Термопласт что это такое

Термопластичный полимер представляет собой материал, способный неоднократно при нагревании становиться более мягким, а при охлаждении возвращать свою твердость. Свойства этих веществ можно объяснить за счёт линейной структуры их макромолекул. Когда во время нагрева им передаётся энергия, связи между молекулами ослабляются, что обеспечивает более свободное движение относительно друг друга, сам же полимер становится аморфным или при повышении температуры переходит в жидкое агрегатное состояние. Именно это свойство используют при создании различного рода изделий из термопластичных полимеров, или при сращивании двух деталей при помощи сварки.

Особенности перевода полимеров в вязкое состояние

Необходимо отметить, что при практическом применении далеко не все термопластичные полимеры переводятся жидкое агрегатное состояние так легко. Это связано с тем, что у некоторых веществ температура термического разложения меньше, чем температура, при которой они приобретают жидкое агрегатное состояние. Решают такую проблему путем использования разного рода технологических приемов, которые позволяют снизить порог температуры вязкости (с помощью добавления пластификаторов), или наоборот, повышая температуру термодеструкции (с помощью добавления специальных стабилизаторов или обрабатывая сырье в среде инертных газов).

За счёт линейного типа строения молекулы термопласт отличается свойством раздуваться, также это позволяет им легко растворяться в подходящем ему растворителе (который необходимо подбирать в зависимости от химсостава полимера). При этом любой раствор с содержанием уже 2 процентов таких веществ характеризуется повышенной вязкостью. Причиной такого свойства становятся крупные молекулы полимеров, если сравнивать с обычными веществами.

Если растворитель испаряется, полимер возвращается в своё изначальное состояние и становится твёрдым. Именно таким образом и используются различные клеи, вяжущие компоненты мастик, многие виды красок, созданных с использованием термопластичных полимеров.

Основными минусами этой группы полимеров можно назвать:

• низкую теплостойкость (в пределах 85-125 градусов Цельсия);
• повышенную хрупкость при понижении температуры;
• повышенную текучесть при высокой температуре;
• стареет при попадании ультрафиолета;
• окисляется под воздействием атмосферного кислорода;
• имеет пониженную поверхностную твердость.

Самой большой популярностью при строительных производствах и в быту пользуются такие термопласты:

Существует и множество других термопластичных полимеров, но в большинстве своем они являются производными от этих трех, и используются гораздо реже.

Полиэтилен

Полиэтилен – это вещество, которое создают за счёт химической реакции полимеризации этилена, большей частью обрабатывая при высоких температурах нефтяные газы или путем гидролиза нефтепродуктов. Одним из обязательных условий таких реакций является высокое давление, определенная температура, присутствие катализаторов и наличие кислорода. В промышленных масштабах процесс происходит в трубчатых реакторах, которые являются сложнейшим оборудованием.

Полиэтилен, производимый при высоком давлении – стойкий к химическим реакциям продукт, обладающий плотностью в районе 0,950г на см3. От других полимерных соединений он отличается высокой эластичностью (это свойство обеспечивают 45 процентов аморфной фазы). Выпускают полиэтилен в виде гранул, которые на специализированных предприятиях по производству продуктов из полимеров разогревают и деформируют таким образом, чтобы они приобрели необходимые формы.

Полиэтилен, создаваемый при низком давлении и температурах, не превышающих 80 градусов по Цельсию, называют полиэтиленом низкого давления. Его получают с использованием растворителя (чаще всего бензин) и определенных катализаторов. Свойства этого полимера отличаются от полиэтилена высокого давления, он является более хрупким и более подверженным старению.

В большей степени физико-механические свойства полиэтилена зависят от степени его полимеризации, иными словами, от веса одной молекулы, поэтому характеристики могут различаться. Так, прочность материала при растяжении в зависимости от степени полимеризации может варьироваться в пределах 18-46 МПа, его плотность в пределах 920-960 кг/м3, а разброс температуры плавления находится в пределах 110-125 градусов Цельсия.

Если долгое время на полиэтилен будет воздействовать половина от максимальной нагрузки, которую он способен выдерживать, полимер постепенно становиться более текучим. Нижний порог сохранения эластичности – 70 градусов Цельсия ниже нуля. Сам материал не только достаточно легко сваривать за счёт низких температур плавления, но и просто перерабатывать в другие изделия. Одними из основных недостатков можно назвать низкую теплостойкость и твёрдость полиэтилена, а также повышенную горючесть и высокую скорость старения под ультрафиолетом.

С частью отрицательных характеристик полиэтилена научились бороться. Для повышения стойкости полимера к окислительному процессу и последующему воздействию атмосферы используются разнообразные стабилизаторы. К примеру, если ввести в полиэтилен 2 процента сажи, общий срок его службы на открытом воздухе возрастёт в 30 раз.

Из полиэтилена производится множество различных изделий, начиная от пленок и труб, заканчивая электроизоляцией. Вспененный полиэтилен, выпускаемый в листовой форме, хорошо проявил себя в качестве звукоизоляционного и теплоизоляционного материала.

Полипропилен

Другим известным термопластом является полипропилен, который создаётся путём полимеризации соответствующего газа при помощи растворителей. Во время синтеза полипропилен способен образовывать сразу несколько отличающихся по структурным формулам полимеров: изотактические, атактические, а также синдиотактические. Тактичностью называют способ установки боковых групп относительно основных в молекулярных цепях полимерного материала. Чаще всего можно встретить именно изотактические полипропиленовые соединения, в которых каждая метальная группа располагается с одной стороны в макромолекуле.

Одним из главных отличий от полиэтилена является повышенная твёрдость и прочность, а также более высокая температура размягчения, достигающая 170 градусов Цельсия. Однако этот материал менее стоек к отрицательным температурам, и становится хрупким уже при 20 градусах по Цельсию ниже нуля. Плотность его практически одинакова с полиэтиленом – 930 кг/м3, а прочность при растяжении доходит до 30 МПа. Полипропилен применяется там же, где полиэтилен, но изделия из этого полимера отличаются устойчивой формой и высокой жесткостью.

Атактическим полипропиленом называют подвид этого материала, в котором каждая метальная группа расположена случайным образом с двух сторон цепи общей молекулы. Во время синтеза пропилена является неизбежной примесью, однако его легко отделить при помощи экстракции. АПП представляет собой более мягкий и менее плотный продукт, температура плавления которого находится в пределах 30-80 градусов, что позволяет расплавить его буквально в человеческой руке. Применение ему нашли в качестве модификатора битумной композиции при создании кровельного материала.

Синдиотактический полипропилен получают с использование специальных металлоценовых катализаторов. Он представляет собой полимер, в котором метальные группы, так же как и в АПП, располагаются по обеим сторонам основной цепи, однако делают это более упорядоченно. Большинство физических свойств данного полимера схожи с резиной, потому его часто применяют в качестве эластомера.

Полистирол

Полистирол представляет собой термопластичный полимер с прозрачной поверхностью и достаточно большой жёсткостью, его плотность достигает 1080 кг/м3. При нормальных температурах этот материал достаточно твердый и одновременно хрупкий, размягчаться начинает при температуре выше 80 градусов по Цельсию. Растворим полистирол при помощи ароматических углеводородов или с использование сложных эфиров. Также этот материал помимо повышенной хрупкости обладает и повышенной горючестью. Защищён от агрессивного воздействия щелочей и серных кислот, что позволяет использовать его во многих промышленных отраслях, является светостойким и светопроницаемым.

Получают полистирол из стирола (прозрачная легко воспламеняемая жидковатая смесь, что вырабатывается в процессе гидролиза нефтепродуктов, которая довольно просто полимеризируется при помощи действия солнечного света и нагревания). Выпускаются он подобно другим полимерам в форме гранул или белого порошка, которые на производстве перерабатывают в необходимые изделия.

Полистирол активно применяется в строительстве, его вспененную форму используют в качестве теплоизоляционного материала – пенополистирола, плотность которого варьируется в пределах 10-50 кг/м3, что позволяет осуществлять транспортировку и установку панелей без особых физических усилий. Также из этого полистирола делают облицовочную плитку и различную мелкую фурнитуру. Используя его вместе с органическими растворителями можно получить качественный клей.

Термопласты при нагревании размягчаются, а при охлаждении снова затвердевают.

Размягчение и отвердевание можно повторять многократно, при этом свойства

пластмасс и их химический состав почти не изменяются. Полиэтилен, полистирол,

Реактопласты – пластмассы, которые при нагревании приобретают сетчатую

структуру, необратимо теряя способность плавиться и растворяться. Они

размягчаются лишь на опр. Стадии получения и при дальнейшем нагревании

окончательно затвердевают. Фенопласты, аминопласты, эфиропласты.

14. Способы переработки пластмасс в изделия.

Переработка в вязкотекучем состоянии – формование изделий из прессовочных или

литьевых композиций прессованием, литьём под давлением, экструзией

(выдавливанием), каландрованием; переработка в твёрдом состоянии –

механическая обработка на станках.

Прессование: пресс-порошок подают в оформляющую полость матрицы

предварительно нагретой пресс-формы. В неё же вводят пуансон, под давлением

к-го расплавленный пресс-материал заполняет пространство между матрицей и

пуансоном. Пов-ть без зеркального блеска, верхний диаметр больше нижнего.

Перерабатывают г. о. фенопласты, аминопласты и др.

Литьё под давлением. Термопласты. Расплавленную пластмассу продавливают ч-з

сопло в холодную пресс-форму, которая периодически присоединяется к соплу

литьевой машины. Термопласт охлаждается и приобретает форму. Заметны следы от

литника. Полистирол, полипропилен.

Метод экструзии. Вязкая полимерная композиция с помощью шнека или поршня

непрерывно выдавливается через сопло определённого профиля. Стержни, трубы,

Каландирование. Пластины, листы, плёночные материалы. Полимер пропускают ч-з

каландр, состоящий из нескольких пар валиков, лежащий один над другим.

Метод выдувания. Основан на действии атмосферного или избыточного давления

воздуха или другого газа на размягчённые листы или трубки термопласта.

Заметны следы от мест соединения разъёмных частей формы.

Штампование. Листы размягчённого термопласта опр. Размеров прижимаются

сначала к матрице, а затем формируются в изделие с помощью пуансона.

Галантерейные изд-я из листового целлулоида.

15. Товары на основе пластмасс: классификация, характеристика

ассортимента хозяйственных изделий.

Ассортимент бытовых изделий из пластмасс классифицируют в соответствии с их

назначением на хозяйственные, галантерейные и культурно-бытовые товары.

По виду используемой пластмассы: зависит от назначения изделий. Аминопласты,

полиэтилен, полипропилен, полиметакрилат и др.

Характер отделки. Опр-ся цветом и видом декора. Гравировка – рисунок из

комбинации углублений), гравировка под «хрусталь» (лучистые или звёздчатые

узоры, напоминающие алмазную грань в стекле), ажурный (с просветами) рисунок,

деколь, живопись, металлизация (тонкий слой металла на изделии),

шелкотрафаретная печать (нанесение рисунков ч-з трафаретную сетку), горячее

тиснение (рельефные рисунки), двухцветное литьё (стенки состоят из двух слоёв

разноцветных пластмасс), декорирование (обклейка) липкой лентой.,

декорирование тканью или бумагой.

По конструкции: цельные и разборные.

По форме: круглая, овальная, прямоугольная, цилиндрическая, коническая.

Размеры изделий характеризуют по ёмкости в литрах, по диаметру, ширине и

Подкласс хозяйственные товары по назначению делят на 5 групп:

Посудохозяйственные: в завасимости от назначения и хар-ра использования делят

на изд-я, контактирующие с пищевыми продуктами (для сыпучих пищевых продуктов

(для хранения и дозировки крупы, муки, соли), для холодных (для жидких –

бидоны, бутылки, молочники, рюмки; для нежидких – менажницы, сухарницы,

бутербродницы, блюда для торта, тарелки десертные, контейнеры ложки

десертные, вилки для рыбы; кухонные принадлежности – доски разделочные,

кремосбивалки, тёрки, друшлаки, яйцерезки, тёрки) и для горячих (блюда,

бульонки, кружки, соусницы, супницы, чайники для заварки и др.). Не

контактирующие с пищевыми продуктами: губки и щётки для мытья посуды, корзины

для бумаг, совки для мусора, сушилки, подставки, полоскательницы, салфетницы.

Для ванной комнаты и туалета: санииарно-техническое оборудование (раковины,

банки, полки, мойки, рукомойники), принадлежности для санузлов (щтки, губки

для мытья, шланги, коврики для ванной комнаты, туалета и прихожей, футляры

для зубных щёток, массажные щётки для волос, шапочки из полимерной плёнки).

Для сада и огорода: бачки, дождевальники, ёмкости для выращивания овощей,

лейки, насадки для шлангов, плодосъёмники, ящики и др.

Бытовая мебель и предметы интерьера жилых помещений: бытовая мебель (столы,

шкафы, кресла, табуреты) и предметы для интерьера (вазы и кашпо для цветов,

карнизы, бордюры, рамы для зеркала, эстампа)

Для обслуживания транспортных средств: губки, лейки, канистры.

Пластмассы на основе полимерных соединений очень часто называют материалом будущего. Но пока универсальных полимерных материалов не существуют – для различных целей используют разные материалы, которые подвергаются различной обработке.

Термопласты (или пластомеры) – синтетические материалы, которые размягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении. Они состоят из цепных макромолекул, которые могут переплетаться между собой как волокна фетра, или быть частично связаны между собой. При небольшом повышении температуры соединения молекул начинают двигаться, ослабляя связь между собой, и пластмасса становится пластичной, при дальнейшем повышении температуры сила притяжения между молекулами становится минимальной, и они начинают скользить относительно друг друга – материал становится вязко-тягучим и очень эластичным. При высокой температуре пластомеры разлагаются. При понижении температуры и охлаждении весь процесс идет в обратном порядке.

Процесс нагревания и охлаждения можно повторять множество раз, если не допускать перегрева, когда распадаются цепи молекул, и идет процесс химического разложения материала.

Термопласты в твердом состоянии обрабатываются специальными режущими инструментами, в пластичном состоянии материал отлично поддается изгибанию, выдуванию или вытягиванию, вальцеванию или штамповке. При высокой температуре жидкие термопласты вспенивают или отливают под давлением.

К группе термопластов относят поливинихлорид, полистирол, поливинилацетат, полиэтилен, акриловое стекло, полиамид, поликарбонат и полиизобутилен.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид – распространенный синтетический материал, который сохраняет твердое состояние до 800С, становясь эластичным в диапазоне от 800С до 1600С, а при дальнейшем нагревании – пластичным и мягким. В нормальном состоянии ПВХ устойчив к воздействию растворителей и кислот. Материал легко подвергается любой механической обработке, а в размягченном состоянии – формовке. Он отлично склеивается и сваривается. Из твердого ПВХ изготавливают трубы, различные емкости, тару, электроизоляционные изделия, отделочные материалы, используют для облицовки поверхности мебели и древесных плит.

Мягкий ПВХ получается путем добавления пластификаторов. При небольшой отрицательной температуре (до -200С) материал сохраняет свою гибкость, однако при +400С он теряет свою прочность. Мягкий ПВХ не отличается устойчивостью к воздействию растворителей и кислот. Из него изготавливают упаковочные материалы, ковровые покрытия и пленки, изоляцию электрических кабелей, плинтусы, кожзаменители и многое другое.

При нагреве ПВХ до полного размягчения начинают выделяться пары соляной и хлорноватой кислоты.

Поливиниацетат

Поливиниацетат – синтетический материал белого цвета, который обладает большей эластичностью, чем ПВХ. Вода с ПВА образуют мелкозернистую дисперсию, а при добавлении пластификатора получается белый клей.

Полистирол

Полистирол – прозрачный синтетический материал, который характеризуется высокой прочностью, но, вместе с тем, хрупкостью, выдерживает нагревание до +700С. Полистирол устойчив к воздействию кислот, солей, щелочей, спиртов, но подвержен воздействию растворителей. Материал может быть выкрашен в любой цвет и отлично поддается механической обработке, склеиванию или вспениванию.

Из полистирола изготавливаются предметы посуды, предметы мебели и фурнитура, зубные щетки, и многое другое. Вспененный полистирол используется для наружной и внутренней теплоизоляции, звукоизоляции, в качестве упаковочного материала для хрупких предметов.

Полиэтилен

Полиэтилен – молочно-белый синтетический материал, поверхность которого наощупь напоминает воск. Температура плавления полиэтилена +1150С, материал сохраняет свою эластичность до -500С. Полиэтилен высокого давления характеризуется большей мягкостью, чем полиэтилен низкого давления.

Материал устойчив к воздействию кислот, щелочей, солей и многих растворителей. Он отлично поддается механической обработке, а в размягченном состоянии прекрасно формуется. Полиэтилен используется при изготовлении водопроводных труб, направляющих, различных емкостей, упаковочного материала.

Акриловое стекло

Акриловое стекло – прозрачный синтетический материал, характеризующийся твердостью, высокой ударопрочностью и светоустойчивостью, больше известный как оргстекло или плексиглас.

Материал вдвое легче обычного стекла, отлично поддается обработке, в размягченном состоянии – формовке, и используется для производства аквариумов, остекления дверей, столешниц, корпусов для звуковоспроизводящей аппаратуры. В многослойных ветровых стеклах автомобилей средний слой составляет также акриловое стекло.

Полиамид

Полиамид – вязкий синтетический материал с цветом от молочно-белого до желтого, характеризующийся износостойкостью, больше известный как нейлон, ультрамид или перлон. Он может подвергаться обработке режущими инструментами, склеиванию или свариванию.

Благодаря своим качествам полиамидные волокна широко используются для упрочнения шин, клиноременных передач, мебельной обивки, различных деталей с высокой нагрузкой и многого другого.

Поликарбонат

Поликарбонат – прочный синтетический материал, имеющий огромный спектр применения. Его используют там, где возникает высокое напряжение – в корпусе вентиляторов или сверлильных машин, в уличных фонарях или светофорах. Материал также используют в качестве остекления офисных перегородок, телефонных будок, лестничных ограждений, на спортивных сооружениях. Кроме того, поликарбонат применяется при изготовлении пуленепробиваемых банковских стоек.

Полиизобутилен

Полиизобутилен – синтетический материал группы термопласты, который отличается невысокой эластичностью.

Он хорошо подвергается свариванию или склеиванию, из него изготавливаются уплотняющие прокладки, материал также используется в конструкции кровли.