Классификация и ассортимент пластмасс

     Полипропилен[-CH2-CH(CH3)-]n. Термопластичен. Обладает свойствами высокой ударной прочности, высокой стойкости к многократным изгибам, низкой паро- и газопроницаемости; хороший диэлектрик, плохо проводит тепло, не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей, но темнеет и разрушается под действием HNO3, H2SO4 и хромовой смеси. Обладает низкой термо- и светостойкостью. Из пропилена изготавливают волокна и пленки, сохраняющие гибкость при 100-1300 С, пенопласт, детали машин, профилированные изделия, трубы, различную арматуру, контейнеры, бытовые изделия и др.

     Поливинилхлорид (-CH2-CH-) n. Термопластичен. При нагревании размягчается. Горит небольшим пламенем, образуя черный хрупкий шарик. При горении чувствуется острый запах. Достаточно прочен, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Ограниченно растворим в кетонах, сложных эфирах, хлорированных углеводородов. Устойчив к действию влаги, кислот, щелочей, растворов солей, промышленных газов, бензина, керосина, жиров, спиртов. Стоек к окислению и практически негорюч, обладает невысокой теплостойкостью.    Применяется для производства искусственной кожи, плащей, клеенки, труб, изоляционного материала для электрических проводов, стройматериалов.  
 

3.Свойства пластмасс 

1.Химические  свойства

           С точки зрения химического поведения полимер похож на мономер (или мономеры), из которого (или которых) он получен. Углеводороды этилен H2C=CH2, пропилен H2C=CH–CH3 и стирол H2C=CH–C6H5 претерпевают присоединительную полимеризацию, образуя полиэтилен, полипропилен и полистирол со следующими структурами. 
        Эти полимеры ведут себя как углеводороды. Они, например, растворимы в углеводородах, не смачиваются водой, не реагируют с кислотами и основаниями, горят, подобно углеводородам,  нитроваться и- в случае полистирола -могут хлорироваться, бромироваться и сульфироваться.

     Прозрачность. Аморфные полимеры - светлые и прозрачные. Степень прозрачности оценивается  по пропусканию света. У полиметилметакрилатов  она наибольшая (свыше 90% светопропускания); полистирол и органические простые  и сложные эфиры целлюлозы  также обладают хорошей светопроницаемостью.

     Хладостойкость существенна для гибких элементов, используемых на открытом воздухе или в холодильниках. Сополимеризация и использование пластификаторов позволяет пластмассам удовлетворительно выдерживать низкие температуры.

     Хемостойкость. Некоторые пластические материалы обладают исключительной устойчивостью к кислотам, щелочам и растворителям. Термореактивные смолы в общем не поддаются воздействию обычных растворителей. Щелочи и кислоты мало влияют на фенольные пластмассы, хотя их наполнители в некоторых случаях могут набухать. Пластмассы на основе мочевины слегка набухают в водных растворах, пластмассы на основе меламина несколько более устойчивы.

     Некоторые растворители влияют на большинство  термопластов. Углеводородные смолы  обычно растворимы в ароматических  углеводородах, но вода и низшие спирты не влияют на них. Полистирол чрезвычайно  устойчив к сильным минеральным  кислотам и щелочам. Поливиниловый  спирт устойчив практически ко всем органическим растворителям, но растворим  в воде. Ацетат целлюлозы проявляет  хорошую устойчивость почти ко всем растворителям, кроме кетонов, однако поглощает некоторое количество воды. Ацетат-, пропионат-, бутират- и этилцеллюлозы не подвержены воздействию влаги.

     2.Оптические свойства.

     Пластические  материалы бывают различной степени  прозрачности - от совершенно прозрачных до матовых. Все аморфные полимеры прозрачны, тогда как в частично-кристаллических полимерах появляется некоторая мутность из-за различий в показателях преломления кристаллических и аморфных областей, которые неодинаково отклоняют световые лучи; при этом свет рассеивается и материал выглядит мутным. Если степень кристалличности низка и средний размер кристаллических областей мал, менее 500 Å (1 Å = 10-10 м), тонкая пленка материала еще прозрачна (например, майлар, саран, профакс). Высокая же степень кристалличности и более крупные кристаллические области придают дымчатость даже тонким пленкам (например, полиэтилен, найлон-6, найлон-6,6).

     3.Физические свойства. 
          Физические свойства полимера, напротив, зависят не только от характера мономера, но в большей степени от среднего количества мономерных звеньев в цепи и от того, как цепи расположены в конечной макромолекуле.  
           Все синтетические и используемые в промышленности природные полимеры содержат цепи с различным числом мономерных единиц. Это число называют степенью полимеризации (СП) и обычно пользуются его средним значением, поскольку цепи не одинаковы по длине. Средняя длина цепи и СП может быть определена  измерением-экспериментально несколькими методами (например, осмометрией   измерением-осмотического давления различных растворов; вискозиметрией   измерением светорассеяния различными-вязкости; оптическими методами  растворами; ультрацентрифугированием, при котором вещества разделяются по их плотности). СП особенно важна при определении механических свойств полимера, поскольку при прочих равных условиях более длинные цепи налагаются друг на друга более эффективно и порождают большие силы сцепления. Можно сказать, что заметная механическая прочность наблюдается уже при СП 50–100, достигая максимума при СП выше 1000.

     4. Электрические свойства.

     Все органические пластмассы являются изоляторами, а потому находят применение в  электротехнике и электронике. Характеризуются электропроводностью и электризуемостью. Большинство пластмасс (полиэтилен) проявляют высокие диэлектрические свойства, т.е. накапливают заряды статического электричества при трении.

     5. Термические свойства.

     В таблице 1 показаны критические температуры Tст и Tпл ряда важных промышленных термопластов. Все реактопласты после того, как произошла сшивка цепей, становятся твердыми и жесткими. 

Таблица 1. Температура стекловарения Тст и температура плавления Тпл некоторых

                    пластических полимерных материалов

     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 стереоспецифической полимеризации, 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 получении полиуретанов.

     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 нее добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, ПЭГ и т.п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды).

     Термостойкость. Некоторые пластические материалы, особенно полиимиды, кремнийорганические  полимеры и тефлон, проявляют исключительную термостойкость, но с трудом поддаются прямому прессованию или литьевому формованию. Силиконовые каучуки можно формовать как резину, но процесс вулканизации продолжительный, а продукты непрочны. Тефлон можно медленно выдавливать при высоких температурах; получающиеся изделия тверды и устойчивы (без деструкции и разложения) при температурах до 260° С в течение длительного времени. Несмотря на несколько бóльшую термостойкость, термоотверждающиеся пластики (реактопласты) не выдерживают продолжительного нагрева до 200° С; этот предел можно повысить примерно до 250° С добавлением минеральных наполнителей.

     6.Технические свойства пластмасс. Механические и физические свойства пластмасс можно изменять в широких пределах смешиванием полимеров, добавлением пластификаторов и наполнителей, подбором условий формования и конструкции формуемых изделий.

     Наполнители. Наилучшие результаты получены рациональным подбором наполнителей. Термореактивные смолы по своей природе хрупки и, за исключением фенольных, редко используются без волокнистых наполнителей. Чаще всего применяются древесные опилки, хлопковые очесы, целлюлозные волокна и ткани, асбест и стекловолокно. Последнее позволяет получать слоистые структуры со значительно большей прочностью, чем целлюлозные или органические волокна.

     7. Плотность большинства пластмасс лежит в пределах 0,92-1,54 г/см3, что много ниже плотности легких металлов. Введение хлора в молекулу повышает плотность - например, у поливинилхлорида она равна 1,7 г/см3. У полипропилена наименьшая плотность среди пластиков; полистирол лишь чуть тяжелее воды. У пластиков с минеральными наполнителями плотность возрастает пропорционально содержанию наполнителя. Пенопласты и сотовые структуры, сделанные из бумаги и тканей, пропитанных пластиками, открывают возможность получения легких материалов высокой прочности.

     8. Механические свойства.

     Характеризуют отношение пластмасс к действию внешних сил, к ним относят: прочность, твердость, жесткость и упругопластические свойства.

     Прочность на растяжение. Предел прочности на растяжение есть максимальное растягивающее  усилие, которое материал может выдержать  без разрыва. Большинство пластмасс  имеют предел прочности на растяжение в диапазоне 48-83 МПа; в некоторых  случаях волокнистые наполнители  увеличивают прочность на растяжение. Линейные кристаллические материалы, подобные найлону, после ориентации вытягиванием значительно повышают свою прочность на растяжение (до 276-414 МПа).

     Прочность на сжатие. Предел прочности на сжатие есть максимальное давление, которое  материал может выдержать без  изменения (уменьшения) объема. Армированные пластики обладают более высокими пределами  прочности на сжатие (более 200 МПа), чем  ненаполненные винильные полимеры (ок. 70 МПа).

     Ударопрочность. Наполнители, особенно волокнистые, повышают ударопрочность и обычно используются в термореактивных смолах. Некоторые линейные термопласты, например найлон, полиформальдегид и поликарбонаты, обладают исключительной ударопрочностью. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Классификация и характеристика ассортимента хозяйственных товаров из пластмасс

     По  функциональному назначению хозяйственные  товары из пластмасс делятся на следующие  группы:

     - посудохозяйственные изделия;

     - изделия для ванной и для  туалета;

     - изделия для сада и огорода;

     - бытовая мебель и предметы  для интерьера жилых помещений;

     - для упаковки пищевых продучтов и пищевых веществ.

     Посудохозяйственные изделия с учетом свойств контактирующих с ними веществ по назначению делят на посуду (или изделия), контактирующую и не контактирующую с пищевыми продуктами.

     Изделия, контактирующие  с пищевыми продуктами, по более узкому назначению с учетом консинстенции и термического состояния продуктов делят на 3 группы: