Товароведение непродовольственных товаров

ленных пластмассами токсичных, аллергических и дру­ гих веществ, оказывающих вредное воздействие на орга­ низм человека. Высокомолекулярные полимеры физиоло­ гически безвредны. Вредное воздействие могут оказывать не вступившие в реакцию мономеры, некоторые пласти­ фикаторы, остатки катализатора, продукты старения и распада. Пластмассы биологически трудноусвояемы, не утилизируются, что приводит к накоплению старых изде­ лий из них и загрязнению окружающей среды.

Декоративные возможности пластмасс весьма широ­ ки. Их можно окрасить практически в любой цвет, при­ дать разнообразие фактуре поверхности. Они могут быть матовые и блестящие, прозрачные и непрозрачные, их можно имитировать под другие материалы.

Надежность полимерных материалов характеризуется способностью сохранять во времени установленные в за­ данных пределах показатели функциональных, эргоно­ мических и эстетических свойств. Следует учитывать дол­ говечность полимерных материалов, которая оценивается изменением показателей прочности, жесткости, износо­ стойкости при многократных нагрузках. В отличие от долговечности сохраняемость характеризует способность полимеров проявлять установленный уровень свойств при хранении и транспортировании.

9.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛАСТМАСС

Пластмассы классифицируют по ряду признаков: сос­ таву, природе связующего вещества, способу получения, типу химических реакций, лежащих в основе их получе­ ния, физико-механическим и термическим свойствам, ха­ рактеру микро- и макроструктуры, видам и др.

По составу пластмассы делят на простые и сложные (композиционные). Простые пластмассы состоят только из полимера (синтетической смолы или природного моди­ фицированного полимера) с добавлением в небольших ко­ личествах красителей и стабилизаторов. Композицион­ ные пластмассы содержат значительные количества дру­ гих компонентов: наполнителей, пластификаторов, отвердителей, газообразователей, красителей, стабилизаторов.

243

В композиционных пластмассах полимеры выполняют роль компонента, связывающего другие составные части, поэтому их называют связующими веществами. Они и оп­ ределяют свойства пластмасс.

Наполнители применяются для получения пластмасс с заданным уровнем потребительских свойств и с целью снижения их себестоимости. По физическому состоянию наполнители бывают твердые, жидкие и газообразные, по химической природе - органические (на основе синтети­ ческих смол, целлюлозы) и неорганические (каолины, мел), по типам - порошковые, волокнистые, слоистые. Добавление твердого наполнителя придает изделиям ста­ бильность размеров, повышенную твердость и жесткость. Значительно повышает надежность введение в качестве наполнителей волокон, бумаги, тканей, древесного шпона и других слоистых материалов. Органические порошко­ вые наполнители (древесная мука, целлюлоза) снижают тепло-, влаго- и светостойкость, а порошки металлов при­ дают пластмассам тепло-и электропроводность. Жидкие наполнители (минеральные масла) вводятся для сохране­ ния слоя смазки на поверхности трения, газообразные - для получения пенопластов (имеют преимущественно за­ крытые несообщающиеся газонаполненные ячейки) и поропластов (имеют открытую структуру ячеек с сообщаю­ щимися порами).

Пластификаторы вводят для придания пластмассам повышенной эластичности, свето- и морозостойкости, по­ ниженной жесткости и горючести, хрупкости. Они не должны ухудшать внешний вид изделий и гигиенические свойства пластмасс, экстрагироваться пищевыми и мою­ щими средами, водой и органическими растворителями. В качестве пластификаторов используются преимущест­ венно сложные эфиры фталевой и фосфорной кислот.

Отвердители вводят в отдельные пластмассы для пере­ вода полимера в процессе формования изделий в неплав­ кое и нерастворимое состояние.

Красящие вещества - это тонко измельченные пигмен­ ты и органические красители, которые одновременно мо­ гут выполнять роль наполнителя (сажа, оксид цинка и др.) и стабилизатора.

244

Стабилизаторы - вещества, замедляющие деструкцию полимеров и удлиняющие срок службы продукции из них. Блокирующие стабилизаторы (амины, фенолы) применя­ ются преимущественно для защиты полимеров от тепла и кислорода. Экранирующие стабилизаторы (сажа, произ­ водные бензола) защищают полимеры от действия света.

По природе связующего вещества различают пластмас­ сы на основе синтетических смол и пластмассы на основе модифицированных природных полимеров.

По способу получения полимеров пластмассы делят на полимеризационные, поликонденсационные и модифици­ рованные природные.

Полимеризационные полимеры получают в результате последовательного присоединения друг к другу ненасы­ щенных мономеров за счет разрыва в них двойных или тройных связей. Это полиолефины, винипласты, полистиролы, фторопласты, полиакрилаты, полиформальдегид.

Поликонденсационные полимеры получают соедине­ нием реагирующих молекул в полимерные цепи с выделе­ нием побочных низкомолекулярных продуктов (вода, ам­ миак, кислоты). К ним относятся фенолформальдегидные, аминоальдегидные, полиамидные, полиуретановые, полиэфирные и другие смолы.

Природные полимеры (целлюлоза, белки, каучук, би­ тумы и др.) в чистом виде не могут быть использованы для производства пластмасс в качестве связующих веществ. Для этих целей используют простые эфиры (образуются при взаимодействии природных полимеров со спиртами) и сложные эфиры (продукт взаимодействия с кислотами или их ангидридами).

По способу проведения полимеризации различают смо­ лы, полученные блочным, лаковым и эмульсионным ме­ тодами. Блочной полимеризацией из жидкого мономера получают готовый продукт в виде блоков, пластин и заго­ товок, которые затем подлежат механической обработке и переработке в куски, крошку. При лаковой полимериза­ ции получают порошки, которые используются в лако­ красочной промышленности либо в таблетированной фор­ ме служат материалом для производства различных изде­ лий. Наиболее распространены эмульсионно-суспензион-

245

ные способы полимеризации, при которых из высокодис­ персной устойчивой массы (латекса) выделяют полимер в виде тонкого порошка, гранул или зерен.

По термическим свойствам пластмассы делят на тер­ мопластичные и термореактивные.

Термопластичными называют пластики, которые при нагревании размягчаются и легко формуются в изделия, а при охлаждении застывают. Свойства их при этом изме­ няются обратимо. К термопластам относятся полиолефины, полистирол, полиамид, полиакрил, эфироцеллюлозные пластмассы и др.

Термореактивные пластмассы размягчаются лишь в момент формования изделия (при нагреве и давлении), после чего пластмасса необратимо переходит в неплавкое состояние. К термореактивным относятся пластмассы на основе фенолоальдегидных, аминоальдегидных и некото­ рых других смол.

По физико-механическим свойствам пластмассы ус­ ловно подразделяют на жесткие, полужесткие и эластич­ ные, о чем говорилось выше.

По характеру микро- и макроструктуры пластмассы делят на однородные (ненаполненные) и неоднородные (с наполнителями). Неоднородные пластики по природе на­ полнителя подразделяют на пресс-порошковые (с порош­ ковым наполнителем), волокнистые (с хлопковым волок­ ном - волокнит, со стеклянным - стекловолокнит, с обрез­ ками ткани - текстоволокнит, с асбестом — асбоволокнит), слоистые (с бумагой - гетинакс, или бумаголит, с древес­ ным шпоном - древолит, с хлопковой тканью - текстолит, со стеклотканью — стеклотекстолит, с асбестовой тканью — асботекстолит), газонаполненные (пенопласт, поропласт).

По виду полимера пластмассы делятся в зависимости от характерной группы, образующейся в результате взаи­ модействия исходных веществ в процессе его получения.

Характеристика основных видов полимеризационных пластмасс

Полиэтилен получают полимеризацией газообразного

246

ского распада нефти. Молекулы полиэтилена состоят из многократно повторяющихся этиленовых звеньев. В зави­ симости от условий полимеризации получают полиэтилен высокого давления (разветвленный полимер средней кристалличности), полиэтилен среднего давления (незна­ чительная разветвленность и большая степень кристал­ личности) и полиэтилен низкого давления (незначитель­ ная разветвленность, кристалличность чуть ниже, чем у полиэтилена среднего давления), которые отличаются по выраженности свойств.

Полиэтилен - легкий (плотность 0,90-0,95 г/см3 ), мас­ лянистый на ощупь, полупрозрачный или непрозрачный в толстом слое полимер. Обладает высокой прочностью, стойкостью к трению и ударам. В зависимости от толщи­ ны может быть эластичным (в пленках), полужестким (средней толщины) и жестким (в толстых слоях). Недоста­ точно устойчив к многократным нагрузкам и изгибам. По мере снижения разветвленности и повышения степени кристалличности полимера возрастают плотность, твер­ дость, жесткость, теплостойкость. Поэтому у полиэтилена высокого давления эти свойства выражены лучше, чем у полиэтилена низкого давления. Пластмасса термоплас­ тична, при нагревании плавится (температура плавления 103-110 °С у полиэтилена высокого давления и 125-132 °С - у полиэтилена низкого давления), обладает высокой хи­ мической стойкостью и электроизоляционными свойства­ ми. Полиэтилен не смачивается водой, устойчив к действию щелочей, кислот, не разрушается даже концент­ рированной азотной кислотой, при обычной температуре не растворяется в органических растворителях. При дли­ тельном контакте с жирами постепенно их поглощает и приобретает неприятный запах продуктов окисления. По­ лиэтилен подвержен процессам старения: со временем он заметно теряет прочность, эластичность, появляются тре­ щины и хрупкость. Морозостоек, практически безвреден.

Широко применяются также сополимеры полиэтилена с пропиленом. Изделия из них обладают высокой стой­ костью к растрескиванию и эластичностью. Известны со­ полимеры с полиизобут'иленом, поливинил ацетатом.

Полиэтилен широко используют для изоляции прово­ дов, кабелей, изготовления деталей и устройств электро-, телефоно-, радиоаппаратуры, для упаковки фармацевти-

247

нефтепродуктах, минеральных маслах. Высокая эластич­ ность сохраняется в температурных пределах от —60 до +60 °С. При более высоких температурах он становится липким.

Полиизобутилен применяют для изготовления клеев, герметиков, пропиточных составов для придания тканям водостойкости, лакокрасочных материалов, липких лент и пленок, дублированных тканей, для электроизоляции проводников, в качестве присадок к смазочным маслам, как сополимер к полиэтилену.

мер плотностью 1,35-1,43 г/см3 . Облада­ ет высокой химической стойкостью (устойчив к воде, жи­ рам, нефтепродуктам, большинству химических реаген­ тов и растворителей), безвреден. Обладает сравнительно низкими термическими свойствами: при температуре от 60 до 80 °С размягчается, выше 140 °С - разлагается с вы­ делением хлористого водорода. Плавится при 180-220 °С. Морозостойкость ПВХ низкая: при -10 °С он становится жестким и хрупким. Введение пластификатора позволяет повысить морозостойкость до -50 °С. ПВХ - хороший ди­ электрик. Изделия из него имеют высокую износостойкость.

В зависимости от наличия пластификатора различают непластифицированный жесткий пластик - винипласт и пластифицированный - пластикат. Винипласт имеет гладкую поверхность, умеренный блеск, достаточную ме­ ханическую прочность. Пластикат - эластичная, гибкая пластмасса различной прочности и твердости.

П е р х л о р в и н и л (дополнительно хлорированный ПВХ) сохраняет ценные свойства ПВХ, но обладает повы­ шенными адгезией (прилипаемостью), теплостойкостью и растворимостью в органических растворителях. Сополи­ меры винилхлорида превосходят ПВХ по термостабиль­ ности, растворимости и другим свойствам. Их используют

внепластифицированном виде.

Ви н и п л а с т широко применяют в химическом про­ изводстве для изготовления емкостей, трубопроводов сис­ тем водоснабжения и канализации, в качестве тары и упа­ ковочной пленки, в строительстве для отделки стен,

249

покрытия кровли, для электротехнических целей (изоля­ ция проводов, кабелей).

Пластифицированный ПВХ применяют для изготовле­ ния труб, шлангов, пленок, изоляционных материалов, лент, линолеума, искусственных кож, профильных пого­ нажных полуфабрикатов, игрушек, клеенок, отделочных пленок, моющихся обоев, водостойких тканей и слоистых пластмасс в качестве обычной и термоусадочной упаковки для пищевых продуктов и товаров народного потребления.

Перхлорвинил применяют для изготовления лаков, эмалей, клеев, труб для транспортирования горючих и аг­ рессивных жидкостей, для получения волокна хлорина, используемого в текстильном производстве. Расширяется применение сополимеров хлорвинила. Сополимеры с винилацетатом используют в производстве пленок, лаков, эмалей, грампластинок. При полимеризации с винилиденхлоридом получают синтетические волокна (саран) и упа­ ковочные пленки для продовольственных и непродоволь­ ственных товаров.

Полифторэтилены (фторопласты) представляют собой полимеры фторпроизводных этилена. Основные виды - политетрафторэтилен и политрифторхлорэтилен.

П о л и т е т р а ф т о р э т и л е н получают полимериза- (-CF -CF -) Цией газа тетрафторэтилена. В технике из­ вестен под названием фторопласт-4 (фтор- лон-4, тефлон). Он представляет собой твердый, кристалли­

ческий, молочно-белого цвета, непрозрачный, масляни­ стый на ощупь полимер плотностью 2,1-2,4 г/см3 . Имеет высокие термические и диэлектрические свойства и исклю­ чительную химическую стойкость (превосходит все извест­ ные материалы). Не смачивается водой, не горит, сохраняет свои свойства в интервале температур от -270 до +250 °С. Является одним из лучших антифрикционных материалов, так как обладает низким коэффициентом трения.

П о л и т р и ф т о р х л о р э т и л е н и его сополимеры имеют повышенную прозрачность, при высоких темпера­ турах плавятся и переходят в вязкотекучее состояние.

Фторопласты применяют для производства деталей ма­ шин и механизмов, работающих без смазок, оборудова­ ния, используемого в агрессивных средах. Пленки ис­ пользуют в производстве конденсаторов, печатных схем. Суспензии применяют для пропитки материалов, получе-

250

ния антикоррозионных, антифрикционных, непригораемых покрытий (подошвы утюгов, посуда).

Полиакрилаты - полимеры и сополимеры, получае­ мые полимеризацией акриловой кислоты и ее производ­ ных. Наиболее распространены полиметакрилаты и поли-

потребления обычно используют полиметилметакрилат с радикалом СН3 . Это бесцветный, легко окрашивающийся в разные тона термопластичный полимер плотностью 1,19 г/см3 . При отсутствии наполни­ телей обладает высокой прозрачностью, пропускает до 93 % видимых и до 75 % ультрафиолетовых лучей (для сравнения: оконное стекло пропускает до 0,8 % УФ-лучей). Пластик достаточно прочный, жесткий, с высокими ди­ электрическими свойствами, имеет невысокую поверхност­ ную твердость (легко образуются царапины). Обладает вы­ сокой атмосферостойкостью и достаточной химической стойкостью. Теплостойкость невысокая (70-80 °С). При нагревании до 120 °С и выше полиметакрилат переходит в высокоэластичное состояние, а при 200 °С начинает разлагаться. Физиологически безвреден. Недостаточно устойчив к старению.

Перспективными являются сополимеры метилметакрилата. Они обладают повышенной теплостойкостью, твердостью. В качестве других мономеров используются стирол, винилхлорид и др.

Полиметилметакрилат применяют в производстве безосколочных стекол, используемых в самолетострое­ нии, машиностроении, для изготовления посуды, канце­ лярских товаров, галантерейных изделий. Светотехниче­ ская и медицинская аппаратура и приборы, рассеиватели света, подфарники, отражатели, светофильтры, фонари, линзы, призмы, рекламное оборудование - вот далеко не полный перечень изделий из этой пластмассы. На основе полиметакрилатов готовят также лаки, клеи, составы для аппретирования тканей и кож.

251

П о л и а к р и л о н и т р и л получают полимеризацией

,нитрила акриловой кислоты. Это белый, в

\CN ' ющий высокой механической проч­

ностью, химической и термической стой­ костью. Устойчив к действию воды, органических раство­ рителей, кислот и щелочей средней концентрации. Имеет высокую теплостойкость: нагреваясь до 150 °С, не теряет первоначальных свойств. Деструкция происходит при 220-230 °С. Трудно окрашивается, легко электризуется, недостаточно стоек к трению.

Полиакрилонитрил применяется для получения шерстоподобного волокна нитрон.

Полистирол получают полимеризацией стирола. Это /-СНо-СН) \ полимер малой плотности (1,05 г/см3 ),

X бесцветный или окрашенный в яркие то-

\U ' п на, обладающий высокими диэлектриче­

скими свойствами, твердостью и жест­ костью. Полистирол хрупок, при ударе издает металли­ ческий звук, может быть прозрачным. Устойчив к разбав­ ленным кислотам и щелочам, растворяется в ароматиче­ ских углеводородах. Изделия из него имеют низкую тер­ мостойкость (нагревание выше 75 СС может вызвать пере­ ход в каучукоподобное состояние, а при 180 °С происходит деструкция), недостаточно стойки к ультрафиолето­ вым лучам.

Полимер безвреден. Негативное физиологическое воз­ действие на организм человека могут оказывать остатки мономера, поэтому важна степень его очистки для использования в производстве товаров народного потреб­ ления.

Ударопрочный полистирол непрозрачен, чаще белого цвета. Превосходит обычный полистирол по ударной вяз­ кости, но уступает ему по теплостойкости, атмосферостойкости и твердости.

Применяют полистирол для изготовления посуды, кон­ тактирующей с холодными пищевыми продуктами, игру­ шек, осветительной арматуры, фурнитуры, галантерей­ ных изделий, фотопринадлежностей, в производстве бы­ товой радиоаппаратуры. Из полистирола изготовляют пленки для упаковки и электроизоляции, облицовочные плитки и пенополистирол для термозвукоизоляции. Уда-

252