пластмаси

  1. Сварка [ правити | правити код ]
  2. Меблеві пластмаси [ правити | правити код ]

Пластмаси (пластичні маси) або пластики - органічні матеріали, основою яких є синтетичні або природні високомолекулярні сполуки ( полімери ). Виключно широке застосування отримали пластмаси на основі синтетичних полімерів.

Назва «пластмаси» означає, що ці матеріали під дією нагрівання і тиску здатні формуватися і зберігати задану форму після охолодження або затвердіння. Процес формування супроводжується переходом пластично деформується (в'язко-текучого або високоеластичного ) Стану в твердий стан ( стеклообразное або кристалічна ) [1] .

Перша пластмаса була отримана англійським металургом і винахідником Олександром Паркс в 1855 році [2] . Паркс назвав її паркезін (Пізніше набуло поширення інша назва - целулоїд ). Паркезін був вперше представлений на Великий Міжнародній виставці в Лондоні в 1862 році. Розвиток пластмас почалося з використання природних пластичних матеріалів ( жувальної гумки , шелаку ), Потім продовжилося з використанням хімічно модифікованих природних матеріалів ( гума , нитроцеллюлоза , колаген , Галалу ) І, нарешті, прийшло до повністю синтетичним молекулам ( бакелит , епоксидна смола , полівінілхлорид , поліетилен та інші).

Паркезін був торговою маркою першого штучного пластика і був зроблений з целюлози , обробленої азотною кислотою і розчинником. Паркезін часто називали штучною слоновою кісткою . У 1866 році Паркс створив фірму Parkesine Company для масового виробництва матеріалу. Однак, в 1868 році компанія збанкрутувала через погану якість продукції, так як Паркс намагався скоротити витрати на виробництво. Наступником паркезіна став Ксилон (інша назва того ж матеріалу), що проводився компанією Даніеля Спілла , Колишнього співробітника Паркса, і целулоїд, що вироблявся Джоном Веслі Хайат .

У Росії також велися роботи по створенню пластичних мас на основі фенолу і формальдегіду. У 1913-1914 роках на шелкоткацкой фабриці в селі Дубровці в околицях м Орехово-Зуєво Г. С. Петров спільно В. І. Ґміна Лісево, і К. І. Тарасовим синтезує першу російську пластмасу - карболіт [3] і організовує її виробництво. Свою назву карболіт отримав від карболової кислоти, іншої назви фенолу . Надалі Петров Григорій Семенович продовжує працювати над удосконаленням пластмас і розробляє текстоліт . [4]

Залежно від природи полімеру і характеру його переходу з вязкотекучего в склоподібний стан при формуванні виробів пластмаси ділять на:

  • термопласти (Термопластичні пластмаси) - при нагріванні розплавляються, а при охолодженні повертаються в початковий стан;
  • реактопласти (Термореактивні пластмаси) - в початковому стані мають лінійну структуру макромолекул, а при деякій температурі затвердіння набувають сітчасту. Після затвердіння не можуть переходити в в'язко-текучий стан. Робочі температури вище, але при нагріванні руйнуються і при наступному охолодженні не відновлюють своїх вихідних властивостей;

також газонаповнені пластмаси - спінені пластичні маси, що володіють малою щільністю;

Основні механічні характеристики пластмас ті ж, що і для металів.
Пластмаси характеризуються малою щільністю (0,85-1,8 г / см), надзвичайно низькими електричної і теплової провідності, не дуже великий механічної міцністю . При нагріванні (часто з попередніми розм'якшенням) вони розкладаються. Чи не чутливі до вологості , Стійкі до дії сильних кислот і підстав , Ставлення до органічних розчинників різне (в залежності від хімічної природи полімеру). Фізіологічно майже нешкідливі. Властивості пластмас можна модифікувати методами сополимеризации або стереоспецифічні полімеризації , Шляхом поєднання різних пластмас один з одним або з іншими матеріалами, такими як скляне волокно , текстильна тканина , Введенням наповнювачів і барвників, пластифікаторів , тепло - і светостабілізаторов , Опромінення та ін., А також варіюванням сировини, наприклад, використання відповідних поліолів і диизоцианатов при отриманні поліуретанів .

твердість пластмас визначається по Брінеллю при навантаженнях 50-250 кгс на кульку діаметром 5 мм.

теплостійкість по Мартенсу - температура, при якій пластмасовий брусок з розмірами 120 × 15 × 10 мм, згинається при постійному моменті, що створює найбільшу напругу вигину на гранях 120 × 15 мм, що дорівнює 50 кгс / см², зруйнується або зігнеться так, що укріплений на кінці зразка важіль довжиною 210 мм переміститься на 6 мм.

теплостійкість по Віка - температура, при якій циліндричний стрижень діаметром 1,13 мм під дією вантажу масою 5 кг (для м'яких пластмас 1 кг) поглибиться в пластмасу на 1 мм.

Температура крихкості (морозостійкість) - температура, при якій пластичний або еластичний матеріал при ударі може зруйнуватися крихке.

Для додання особливих властивостей пластмасі в неї додають пластифікатори (силікон, дибутилфталат , ПЕГ і т. П.), Антипірени (діфенілбутансульфокіслота), антиоксиданти ( тріфенілфосфіт , ненасичені вуглеводні ).

Виробництво синтетичних пластмас засноване на реакціях полімеризації , поліконденсації або поліприєднання низькомолекулярних початкових речовин, що виділяються з вугілля , нафти або природного газу , Таких, наприклад, як бензол , етилен , фенол , ацетилен та інших мономерів . При цьому утворюються високомолекулярні зв'язку з великим числом вихідних молекул (приставка «полі-» від грецького «Багато», наприклад, етилен-поліетилен).

Пластичні маси, в порівнянні з металами, мають підвищену пружною деформацією, внаслідок чого при обробці пластмас застосовують більш високі тиску, ніж при обробці металів . Застосовувати будь-яку мастило, як правило, не рекомендують; тільки в деяких випадках при остаточній обробці допускають застосування мінерального масла . Охолоджувати виріб і інструмент слід струменем повітря.

Пластичні маси більш крихкі, ніж метали, тому при обробці пластмас ріжучими інструментами треба застосувати високі швидкості різання і зменшувати подачу. Знос інструменту при обробці пластмас значно більше, ніж при обробці металів, чому необхідно застосовувати інструмент з високовуглецевої або швидкорізальної сталі або ж з твердих сплавів. Леза ріжучих інструментів треба заточувати, по можливості, більш гостро, користуючись для цього дрібнозернистими колами.

Пластмаса може бути оброблена на токарному верстаті, може фрезеруватися . Для розпилювання можуть застосовуватися стрічкові пилки , дискові пили і карборундові кола.

Сварка [ правити | правити код ]

З'єднання пластмас між собою може здійснюватися механічно (за допомогою фігурних профілів, болтів, заклепок і т.д.), хімічно (склеюванням, розчиненням з подальшим висиханням), термічно (зварюванням). З перерахованих способів з'єднання тільки за допомогою зварювання можна отримати з'єднання без сторонніх матеріалів, а також з'єднання, яке за властивостями і складом буде максимально наближене до основного матеріалу. Тому зварювання пластмас знайшла застосування при виготовленні конструкцій, до яких пред'являються підвищені вимоги до герметичності, міцності та інших властивостей.

Процес зварювання пластмас полягає в утворенні сполуки за рахунок контакту нагрітих поверхонь, що з'єднуються. Він може відбуватися при певних умовах:

  1. Підвищена температура. Її величина повинна досягати температури вязкотекучего стану.
  2. Щільний контакт поверхонь, що зварюються.
  3. Оптимальний час зварювання - час витримки.

Також слід зазначити, що температурний коефіцієнт лінійного розширення пластмас в кілька разів більше, ніж у металів, тому в процесі зварювання і охолодження виникають залишкові напруги і деформації, які знижують міцність зварних з'єднань пластмас.

На міцність зварних з'єднань пластмас великий вплив мають хімічний склад, орієнтація макромолекул, температура навколишнього середовища та інші фактори.

Застосовуються різні види зварювання пластмас:

  1. Сварка газовим теплоносієм з присадкою і без присадки
  2. Сварка екструдіруемой присадкою
  3. Контактно-теплова зварювання оплавленням
  4. Контактно-теплова зварювання проплавлением
  5. Сварка в електричному полі високої частоти
  6. Сварка термопластів ультразвуком
  7. Сварка пластмас тертям
  8. Сварка пластмас випромінюванням
  9. Хімічна зварювання пластмас

Як і під час зварювання металів, при зварюванні пластмас слід прагнути до того, щоб матеріал зварного шва і околошовной зони по механічним і фізичним властивостям мало відрізнявся від основного матеріалу. Сварка термопластів плавленням, як і інші методи їх переробки, заснована на перекладі полімеру спочатку в високоеластіческое, а потім в в'язкотекучий стан і можлива лише в тому випадку, якщо зварюються поверхні матеріалів (або деталей) можуть бути переведені в стан в'язкого розплаву. При цьому перехід полімеру в в'язкотекучий стан не повинен супроводжуватися розкладанням матеріалу термодеструкцію.

При зварюванні багатьох пластмас виділяються шкідливі пари і гази. Для кожного газу є строго певна гранично доступна його концентрація в повітрі ( ГДК ). Наприклад, для діоксиду вуглецю ГДК дорівнює 20, для ацетону - 200, а для етилового спирту - 1000 мг / м³.

Меблеві пластмаси [ правити | правити код ]

Пластик, який використовують для виробництва меблів , Отримують шляхом просочення паперу термореактивними смолами. Виробництво паперу є найбільш енерго - і капіталомістким етапом у всьому процесі виробництва пластику. Використовується 2 типу паперів: основою пластика є крафт-папір (щільна і невибілена) і декоративна (для додання пластику малюнка). Смоли поділяються на фенолформальдегідні , Які використовуються для просочення крафт-паперу, і меламіноформальдегідні , Які використовуються для просочення декоративного паперу. Меламіноформальдегідні смоли виробляють з меламіну, тому вони коштують дорожче.

Меблевий пластик складається з декількох шарів. Захисний шар - оверлей - практичний прозорий. Виготовляється з паперу високої якості, просочується меламиноформальдегидной смолою. Наступний шар - декоративний. Потім кілька шарів крафт-паперу, яка є основою пластика. І останній шар - компенсуючий (крафт-папір, просочена меламіноформальдегідних смолами). Цей шар присутній тільки у американського меблевого пластику.

Готовий меблевий пластик являє собою міцні тоновані листи товщиною 1-3 мм. За властивостями він близький до гетинаксу . Зокрема, він не плавиться від дотику жалом паяльника , І, строго кажучи, не є пластичною масою, так як не може бути відлитий в гарячому стані, хоча і піддається зміні форми листа при нагріванні. Меблевий пластик широко використовувався в XX столітті для обробки салонів вагонів метро .

Для забезпечення утилізації одноразових предметів в 1988 році Товариством Пластмасової Промисловості була розроблена система маркування для всіх видів пластика і ідентифікаційні коди. Маркування пластику складається з 3-х стрілок у формі трикутника, всередині яких знаходиться число, що позначає тип пластику. Часто при маркуванні виробів під трикутником вказується літерна маркування (в дужках вказана маркування російськими буквами):

Міжнародні універсальні коди переробки

пластмас Значок Англомовне назва Російська назва Примітка пластмас Значок Англомовне назва Російська назва Примітка PET або PETE ПЕТ, ПЕТФ поліетилентерефталат (Лавсан) Зазвичай використовується для виробництва тари для мінеральної води, безалкогольних напоїв і фруктових соків, упаковки, блістерів, оббивки PET або PETE ПЕТ, ПЕТФ
поліетилентерефталат (Лавсан) Зазвичай використовується для виробництва тари для мінеральної води, безалкогольних напоїв і фруктових соків, упаковки, блістерів, оббивки. PEHD або HDPE ПЕНД
поліетилен високої щільності,
поліетилен низького тиску Виробництво пляшок, фляг, напівжорсткою упаковки. Вважається безпечним для харчового використання. PVC ПВХ
полівінілхлорид Використовується для виробництва труб , Трубок, садових меблів, підлогових покриттів, віконних профілів, жалюзі , Ізоляційної стрічки, тари для миючих засобів і клейонки . Матеріал є потенційно небезпечним для харчового використання, оскільки може містити діоксини, бісфенол А, ртуть, кадмій [ Джерело не вказано 504 дня ] LDPE або PELD ПЕВТ
поліетилен низької щільності,
поліетилен високого тиску Виробництво брезентовий , Сміттєвих мішків, пакетів, плівки та гнучких ємностей. Вважається безпечним для харчового використання. PP ПП
поліпропілен Використовується у автомобільної промисловості (Обладнання, бампери ), При виготовленні іграшок, а також в харчовій промисловості, в основному при виготовленні упаковок. Поширені поліпропіленові труби для водопроводів. Вважається безпечним для харчового використання. PS ПС
полістирол Використовується при виготовленні плит теплоізоляції будівель, харчових упаковок, столових приладів і чашок, коробок CD та інших упаковок (харчової плівки і пеноматериалов), іграшок, посуду, ручок і так далі. Матеріал є потенційно небезпечним, особливо в разі горіння, оскільки містить стирол. OTHER або Про Інші До цієї групи належить будь-який інший пластик, який не може бути включений в попередні групи. В основному це полікарбонат . Полікарбонат може містити небезпечний для людини бісфенол А [5] . Використовується для виготовлення твердих прозорих виробів, як наприклад дитячі ріжки .

скупчення відходів з пластмас утворюють в Світовому океані під впливом течій особливі сміттєві плями . На даний момент відомі п'ять великих скупчень сміттєвих плям - по два в Тихому і Атлантичному океанах , І одне - в Індійському океані . Дані сміттєві кругообіг в основному складаються з пластикових відходів, що утворюються в результаті скидів з густонаселених прибережних зон континентів. Керівник морських досліджень Кара Лавендер Ло з Асоціації морської освіти ( англ. Sea Education Association; SEA) заперечує проти терміну «пляма», оскільки за своїм характером - це розрізнені дрібні шматки пластика. Пластикове сміття небезпечний тим, що морські тварини, найчастіше, можуть не розгледіти прозорі частини, які плавають по поверхні, і токсичні відходи потрапляють їм в шлунок, часто стаючи причиною летальних випадків [6] [7] . Суспензія пластикових частинок нагадує зоопланктон, і медузи або риби можуть прийняти їх за їжу. Велика кількість довговічного пластику (кришки і кільця від пляшок, одноразові запальнички) виявляється в шлунках морських птахів і тварин [8] , Зокрема, морських черепах і черноногих альбатросів [9] . Крім прямого заподіяння шкоди тваринам [10] , Плаваючі відходи можуть вбирати з води органічні забруднювачі, включаючи ПХБ (Поліхлоровані біфеніли), ДДТ (Дихлордифенілтрихлорметилметан) і ПАУ (полиароматические вуглеводні). Деякі з цих речовин не тільки токсичні [11] - їх структура подібна до гормоном естрадіолом , Що призводить до гормонального збою у отруєного тваринного [12] .

Для боротьби із забрудненням навколишнього середовища поліетиленовими пакетами застосовуються різні заходи, і вже близько 40 країн ввели заборону або обмеження на продаж і (або) виробництво пластикових пакетів .

Пластикові відходи повинні перероблятися , Оскільки при спалюванні пластику виділяються токсичні речовини , А розкладається пластик за 100-300 років [ Джерело не вказано 756 днів ].

Способи переробки пластику:

• піроліз • гідроліз • гліколіз • Метаноліз

У грудні 2010 року Ян Байенс і його колеги з університету Уорік запропонували нову технологію переробки практично всіх пластмасових відходів. Машина за допомогою піролізу в реакторі з киплячим шаром при температурі близько 500 ° С і без доступу кисню розкладає шматки пластмасового сміття, при цьому багато полімери розпадаються на вихідні мономери. Далі суміш розділяється перегонкою . Кінцевим продуктом переробки є віск, стирол, терефталевая кислота, метилметакрилат і вуглець, які є сировиною для легкої промисловості. Застосування цієї технології дозволяє заощадити кошти, відмовившись від захоронення відходів, а з урахуванням отримання сировини (у разі промислового використання) є швидко окупається і комерційно привабливим способом утилізувати пластмасові відходи [13] .

Пластики на основі фенольних смол, а також полістирол і поліхлорованих бифенил можуть розкладатися грибками білої гнилі . Однак для утилізації відходів цей спосіб комерційно неефективний - процес руйнування пластику на основі фенольних смол може тривати багато місяців [14] .

  1. ↑ Тростянськая Е. Б., Бабаєвський А. Г. Пластичні маси // Хімічна енциклопедія: у 5 т / Кнунянц І. Л. . - М.: Велика Російська енциклопедія , 1992. - Т. 3: Меди-Полімерні. - С. 564-565. - 639 с. - 48 000 прим. - ISBN 5-85270-039-8 .
  2. ↑ Edward Chauncey Worden. Nitrocellulose industry. New York, Van Nostrand, 1911, p. 568. (Parkes, English patent # 2359 in 1855)
  3. ↑ Волков В.А., Солодкин Л.С. Григорій Семенович Петров (1886-1957). - М.: Наука, 1971. - С. 32. - 116 с.
  4. ↑ Петров Григорій Семенович (неопр.).
  5. ↑ Biello D (2008-02-19). "Plastic (not) fantastic: Food containers leach a potentially harmful chemical" . Scientific American. 2.
  6. ↑ Вчені виявили звалище пластику на півночі Атлантики (Рос.). www.oceanology.ru (5 березня 2010). Дата обігу 18 листопада 2010 року. Читальний зал 23 серпня 2011 року.
  7. ↑ смертельний пластик (Рос.). Олег Абарніков, upakovano.ru (29 жовтня 2010). Дата обігу 18 листопада 2010 року. Читальний зал 23 серпня 2011 року.
  8. ↑ Moore, Charles. Across the Pacific Ocean, plastics, plastics, everywhere , Natural History Magazine (November 2003).
  9. ↑ Moore, Charles. Great Pacific Garbage Patch , Santa Barbara News-Press (2 жовтня 2002).
  10. ↑ Rios, LM; Moore, C. and Jones, PR (2007). "Persistent organic pollutants carried by Synthetic polymers in the ocean environment". Marine Pollution Bulletin. 54: 1230-1237. DOI : 10.1016 / j.marpolbul.2007.03.022 .
  11. ↑ Tanabe, S .; Watanabe, M., Minh, TB, Kunisue, T., Nakanishi, S., Ono, H. and Tanaka, H. (2004). "PCDDs, PCDFs, and coplanar PCBs in albatross from the North Pacific and Southern Oceans: Levels, patterns, and toxicological implications". Environmental Science & Technology. 38: 403-413. DOI : 10.1021 / es034966x .
  12. ↑ [ джерело? ]
  13. ↑ Випробувана машина для переробки будь-якого пластику (Рос.). Membrana (28 грудня 2010). Дата обігу 30 грудня 2010 року. Читальний зал 23 серпня 2011 року.
  14. ↑ Біла гниль руйнує довговічний пластик (Рос.). Membrana (7 червня 2006). Дата обігу 30 грудня 2010 року. Читальний зал 23 серпня 2011 року.
  • Дзєвульскі В. М. Технологія металів і дерева. - М .: Державне видавництво сільськогосподарської літератури. 1995.