Вопрос 26. Классификация полимерных материалов по структуре и термопластичности.

   

I. По составу основной цепи макромолекул:

a) карбоцепные – молекулярные цепи целиком состоят из атомов

углерода -С-С-С-С-С-С-;

b) гетероцепные – в составе цепей кроме углерода есть атомы других

элементов (O, S, N, P) -C-O-C-O-C-O-C-;

c) элементоорганические – могут содержать в основной цепи атомы Si,

Al, Ti и других элементов -Si-O-Si-O-Si-O-.

 

II. По строению макромолекул (по структуре):

А) линейные;

Б) разветвленные;

В) сетчатые (пространственные, 3D).

 

А) и Б) – способны растворяться в соответствующих органических

растворителях, а главное – многократно размягчаться при нагревании и

отверждаться при охлаждении = «Термопластичные».

В) – имеют повышенную устойчивость к термическим и механическим

воздействиям, в растворителях лишь набухают, не могут размягчаться при

повторном нагревании = «Термореактивные».

При чрезмерном нагревании – деструкция и сгорание!

III. По термопластичности:

А) Термопластичные – могут многократно изменять свою форму под

действием нагрева и механической нагрузки – оргстекло, полиэтилен.

СВАРИВАЮТСЯ.

Б) Термореактивные – однажды приняв форму не изменяются, при

повышенной температуре переходят в неплавкое состояние и могут

разрушиться – текстолит, стеклопластики. НЕ СВАРИВАЮТСЯ.

 

IV. По способу получения:

А) полимеризационные;

Б) поликонденсационные

        

 

Вопрос 27. Процессы полимеризации и поликонденсации. Примеры соответсвующих материалов.

    Полимеризацией называется реакция получения макромолекул, протекающая за счет разрыва кратных связей мономера, без выделения побочных продуктов.

 

Пример:

 

nCH2 = CH2 → (──CH2─CH2──)n + Q

этилен полиэтилен

 

Поликонденсацией называется процесс образования полимеров, при котором взаимодействие молекул мономеров сопровождается выделением побочных низкомолекулярных соединений (воды, спирта). Например, лавсан получают при поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля:

 

nHOOC-C6H4-COOH + n HO-CH2-CH2-OH → (─OC-C6H4-CO-O-CH2-CH2-O─)n + 2n H2O + Q

        

        

 

Вопрос 28. Состав пластмасс. Полимерное связущее. Смолы. Совместимость полимеров.

В состав пластмасс входят:

а) полимерное связующее вещество;

б) наполнители;

в) стабилизаторы;

г) пластификаторы;

д) отвердители;

е) специальные добавки.

Полимерное связующее вещество – основа пластмасс, цементирует

наполнитель и придает композиции пластические свойства = смола или

композиция смол.

Смола – сложная смесь родственных или взаимно растворимых

органических полимеров, находящихся в устойчивом твердо-жидком

состоянии.

Смолы имеют стабильную аморфную стекловидную структуру.

Примеры природных смол – канифоль, янтарь, шеллак.

В качестве полимерного связующего часто используют смеси

 полимеров, стремясь достичь оптимального сочетания свойств компонентов, и, следовательно, обеспечить заданный комплекс эксплуатационных свойств

материала.

Должна учитываться термодинамическая совместимость полимеров.

Оптимальные эксплуатационные свойства полимерного материала на

основе смеси полимеров нередко достигаются не при молекулярном

перемешивании компонентов смеси, а при сохранении некоторой степени

неоднородности системы.

Совместимость полимеров – способность образовывать при определенных давлении, температуре и концентрации устойчивую систему из молекулярно диспергированных компонентов.

Диспергирование – (лат. dispergo = «рассеиваю») тонкое измельчение

твердого тела или распыление жидкости с образованием дисперсных систем

(порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли).

Примеры дисперсных систем: грунты, почвы, ткани живых организмов,

пищевые продукты

Вопрос 29. Состав пластмасс. Наполнители. Стабилизаторы. Пластификаторы.

В состав пластмасс входят:

а) полимерное связующее вещество;

б) наполнители;

в) стабилизаторы;

г) пластификаторы;

д) отвердители;

е) специальные добавки.

    Наполнитель - добавки в композиции пластмасс для уменьшения расхода дорогостоящего полмира и улучшения физико-механических свойств.

    Увеличивают долговечность, прочность, твердость, ударную вязкость, огнестойкость, теплостойкость, кислотостойкость, теплопроводность, электропроводность или диэлектрические свойства.

    Подразделяют на:

    -Органические природные наполнители- древесная мука, хлопковые очёсы, целлюлоза, бумага, х/б ткань, стружка, древесный шпон.

    -Неорганические природные наполнители- пылевидный кварцевый песок, порошок мела, тальк, асбест, гипс, доломит, каолин, магнезит.

    -Неорганические искусственные наполнители- ПДЦ, шлаковый цемент, стеклянная мука, крошки никеля, чугуна, стали, стекловолокно, нейлон.

    Могут быть:

1- порошкообразные

2- в виде волокон

3- листовые

4- особую группу составляют армирующий стекловолокнистые материалы

    Стабилизаторы - вещества, вводимые в пластмассы для замедления старения и для предотвращение или торможение процессов термической деструкции в период изготовления или переработки.

    Подразделяют 2 группы:

1- экранирующие- вступают в взаимодействие с реагентом деструкции быстрее чем полимер

2- блокирующие- быстро реагируют на возникающие свободные радикалы и предотвращают разрушение или старение молекулярных цепей

     Стабилизаторы подразделяют:

1- актионксиданты, антиозонаты-

2- антирады- ионизирующие излучение

3- светостабилизаторы- солнечный свет, УФ

    Пластификаторы - вещества, вводимые в пластмассы для улучшения технологических свойств (при переработке и эксплуатации) и повышения их эластичности (уменьшение хрупкости). Снижают вязкость системы и температуру стеклования, повышают эластичность и морозостойкость, облегчают введение наполнителей или улучшают формуемость изделий.

    Требования к пластификаторам:

1- совместимость с полимером

2- низкая летучесть

3- бесцветность

4- отсутсвие запаха

5- функциональность при низких температурах

6- химическая стойкость (не ниже полимера)

 

30. Состав пластмасс. Отвердители. Красители. Смазочные вещества.

В состав пластмасс входят:

• полимерное связующее вещество,

• наполнители,

• стабилизаторы,

• пластификаторы,

• отвердители,

• специальные добавки.

Отвердители – химические вещества вводимые в полимерные композиции на определенной стадии производства (или переработки) в небольших количествах с целью «сшивания» линейных молекул в единую трехмерную сетку.

При этом происходят химические реакции и отверждение полимерной композиции – под действием теплоты, излучений высокой энергии, УФ излучения, катализаторов.

Отвердители подразделяются на 3 группы:

- Катализаторы – кислоты, соли, основания;

- Инициаторы – орг. и неорг. перекиси;

Ускорители – вулканизация каучуков.

Требования к отвердителям:

· Растворимость в исходном полимере;

· Нетоксичность;

· Обеспечение необходимой скорости отверждения;

· Обеспечение необходимой скорости поперечного сшивания;

· Сохранение своих свойств длительное время до завершения процесса отверждения.

Красители – вещества, вводимые в пластмассы для придания необходимого колера (окраски), цвет не должен изменяться при изготовлении и эксплуатации ПМ изделия.

Иногда красители дополнительно увеличивают антикоррозионные свойства, уменьшая склонность к образованию статических разрядов.

Красители подразделяются на пигменты:

− неорганические – охра, мумия, сурик, умбра, ультрамарин, оксид

хрома;

− органические – нигразин, хризондин;

− белые – литопон, диоксид титана, оксид цинка;

− синтетические органические красители

Смазочные вещества

Смазки – химические добавки, уменьшающие трение компонентов внутри ПМ композиции при ее переработке в изделия, снижающие вязкость и предупреждающие прилипание ПМ к пресс-форме.

В качестве смазок при производстве ПМ часто используют стеарин, олеиновую кислоту, трансформаторное масло.

 

31. Состав пластмасс. Ингибиторы. Порообразователи. Модификаторы. Растворители.

Ингибиторы и замедлители – химические вещества, которые прекращают или замедляют процессы полимеризации и поликонденсации.

Применяют: Сера; Гидрохинон; Ароматические амины; Уротропин; Гексаметилентетралин.

Порообразователи – вспенивающие вещества, которые используются для образования ячеистой или пористой структуры материала.

Порообразователи подразделяются на:

Твердые вспенивающие – порофоры = вещества, которые при нагревании разлагаются с выделением газов (CO₂, азота, аммиака);

Жидкие порообразователи – выделяющие газы и образующие ячеистую структуру = бензол, изопентан;

Газообразные вспениватели – воздух, инертные газы = гелий, аргон.

Модификаторы – твердые, жидкие или газообразные вещества, под их влиянием происходит направленное изменение свойств полимеров.

Могут быть неорганические и органические,примеры: хлор; кислоты; природные битумы; низкомолекулярный каучук; растительные масла; канифоль; полиэфиры; полиамиды; латексы.

Растворители – жидкие вещества, способные переводить в состояние раствора полимеры или некоторые другие компоненты пластмасс.

В производстве ПМ наиболее часто применяют:

Бензин; уайт-спирит; бензол; метилхлорид; спирты (метиловый, этиловый, бутиловый); керосин; скипидар; толуол; дихлорэтан; сложные эфиры.

Растворители необходимы при производстве лаков, красок, клеев, мастик, полимербетонов, полимеррастворов.

Кроме растворителей различают сходные по функциям разбавители.

Разбавители – жидкие вещества, способные растворять полимеры в присутствии активного растворителя или разбавлять ранее приготовленные растворы полимеров.

 

32. Способы изготовления пластмассовых труб и изделий.

 

Состав технологических операций по изготовлению изделий из пластмасс:

1. Подготовительные работы по активации составляющих.

2. Дозирование компонентов и перемешивание в специальных смесителях

3. Формование изделий.

Способы формования изделий из ПМ:

а) Вальцевание

b) Горячее прессование

c) Литье под давлением

d) Центробежное литье

e) Экструзия

f) Вакуумная формовка

g) Намотка из ленты или из отдельных нитей

h) 3D печать

Вальцевание – метод переработки полимеров, заключающийся в

многократном пропускании материала через зазор между нагретыми

металлическими валками, которые вращаются навстречу друг другу.

Под действием температуры и механических усилий в зазоре между

вальцами материал переходит из твердого стеклообразного состояния в вязкотекучее. При этом он подвергается деформациям, размягчается, смешивается и гомогенизируется.

Каландрование – это метод непрерывного формования различных пленочных или листовых изделий, нанесения рельефного рисунка, армирования материалов тканями или сеткой при температуре выше температуры текучести или температуры плавления.

Горячее прессование – это метод изготовления изделий из пластических масс и резиновых смесей в пресс-формах, установленных на прессе (чаще всего гидравлическом). Исходный материал в виде пресс-порошка помещают в разомкнутую пресс-форму, нагретую до заданной температуры, когда форма замыкается, материал в результате нагревания и создаваемого прессом давления растекается и заполняет формующую полость, приобретая размеры и конфигурацию изделия.

Многокомпонентное литье полимеров получило в последнее время

широкое распространение. Заключается в последовательном и/или

одновременном впрыске нескольких различных, но совместимых материалов –поверхностного и базового – в одну формующую полость литьевой формы.

В результате получаются многоцветные или слоистые изделия, имеющие структуру типа «сэндвич», где базовый материал находится между слоями поверхностного. Технология обеспечивает универсальность за счет

оптимального использования свойств каждого из материалов.

Экструзия (от позднелат. Extrusio = выталкивание) – процесс, при

котором заданный профиль изделию придается продавливанием размягченной

пластической массы через формообразующее устройство (экструзионную

головку = дорн).

Намотка из ленты и из отдельных нитей – применяется для

изготовления стеклопластиковых труб и металлопластиковых баллонов для

сжатых газов.

          Намотка может быть как периодической, так и непрерывной. Обеспечивается высокое качество внутренней поверхности трубы за счет её формования на наружной поверхности оправки, но качество наружной

поверхности низкое по причине отсутствия снаружи формообразующих элементов, промышленное применение нашли спирально-кольцевой, спирально-ленточный, продольно-поперечный и косослойный продольно-поперечный способы укладки армирующих волокон

   Применение 3D принтеров – изготовление сверхточных деталей,

макетов, опытных разработок, медицинских протезов. Технология 3D печати –открытие в 1980-х годах, в 1990-х апробация, в 2000-х коммерческое применение, 2015–2016 гг. начало массового применения.

33. Основные виды пластмассовых труб. Соединения пластмассовых труб и изделий.

Пластиковые или полимерные трубы – это универсальный и распространенный материал. Используется в областях строительства и проведения коммуникаций.

Выделяют полиэтиленовые, полипропиленовые, поливинилхлоридные и металлопластиковые. У каждого вида свои характеристики и сферы применения, которые определяются устойчивостью трубы.

1. Пластиковые трубы для канализации

2. Гофрированные пластиковые трубы

3. Пластиковые трубы для отопления

4. Пластиковые трубы для водопровода

5. Пластиковые трубы для горячей воды

6. Пластиковые трубы для теплого пола

7. Пластиковые трубы высокого давления

8. Морозостойкие пластиковые трубы

9. Газовые пластиковые трубы

10. Квадратные пластиковые трубы

11. Пластиковые трубы для скважин

12. Пластиковые трубы для колодцев