Тема 1. Загальні відомості про полімери та пластмаси
1.1. Ринок полімерів та пластмасових виробів. Поняття про полімери, пластмаси. Загальні властивості пластмас
1.2. Класифікація пластмас
1.3. Склад пластмас
Тема 2. Фактори формування споживних властивостей та асортименту виробів з пластмас
2.1. Характеристика основних видів пластмас
2.1.1. Пластмаси на основі полімеризаційних смол
2.1.2. Пластмаси на основі поліконденсаційних смол
2.1.3. Пластмаси на основі природних полімерів
2.2. Способи переробки пластмаси у вироби
2.3. Декорування пластмасових виробів
Тема 3. Класифікація та групова характеристика асортименту виробів із пластмас
3.1. Класифікація виробів із пластмас.
3.2. Груповий асортимент виробів із пластмас
3.3. Вимоги до якості виробів з пластмас
3.4. Маркування, пакування, зберігання виробів з пластмас
Пластичні маси (пластмаси ) - це штучні матеріали, створені на основі синтетичних або природних високо молекулярних сполук - полімерів (від гр. полі - багато, мерос - частина), які під впливом нагрівання і тиску здатні формуватися, а після охолодження або твердіння - постійно зберігати форму в нормальних умовах.
За ДСТУ 2406: Пластична маса — матеріал, основою якого є полімер, що перебуває під час формування виробу у в'язкорідкому чи високоеластичному стані, а під час експлуатації — в склоподібному чи кристалічному стані.
Пластмаси формують при підвищеній температурі, у той час коли вони мають високу пластичність. Сировиною для отримання полімерів є нафта, природний газ, кам'яне вугілля, сланці.
Сучасний період розвитку промисловості пластмас характерний тим, що вона стала однієї з провідних галузей народного господарства, оскільки має практично необмежену сировинну базу. Застосування різних полімерів і напвнювачів дозволяє значно змінювати структуру і властивості пластмас. Так, наприклад, склопластики й інші матеріали можуть у ряді випадків досягати міцності сталі, а піно- і поропласти, що наповнені азотом, повітрям чи іншими газами, можуть мати малу щільність, теплопровідність і гарну звукоізоляцію.
Загальні властивості пластмас
Для пластмас характерні наступні властивості:
низька щільність (зазвичай 1,0 - 1,8 г/см3, в деяких випадках до 0,02 - 0,04 г/см3);
висока корозійна стійкість. Пластмаси не схильні до електрохімічної корозії, на них не діють слабкі кислоти і луги. Є пластмаси, стійкі до дії концентрованих кислот і лугів. Більшість пластмас нешкідливі в санітарному відношенні;
високі діелектричні властивості;
хороше фарбування в кольори. Деякі пластмаси можуть бути виготовлені прозорими, вони не поступаються за своїм оптичними властивостями склу;
механічні властивості широкого діапазону. В залежності від природи вибраних полімерів і наповнювачів пластмаси можуть бути твердими і міцними, або гнучкими і пружними. Ряд пластиків за своєю механічної міцності переверщують чавун і бронзу.
антифрикційні властивості. Наприклад, поліамідні підшипники тривалий час можуть працювати без змащення;
високі теплоізоляційні властивості. Всі пластмаси, як правило, погано проводять тепло, а теплопровідність таких теплоізоляторів, як піно - і поропласти, майже в 10 разів менше, ніж у звичайних пластмас;
високі адгезійні властивості (у поруватих пластиків);
гарні технологічні властивості. Вироби з пластмас виготовляють способами безвідходної технології (без зняття стружки) - литтям, пресуванням, формуванням із застосуванням невисоких тисків або у вакуумі.
Недоліком більшості пластмас є їх невисока теплостойкість (до 100 - 120°С). В даний час верхня температурна межа для деяких видів піднялася до 300 - 400 о С. Пластмаси можуть працювати при помірно низьких температурах (до -70°С), а в окремих випадках - при кріогенних температурах.
Недоліками пластмас також є їх низька твердість, схильність до старіння, повзучість, нестійкість до великих статичних і динамічних навантажень.
Однак позитивні властивості значно переважають їх недоліки, що зумовлює високі темпи щорічного зростання виробництва пластмас.
За походженням полімери можуть бути природного походження (целюлоза, білок, крохмаль) і синтетичного.
Природні полімери є головними компонентами складу деревини, вовни, бавовни (целюлоза), шкір тварин (білок) та інших матеріалів тваринного і рослинного походження.
Пластмаси на основі природних полімерів не мають достатнього комплексу споживних властивостей. Вони характеризуються низькою хімічною і термічною стійкістю, невисокою довговічністю. Тому у виробництві пластмас усе більшого розповсюдження набувають синтетичні полімери, що мають високу твердість, жорсткість, хімічну і термічну стійкість, достатню гнучкість, еластичність тощо.
Синтетичні полімери отримують реакціями полімеризації або поліконденсації. Полімеризація - це така реакція взаємодії мономерів, коли продукт, що утворюється, не відрізняється від вихідних компонентів за елементарним складом і не виділяються побічні продукти реакції.
Реакція поліконденсації - це взаємодія мономерів, коли продукт, що утворюється, відрізняється від вихідних елементарним складом і виділяє побічні продукти реакції.
Макромолекула полімеру складається з однакових або різних ланок, Полімери, що мають елементарні ланки однакового хімічного складу, називають сомополімерами (від гр. сомос - однаковий), наприклад А-А-А-А-А-А-А - умовне позначення елементарної ланки.
Полімери, молекули яких складаються з елементарних ланок різного хімічного складу, називаються співполімерами, наприклад, А-В-А-В-А-В-А-В.
Використовуючи різні мономери, можна виготовляти співполімери з потрібними властивостями. Наприклад, полістирол - крихкий полімер. Співполімер полістиролу з нітрильним каучуком називається "удароміцний полістирол", тому що механічні властивості цього співполімеру значно вищі, ніж вихідного полімеру.
За формою макромолекул полімери бувають лінійні, розгалужені, драбинні, сітчасті. Лінійні полімери мають макромолекули у вигляді довгих витягнутих ланцюгів. Розгалужені - у вигляді ланцюгів з боковими відгалуженнями. Макромолекули драбинних полімерів за формою нагадують драбину у вигляді двох ланцюгів із перекладинками з хімічних зв'язків. Сітчасті полімери складаються з безлічі ланцюгових молекул, з'єднаних поперечними хімічними зв'язками .
І 2 3 4
Рис. Форми макромолекул полімерів:
1 - лінійна, 2 - розгалужена, 3 - драбинна, 4 – сітчаста
Лінійні і розгалужені полімери плавляться при нагріванні й розчиняються в розчинах.
У сітчастих полімерах поперечні хімічні зв'язки перешкоджають рухомості макромолекул. Сітчасті полімери тверді, жорсткі, теплотривкі, неплавкі й нерозчинні. Зі збільшенням кількості зшивок ці властивості підвищуються.
Драбинні полімери мають високі хімічні і термічні властивості, що перевершують властивості сітчастих полімерів.
За термічними властивостями полімери поділяють на термопластичні (термопласти) і термореактиви (реактопласти).
Термопласти при нагріванні розм'якшуються, а при охолодженні знову твердіють, зберігаючи при цьому колишні властивості. Тому термопласти (їх відходи) можна переробляти на вироби кілька разів. До цих пластмас належать поліетилен, полістирол, полівініл, хлориди, поліаміди.
Термореактивні пластмаси (реактопласти) під час першого нагрівання в момент виготовлення з них виробів розм'якшуються, набуваючи необхідної форми, а потім, протягом подальшого нагрівання, переходять у нерозчинний і неплавкий стан. Це такі пластмаси, як фенопласти, амінопласти.
За структурою полімери можуть бути кристалічні й аморфні.
У кристалічних полімерах витримується порядок розташування молекул одна відносно одної, а в аморфних - безладне розташування макромолекул. Чим більша кристалічність, тим вищі жорсткість, твердість і міцність полімерів.
Полімери - є основною складовою частиною, що з'єднують всі частини в єдине ціле, вони ще називаються зв'язуючими речовинами.
Наповнювачі вводять для надання виробам із пластмас більшої механічної міцності, термічної та хімічної стійкості, вогнестійкості, покращання електроізоляційних властивостей. Як наповнювачі використовують волокна (скляні, деревинні, вовняні), тканини, папір, каолін, крейду, сажу, азбест тощо.
Пластифікатори підвищують гнучкість, еластичність, морозостійкість виробів із пластмас, знижують їх жорсткість, твердість. Як пластифікатори використовують дибутилфталат, трикрезилфосфат, камфорне масло тощо.
Фарбники покращують естетичні властивості виробів із пластмас, змінюючи колір, прозорість і блиск. Фарбниками є мінеральні пігменти або органічні речовини.
Стабілізатори зберігають пластмаси від старіння - погіршення їх властивостей з часом під впливом тепла, світла, вологи, кисню повітря та інших чинників. Стабілізаторами пластмас є аміни, бензо-триазоли, феноли, сажа та ін.
До складу пластмас можуть вводити також отверджувачі, що підвищують швидкість утворення закінченої структури полімеру; антипірени, що збільшують вогнестійкість й інші домішки.
Вплив основних компонентів на властивості пластмас викладено в Додатках.
Пластмаси класифікують за складом - однорідні і складні.
Однорідні пластмаси не мають наповнювачів, тому злам у них гладкий, а в складних пластмас злам шерехатий.
