Пластмассы

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 искусственной слоновой 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.

                                                             Пластмасса 
Этим термином обозначаются различные материалы с одним общим свойством: всем им легко можно придать нужную форму. Но застывшую форму уже нельзя изменить. Первый пластик был получен в 1862 году англичанином Паркесом. Он назывался “паркесином” и вырабатывался из целлюлозы. Из целлюлозы получали и целлулоид для производства киноплёнок. Поэтому актёров Голливуда иногда называли “чудесами целлулоида”.

Из нефти 
Первые пластиковые материалы были добыты из натуральных веществ. Только в 1931 году американец Карозерс изобрёл хлоропреновый каучук, полученный из нефти. Он же изобрёл нейлон, из которого шили одежду. Внешне этот материал напоминал немнущийся шёлк. Итальянский химик Джулио Натта открыл метод производства пластмассовых материалов, полимеров. За это он получил Нобелевскую премию в 1963 году.

 

 

 

 

 

 

Классификация пластмасс:

Термопласты

Реактопласты

Эластомеры

Термопласты

К термопластам относятся  такие крупнотоннажные и широко используемые в различных отраслях промышленности полимеры, как полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, полиформальдегид, полиарилаты и полиметакриловые, а также поликарбонат, полиамиды и др. Придание формы предмету торговли из термопластов достигается в результате развития в полимере пластической или высокоэластической деформации. Из-за высокой вязкости полимеров эти процессы протекают с низкой скоростью. В зависимости от физического состояния, в котором полимер находится в процессе формования, в готовом предмете торговли реализуется различная степень неравновесности из-за неполной релаксации внутренних напряжений. Это накладывает определенные ограничения на температурный интервал эксплуатации предметов торговли, полученных различными методами. Увеличение доли высокоэластической составляющей деформации ведет к снижению верхнего температурного предела эксплуатации вплоть до температуры стеклования, что характерно при обработке стеклообразных полимеров.

 

 

 

 

 

Реактопласты

Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых  в предмета торговли сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала. Наиболее распространенные реактопласты на основе фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамиды  смол (например, угле волокно). Содержат обычно большие количества наполнителя  — стекловолокна, сажи, мела и др.

Эластомеры

Под давлением  или напряжением эластомеры могут  менять форму за короткое время, после  завершения печати или растяжение эластомер  уменьшается и быстро возвращается в свою первоначальную форму.

Также называют резиной или эластомером любой  упругий материал, который может  растягиваться до размеров, во много  раз превышающих его начальную  длину, и, что существенно, возвращаться к исходному размеру, когда нагрузка снята.

Не все  аморфные полимеры являются эластомерами. Некоторые из них являются термопластами. Это зависит от его температуры  стеклования: эластомеры обладают низкими  температурами стеклования, а термопластики  — высокими. (Это правило работает только для аморфных полимеров, а  не для кристаллизующихся.)

Свойства  и производство пластмасс

Основные  механические характеристики пластмасс  те же, что и для металлов.

Пластмассы  характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см), чрезвычайно низкими  электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным  размягчением) они разлагаются. Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс  можно модифицировать методами полимеризации  или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс  друг с другом или с другими  материалами: стеклянное волокно, текстильная  ткань, введением наполнителей и  красителей, пластификаторов, тепло - и  свет стабилизаторов, облучения и  др., а также варьированием сырья  при получении полиуретанов.

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

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

Производство синтетических пластмасс  основано на реакциях полимеризации, поликонденсации  или полиприсоединения низкомолекулярных  исходных веществ, выделяемых из угля, черного золота или природного газа. При этом образуются высокомолекулярные связи с большим числом исходных молекул.

Пластмассовая промышленность является важной отраслью химической промышленности.

 

Основные  товары из пластмасс

Полиэтилен

Полиэтилен производится в основном в трех разных качествах: HDPE (полиэтилен высокой плотности), LLDPE (ПЭ низкой плотности), LDPE.

Он используется для изготовления бутылок, ящики, бочки, ящики для  батарей, ведра, миски и т.д. LD-PE находится  под высоким давлением полимеризации  в газовой фазе, в LLDPE являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен.

Материал обладает превосходными  пленкообразующими свойствами и  используется в основном для производства упаковочных пленок на пачках сигарет, компакт-диски, книги, бумажные полотенца  и т.д., и футляров.

Полипропилен

Полипропилен очень жёсткий, твердый  и механически прочный пластика с самой низкой плотностью из всех товарных пластмасс.

Значительная часть мирового производства полипропилена расходуется на упаковке пищевых продуктов.

Автомобильная промышленность: в качестве материала для воздушного фильтра, фары корпуса, чехлы для сидений  и педали акселератора.

Строительство: садовая мебель, унитазы, искусственная трава, мебельные  петли и т.д.

Прочее: очки, чемоданы, сумки, стерилизации медицинского оборудования.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ, полихлорвинил, винил, и др.) — бесцветная, прозрачная пластмасса, термопластичный полимер  винилхлорида. Отличается химической стойкостью к щелочам, минеральным  маслам, многим кислотам и растворителям. Не горит на воздухе, но обладает малой  морозостойкостью (−15 °C). Нагрев стойкость: +65 °C.

Получается суспензионной или  эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе.

Применение:

Электро изоляция проводов и кабелей;

Производства листов, труб (преимущественно  хлорированный поливинилхлорид), пленок, пленок для натяжных потолков;

Искусственных кож, линолеума, обувных  пластикатов, мебельной кромки и  т. д.

Также применяется для производства грампластинок (т. н. виниловых), профилей для изготовления окон и дверей.

 

 

 

 

 

 

Характеристики  полипропиленовых труб:

 

Плотность, г/см3	0,90—0,91
Разрушающее напряжение при  растяжении, кгс/см²	250—400
Относительное удлинение  при разрыве, %	200—800
Модуль упругости при  изгибе, кгс	6700—11900
Предел текучести при  растяжении, кгс/см²	250—350
Относительно удлинение  при пределе текучести, %	10—20
Ударная вязкость с надрезом, кгс·см/см2	33—80
Твердость по Бринеллю, кгс/мм2	6,0—6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полистирол

Полистирол это товар полимеризации  стирола (винилбензола) относится к  полимерам класса термопластов. Области  применения:

Электрические: в качестве изоляции для электрических кабелей, материалы  для строительства жилья, (как  ударопрочного полистирола (HIPS)), переключатели и т. д.

Упаковка: Пено полистирол упаковочных  пленок, йогурт чашки и т.д.

Широкое применение полистирола (ПС) и пластиков на его основе базируется на его невысокой стоимости, простоте переработки и огромном ассортименте различных марок. Наиболее широкое  применение (более 60 % производства полистирольных пластиков) получили ударопрочные полистиролы, представляющие собой сополимеры стирола с бутадиеновым и бутадиен-стирольным каучуком. В настоящее время созданы и другие многочисленные модификации сополимеров стирола.

Полиуретан

Благодаря разнообразию механических свойств различных типов полиуретана, полиуретан применяется практически  во всех сферах промышленности, для  изготовления самых разнообразных  уплотнений, эластичных форм для изготовления декоративных камней, защитных покрытий, лакокрасочных предметов торговли, клеев, деталей маломощных машин (валов, роликов, пружин и т. п.), изоляторов, имплантатов и прочих предметов  торговли. Однако, использование полиуретанов ограниченно температурным диапазоном применения (−60° С..+80° С).

Также применяется во вспененном виде, благодаря тому, что ряд реакций  создания полиуретана сопровождается выделением газа.

Основные недостатки полипропиленовых труб

Для того чтобы выявить хоть один недостаток полипропиленовых труб, надо очень постараться. Эти изделия идеально подходят практически для любых видов трубопроводов, единственным их ограничением является температура транспортируемой жидкости. Так для некоторых изделий этот показатель составляет +95 ºС, а для других до +65ºС.Еще одним недостатком внешнеармированных полипропиленовых труб являются часто попадающиеся дефекты внешнего слоя. Он может вздуться при воздействии на трубы высоких температур. 

 

 

 

 

 

 

Полиэтилентерефталат

Полиэтилентерефталат относится  к группе ароматических полиэфиров, которые используются для производства волокон, пищевых плёнок и пластиков, представляющих одно из важнейших направлений  в полимерной индустрии и смежных отраслях.

Многообразно применение заготовок  из полиэтилентерефталата в машиностроении, химической промышленности, пищевом  оборудовании, транспортных и конвейерных  технологиях, медицинской промышленности, приборостроении и бытовой технике. Для обеспечения лучших механических, физических, электрических свойств  РЕТ наполняется различными добавками (стекловолокно, дисульфид молибдена, фторопласт).

 

Пластиковые отходы и их переработка

Скопления отходов из пластмасс  образуют в Мировом океане под  воздействием течений особые мусорные пятна. На данный момент известно пять больших скоплений мусорных пятен  — по два в Тихом и Атлантическом  океане, и один — в Индийском  океане. Данные мусорные круговороты  в основном состоят из пластиковых  отходов, образующихся в результате сбросов из густонаселённых прибрежных зон континентов. Руководитель морских  исследований Кары Ло из Ассоциации морского образования возражает против термина «пятно», поскольку по своему характеру — это разрозненные мелкие куски пластика. Пластиковый мусор опасен ещё и тем, что морские животные, зачастую, могут не разглядеть прозрачные частицы, плавающие по поверхности, и токсичные отходы попадают им в желудок, часто становясь причиной летальных исходов. Пластиковые отходы должны перерабатываться, поскольку при сжигании пластика выделяются токсичные вещества, а разлагается пластик за 100—200 лет.