Пластмассы

 

 

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новгородский  государственный университет имени  Ярослава Мудрого

Кафедра «Строительное производство»

 

 

 

 

Реферат

«Пластмассы»

 

 

 

Выполнил: ст. гр. 1381

Резаев Р.Р.

Проверил:

Колотыгин В.А

 

 

Великий Новгород 2013

 

 

 

Понятие

Пластма́ссы (пласти́ческие ма́ссы) или пла́стики — органические материалы, основой которых являются синтетические или природные высокомолекулярные соединения (полимеры). Исключительно широкое применение получили пластмассы на основе синтетических полимеров.

Название «пластмассы» означает, что эти материалы под действием  нагревания и давления способны формироваться  и сохранять после охлаждения или отвердения заданную форму. Процесс  формования сопровождается переходом  пластически деформируемого (вязкотекучего) состояния в стеклообразное состояние.

История

Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году^[1]. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название —целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и  был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственнойслоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом.

Типы пластмасс

В зависимости от природы полимера и характера его перехода из вязкотекучего  в стеклообразное состояние при  формовании изделий пластмассы делят  на:

• Термопласты (термопластичные пластмассы) — при нагреве расплавляются, а при охлаждении возвращаются в исходное состояние;
• Реактопласты (термореактивные пластмассы) — в начальном состоянии имеют линейную структуру макромолекул, а при некоторой температуре отверждения приобретают сетчатую. После отверждения не могут переходить в вязкотекучее состояние. Рабочие температуры выше, но при нагреве разрушаются и при последующем охлаждении не восстанавливают своих исходных свойств.

Также газонаполненные пластмассы — вспененные пластические массы, обладающие малой плотностью.

Свойства

Основные механические характеристики пластмасс те же, что и для металлов. 
Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифическойполимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей,пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения и др., а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при полученииполиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания особых свойств  пластмассе в неё добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т. п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит,непредельные углеводороды).

Получение

Производство синтетических  пластмасс основано на реакциях полимеризации, поликонденсации или полиприсоединения низкомолекулярных исходных веществ, выделяемых из угля, нефти илиприродного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул (приставка «поли-» от греческого «много», например этилен-полиэтилен).

Методы обработки

• Литьё/литьё под давлением
• Экструзия
• Прессование
• Виброформование
• Вспенивание
• Отливка
• Сварка
• Вакуумная формовка и пр.

Механическая обработка

Пластические массы, по сравнению  с металлами, обладают повышенной упругой деформацией, вследствие чего при обработке пластмасс применяют более высокие давления, чем при обработкеметаллов. Применять какую-либо смазку, как правило, не рекомендуют; только в некоторых случаях при окончательной обработке допускают применение минерального масла. Охлаждать изделие и инструмент следует струей воздуха.

Пластические массы более  хрупки, чем металлы, поэтому при  обработке пластмасс режущими инструментами  надо применить высокие скорости резания и уменьшать подачу. Износ  инструмента при обработке пластмасс  значительно больше, чем при обработке  металлов, почему необходимо применять  инструмент из высокоуглеродистой или  быстрорежущей стали или же из твердых сплавов. Лезвия режущих  инструментов надо затачивать, по возможности, более остро, пользуясь для этого  мелкозернистыми кругами.

Пластмасса может быть обработана на токарном станке, может фрезероваться. Для распиливания может применяться ленточные пилы, дисковые пилы и карборундовые круги.

Сварка

Соединение пластмасс  между собой может осуществляться механическим путем с помощью  болтов, заклепок, склеиванием, растворением с последующим высыханием, а также  при помощи сварки. Из перечисленных  способов соединения только при помощи сварки можно получить соединение без  инородных материалов, а также  соединение, которое по свойствам  и составу будет максимально  приближено к основному материалу. Поэтому сварка пластмасс нашла  применение при изготовлении конструкций, к которым предъявляются повышенные требования к герметичности, прочности  и другим свойствам.

Процесс сварки пластмасс  состоит в образовании соединения за счет контакта нагретых соединяемых  поверхностей. Он может происходить  при определенных условиях:

1. Повышенная температура. Её величина должна достигать температуры вязкотекучего состояния.
2. Плотный контакт свариваемых поверхностей.
3. Оптимальное время сварки — время выдержки.

Также следует отметить, что  температурный коэффициент линейного  расширения пластмасс в несколько  раз больше, чем у металлов, поэтому  в процессе сварки и охлаждения возникают  остаточные напряжения и деформации, которые снижают прочность сварных  соединений пластмасс.

На прочность сварных  соединений пластмасс большое влияние  оказывают химический состав, ориентация макромолекул, температура окружающей среды и другие факторы.

 

 

 

 

 

Применяются различные виды сварки пластмасс:

1. Сварка газовым теплоносителем с присадкой и без присадки
2. Сварка экструдируемой присадкой
3. Контактно-тепловая сварка оплавлением
4. Контактно-тепловая сварка проплавлением
5. Сварка в электрическом поле высокой частоты
6. Сварка термопластов ультразвуком
7. Сварка пластмасс трением
8. Сварка пластмасс излучением
9. Химическая сварка пластмасс

Как и при сварке металлов, при сварке пластмасс следует  стремиться к тому, чтобы материал сварного шва и околошовной зоны по механическим и физическим свойствам  мало отличался от основного материала. Сварка термопластов плавлением, как  и другие методы их переработки, основана на переводе полимера сначала в высокоэластическое, а затем в вязкотекучее состояние  и возможна лишь в том случае, если свариваемые поверхности материалов (или деталей) могут быть переведены в состояние вязкого расплава. При этом переход полимера в вязкотекучее состояние не должен сопровождаться разложением материала термодеструкцией.

При сварке многих пластмасс  выделяются вредные пары и газы. Для каждого газа имеется строго определенная предельно доступная  его концентрация в воздухе (ПДК). Например, для диоксида углерода ПДК равна 20, для ацетона — 200, а для этилового спирта — 1000 мг/м³.

ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТМАСС  В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В строительстве наиболее широко используются следующие группы материалов и изделий на основе пластмасс: 
материалы для полов — рулонные и плиточные (линолеумы, плитки), синтетические ворсовые покрытия для полов, а также материалы для бесшовных покрытий полов (синтетические мастики, полимерцемент, полимерцементобетон и др.); 
отделочные (облицовочные) материалы и изделия— декоративные самоклеящиеся пленки, облицовочные плитки, панели и листы, погонажные изделия; 
теплозвукоизоляционные материалы — звукопоглощающие минераловатные и древесно-волокнистые плиты, звукопоглощающие гипсовые плиты и плиты из пеностекла: 
гидроизоляционные и герметизирующие материалы — рулонные и мастичные гидроизоляционные материалы на основе битума, модифицированного полимерами, пленочные материалы, герметизирующие нетвердеющие и твердеющие мастики; 
конструкционно-отделочные материалы — древесно-стружечные плиты, древесно-слоистые пластики и стеклопластики; 
санитарно-технические материалы и изделия — детали сифонов, смесителей, вентиляционные короба и решетки, трубопроводы для транспортирования агрессивных жидкостей; 
синтетические клеи и мастики — для приклеивания линолеума и плиток к различным основаниям, для склеивания древесины, фанеры, для производства древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит и др.

Основные компоненты полимерных 
облицовочных материалов

Полимерные облицовочные материалы — это многокомпонентные  системы, в состав которых при  изготовлении кроме полимера, являющегося  связующим веществом, вводят различные  добавки — наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и красители, растворители, отвердители, парообразователи и некоторые специальные добавки (антипирены, антистатики, антисептики, гидрофобизирующие добавки). 
Полимерные связующие вещества. Основные свойства синтетических облицовочных материалов или пластмасс зависят от свойств входящих в их состав полимеров, являющихся связующим веществом. 
В качестве связующих веществ для изготовления полимерных облицовочных материалов применяют поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, полипропилен, фенолальдегидные, эпоксидные, инден-кумароновые и алкидные полимеры. 
Поливинилхлорид получают полимеризацией винилхлорида (СН2=СНС1). Химическая промышленность выпускает поливинилхлорид эмульсионным и суспензионным методами. 
Ценными свойствами поливинилхлорйда являются устойчивость к действию кислот, щелочей, смазочных масел, а также высокие диэлектрические свойства. Поливинилхлорид плохо растворяется в большинстве растворителей. Основной недостаток поливинилхлорйда — малая устойчивость к действию тепла и света. 
Полистирол получают в результате полимеризации стирола блочным, суспензионным или эмульсионным методом. При обычной температуре это твердый прозрачный материал, похожий на стекло, пропускающий 
88…90 % лучей видимой части спектра. Он бесцветен, лишен запаха, безвреден, горит коптящим пламенем.