Термореактивные полимеры

Производство термопластов

Для того чтобы производить различные изделия термопласт в форме гранулята подвергается различным воздействиям.

Различают несколько форм:

• инжекционное литье;
• экструзия;
• литье под давлением.

Наиболее часто используется методы экструзии. Производят полуфабрикаты: листы, пленки, стержни, профили. Производят с помощью выдавливания разогретых пластмасс через отверстия разных форм.

Литье под давлением происходит путем нагревания термопласта в различных формах. Инжекционное литье используют не часто, так как существуют определенные ограничения по ассортименту продукции и размерам изделий.

Для чего нужна сварка горячим воздухом

Сварка горячим воздухом – один из важнейших способов сварки термопластов и, кроме того, самый старый. Следует отметить, что его успешное применение требует некоторого навыка. Этот метод применяется для соединения отрезков плит при изготовлении различных изделий, для сварки труб и профилей.

Для сварки пригодны все без исключения термопласты. В основном и чаще всего сварка горячим воздухом применяется для соединения твердого и мягкого РЕ, РР, твердого, мягкого и ударопрочного PVC, а так же ABS и РММА. Сварка различных термопластов, даже со сходной формулой, не рекомендуется. В виде исключения допускается сварка твердого PVC с РММА или соединение двух деталей из РММА при помощи сварочной проволоки из PVC. Однако не следует ожидать, что подобное соединение окажется прочным.

Почему стоит уделить этому время

Термопластичность

Деформационная теория термопластичности имеет определенные преимущества при решении технических задач, а именно наличие прямой зависимости напряжения от деформации и возможности развивать общие методы решения для произвольного упрочнения. При циклических тепловых полях и неиз менных механических нагрузках требования (4.16), по-видимому, редко удовлетворяются.
 

Для повышения термопластичности применяют высококипящие, малолетучие, предпочтительно вязкие жидкости, носящие название пластификаторы. Стабильность свойств изделия в значительной степени зависит от того, как длительно сохранится в нем пластификатор. Пластификатор должен не только являться растворителем для смолы, но иметь высокую температуру кипения, низкую летучесть паров, высокую атмосфере — и водостойкость. Кроме того, он должен быть безвредным и не иметь запаха. Введение пластификатора в состав пластических масс повышает их морозостойкость и относительное удлинение при разрыве, но снижает прочность на разрыв и величину напряжения, при котором начинается интенсивная ползучесть. Одновременно снижается и температура перехода из стеклообразного в эластическое состояние. Большинство пластификаторов, несмотря на низкую летучесть паров, все же постепенно выветривается из готового изделия, что приводит к некоторому изменению его размеров, снижению эластичности материала и образованию трещин.
 

Определение параметров термопластичности проводится следующим образом.
 

Однако в прикладной термопластичности упомянутые трудности не имеют чрезмерного значения. Теплотой пластической Деформации, входящей в множитель уз, обычно можно пренебречь. Поэтому на рис. 3 связи S и 9 обозначены пунктирными линиями. При таком упрощении часть А свободной энергии ( 12), например, зависит только от внутреннего параметра к.
 

Однако вследствие недостаточной термопластичности они непосредственно, в чистом виде, не могут быть переработаны известными методами в пластмассы. Поэтому их смешивают с пластификаторами — эфирами фосфорной ( трифенилфосфат, триэтилфосфат и др.), фталевой ( диметилфталат, дибутилфталат, диэтилфталат, диокрилфталат и др.) и себациновой ( дибутилсебацинат, диоктилсебацинат и др.) к-т.
 

Общий вид скребкового прибора для определения механической прочности 5малевой изоляции.

При определении термопластичности изоляции провод каждой проверяемой катушки должен быть подвергнут испытанию 3 раза, каждый раз на новых образцах длиной не менее 150 мм.
 

Для определения термопластичности высокопрочных эмалированных проводов каждый образец провода длиной 280 мм, согнутый пополам, укладывают между пластинками специального прибора таким образом, что каждая последующая пара образцов располагается в перпендикулярном направлении по отношению к предыдущей паре. Уровень верхней пластинки стопки ( hi), сжатый грузом 4350 г, фиксируется индикаторным микрометром, после чего этот прибор помещают в термостат, нагревают при температуре 125 С в течение 30 мин без груза и затем 1 ч с грузом.
 

Бутилкаучук отличается высокой термопластичностью и медленной вулканизацией сырых смесей, поэтому листы сырой резины можно соединять не только склейкой, но и сваркой.
 

Винтовые ( а и пружинные ( б зажимы для резиновых трубок.

Полиэтилен обладает меньшей термопластичностью, чем поли-винилхлорид, и, естественно, надевать подобные шланги на стеклянные трубки значительно труднее

Температура размягчения полиэтилена 110 — 120 С, поэтому приходится осторожно нагревать конец шланга на слабом пламени горелки, избегая деформации трубки и ее загорания. Следует также отметить, что по охлаждении полиэтиленовая трубка прилегает к стеклу не так плотно, как поливинилхлоридная.
 

Покрытия обладают пониженной термопластичностью.
 

Благодаря прочности, термопластичности, водонепроницаемости битумов, стойкости к воздействию атмосферных явлений и плохой проводимости тепла, электричества и звука применение их непрерывно расширяется.
 

Получение

Полимеры в различных отраслях науки и техники

Как зарядить автомобильный аккумулятор зарядкой от ноутбука

Состав, классификация, свойства и применение пластмасс

Пластмассы разделяют на простые и сложные. Простые пластмассы представляют собой чистые полимеры (полиэтилен, органические стекла и др.). Сложные пластмассы состоят из полимера, наполнителя, отвердителя, пластификатора, красителя и смазывающих добавок. Некоторые из перечисленных компонентов в отдельных видах пластмасс могут отсутствовать.

Полимер — основной элемент пластмассы, выполняющий роль связующего вещества. Характерной чертой полимеров является пластичность (способность материала принимать придаваемую ему форму под воздействием тепла и давления и устойчиво ее сохранять).

Наполнитель вводят с целью снижения стоимости материала и обеспечения ему заданных свойств (в первую очередь, прочностных). К наиболее распространенным наполнителям относятся древесная или минеральная мука (порошковые наполнители). Для получения особо прочных пластмасс в качестве наполнителя используют хлопчатобумажные и стеклянные ткани, бумагу или древесный шпон (тонкий лист древесины). Такие пластмассы называют слоистыми пластиками.

Пластификатор используют для повышения пластичности пластмасс. В качестве пластификаторов применяют эфиры многоатомных спиртов и многоосновных кислот.

Отвердитель (ингибитор) применяется для ускорения перехода термореактивных смол в неплавкое состояния или в твердое состояние термопластичных смол.

Смазывающие добавки повышают текучесть материала при переработке и предупреждают прилипание изделия к формообразующей оснастке.

Антистарители (антиокислители) используют для замедления процесса окисления пластмасс (особенно при повышенной температуре и воздействии света).

Красители служат для придания пластмассам требуемого декоративного вида, а также для уменьшения влаго- и светопоглощения.

Кроме того, в пластмассы вводят стабилизаторы, которые связывают низкомолекулярные продукты разложения полимеров, ускорители или замедлители процесса отверждения пластмасс.

В зависимости от химической природы полимеров пластические массы разделяют на четыре класса.

1. Класс А. Пластические массы на основе высокомолекулярных соединений, получаемых цепной полимеризацией: полиэтилен ВД, полиэтилен НД, пропилен, винипласт и пластикаты на основе поливинилхлорида; полиизобутилен; фторопласты; полистирол и его сополимеры; этинопласты (поливинилбутироль и др.); акрилопласты и др.
2. Класс Б. Пластические массы на основе полимеров, получаемых поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией: фенопласты с различными наполнителями (пресс-порошки, волокниты, текстолиты, стекловолокниты, фаолит и другие); аминопласты; мелалит; эфиропласты; полиамиды (капрон и другие); уретанопласты; эпоксипласты и др.
3. Класс В. Пластические массы на основе химически модифицированных природных полимеров. К ним относятся пластические массы на основе производных целлюлозы (целлулоид, этролы), галолит.
4. Класс Г. Пластические массы на основе природных и нефтяных асфальтов и смол (битумопласты с различными наполнителями).

По виду основного вещества, т. е. его свойств при нагреве, все пластмассы подразделяют на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты). Термопласты отличаются высокой технологичностью и небольшой усадкой при формовке, обладают большой упругостью и не склонны к хрупкому разрушению. Детали из них преимущественно изготавливаются без наполнителя. Термореактивные пластмассы хрупкие и дают большую осадку, поэтому использование наполнителя при изготовлении из них деталей предпочтительно.

Полимеризация

Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу. 

Степень полимеризации обычно обозначается индексом «n» за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:  (–CH₂–CH₂–)_n

Характерные признаки полимеризации. В основе полимеризации лежит реакция присоединения. Полимеризация – цепная реакция, включает стадии инициирования, роста и обрыва цепи. Элементный состав (молекулярные формулы) мономера и полимера одинаков.

Катализаторами полимеризации могут быть: металлический натрий, пероксиды, кислород, металлоорганические соединения, комплексные соединения.

Процесс образования высокомолекулярных соединений при совместной полимеризации двух или более различных мономеров называют сополимеризацией.

Например, схема сополимеризации этилена с пропиленом:

Важнейшие синтетические полимеры

Изображение с портала orgchem.ru

Важнейшие синтетические полимеры, получаемые реакцией полимеризации, и области их применения:

Полимер	Мономер	Характеристики полимера	Применение полимера
Полиэтилен (–СН2–СН2–)n	Этилен СН2=СН2	Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий	Упаковка, тара
Полипропилен	Пропилен СН2=СН–СН3	Синтетический, линейный, термопластичный, химически стойкий	Трубы, упаковка, ткань (нетканый материал)
Поливинилхлорид	Винилхлорид СН2=СН–Сl	Синтетический линейный полимер, термопластичный	Натяжные потолки, окна, пленка, трубы, полы, изолента  и т.д
Полистирол	Стирол	Синтетический линейный полимер, термопластичный	Упаковка, посуда, потолочные панели
Полиметилметакрилат Метиловый эфир метакриловой кислоты	Синтетический линейный полимер, термопластичный	Очки, корпуса фар и светильников, душевые кабины, мебель и т.д
Тефлон (политетрафторэтилен)	Тетрафторэтилен	Синтетический линейный полимер. Термопластичный (t = 260-320C) Обладает очень высокой химической стойкостью	Посуда, пластины утюгов, ленты и скотч, упаковка, изоляция
Искусственный каучук Мономер: бутадиен-1,3 (дивинил)	Синтетический, линейный,  эластомер, содержит двойные связи	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Натуральный каучук Мономер: 2-метилбутадиен-1,3	Природный, линейный, эластомер, содержит двойные связи	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Хлоропреновый каучук Мономер: 2-хлорбутадиен-1,3	Синтетический, линейный, эластомер, содержит двойные связи	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Бутадиен-стирольный каучук Мономеры: бутадиен-1,3 и стирол	Синтетический, эластомер	Резина, изоляция, различные материалы, ракетное топливо
Полиакрилонитрил	Акрилонитрил	Синтетический, линейный	Волокна, пластмассы

Свойства и применение

Термопластичными называют полимеры, которые при нагревании переходят из твердого состояния в мягкое, тягучее, а при охлаждении снова принимают твердую форму. Данные элементы получают реакцией полимеризации. Эта реакция проходит под большим давлением и без применения примесей. Реакция полимеризации стала возможна только благодаря современной химии и специализированной аппаратуре. Получить данный процесс в естественных условиях невозможно.

Свойства термопластичных полимеров вызваны способом соединения мономеров – соединение осуществляется в одном месте, в одном направлении. Другими словами, молекулы соединены между собой в линию при линейном виде, и в виде нескольких линий, сплетенных в паутину, при разветвленной структуре.

Термопластичные полимеры хорошо плавятся, а также растворяются в реагентах и растворителях. При испарении растворителя материал твердеет и приобретает прежние свойства. Это качество применяется при производстве различных клеев, лаков, красок, герметиков, замазок и других строительных растворов, имеющих в своем составе полимеры.

Из термопластичных полимеров выделяют:

• полиолефины;
• полиамиды;
• поливинилхлориды;
• фторопласты;
• полиуретаны;
• поликарбонаты;
• полиметилметакрилаты;
• полистирол.

На основании полимеров, исходных веществ и способов обработки выделяют следующие окончательные продуты:

Самое широкое применение термопластичные полимеры получили в строительстве при изготовлении материалов для изоляции, органических стекол, пленок и покрытий различной плотности и толщины, тонких волокон, а также в качестве связующих основ для клеев, штукатурок и теплоизоляционных материалов.

Из полимеров изготавливают бутылки и различные по форме сосуды, тару, трубы, детали машин оргтехники, компьютеров и электронного оборудования. А также используют при производстве напольного покрытия — линолеума, плитки, плинтусов, отделочных декоративных пленок, настенных панелей и пластика.

Другие распространенные термопластичные полимеры

Также можно выделить еще целый ряд полимеров, которые хорошо зарекомендовали себя в строительстве, робототехнике и производстве бытовых приборов, деталей и компонентов для них.

Поливинилхлорид широко применяется при производстве пластмасс, используемых в конечных изделиях в строительстве: линолеум и декоративная плитка, водопроводные трубы, плинтуса, запасные части, шестеренки, и других подвижные детали бытовых приборов и техники.

Поливинилацетат – очень часто применяется в строительстве в виде связующих компонентов для лаков, красок, как пластификатор для цементных растворов.

Фторопласт – считается фторсодержащим полимером. Материал широко применяются в электро- и радиотехнике, при производстве водопроводных труб, вентилей и кранов, бытовых и промышленных насосов, медицинских инструментов и техники, в криогенных емкостях для нанесения на поверхность.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что повседневно нас окружают изделия, техника, посуда и приборы, которые изготовлены или содержат в своей основе термопластичные полимеры. Такую популярность им придают эксплуатационные свойства, такие как твердость, стойкость к кислотам и щелочам, долговечность, универсальность и легкость в обработке, малый вес и большой диапазон рабочих температур.

Нейтральный цвет всех полимеров позволяет с легкостью окрашивать заготовки и конечный продукт в любую желаемую палитру. Это дает возможность подбирать готовые изделия из пластмасс под цвет комнаты и интерьера любой формы и сложности исполнения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Реакция полимера на механическое воздействие при повышенных температурах зависит от его строения. Возможна следующая схема классификации полимеров в зависимости от их поведения при высоких температурах:

• Все полимеры можно разделить на термопласты (или термопластичные полимеры) и реактопласты (или термореактивные полимеры)
• Термопласты размягчаются при повышении температуры литья под давлением и становятся подобными жидкостям, а при охлаждении они твердеют
• Этот процесс обратим и может быть повторен несколько раз.

Термопласты – сравнительно мягкие материалы. Большинство линейных гибкоцепных полимеров и полимеров с относительно небольшим содержанием боковых ветвей принадлежат к классу термопластов.

Если говорить о молекулярном уровне, то это означает, что с повышением температуры вторичные связи разрушаются благодаря интенсивным молекулярным движениям. При этом становится возможным относительное перемещение соседних цепей при приложении напряжений. Если же расплавленный термопласт нагреть до слишком высокой температуры, то при литье под давлением начинается необратимая термодеструкция (разрушение он перегрева полимера).

Производство изделий из таких материалов происходит при одновременном воздействии повышенных температур и давления. Примеры обычных распространенных термопластов это полиэтилен, полистирол, полиэтилентерефталат и поливинилхлорид.

Классификация полимеров

Особенности

Синтетические полимеры имеют в своей основе низкомолекулярные органические соединения (мономеры), которые в результате реакций полимеризации или поликонденсации образуют длинные цепочки. Расположение и конфигурация молекулярный цепей, тип их связи во многом определяют механические характеристики полимеров.

Искусственные и синтетические полимеры обладают радом специфических особенностей. На первом месте следует отметить их высокую эластичность и упругость – способность противостоять деформациям и восстанавливать первоначальную форму. Пример – полиамид, резина. Полиуретановая нить – эластан, способна без разрыва изменять свою длину на 800 % и затем восстанавливать первоначальный размер. Наличие длинных молекулярных цепочек в структуре синтетических материалов обусловило низкую хрупкость пластиковых изделий. В большинстве случаев увеличение хрупкости у некоторых типов пластмасс происходит при понижении температуры. Органические материалы практически полностью лишены этого недостатка.

Указанные свойства дополняются высокой коррозионной стойкостью, износостойкостью. Большинство известных полимеров имеют высокое электрическое сопротивление, низкую теплопроводность.

Отмечая высокие эксплуатационные и технологические качества, нельзя забывать и про отрицательные стороны:

• Сложность утилизации. Вторичное использование допускает только термопластичный материал и только в случае правильной сортировки. Смесь полимеров с различным химическим составом вторичной переработке не подлежит. В природе пластики разлагаются чрезвычайно медленно – вплоть до десятков и сотен лет. При сжигании некоторых типов пластмасс в атмосферу выделяется большое количество высокотоксичных веществ и соединений. Особенно это касается пластиков, содержащих галогены. Наиболее известный материал такого типа – поливинилхлорид (ПВХ).
• Слабая устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Под действием ультрафиолетовых лучей длинные полимерные цепочки разрушаются, увеличивается хрупкость изделий, снижается прочность, холодостойкость.
• Трудность или невозможность соединения отдельных типов синтетических материалов.

Пластмассы

Химические свойства полимеров показывают их высокую стойкость к агрессивным веществам, но в ряде случаев затрудняет использование клеевых составов. Поэтому для термопластичных полимеров используют метод сварки – соединение разогретых элементов. Некоторые вещества, например, фторопласты, вообще не подлежат соединениям, кроме механических.

Термореактивные пластмассы

Пластмассы этого класса не могут быть подвергнуты повторной обработке, т.к. смесь порошка реактопласта и связующего компонента при формовании и нагреве образуют прочные пространственные соединения. Связующими компонентами могут быть эпоксидные компаунды, формальдегиды и их комбинации. Изделия с этими связующими обладают высокой прочностью и износостойкостью, особенно, если применять армирование. Реактопласты сохраняют свою работоспособность при температуре до +200° С. При дальнейшем нагреве структура начинает разлагаться (деструктурироваться) с выделением вредных и токсичных веществ. Низкие температуры ниже -10…15° придают материалу хрупкость.

Композиции реактопластов в измельченном виде в смеси с полиуретановыми смолами позволяют получать изделия с высокими прочностными на растяжение и износ характеристиками при сохранении эластичности в диапазоне температур -25…+80 ° С.

Компания ООО «КМ» предлагает оборудование в широком ассортименте для переработки термопластичных и термореактивных пластмасс из первичного или вторичного сырья. Специалисты компании окажут консультационные услуги в подборе технологии и оборудования, для чего достаточно позвонить или заполнить форму.

Как зарегистрировать самодельный автомобиль: условия регистрации, необходимые документы

Классификации полимерных материалов

Зависимо от происхождения полимеры разделяют на синтетические и природные. Несмотря на востребованность природных составляющих, материалы искусственного происхождения, которые производят на низкомолекулярной основе, благодаря синтезу, пользуются большим спросом.

Различия по химическому составу позволяет делить полимерные материалы на:

• неорганические, у которых нет однотипных соединений, при этом есть органические радикалы, в качестве дополнительных составляющих;
• элементоорганические полимеры, отличаются способностью удерживать в органическом радикальном соединении, атомы неорганики, хорошо сочетающихся с органикой;
• органические, которые используют, как основу для пластмассовых изделий.

Характерным отличием структуры, влияющим на свойства материала оказывает макромолекула. Ее вид позволяет разделить полимеры на:

• плоские;
• ленточного типа;
• разветвленной структуры;
• линейного характера;
• сетчатого типа;
• гребнеобразные полимеры;
• прочие виды.

По свойствам соединений звеньев, полимерные материалы делят по полярности, влияющую на растворимость материалов в разных средах. Ее определяют по разобщению положительных и отрицательных зарядов. Характера этих связей позволяет разделить полимеры на:

• гидрофильные;
• гидрофобные;
• амфильные.

Иначе говоря, можно отнести перечисленные категории к полярным, неполярным или смешанным. Кроме этого, полимеры имеют разные свойства при изменении температуры. Они бывают:

• термопластичные, имеющие свойство размягчения, при увеличении градуса, а при понижении – твердеют;
• термореактивные, подвержены разрушению структурных связей между звеньями.

Явным примером, подчеркивающим различие структуры, будет письмо, отправленное по почте, предварительно заклеенное в конверт. В процессе транспортировки, тщательно склеенные поверхности остаются невредимыми. Но стоит нагреть обработанное место на огне или с помощью раскаленного металлического предмета, как клей утратит свои свойства и конверт откроется.

Полимерные материалы делят на два типа: синтетический (искусственный) и огнеупорный. Синтетика встречается в различных сферах жизнедеятельности человека: в строительстве, промышленности, быту и даже – в одежде. Производство искусственного сырья началось в первые годы ХХ века. Первым запатентованным материалом была бакелитовая смола, которая при нагревании меняла форму.

Современные синтетические материалы подвержены влиянию огня и высоких температур, а некоторые из них могут воспламеняться. Чтобы избежать подобное используют добавки, а также синтезируют сырье с помощью хлора или брома. Галогенированный полимерный материал, который получается после обработки, при сжигании образует газ, способствующий повышению коррозии других материалов. Разнообразие структур полимеров по химическому составу позволяет разделить материалы на несколько видов, которые находят все большее применение в народном хозяйстве.

1. Полиэтилен Известен по широко применяемой упаковке различного назначения. Свойства и низкая себестоимость сделала такие материалы популярными в разных отраслях. Различают полиэтилен низкого давления, который обладает прочной структурой молекул и высокого давления, с противоположными свойствами. Эти материалы имеют одинаковы по химическому составу, но различаются по структуре решетки.
2. Полипропилен Прозрачный полимер изготовленный методикой экструзии с охлаждением методом полива или другим способом с раздувом. Не контактирует с маслами и жирами, не деформируется при температурных изменениях, пропускает водяные пары. Эти свойства материала применяются в пищевой и строительной отрасли.
3. Поливинилхлорид Такие материалы с полимерной основой встречается реже других из-за способности быть хрупким и не эластичным. Был популярен в 60-е годы прошлого столетия, при сжигании образует диоксин. Современные материалы вытесняют эти полимеры за счет более высокой экологичности и улучшения структуры сырья.
4. Полиолефин Благодаря разнообразному строению макромолекул, эти полимеры включает в себя составляющие элементы пропилена и полиэтилена. Более половины производимой полимерной продукции относят к полиофелинам. Стойкость к разрыву, нагреву и усадке, позволит в ближайшем будущем увеличить объемы изготовления этого сырья. Тем более, что экологичность, которой обладают такие материалы выше других полимеров, а при производстве и утилизации – не выделяет вредных веществ.

Полипропилен

Еще один распространенный термопластичный полимер – полипропилен. В качестве исходного вещества для производства полимера используют – пропилен.

Имеет твердую, прочную структуру, устойчив к механическим воздействиям и к коррозийным процессам. Непрозрачный, как правило, белого цвета, не растворим в органических растворителях. Температура плавления +175С, а при 140 градусов продукт становится мягким на ощупь.

Полипропилен хорошо выдерживает механические нагрузки, не теряя при этом своих свойств. Необходимо отметить чувствительность материала к воздействию света — под действием солнечных лучей и воздуха полипропилен разлагается, теряет блеск, что приводит к ухудшению его механических и физических свойств.

Существует много сортов полипропилена, которые получаются при добавлении специальных присадок, добавок и каучуков. Он легко поддается механической обработке, удобен в уходе, этим обусловлено широкое использование пропилена в любой отрасли промышленного производства. Один из главных недостатков –слабая устойчивость к низким температурам. При температуре ниже -5С элемент становится хрупким. Таким образом, пригоден для использования внутри отапливаемых и закрытых помещений.

Формулы термопластичных полимеров

Применяется для производства пленок, упаковок, контейнеров для сыпучих продуктов и круп, одноразовой посуды. Из этого материала изготавливают трубы и фитинги, игрушки и канцелярию. При изготовлении изделий из полипропилена используются все известные способы обработки полимеров.