительно пропитывают связующим; из таких полуфабрикатов различными методами (намоткой, выкладкой, протяжкой) формуют изделия, после чего отверждают связующее.

Термопласты способны размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении, могут подвергаться повторной переработке. Наиболее распространены термопласты на основе полимеров и сополимеров полиолефинов или их фторпроизводных - полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полистирола, полиметилметакрилата, фторэтилена (фторопласт); в меньших масштабах используют термопласты на основе алифатических и ароматических полиэфиров, напр. полиэтилентерефталат, поликарбонаты, полиуретаны. Для получения термопласта порошок полимера смешивают с необходимыми ингредиентами и перерабатывают в изделия литьём под давлением, экструзией, вакуумформованием, пневмоформованием.

Современные композиционные материалы содержат в качестве наполнителей угольные и графитовые волокна (карбоволокниты); волокна бора (бороволокниты).

По применению пластмассы можно подразделить на силовые (конструкционные, фрикционные и антифрикционные, электроизоляционные) и несиловые (оптически прозрачные, химически стойкие, электроизоляционные, теплоизоляционные, декоративные, уплотнительные, вспомогательные). Однако это деление условно, так как одна и та же пластмасса может обладать разными свойствами: например, полиамиды применяют в качестве антифрикционных и электроизоляционных материалов и т.д.

Пластмассы по своим физико-механическим и технологическим свойствам являются наиболее прогрессивными и часто незаменимыми материалами для машиностроения.

Применение и изделия из пластмассы

Пластические массы имеют низкую плотность, обладают диэлектрическими свойствами, не поддаются коррозии во многих агрессивных средах, легко окрашиваются. Применяются пластмассы в качестве строительных и конструкционных материалов, заменяющих металлы, дерево и другие материалы (стеновые панели, корпуса холодильников, бытовые приборы, радиоаппаратура и т.п.), антифрикционных и фрикционных материалов, для изготовления посуды, мебели, труб для химической промышленности, деталей внутренней отделки всех видов транспорта, декоративных изделий, волокон, тканей и др

Перечислим лишь основные отрасли промышленности, в которых в широких масштабах применяются пластические массы.
В электротехнической и радиотехнической промышленности пластмассы используются в качестве конструкционных и изоляционных материалов при производстве электродвигателей, трансформаторов, электрических кабелей и проводов, радиоаппаратуры, телевизоров, печатных схем и др. В машиностроении пластмассы применяют для производства конструкционных элементов машин и механизмов, бесшумно трущихся частей машин, самосмазывающихся подшипников, многих деталей станков и машин, подвергающихся в процессе работы истиранию.

Некоторые виды пластмасс, обладающие высокой стойкостью в агрессивных средах, используются в химическом и нефтяном машиностроении и др.

Особенно высокий экономический эффект дает применение пластмасс в тяжелом, энергетическом, транспортном и химическом машиностроении, автомобиле- и приборостроении. Широкое применение пластмассы находят также в строительстве. Из них изготавливают высококачественные термо-, гидро- и звукоизоляционные материалы, арматуру, санитарно-техническое оборудование и др.

Подсчитано, что суммарный экономический эффект от использования пластмасс в народном хозяйстве за седьмую и восьмую пятилетки составил более 3,6 млрд. руб.

Пластические массы обладают очень высокими электро-, тепло- и звукоизолирующими свойствами, почти абсолютной стойкостью к действию агрессивных сред; обеспечивают защиту от радиоактивных излучений; способны отражать или пропускать световые, звуковые и радиоволны. Пластмассы широко применяются в новейших областях техники - атомной энергетике, электронике, ракетной технике, современном самолетостроении и др.

И, наконец, если мы внимательно оглянемся кругом, то заметим массу вещей, изготовленных из пластмасс, которые прочно вошли в наш быт. Большое число деталей холодильников, телевизоров, пылесосов, стиральных машин, спортивные принадлежности, игрушки, посуда, отделочные и упаковочные материалы, различные предметы галантереи, санитарии и гигиены - вот далеко не полный перечень изделий из пластмасс, широко применяемых в быту.

Пластмассы в строительстве

Пластмассы в строительстве могут принести огромную пользу, если их правильно использовать. Прозрачные цветные стекла из ударопрочного поливинилхлорида или бесшовно облицованные поливинилхлоридом деревянные профили не только красивы, но и устойчивы к действию агрессивной промышленной атмосферы и совершенно не нуждаются в уходе. Краска не выцветает, окна не разрушаются, рамы не разбухают и не желтеют. В некоторых странах изготавливают доски из вспененного сополимерацетата (этиленпропиленового каучука с полистиролом) и других пластиков. Поскольку они устойчивы к атмосферным воздействиям, их можно применять не только в интерьерах, но и для наружных строительных деталей (например, как ворота для гаражей, для облицовки балконов и т.п.). Трудновоспламеняющееся, погодоустойчивое акриловое стекло (акрилглас) годится для изготовления световых панелей и куполов. Ими можно застеклять большие поверхности, срок службы которых продолжителен.

Все большее значение приобретают пластмассы в строительстве трубопроводов, поскольку в этом случае не возникает проблем коррозии. Усиленные стекловолокном трубопроводы пригодны для доставки газов под давлением 15 бар и для транспортировки химических веществ, способных вызвать коррозию. Для этих целей применяют поливинилхлорид, полиэфиры, полибутилен, полиэтилен и полипропилен.

В качестве уплотнителей швов между бетонными деталями в строительстве можно использовать полиуретаны, силиконы, акрилаты, комбинации эпоксидных соединений (их часто называют эпоксидными смолами, хотя термин «смолы» несколько устарел), все большее значение приобретают для этих целей термопласты. Ими можно не только уплотнять швы на фасадах зданий из стали и легких металлов, но и «склеивать» мосты, а также скреплять части сооружений, полностью находящихся под водой (например, в плавательных бассейнах). Хорошие перспективы для использования в этой области имеют эпоксидные смолы. Они характеризуются наличием так называемых эпоксигрупп и гидроксильных групп. Присутствие этих групп придает эпоксидным соединениям ценные для использования в строительстве свойства. Эпоксидные смолы прочно сцепляются с поверхностью бетона и устойчивы к атмосферным воздействиям. Их можно наносить на влажные поверхности бетона, так как эпоксидные соединения благодаря наличию гидроксильных групп менее гидрофобны, чем многие другие полимерные материалы. Кроме того, эпоксигруппы способны взаимодействовать с ионами кальция, что увеличивает сцепление полимера с поверхностью бетона.

Наибольший удельный вес в строительстве занимают полимерные материалы для изготовления полов; самым популярным из них является поливинилхлоридный линолеум - как рулонный, так и плиточный; реже применяют особо твердые древесноволокнистые и древесностружечные плитки и плиты на основе мочевино-феноло-формальдегидных или мочевино-меламино-формальдегидных связующих. Весьма широко в качестве тепло- и звукоизоляционных материалов строители применяют пенопласты (пенополистирол, пеноуретан и др.). Растут масштабы использования пластмасс в качестве кровельного материала. Особый интерес в этом плане представляют светопропускающие стеклопластики, которые можно использовать также для изготовления стен. Значительная часть всех потребляемых в строительстве пластмасс идет для производства сантехники (трубы из полиэтилена, стеклопластиковые ванны и т.д.). Все чаще применяют отделочные пластмассы, различные модификации полистирола. Следует также учесть герметизующие материалы; из них заслуженной популярностью пользуются пленочные, в частности полиэтилен, а также листы стеклопласта.

Одноэтажные дома из пластмасс могут быть построены с применением всего двух основных типов деталей, а именно элементов стен и элементов крыши. Стены толщиной всего 8 - 10 мм состоят из двух слоев пластика - полиэфира и стекловолокна, между которыми проложен жесткий пенопласт. Звуко- и теплоизоляция соответствует кирпичной кладке толщиной 1,3 м. Свободнонесущая конструкция полиэфирной крыши позволяет увеличить ширину пролетов между стенами, так что отпадает необходимость во внутренней опорной стене. Таким образом, вся жилая площадь становится полезной и появляется возможность ее индивидуального планирования с помощью передвижных или шкафных перегородок. Имея в распоряжении только 40 строительных деталей такой дом можно построить менее чем за 12 часов.

Пластмассы располагают идеальными возможностями для осуществления строительства из облегченных конструкций. Этот принцип выгоден тем, что позволяет значительно экономить материалы. Из многочисленных искусственных материалов в наибольшей мере отвечают требованиям строительства пенопласты. Пенопласты в равной степени могут быть хороши и как высокоэластичные, и как очень твердые материалы.

Около 50% всех пенопластов изготавливается в настоящее время из полиуретана. На основе однотипных химических реакций, заключающихся в обработке компонента, содержащего гидроксильную группу, диизоцианатом, можно получить как термопласты, так и реактопласты, но свойства их зависят от выбора исходного компонента.

Смотря по тому, какие многоатомные спирты и дополнительные компоненты взяты для превращения, можно получить, например, пенопласт настолько мягкий, что он годится на подушки, или настолько твердый, что из него можно сделать тару или изготовить ценные изоляторы для холодильников.

Между этими крайностями находятся полужесткие материалы, спектр применения которых простирается от кузовостроения до обувной промышленности.

Из сверхтвердых «структурированных» пен можно формовать крупные детали с массивными краевыми зонами - детали автомобилей, части мебели.

Эти и другие изделия из полиуретана можно изготавливать непосредственно из вещества, получившегося в результате реакции, причем готовая продукция отвечает требованиям, предъявленным к качеству материала и его оформлению.

Заключение

В настоящее время пластмассы получили широчайшей распространение. Причиной такого распространения являются их низкая цена и легкость переработки, а также свойства, которые в некоторых случаях уникальны. Пластмассы применяют в электротехнике, авиастроении, ракетной и космической технике, машиностроении, производстве мебели, легкой и пищевой промышленности, в медицине и строительстве, - в общем, пластмассы используются практически во всех отраслях народного хозяйства. Пожалуй, единственная область, где использование пластмасс пока ограничено - это техника высоких температур. Но в скором времени они проникнут и сюда: уже получены пластмассы, выдерживающие температуры 2000-2500 °C. Развитие химических технологий, помогающих создавать вещества с заданными свойствами, позволяет сказать, что пластмассы один из важнейших материалов будущего.

Список литературы

1. Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева: «Материаловедение» Москва Машиностроение 1980 г.

2. Б.Н. Арзамасов

3. Гуляев А.П., Металловедение: Учебник для вузов. ?6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986

4. Материаловедение: Учебник для высш. техн. учеб. завед.? 2-е изд., испр. и

доп. / Б.Н Арзамасов, И.И Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.; Под общей ред.

Б.Н. Арзамасова ? М.: Машиностроение, 1986

Размещено на Allbest.ru