Compoziția și proprietățile materialelor plastice

Majoritatea materialelor plastice împreună cu. polimer liant include materiale de umplutură. Asemenea materiale plastice sunt numite umplute. Cu toate acestea, în unele cazuri, de exemplu, atunci când se realizează materiale plastice transparente sau celulare, nu se adaugă materiale de umplutură (neplastice).







Componente din materiale plastice. Principalele componente ale materialelor plastice sunt polimerii sintetici. Polimerii sintetici sunt clasificate în funcție de diverse criterii: metoda de producție oferă cazare atomi și makromolekulі lungime a lanțului principal în raport cu temperatura, fіzikomehanіchnimi distinctiv Propr - conștiință, compoziția chimică și altele.

În funcție de metoda de preparare, polimerii sunt împărțiți în polimerizare și policondensare.

Polimerizarea este procesul de îmbinare a moleculelor de substanțe moleculare inițiale cu un conținut scăzut de molecule - monomeri, cu formarea substanțelor moleculare înalte, care nu este însoțită de eliberarea de subproduse.

Policondensarea este procesul de formare a polimerului, care este însoțit de eliberarea simultană a unei substanțe moleculare joase (apă, amoniac, apă halidică, etc.). În reacția de policondensare, spre deosebire de polimerizare, compoziția monomerului inițial nu va corespunde compoziției unității polimerice elementare.

compuși macromoleculari în polimerizare se obține prin deschiderea legături duble sau inele în pajiști OSP ciclice și formarea macromoleculelor sub forma unor lanțuri de diferiți factori: temperatura, lumina, expunerea la substanțe inițiatori, catalizatori și altele asemenea. În consecință, în funcție de natura factorului incitant, se face o distincție între tipurile de polimerizare termice, fotochimice, inițiate și alte tipuri de polimerizare.

Se utilizează cinci metode principale de polimerizare: polimerizare bloc, polimerizare în soluție, suspensie, emulsie și fază gazoasă. În polimerizarea blocului, polimerul este obținut imediat sub formă de articole cu anumite blocuri de formă.

Reprezentantul unor astfel de polimeri este metacrilatul polimetil (sticla organică), care este obținut ca foi transparente.

Când polimerizarea bloc a monomerului cu adaos de inițiator sau catalizator se toarnă în forme și se încălzește. Soluție de polimerizare este utilizat pentru a produce produse cu un lanț relativ scurt, care sunt utilizate în producția de vopsele (lac de polimerizare), adezivi și altele. În acest caz, monomerul pre-convertit cu un solvent într-o soluție și apoi se amestecă cu un inițiator. Când polimerizarea suspenzіynіy emulsie și monomer și inițiator este dispersat în apă la cele mai mici picaturilor. coloizi de protecție (. gelatină, etc.), se introduce pentru a asigura stabilitatea picăturilor în suspensie și agenții activi de suprafață de emulsie - emulgatori. În cazul polimerizării gazului, monomerul este în stare gazoasă.

Policondensatele au în mod obișnuit lanțuri mai scurte și, în consecință, greutate moleculară mai mică decât polimerii polimerici.

Ambii polimeri și polimerii de policondensare pot fi caracterizați printr-o structură liniară, ramificată și spațială a moleculelor. Într-o structură ramificată, macromoleculele lanțului au ramificații laterale și atunci când sunt conectate spațial, ele sunt conectate una la alta într-o rețea tridimensională prin legături chimice transversale.

Polimerii care sunt capabili să se înmoaie în mod repetat și să devină plastic la încălzire și să se întărească când sunt răciți, se numesc termoplastici. Polimerii termoplastici au o structură liniară sau ramificată și sunt formați preponderent printr-o reacție de polimerizare.

Polimerii cu structura spațială a macromoleculelor nu pot, după întărirea din nou cu încălzire, să intre în plasticitate. Ele sunt numite termoset (termoset). Cele mai multe dintre policondensatele le aparțin. Cele mai multe legături transversale în macromoleculele unor astfel de polimeri (mai gros "grilă"), cu atât mai multă rezistență, mai puțin fluiditate, elasticitate ridicată etc.

Conform structurii chimice a lanțurilor macromoleculelor, este obișnuit să se împartă în carbolancline și heterolankere. În lanțul de polimeri carbolan-cărbune intră doar atomi de carbon, și alți atomi pot intra în lanțul firelor heterolank.

Un geterolantsyugovih soi este polimeri organo care, în plus față de elementele incluse în compuși organici comuni (carbon, hidrogen, azot și oxigen), conțin alte elemente -. Silicon, fosfor, aluminiu, titan, staniu, etc. Reprezentanții grupului de polimeri elementoorganic includ organosilicic compus (siliconi), în care lanțul principal cuprinde legături siloxan (Si-O-Si-). Silicon și alți compuși datorită particularităților structurii chimice a combina mai multe proprietăți pozitive ale materialelor atât organice și anorganice de origine: rezistenta la caldura, hidrofobia, elasticitate și altele.

Proprietățile fizice și mecanice tipice, conform cărora materialele polimerice sunt clasificate, sunt elasticitatea și deformabilitatea. Componentele moleculare înalte capabile de a se deforma sub acțiunea forțelor exterioare sunt numite elastomeri (elastomeri) deformați din material plastic, adică plasturi ireversibili (plastomeri). Pentru elastic, de exemplu, diferite cauciucuri, și pentru materiale plastice - majoritatea polimerilor care formează materiale plastice.

Materialele de umplere pot îmbunătăți proprietățile mecanice și dielectrice, pot îmbunătăți rezistența la căldură și la intemperii, pot reduce contracția și așa mai departe. Odată cu introducerea materialelor de umplutură, se reduce semnificativ costul materialelor plastice.

materiale de umplutură din plastic sunt clasificate în funcție de originea în organică și anorganică, în funcție de forma - pulbere, fibre, foaie. ca excipienți sub formă de pudră frecvent rumeguș, lemn, cuarț și pudra, talc, negru de fum, grafit, caolin, praf de azbest și altele de mică. Utilizarea umpluturi sub formă de pulbere, cu polimeri, de preferință, un tip fenolformaldehidică permite obținerea unor presporoshki care sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea unei varietăți de măsuri tehnice, de uz casnic și electrice produse, precum și produse cu destinație specială, care au îmbunătățit rezistența la impact, chimice, apă - și rezistență la căldură.

rezistență mecanică deosebit de mare este realizată folosind fibre de plastic (din fibre de sticlă, azbest, bumbac, fibre sintetice etc.) și foaia (hârtie, furnir de lemn, o folie, o țesătură) materiale de umplutură. Din materialele de umplutură fibroase, fibrele de sticlă sunt deosebit de eficiente. Pe baza acestora, folosind o varietate de polimeri sintetici, se fabrică materiale plastice sub denumirea generală de GRP.







Sunt introduși plastifianți în cantitate de 10. 100% din masa polimerului pentru a crește elasticitatea, pentru a îmbunătăți rezistența la foc și îngheț, pentru a crește rezistența la razele ultraviolete și a îmbunătăți condițiile de procesare. Esența plastifianților este penetrarea polimerilor în macromolecule și reducerea forțelor intermoleculare de aderență.

Aditivii - stabilizatori sunt utilizați pentru a încetini procesul de îmbătrânire a materialelor plastice în timpul funcționării și procesării lor. În funcție de natura îmbătrânirii materialelor plastice, stabilizatorii sunt împărțiți în două grupuri - un stabilizator de căldură și stabilizatori de lumină.

Materialele plastice sunt prelucrate în produse de construcție în diferite moduri, ale căror alegere depinde de proprietățile componentelor și de caracteristicile de design ale produselor. Astfel, produsele pe bază de polimeri termoplastici sunt adesea produse prin turnare prin injecție, care constă în injectarea periodică a porțiunilor de masă topită în matriță utilizând mașini de turnare prin injecție. De asemenea, ele utilizează extrudarea-extrudarea masei prin piesa bucală a mașinilor de extrudare cu șurub, formarea de rulare în spațiul dintre role, rotație, termoformare, presare și alte metode.

Proprietăți generale ale materialelor plastice. Densitatea medie a materialelor plastice variază într-o gamă largă - de la 15 la 2200 kg / m3. Materialele plastice poroase sunt cea mai mică densitate. Umpluturile au un efect semnificativ asupra densității. În medie, materialele plastice sunt de 6 ori mai ușoare decât oțelul și 2,5 - decât aluminiu.

Materialele plastice, de regulă, au o rezistență ridicată atât la compresiune, cât și la tensiune și îndoire. Rezistența maximă la comprimarea și întinderea celor mai rezistente materiale plastice (fibră de sticlă, plastic tăiat din lemn etc.) atinge 300 MPa și mai mult.

Spre deosebire de metale și de alte materiale, duritatea materialelor plastice nu oferă o idee despre puterea lor. Chiar și pentru materialele plastice mai dure, cum ar fi textolitul (material de umplutură - bumbac), duritatea este de aproximativ 10 ori mai mică decât oțelul.

În ciuda durității scăzute, materialele plastice (în special cele elastice) au o abraziune redusă, ceea ce le permite să fie folosite pe scară largă pentru podele. Capacitatea de abraziune, de exemplu, nelegată singur strat de PVC lіnolіumu 0.06, multistratificat 0,035 g / cm2, care este aproximativ aceeași ca și granit.

Rezistența la impact material plastic care este determinat pe fractură la suprafața secțiunii transversale a raportului eșantionului de energie de șoc atinge valori ridicate pentru materiale plastice dense (50. 150 kJ / m2) și poate scădea dramatic odată cu creșterea porozității.

Multe materiale plastice supuse la întindere sunt caracterizate de o deformabilitate considerabilă. Elongația relativă, adică creșterea lungimii materialelor la momentul ruperii până la lungimea inițială, pentru filmele din polietilenă este de 300, m - 150, cauciuc butilic - 10%.

Modulul de elasticitate este o caracteristică a proprietăților elastice ale materialelor. Acest parametru pentru materialele plastice este mult mai mic decât pentru alte materiale de construcție. Astfel, pentru oțel este (2 2.2) · 105 lemn (0.063. 0,14) · 105 laminate (0,021. 0,028) x 105, GRP (0,022. 0.028) · 105 MPa.

În funcție de modul de elasticitate, sunt izolate materialele dure, semi-rigide, moi și elastice. Exemple de materiale plastice dure care se sparg fragil, cu o ușoară alungire la rupere, sunt materialele plastice de tip fenol-formaldehidă și gliftalev (poliester); au un modul de elasticitate mai mare de 1000 MPa. Materialele plastice moi (polietilenă etc.) au un modul de elasticitate de 20 100 MPa, caracterizate printr-o alungire relativă ridicată. Materialele plastice semi-rigide (polipropilenă, etc.) au valori intermediare ale modulului de elasticitate 400. 1000 MPa. Pentru materialele plastice elastice (cauciuc și materiale similare), modulul de elasticitate nu depășește 20 MPa. La temperatura normală de deformare, acestea sunt practic reversibile.

Valorile scăzute ale modulului de elasticitate al materialelor plastice contribuie la o creștere treptată a deformărilor ireversibile la o sarcină constantă - fluaj. Creepul de materiale plastice poate fi în mare măsură explicat prin alunecarea macromoleculelor din liantul polimeric. Se mărește semnificativ chiar și cu o ușoară creștere a temperaturii. Pentru materialele plastice bazate pe polimeri spațiale, ale căror molecule sunt "reticulate" prin legături transversale, fluajul este mult mai mic. Creepul sporit limitează utilizarea materialelor plastice în structurile portante care operează sub sarcini grele.

Conductivitatea termică a materialelor plastice dense fără umplutură 0,1160,348 W / m ° C. Introducerea materialelor de umplutură minerală mărește conductivitatea termică a materialelor plastice. Proprietățile de protecție termică ale materialelor plastice deschid posibilitatea aplicării lor largi în structurile de închidere ale clădirilor.

Pe lângă conductivitatea termică scăzută, materialele plastice sunt caracterizate printr-o extindere termică mare. Coeficientul de polietilenă liniară de dilatare termică (160. 230) · 10-6, clorură de polivinil (80. 90) · 10-6, polimeri fenolformaldehidice (10. 30) · 10-6 a devenit 12 · 10-6 ° C-1. Expansiunea termică a materialelor plastice trebuie luată în considerare în proiectarea și funcționarea structurilor pentru a evita deformarea și formarea fisurilor.

Pe măsură ce crește temperatura, se dezvoltă degradarea, adică distrugerea polimerilor sau începe topirea lor. temperatura de topire la debutul majorității polimerilor termoplastici 105. rezistență de 165 ° C. Căldura din materiale plastice, caracterizat prin temperatura la care o deformare maximă, este de preferință în intervalul 60 și 180 ° C, temperatura minimă admisibilă de funcționare, la care materialul plastic devine fragil, variază într-o gamă largă : de la -10 ° C pentru vinplast la -270 ° C pentru materialele fabricate din politetrafluoretilenă.

Majoritatea materialelor plastice sunt ușor spagioase și se pot vărsa; ei ard flacără deschisă, atât în ​​zona de incendiu, cât și în afara ei. Materialele plastice pe bază de clorură de polivinil, polimeri de fenol-formaldehidă, uree și organosiliciu sunt clasificate ca fiind dificil de ars. Introducerea de aditivi speciali - agenți ignifugi în polimeri combustibili - traduce, de asemenea, materialele plastice într-un grup de materiale necombustibile. Nu ardeti si nu fumati sub influenta fluoroplasticului de foc, plasticului perclorovinilic.

Multe materiale nealimentate au o transparență ridicată. Acest lucru le permite să fie folosite pentru a face din sticlă organică, utilizată pentru geamurile de sere, sere, facilități medicale. Cea mai comună sticlă organică - trece polimetilmetacrilat și 94% din razele spectrului vizibil, iar 73,5% din razele ultraviolete, în timp ce sticla silicat obișnuit, respectiv 84 și 87% 0,3. 0,6%.

Materialele polimerice, ca regulă, sunt dielectrice bune. Atunci când le folosiți, trebuie să țineți cont de posibilitatea acumulării pe suprafața lor a unei încărcări electrostatice generate de forțele de frecare. Gradul de electrificare a unor astfel de materiale de ruliu, cum ar fi linoleumul din clorură de polivinil, poate ajunge la 65 V / cm2. Acest lucru trebuie luat în considerare pentru prevenirea incendiului, în special în încăperile unde se concentrează perechi de lichide ușor dispersate. Capacitatea de electroacumulare a materialelor plastice este redusă prin introducerea în compoziția lor a substanțelor speciale - agenți antistatici și materiale de umplutură care conduc curentul.

Polimerii sintetici și materialele plastice bazate pe acestea au o rezistență ridicată la mediile agresive. Cele mai rezistente la acțiunea acizilor, a alcaliilor, a sărurilor, a diferiților oxidanți, a polimerilor de carbolan. Polimerii heterolanticlinici sunt mai ușor afectați de reactivii chimici. Prezența unei grupe hidroxil în macromolecule, de exemplu, în molecule de alcool polivinilic, reduce rezistența polimerului la acțiunea apei, acizilor și alcalinilor. Dimpotrivă, înlocuirea atomilor de hidrogen în compoziția macromoleculelor cu fluor crește rezistența chimică a polimerilor. Fluoroplastic pentru rezistență chimică superioară metalelor nobile, aliaje speciale, ceramică anticorozivă.

Majoritatea materialelor plastice sunt rezistente nu numai la efectele reactivilor chimici, ci și la efectele ciupercilor, bacteriilor, insectelor și rozătoarelor, adică biostice. Biologic instabile sunt materialele plastice, constând din materiale de umplutură din lemn (PAL și fibre), unele din materiale plastice foarte poroase (rășini), produse din polietilenă. La umiditate și temperatură ridicată, elementele de structură cu utilizarea plăcilor aglomerate și a plăcilor fibrolemnoase, precum și mopurile pot fi deteriorate de ciuperci și bacterii. Țevi, filme și alte produse din polietilenă sunt afectate de rozătoare. Biostabilitatea materialelor plastice este îmbunătățită cu aditivi antiseptici. În produsele din polietilenă, se adaugă pas de gudron de cărbune și alte substanțe pentru a proteja împotriva deteriorării rozătoarelor.

Atunci când se utilizează materiale plastice pentru podele, pereți interiori, este important să se țină cont de proprietățile sanitare și igienice. Un număr de materiale plastice, în special pe baza de fenol-formaldehidă, poliester, polimeri epoxi, pentru încheierea incompletă a proceselor de policondensare sau polimerizare, conținutul de plastifianti toxice, întăritori, solvenții pot elibera în mediu de substanțe nocive pentru sănătatea oamenilor și a animalelor. Energia electrică statică care se acumulează pe materialele plastice poate avea un efect stimulativ asupra microflorei.

Sub influența căldurii, a luminii, a oxigenului de aer din plastic în grade diferite, există o schimbare a proprietăților de performanță - îmbătrânire. Procesul de îmbătrânire este accelerat prin acțiunea încărcărilor mecanice. Îmbătrânirea materialelor plastice este încetinită brusc prin introducerea stabilizatorilor de aditivi.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: