42 Вопрос. Пластические массы: классификация, состав, свойства

Пластическими массами (пластмассами, пластиками) называют материалы на основе полимеров и их композиции с различными ингредиентами, способные при определенных условиях (температуре, давлении) формоваться в изделия и сохранять приданную им форму

Признаками классификации .

По химическому составу все полимеры подразделяются на:

Органические полимеры образованы с участием органических радикалов (СН3, С6Н5, СН2). Это смолы и каучуки.

Элементоорганические полимеры содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Тi, Аl), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель — кремнийорганические соединения.

Неорганические полимеры составляют оксиды Si, Аl Мg, Са и др.

Углеводородный скелет отсутствует. К ним относятся керамика, слюда, асбест.

По виду связующего вещества пластмассы делят на:

Пластмассы на основе синтетических полимеров (смол), включающие две подгруппы, на основе полимеризационных смол и на основе поликонденсационных смол. Среди полимеров, получаемых путем полимеризации, наибольшее распространение получили полиолефины (полиэтилен, полипропилен)

Пластмассы на основе природных модифицированных (видоизмененных) полимеров. Нитроцеллюлоза. Ее получают обработкой хлопковой или древесной целлюлозы смесью азотной и серной кислот.

По характеру макроструктуры (составу) пластмассы подразделяют на:

Однородные пластмассы состоят только из одного связующего вещества, т. е. из чистых смол

Неоднородные (композиционные) пластмассы содержат связующее вещество и различные добавки, позволяющие повысить уровень потребительских свойств материалов,

Одним из важнейших компонентов пластмасс являются наполнители, оказывающие большое влияние на прочность, твердость, теплопроводность пластмасс и др.

В зависимости от типа применяемого наполнителя и степени его измельчения неоднородные пластмассы подразделяют на: пресспорошковые, волокнистые, слоистые и газонаполненные.

По сортаменту пластмассы выпускаются в виде порошков, гранул, таблеток, волокон. Пластмассы выпускают также в виде поделочных материалов (полуфабрикатов) — листов, пластин, плит, труб

По способу переработки в изделия пластмассы делятся на:

Прессовочные материалы обычно являются термореактивными композициями и перерабатываются в изделия методами горячего прессования.

Литьевые массы представляют собой термопластичные композиции и перерабатываются в изделия методами литье­ вого прессования — выдавливания, выдувания, экструзией и др.

В зависимости от применения пластмассы достаточно условно подразделяют:

• для производства упаковки для пищевых продуктов;

• электро- и радиотехнического назначения;

• для получения прозрачных изделий;и пр.

По отношению к нагреванию различают пластмассы термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластами называют композиции, которые при нагревании способны переходить в высокоэластическое или вязко-текучее состояние, а при охлаждении возвращаются в твердое — кристаллическое или стеклообразное состояние, сохраняя при этом прежние свойства. Термопластами являются полиэтилен, полистирол,

Термореактивными (реактопластами) называют пластмассы, которые при нагревании переходят в высокоэластическое или вязкотекучее состояние под действием температуры лишь в краткий период, а затем теряют способность к таким переходам. Такой переход материала в неплавкое и нерастворимое состояние для реактопластов является необратимым. Они размягчаются лишь на определенной стадии получения и при дальнейшем нагревании окончательно затвердевают.

По жесткости пластмассы условно подразделяют на жесткие (фенопласты, аминопласты, полистирол), полужесткие (полиэтилен, полипропилен, полиамиды, поливиниловый спирт) и мягкие (поливинилхлоридный пластикат, пенополиуретан и др.).

По прозрачности пластические материалы бывают различной степени прозрачности — от прозрачных до матовых.

По совокупности параметров эксплуатационных свойств различают пластмассы общетехнического, специального и декоративного назначения.

Свойства пластмасс

Свойства пластмасс обусловлены видом полимера, типом наполнителя, способом производства, содержанием добавок и другими факторами.

Положительные свойства пластмасс

очень высокие электроизоляционные свойства теплоизолирующие свойства, универсальная хим. стойкость, обеспечивают защиту от радиоактивных излучений, способны отражать или пропускать световые, звуковые и радио­волны. Изделия из пластмасс имеют высокую гигиеничность, декоративность, малую истираемость.

Недостатки пластмасс: склонность к старению, сравнительно низкая теплостойкость, низкая поверхностная твердость и малая жесткость, высокая стоимость некоторых видов. При длительном действии напряжений пластмассы склонны к необратимой деформации — ползучести. Некоторые пластичные материалы обладают токсичностью,

СОСТАВ ПЛАСТМАСС

Связующее вещество является основной, обязательной составной частью любого пластика. Оно соединяет все составные части пластмассы. Связующим обычно служат синтетические смолы, природные модифицированные полимеры, и др. Иногда пластмасса состоит только из одного связующего вещества (смолы),например полиэтилен

Наполнители — вещества, вводимые в полимерные материалы для придания им необходимых физико-механических свойств. Могут быть органическими (хлопковый пух, отходы деревообработки,и др) и неорганическими (асбест, стекловолокнистые материалы, тальк сажа и др.).

Пластификаторы придают пластмассе гибкость, эластичность, снижают жесткость и хрупкость, повышают свето- и морозостойкость, облегчают процесс формования изделии.

Красители окрашивают пластмассы в разнообразные цвета. Они представляют собой тонкоизмельченные минеральные пигменты либо органические красители.

Стабилизаторы — это вещества, замедляющие старение пластмасс, т. е. постепенное ухудшение их свойств под действием кислорода воздуха, света, влаги и других факторов.

Отвердители вводятся с целью образования на определенной стадии переработки пластмасс сетки поперечных связей между макромолекулами.

Структурообразователи — добавки, оказывающие влияние на процессы формирования надмолекулярных структур

Антипирены — добавки, снижающие горючесть полимерного материала, затрудняющие его воспламенение

43 ВОПРОС. Технологические операции по переработке пластических масс в изделия(методы формования, способы декорирования)

Изделия из пластмасс изготавливаются преимущественно формообразующими операциями, основанными на использовании пластичности исходного материала.

Литье под давлением— метод формования изделий из полимерных материалов, заключающийся в нагревании материала до вязкотекучего состояния и передавливании его в закрытую литьевую форму, где материал приобретает конфигурацию внутренней полости формы и затвердевает.Литье под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов. Литье под давлением позволяет изготовлять детали массой от долей грамма до нескольких килограммов

Недостатки литья под давлением — высокая стоимость формующего инструмента, сравнительно низкая производительность при изготовлении изделий сложной конфигурации. Это наиболее распространенный вид переработки пластмасс, позволяющий получать изделия наибольшей точности и широкого ассортимента практически из любого типа полимеров

Экструзия — шприцевание, выдавливание. Экструзию применяют для формования из термо- и реактопластов различных длинномерных изделий-волокон, пленок, листов, труб, профилей разнообразного поперечного сечения Экструзией можно получать многослойные, вспененные изделия с поверхностью, имитирующей различные декоративные материалы и др.

Недостатки экструзии — сложность управления процессом и высокая стоимость оборудования.

Метод выдувания — получение изделий основано на действии атмосферного или избыточного давления (1,5—5 атм) воздуха или другого газа на размягченные листы или трубки термопласта. При использовании метода выдувания заготовка приобретает конфигурацию внутренней полости пресс-формы. Этот метод используют для изготовления бутылок и других емкостей или пленок.

Вакуум-формование применяется для получения полых и открытых крупногабаритных изделий с использованием листовых термопластичных материалов. Вакуумное формование применяется для изготовления деталей кузовов автомобилей и автобусов, облицовочных деталей машин.

Формование из листового материала (штампование) применяется при переработке термопластичных материалов и получении из них изделий несложной формы с большой поверхностью и малой толщиной стенок

Метод заливки — это процесс, применяемый для изготовления изделий из компаундов или гермитизации и изоляции компаундами изделий электронной и радиопромышленности. Компаунды представляют собой твердые или воскообразные массы, которые перед употреблением нагревают для перевода в жидкое состояние. Точность изготовления, возможность получения деталей сложной конфигурации и низкие производственные затраты —главные преимущества этого процесса.

Прессование — это метод для формования преимущественно реактопластов.

Прямым прессованием производят твердые, термостойкие, устойчивые к деформации предметы, например гребни, оправы для очков, телефонные трубки, пепельницы, корпуса и панели, стиральных машин,

При формовом прессовании исходным материалом заполняется пресс-форма, а затем посредством пуансона производится прессовые­Товары из пластических масс

Методом плитового прессования получают листы и плиты, слоистые пластики

Литьевое прессование пластмасс применяют для формования изделий сложной конфигурации, повышенной точности

Недостатки прессования — низкая производительность и трудность достижения высокого уровня автоматизации, однако в последние годы в этом направлении достигнуты большие успехи.

Ламинирование — получение слоистых пластиков из бумаги или ткани, пропитанной термореактивной смолой. Формуют простые предметы — листы, стержни или трубы.

Каландрование применяют для получения пластин, листов и пленочных материалов.

Намотка применяется для изготовления изделий типа тел вращения. Исходными материалами для намотки являются нити (преимущественно стеклянные) и жидкотекущие полимерные материалы. Способом намотки изготовляют цилиндрические оболочки, колпакиобтекатели др. Изделия из пластмасс получают также сваркой, склеиванием и обработкой резанием

Основными способами декорирования изделий из пластмасс являются:

Окрашивание производят путем погружения изделий в ванну с краской, распыления краски сжатым воздухом, раскрашивания кистью или нанесения краски валиком.

Горячее тиснение — это нанесение красочного изображения на поверхность изделий путем переноса оттиска с мета визированного или пигментированного слоя переводной фольги под давлением горячего штампа. Горячим тиснением получают одноцветные или многоцветные плоские и рельефные

Печатание на полимерных пленках производят обычными способами полиграфической печати

Металлизация — это нанесение на изделие тонкого слоя металла.

Запрессовка ткани или бумаги — один из способов художественного декорирования изделий из реактопластов. Для этого бумагу или ткань с нанесенным декоративным рисунком пропитывают прозрачной, чаще всего меламиноформальдегидной, смолой и подвергают сушке.

Крашение полимерных материалов в процессе их переработки открывает большие возможности для изготовления двухцветных изделий. Их можно получить прессованием, литьем под давлением, экструзией.

В декорировании изделий из пластических масс исполь­

зуют также деколь (многослойную фольгу), живопись (рисунки кистью от руки), шелкотрафаретную печать (нанесение рисунков через трафаретную сетку) и др.

Традиционным украшением изделий из пластмасс является гравировка, получаемая в процессе изготовления изделий в пресс-форме.

Гравировку под «хрусталь» (чаше всего лучистые или звездчатые узоры, напоминающие алмазную грань в стекле) наносят обычно на изделия из аморфного полистирола.