Реферат: Пластичні маси, Xreferat.com, Банк рефератів, творів

18.09.2015

Пластичні маси

Федеральне агентство з освіти Російської Федерації

Державна освітня установа вищої професійної освіти

«Південно-Уральський Державний Університет»

Вступ

1. Загальна характеристика

2. Термопласти

3. Реактопласти

4. Властивості і застосування

Вступ

Термін «пластичні маси» з’явився в кінці XIX ст. Перші промислові матеріали були виготовлені на основі нітроцелюлози (1862-65) і казеїну (1897). Розвиток сучасних реактопластів почалося з розробки фенопластов (Л. Бакеланд, 1907-08) і аминопластов (Р. Поллак, 1921), термопластів-з синтезу полістиролу (1930), полівінілхлориду (1937), поліетилену (1938-39). У Росії виробництво пластичних мас почало складатися приблизно в 1914 і досягло 5,03 млн. т/рік (1986); научые основи та організаційні початку пов’язані з іменами Р. С. Петрова, A. M. Настюкова, А. А. Ваншейдта, С. H. Ушакова, В. П. Лосєва та ін Сучасна промисловість пластичних мас включає великий асортимент матеріалів на основі різноманітних сполучних і наповнювачів. Зростання світового виробництва пластичних мас йде високими темпами (близько 20% у рік).

Пластичні маси застосовують у всіх галузях промисловості та сільського господарства в якості матеріалів конструкційного, захисного, електротехнічного, декоративного, фрикційного й антифрикційного призначення.

1. Загальна характеристика

Пластичні маси (пластмаси, пластики) – полімерні матеріали, формовані у вироби в пластичному або вязкотекучому стані зазвичай при підвищеній температурі і під тиском. У звичайних умовах перебувають у твердому склоподібному або кристалічному стані. Крім полімеру можуть містити тверді або газоподібні наповнювачі та різні модифікуючі добавки, що поліпшують технологічні та(або) експлуатаційні властивості, знижують вартість і змінюють зовнішній вигляд виробів. В залежності від природи твердого наповнювача розрізняють асбопластики. боропластики. графитопласты, металополімери. органопластики. склопластики. вуглепластики. пластичні маси, що містять тверді наповнювачі у вигляді дисперсних частинок різної форми (наприклад, сферичної, голчастою, волокнистою, пластинчастої, лускатої) і розмірів, розподілених в полімерній матриці (сполучному), звані дисперсно-наповнені. Пластичні маси, що містять наповнювачі волокнистого типу у вигляді тканини, паперу, джгута, стрічки, нитки та ін. утворюють міцну безперервну фазу в полімерній матриці, називаються армованими

пластичні маси можуть також поєднуватись тверді дисперсні і(або) безперервні наповнювачі однакової або різної природи (так звані гібридні, або комбіновані, наповнювачі). Зміст твердого наповнювача в дисперсно-наповнених пластичних масах звичайно змінюється в межах 30-70% за обсягом, армованих — від 50 до 80%.

Пластичні маси, що містять в якості наповнювача газ або порожнисті органічні або неорганічні частинки, відносять до пінопластом. які також м. б. дисперсно-наповнені або армованими.

Модифікуючі добавки вводять у пластичні маси в невеликих кількостях для регулювання складу, структури і властивостей полімерної фази або межі поділу фаз полімер — наповнювач. Для регулювання в’язкості на стадіях отримання і переробки пластичні маси використовують інертні чи активні розчинники, розріджувачі і загусники, для зниження температури склування, плинності та хиткості-пластифікатори, для підвищення хім. термо — і світлостійкості — антиоксиданти. Термо — і світлостабілізатори – для зниження горючості, антипірени, для фарбування — пігменти або барвники, для зниження електрізуемості — антистатики. для поліпшення змочування наповнювача і підвищення адгезійного взаємодії полімер — наповнювач використовують ПАР і аппретирующие ср-ва. По типу полімерного компонента і характеру фізичних і хімічних перетворень, що протікають в ньому при одержанні та переробці та визначають спосіб і умови останніх, пластичні маси поділяють на два принципово різних класу — термопласти і реактопласти.

2. Термопласти

Термопласти (ТП) – пластичні маси на основі лінійних або розгалужених полімерів, співполімерів та їх сумішей, оборотно перехідних при нагріванні в пластичне або в’язкотекучий стан в результаті плавлення кристаллич. і(або) розм’якшення аморфної (стеклообразной) фаз. Найбільш поширені ТП на основі гибкоцепных (головним чином карбоцепных) полімерів, співполімерів та їх сумішей поліолефінів (поліетилену, поліпропілену. полі-4-метил-1-пентена), полівінілхлориду, полістиролу, поліметилметакрилату. поливинилацеталей. виробляються у великих обсягах і мають порівняно низьку вартість; вони володіють низькими температурами плавлення і розм’якшення, тепло — і термостійкістю. Особливе місце серед пластичних мас на основі карбоцепных полімерів займають фторопласты, для яких характерні високі температури плавлення і унікальні хімічна стійкість і термостійкість, антифрикційні властивості. У менших масштабах використовують ТП на основі гетероцепних полімерів, співполімерів та їх сумішей, наприклад гибкоцепных аліфатичних і жорстколанцюгових ароматичних простих і складних поліефірів, поліамідів, полиацеталей, полиимидов і поліуретанів.

За фазовим станом не містять наповнювачів (ненаполненные) ТП можуть бути одно — і двухфазными аморфними, аморфно-кристалічними і рідкокристалічними. До однофазних аморфним ТП відносяться полістирол, полі-метакрилат, поліфеніленоксіди, які експлуатуються в склоподібного стані і володіють високою крихкістю. За властивостями близькі їм стеклообразные аморфно-кристаллич. ТП, мають низьку ступінь кристалічності (менше 25%), наприклад полівінілхлорид, полікарбонати, полиэтилентере-фталат, і двофазні аморфні ТП на основі сумішей полімерів та прищеплених кополімерів. наприклад ударостійкий полістирол, АБС-пластики, що складаються з безперервної стеклообразной і тонкодиспергир. еластичною фаз. Деформац. теплостійкість таких ТП визначає температура склування, що лежить в інтервалі 90-2200C.

Кристалічні ТП, що мають високу ступінь кристалічності (більше 40-50%) і низьку температуру склування, наприклад поліолефіни. фторопласты, полиформальдегид, алифатич. поліаміди, зазвичай експлуатують при температурах вище температури склування, коли аморфні області знаходяться в еластичному стані. Їх деформаційну теплостійкість визначає температура плавлення, що лежить в інтервалі 110-3600C.

ТП на основі термотропных рідкокристалічних полімерів, наприклад деяких ароматич. складних поліефірів та їх кополімерів, які складаються з ізотропної та анізотропної (найчастіше нематической) фаз. Анізотропна фаза характеризується мимовільною орієнтацією випрямлених макромолекул або їх ділянок та надає так званий ефект самоармирования. Їх теплостійкість визначає температура плавлення рідкокристалічної фази, що лежить в межах 200-2500C.

Виробляють ТП у вигляді гранул або порошків. Для наповнення з метою зниження вартості, підвищення стабільності форми виробів і поліпшення експлуатаційних властивостей найчастіше використовують коротковолокнистые наповнювачі органічної або неорганічної природи і мінеральні порошки. Ці наповнювачі, а також модифікуючі добавки вводять найчастіше при переробці-гранулюванні ТП, рідше на стадії синтезу полімеру. При використанні безперервних волокнистих наповнювачів їх просочують розчином або розплавом полімеру. Застосовують також методи плівкової, волоконної або порошкової технології, в яких наповнювач поєднують з ТП, що знаходяться у формі плівки, волокна або порошку соотвенно; на стадії формування виробів з таких пластмас ТП розплавляються і наповнювач просочується ними.

як газонаповнених ТП найбільш поширені пінополістирол і пінополівінілхлориду, а також синтактические пластичні маси (наповнювач-порожнисті частинки).

Ненаполненные і дисперсно-наповнені ТП формують у вироби і напівфабрикати (наприклад, прутки, профілі, листи) литтям під тиском і екструзією, рідше пресуванням або спіканням. Вироби з листових заготовок ТП, у тому числі армованих безперервними наповнювачами, виготовляють штампуванням, вакуумним і пневмоформованием. Вироби і напівфабрикати з ТП можна піддавати механічній обробці наприклад, вирубки, різання, зварювання, склеювання та вторинної переробки. Для регулювання структури ТП і залишкових напружень у виробах з них використовують додаткову термообробку (відпал або загартування). Для зниження повзучості (особливо при підвищених температурах) ТП піддають також хімічного або радіаційного зшивання, що призводить до утворення просторової сітки. Важливий спосіб підвищення деформаційно-міцнісних властивостей ТП, особливо листових і плівкових – орієнтована витяжка.

3. Реактопласт

Реактопласт (РП – пластичні маси на основі рідких або твердих, здатних при нагріванні переходити в в’язкотекучий стан, реакційноздатних олігомерів (смол), які перетворюються в процесі затвердіння при підвищеній температурі і(або) у присутності затверджувачів в густосетчатые стеклообразные полімери, незворотно втрачають здатність переходити у в’язкотекучий стан. За типом реакційноздатних олігомерів РП підрозділяють на фенопластові (на основі фенолформальдегідних смол), амінопласти (на основі сечовино — та меламіно-формальдегідних смол), эпоксипласты (на основі епоксидних смол), эфиропласты (на основі олігомерів акрилових), имидопласты (на основі олигоимидов або сумішей имидообразующих мономерів) та ін Молярна маса олігомерів, тип і кількість реакційноздатних груп у них, а також природа і кількість затверджувача визначають властивості РП на стадіях їх отримання, переробки у вироби (наприклад, умови, механізм і швидкість затвердіння, об’ємні усадки і виділення летких речовин), а також експлуатаційні властивості виробів. Для регулювання технологічних властивостей РП найбільш широко використовують розріджувачі, загусники і мастила, а для модифікації властивостей у отвержденном стані — пластифікатори та эластифицирующие добавки (наприклад, рідкі каучуки, прості олігоефіри), які вводять в олігомер.

Ненаполненные РП порівняно рідко використовують як самостійні матеріали з-за високих об’ємних усадок при затвердінні смол і виникають внаслідок цього великих усадочних напруг. Зазвичай смоли, що містять модифікуючі добавки, що слугують сполучними наповнених РП. Дисперсно-наповнені РП отримують у вигляді отверждающихся мас суміщенням пов’язує з наповнювачем у різних змішувачах; такі РП переробляють у вироби методами компресійного або литтєвого пресування і лиття під тиском, рідше заливкою у форми або трансфертах пресуванням. Армовані РП отримують у вигляді препрегів попередньо просочених сполучною безперервних волокнистих наповнювачів. Вироби з таких напівфабрикатів формують методами намотування, викладки і протяжки з наступним фіксуванням їх форми шляхом полімеризації сполучного. В інших методах заготівлі вироби формують з «сухого» наповнювача, а потім, попередньо вакуумируя, просочують їх сполучною під тиском, після чого ущільнюють і отверждают.

З газонаповнених РП найбільше поширення отримали пенофенопласты і пінополіуретани.

Основні переваги РП порівняно з ТП – більш широкі можливості регулювання в’язкості, змочувальній і просочують здібності сполучного; недоліки обумовлені екзотермічними ефектами, об’ємними усадками і виділенням летких речовин при затвердінні і пов’язаними з цим дефектностью і нестабільністю форми виробів і їх крихкістю. Процеси формування виробів з РП зазвичай більш тривалі і трудомісткі, ніж з ТП. На граничних стадіях твердіння РП не здатні до повторного формування та зварюванні. З’єднання деталей з РП виробляють склеюванням і механічними методами. При низьких ступенях затвердіння РП здатні до так званої хімічної зварюванні і при формуванні однієї деталі до іншої.

4. Властивості і застосування

Фізико-механічні та інші експлуатаційні властивості ТП і РП розрізняються в дуже широких межах у залежності від типу і змісту полімера, наповнювача і модифікуючих добавок. Так, для ненаповнених пластичних мас короткочасний модуль пружності при звичайних умовах змінюється від 4 ГПа для аморфних склоподібних до 0,015 ГПа для кристалічних з низькою температурою склування, а міцність при розтягуванні — від 150-200 до 10 МПа відповідно. Щільність ненаповнених пластичних мас лежить у межах 0,85-1,50 г/см3 і лише для фторопластов досягає 2,3 г/см3. У широких межах розрізняються також діелектричні і теплофізичні властивості ненаповнених пластичних мас. Дуже різко змінюються властивості пластичних мас при їх наповненні – від легких і м’яких до жорстких пінопластів і міцних бороорганов і вуглепластиків, що значно перевершують за показниками міцності конструкційні метали.

Основні переваги пластичних мас – можливість виробництва деталей складної форми і напівфабрикатів (плівок, труб, профілів тощо) високопродуктивними, малоэнергоемкими і безвідхідними методами формування, низька щільність, стійкість в агресивних середовищах, до впливів вібрації і ударних навантажень, радіаційних випромінювань, атмосферостійкість, високі оптичні і діелектричні властивості, легкість фарбування. До недоліків відносяться горючість, велике теплове розширення, низькі термо — і теплостійкість, схильність до повзучості і релаксації напруги, розтріскування під напругою.

Короткий опис статті: пластмаси Застосування пластичних мас в галузях промисловості і сільського господарства в якості матеріалів конструкційного, захисного, електротехнічного, декоративного, фрикційного й антифрикційного призначення. Основні властивості термопластів і реактопластів. Пластичні маси

Джерело: Реферат: Пластичні маси — Xreferat.com — Банк рефератів, творів, доповідей, курсових і дипломних робіт

Також ви можете прочитати