Характеристика основных видов смол и пластмасс на их основе.

 

 Полимеризационные смолы и пластмассы на их основе.

 

Высокомолекулярные соединения (полимеры) получают из молекул низкомолекулярных соединений (мономеров) в результате реакций поликонденсации или полимеризации.

Реакция полимеризации – это процесс соединения, укрупнения молекул мономера без выделения побочных продуктов. В отличие от полимеризации, реакция поликонденсации исходных веществ идет с выделением побочных продуктов реакции (обычно вода и аммиак). Поэтому образующийся полимер отличается по элементарному составу от исходных веществ [24, с. 53].

Большинство полимеризационных смол получают полимеризацией ненасыщенных соединений (этилена и его производных), содержащихся в продуктах переработки нефти и каменного угля (нефтяной и коксовый газ), и в природных газах.

Реакция полимеризации в общем виде может быть представлена следующей схемой:

пА → (А)п,                                                                                                   (1)

где А – молекула мономера;

п – степень полимеризации продукта.

В результате реакции полимеризации (под воздействием катализаторов – О₂, перекись водорода и т.д.) связи молекул ненасыщенных или циклических мономеров (например, пропилен СН₂=СН-СН₃) разрываются, после чего освободившимися связями они соединяются между собой, образуя цепебразные макромолекулы. Соединения молекул исходных веществ происходит при этом без выделения побочных продуктов реакции, поэтому образовавшийся продукт имеет тот же элементарный состав, что и исходные мономеры [15, с. 32].

Основными видами полимеризационных пластмасс являются: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид (ПВХ), полистирол, полиметилметакрилат (орг. стекло), фторопласты (тефлон).

В производстве пластмассовой посуды в основном используется полиэтилен, полипропилен и полистирол.

Полиэтилен занимает первое место в мировом производстве пластмасс (≈1/3). Одной из причин широкого распространения является его использование для изготовления тары, упаковки, а также одноразовой посуды.

Получают полиэтилен из газообразного ненасыщенного углеводорода – этилена (СН₂=СН₂). Полиэтилен химически стоек, хороший диэлектрик, под действием УФ-лучей, тепла, быстро стареет (происходит окисление), негигроскопичен, не выделяет вредных веществ, поэтому используется для упаковки фарм-препаратов, пищевых продуктов, одноразовой посуды, но лишь открытой конструкции, поскольку в изделиях закрытой конструкции (цистерны, фляги) длительное время сохраняется запах продуктов окисления полиэтилена [14, с. 35].

Различают полиэтилен высокого давления (ВД) и низкого давления (НД), отличающиеся своей структурой и свойствами.

Полиэтилен НД – более кристалличен и поэтому более плотный, более теплостоек и химически стоек.

Основные способы переработки полиэтилена: литье под давлением, штампование.

Полипропилен – по своему строению и свойствам (химическим, диэлектрическим) схож с полиэтиленом. Исходное сырье – газ пропилен, образующийся при переработке нефтепродуктов.

Полипропилен имеет высокую эластичность. Превосходные химические и термические свойства, высокая вязкость и легкость литья под давлением делают его особенно хорошо пригодным для изготовления товаров широкого потребления.

Полипропилен поддается почти всем известным видам обработки пластмасс: литью под давлением, формованию, горячему прессованию, штамповке с вытяжкой, вакуумной формовке, сварке. Обычной выдувкой из него можно изготовлять флаконы, фляги, бутылки; в отличие от полиэтиленовых они получаются прозрачными, легкими и прочными [24, с. 67].

Лист полипропилена толщиной 0,2-0,3 миллиметра обладает достаточной жесткостью для того, чтобы путем штамповки с вытяжкой из него изготовлялись одноразовые стаканы, тарелки, вилки, ложки и ножи.

Полипропилен впервые был получен в Италии. Массовое производство изделий из него было организовано фирмой Монтекатини в г. Милане.

Если учесть, что у нас в стране много дешевого сырья для его изготовления, то можно смело утверждать, что массовое промышленное производство полипропилена вполне разрешимая задача.

Полипропилен является наиболее оптимальным сырьем для производства пластмассовой посуды, поскольку он считается наиболее гигиеничным и термостойким (выдерживает температуру 100 ºС и выше. Полипропиленовая посуда пригодна и для использования в микроволновой печи – как для разогрева, так и для приготовления блюд.

Полистирол – получают полимеризацией из стирола, который является токсичным. На внешний вид полистирол представляет собой прозрачное, твердое, упругое тело, может быть непрозрачный, стекловидный на изломе, окрашен в яркие, чистые цвета. Поверхность очень гладкая с зеркальным блеском, при ударе издает металлический звук.

Обычный полистирол отличается хрупкостью, не выдерживает высокие температуры, поэтому посуда из полистирола предназначена для холодных и не слишком горячих блюд. Поскольку стирол является токсичным, очень важно, чтобы он переходил в полимер полистирол. В посуде для жидких продуктов остаточное количество стирола должно быть не более 0,5%. Полистироловую посуду с надписью «для холодных пищевых продуктов» нежелательно применять для горячих блюд, т.к. при высокой температуре вредные вещества быстрее попадают в пищу [14, с. 53].

Поливинилхлорид (ПВХ)

Бывает двух видов

  Винипласт – жесткий и упругий материал, получают из ПВХ без пластификаторов, почти не горит, химически стоек, маслостоек.

       Внешний вид: жесткий, гладкий, стекловидный на изломе, непрозрачный, полупрозрачный, прозрачный, разных цветов.

       Изготавливают: вентиляционные трубы, химическая аппаратура, водосточные трубы, в электротехнике (вместо эбонита).

       Пластикат ПВХ- однородный, мягкий, эластичный материал, не ломается, поверхность гладкая, маслянистая на ощупь, цвет и прозрачность как у винипласта (пластификаторов до 40%).

       Изделия выпускают в виде пластин, шлангов, труб, пленок каландрированием или экструзией.

       Используется: Для производства шнуров, кабелей (изоляция), искусственных материалов для верха и низа обуви (Винилискожа), упаковки пищевых и парфюмерных продуктов (ПВХ совмещенный с нитрильным каучуком (до 40%), что делает его безвредным).

       Фторопласты (политетрафторэтилен (тефлон), политрифторэтилен) – диэлектрики, теплостойкий и химически стойкий.

       В производстве товаров народно потребления применяется в качестве антиадгезионных покрытий (сковородок, утюгов и т.д.), а также для технических целей – трубы, прокладки, детали холодильников и т. п.

       Полиметилметакрилат (оргстекло) является полимером акриловой и метакриловой кислот – отличается высокой прочностью, химической стойкостью, пропускает 75% УФ- лучей (обычное стекло – 0,6%).

       Внешний вид: бесцветный или ярких чистых цветов, прозрачный (стеклоподобный) или непрозрачный (заглушенный), жесткий, блестящая гладкая поверхность, на изломе стекловидный, легко царапается, при ударе издает глухой звук.