5. Пластики и оборудование для изготовления пластмассовых изделий

В настоящее время огромное количество деталей машин, предметов быта изготавливается из пластмасс, которые получают из природных веществ (каменного угля, нефти, природного газа) химической переработкой, основанной в большинстве случаев на синтезе отдельных молекул в высокомолекулярные соединения. Так как большинство пластмасс состоят из углеводородных соединений, то их относят к органическим веществам.

Широкое применение пластмассовых изделий определяется их уникальными свойствами, которые требуются в тех или иных случаях применения. К таким свойствам можно отнести:

- малую плотность;

- широкий спектр механических свойств (в ряде случаев прочность композиционных пластиков значительно превышает прочность известных сплавов);

- высокие электроизоляционные свойства;

- химическая и коррозионная устойчивость;

- высокие декоративные свойства;

- технологичность изготовления пластмассовых изделий (простота формообразования, обрабатываемость резанием, возможность сквозного окрашивания и т.д.).

К недостаткам пластмассовых изделий можно отнести их низкую термостойкость, старение (потеря прочности или даже разрушение под действием ультрафиолетового излучения, перепадов температур и т.д.).

Следует отметить, что многие из пластиков не могут быть эффективно переработаны после утилизации изделий, что представляет значительную экологическую проблему.

Примеры областей применения пластмасс и их свойства приведены на рис.5.1.

5.1 Методы получения и виды полимеров

Обычно полимеры состоят из макромолекул углерода в соединении с водородом, кислородом, азотом, хлором и фтором. Исходным сырьем служат простейшие соединения, выделяемые из природных веществ (этилен, фенол, бензол, пропилен и т.д.). Путем химической переработки получают промежуточный продукт – мономер, объединение молекул которого в макромолекулы происходит в реакциях полимеризации или поликонденсации (рис.5.2)

Малая плотность 0,9…1,4кг/дм3
	Емкости, канистры		Вентиляторы		Лицевые панели
От высокой до низкой твердости, высокая эластичность, простота формовки, литья, высокая обрабатываемость
	Детали редукторов	Автомобильные шины		Корпуса машин
Высокие электроизоля- ционые и теплоизоляцион-ные свойства
	Рукоятки инструмента	Электроизоляторы		Теплоизоляция
Высокая химическая устойчивость
	Защитные кожуха	Трубы и арматура		Порошковые краски
Рис.5.1 Свойства и применение пластмасс

Рис.5.2 Структура полимеров

В зависимости от структуры полимера они по разному изменяют свою прочность с повышением температуры и, в соответствии с этим, делятся на термопласты, реактопласты и эластомеры (рис.5.3). Термопласты состоят из нитевидных молекул, химически не связанных друг с другом. С повышением температуры они теряют свою твердость, становятся пластичными и при дальнейшем повышении температуры переходят в жидкое состояние (рис.5.3,а). Поэтому термопласты можно перерабатывать литьем и сваркой.

Реактопласты (рис.5.3,б) состоят из макромолекул, связанных друг с другом в виде «сети». С повышением температуры прочность их изменяется незначительно, а при превышении температурой некоторого порога происходит термическая необратимая деструкция (разрушение) такого полимера. Эти полимеры обладают более высокими механическими свойствами, чем термопласты, но не свариваются и при получении из них изделий требуется совмещать формование изделия и реакции полимеризации.

Эластомеры (рис.5.3,в) имеют структуру связанных между собой нитевидных макромолекул, но эти связи не образуют протяженных участков «сетей». Эти полимеры с повышением температуры значительно изменяют свои свойства, но в жидкое состояние не переходят и разрушаются при превышении температурой некоторого критического порога (рис.5.3,в).

Они имеют обычно высокую эластичность, «резиноподобны», не свариваются и процессы формообразования из них изделий совмещаются с реакциями полимеризации.

Используемые в технике пластмассы могут состоять из одного полимера, так и иметь различные добавки: наполнители, красители, пластификаторы, антистарители и т.д.

Рис.5.3 Строение и свойства полимеров различных типов