5 Назначение и основные направления технологии переработки полимерных материалов

Наряду с созданием синтетических и модифицированных природных полимеров необходимо было одновременно разрабатывать методы переработки различных полимерных материалов в готовые изделия. Для характеристики методов переработки полимерных материалов используется термин “технология переработки полимерных материалов”.

Назначение технологии переработки полимерных материалов можно понять из следующего определения.

‘Технология переработки полимерных материалов – это область техники, охватывающая все виды оборудования и процессов, предназначенных для улучшения полезных свойств полимерных материалов и превращения их в готовые изделия с заданными эксплуатационными характеристиками”.

Процесс переработки полимерного материала всегда сопровождается его пластической деформацией. В материале могут происходить в ряде случаев необратимые изменения физических свойств, а также и химические реакции, которые приводят к возникновению принципиального отличия между характеристиками исходного материала и характеристиками готового изделия (отверждение термореактивных материалов, вулканизация резин, ориентация волокон и т.д.).

В области переработки полимерных материалов можно выделить четыре основных направления:

5.1 Приготовление различных композиций, обладающих свойствами, отличными от свойств основного полимера. Введение в основной полимер различных инградиентов, улучшающих его эксплуатационные или технологические свойства, практиковалось с самого начала промышленного использования полимеров. (В качестве примера можно сослаться на Гудьира, который, введя в натуральный каучук серу, открыл вулканизацию и положил начало возникновению резиновой промышленности). В настоящее время создание композиции – это целая отрасль промышленности переработки полимеров. Введение стабилизаторов, пластификаторов, антистарителей, наполнителей, красителей и других модифицирующих веществ стало неотъемлемой частью процесса производства полимерных материалов. Композиции создаются, как смешением порошкообразных инградиентов (в смесителях вихревого типа), так и смешением полимеров, находящихся в пластическом или вязко-текучем состоянии.

5.2 Изготовление изделий из термопластичных материалов, свойства которых в основном тождественны свойствам изделия. В данном направлении используются методы, при которых происходят только физические процессы.

В этом случае процесс переработки в первом приближении можно представить состоящим из следующих основных этапов:

5.2.1 плавление материала;

5.5.2 пластическая деформация материала, в результате которой бесформенной массе придается конфигурация изделия;

5.2.3 охлаждение материала до температуры теплостойкости, при которой он может сохранять приданную ему форму. В ряде случаев процессу формования сопутствуют процессы механической ориентации, обеспечивающей улучшение прочностных характеристик материала.

5.3 Изготовление изделий из термореактивных материалов (термореактивные пластмассы, резиновые смеси), окончательное формирование химической структуры которых происходит на последней стадии процесса переработки, состоящего в этом случае из следующих стадий:

5.3.1 нагрев материала до перехода в вязкопластическое состояние;

5.3.2 пластическая деформация материала, в процессе которой материалу придают форму готового изделия;

5.3.3 нагрев готового изделия до температуры отверждения (или вулканизации), при которой в материале протекают химические реакции, обеспечивающие образование непрерывной пространственной структуры.

5.4 Изготовление изделий непосредственно из мономеров – разновидность процесса переработки, при котором реакции полимеризации протекают непосредственно в форме. Процесс образования полимера совмещается с процессом формования готового изделия. Так получают, например, органическое стекло из ПММА.