Процесс сварки пластмасс представляет собой образование соединения в контакте с нагретой поверхностью. Это может произойти при определенных условиях:.
Пластмассы: виды, состав и свойства
Пластмассы являются основным материалом современной экономики, сочетая в себе непревзойденные характеристики низкой стоимости. Являясь неотъемлемой частью экономики, известный вид пластика активно участвует в самых разных линейных цепочках, от строительства до переработки продукции.
Пластмассы — это термин, обычно используемый для описания широкого спектра синтетических или полусинтетических материалов, применяемых в огромном и все возрастающем количестве областей. Где бы вы ни находились, вы найдете пластик. Мы используем пластмассовые изделия, чтобы сделать нашу жизнь чище, безопаснее и приятнее. Пластик можно найти в одежде, которую мы носим, в домах, в которых мы живем, и в автомобилях, на которых мы ездим. Игры, в которые мы играем, экраны, на которые мы смотрим, IT-инструменты, которыми мы пользуемся, и медицинское оборудование, которым мы пользуемся, также содержат пластик.
Пластмассы — это органические материалы, такие как дерево, бумага и шерсть. Сырьем для производства пластмасс служат природные продукты, такие как целлюлоза, углерод, газ, соль, но в основном медленная нефть.
Слово «пластик» происходит от греческого слова «пластик». Это означает «пригодный для литья». Это относится к пластичности материала и легкости его формирования в процессе производства. Пластмассы можно компаундировать, прессовать или извлекать в различных формах, таких как мембраны, волокна, пластины, трубы, бутылки и коробки.
Мы говорим о пластмассах так, как будто это один материал, но на самом деле существует множество различных пластмасс. Пластмассы — это (в основном) синтетические (искусственные) материалы, состоящие из полимеров. Эти полимеры представляют собой вытянутые молекулы, построенные вокруг цепочек углерода (обычно водорода, кислорода, серы и азота), которые заполняют промежутки.
Полимеры можно рассматривать как большие молекулы, образованные повторением небольших участков, называемых односторонними. ‘Poly’ означает ‘много’, поэтому ‘polymer’ — это просто сокращение от ‘много односторонних’. Если представить себе длинный поезд, состоящий из множества рельсов, соединенных друг с другом, то так и полимер. Другими словами, полимеры обычно имеют очень большие и тяжелые молекулы.
Компонентный состав
Исходя из структуры типичного полимера, пластмассы — это химические вещества, образующиеся в результате постоянного слияния нескольких органических групп.
В основе всех полимерных цепей лежат углеводороды — молекулы, состоящие из атомов водорода и углерода. Они получаются из нефти, газа или углерода. Медленное масло — это вязкая, тягучая смесь, содержащая тысячи различных углеводородов, которые необходимо разделить перед использованием. Это делается на нефтеперерабатывающих заводах, оснащенных процессом, называемым фракционной дистилляцией.
Этот процесс представляет собой более сложную версию дистилляции. Он используется для очистки воды. Когда вода нагревается, в итоге получается пар. Его можно собрать, охладить и снова сконцентрировать в чрезвычайно очищенной или «дистиллированной» воде. Затем масло промывается и перегоняется аналогичным образом. Все эти углеводороды содержат молекулы разного размера и веса, которые кипят и концентрируются при разных температурах.
Собирая и испаряя различные части сырой нефти при разных температурах, можно получить относительно простой набор углеводородных смесей, называемых фракциями, которые используются для производства различных видов пластмасс.
Собранные таким образом углеводороды являются сырьем для реакций полимеризации, в результате которых образуются полимеры. Некоторые полимеры получают путем соединения односторонних углеводородов. Этот процесс известен как полимеризация протезов. Другие образуются в результате соединения двух меньших углеводородных цепей и удаления молекул воды. В результате образуются более крупные углеводородные цепи. Сам процесс известен как конденсационная полимеризация.
Ускоренная полимеризация требует использования нескольких химических веществ, известных как катализаторы. Катализаторы — это вещества, которые повышают вероятность осуществления химической реакции. Они могут временно изменяться во время реакции, но в конце реакции вновь появляются относительно своей первоначальной формы. Другими словами, они не изменяются постоянно, даже по мере протекания реакции.
Требования к эксплуатационным характеристикам пластмасс часто вызывают необходимость добавления других компонентов к основным углеводородам для получения полимеров с соответствующими химическими и физическими свойствами. К таким добавкам относятся следующие
- Красители (которые, как следует из названия, изменяют цвет пластика);
- Пластификаторы (которые делают пластик более гибким, вязким, пластичным);
- Стабилизаторы (чтобы пластмассы не разламывались под воздействием внешних факторов – света, давления, температуры);
- Наполнители (обычно недорогие минералы, позволяющие экономить дорогостоящие углеводороды без ущерба для эксплуатационных характеристик конечного продукта).
Классификация пластмасс
выполняются в соответствии с методом их строительства. 4:.
- Литье под давлением, которое включает в себя впрыскивание горячего пластика в форму. Пластмассовые зёрна пропускаются через шнек и нагреваются для получения расплава, который с помощью иглы впрыскивается в форму.
- Выдувное формование, которое протекает практически аналогично, но после этого в пластик вдувается воздух, чтобы он расширился и заполнил форму.
- Экструзия, заключающаяся в выдавливании пластика через сопло и формовочную головку (фильеру), выйдя из которой материал превращается в трубчатую заготовку.
- Каландрирование – процесс, в котором используются ролики, изготавливающие плоские и гладкие листы пластмассы требующейся толщины.
Пластмассы также можно сортировать в соответствии с их первоначальным составом. Довольно много пластиковых полимеров изготавливается из смолы, но в большинстве случаев используется медленное масло. Медленное масло представляет собой сложную смесь тысяч соединений и перед использованием очищается на нефтеперерабатывающих заводах — его необходимо переработать.
Более подробная классификация пластиковых материалов с учетом их свойств приведена ниже.
Термопласты
Термопластичные — это те, которые изменяют свою пластичность при нагревании или воздействии другой формы теплопередачи (например, солнечной энергии). В термопластике вытянутые молекулы полимера соединены очень слабыми связями, которые легко разрушаются при нагревании и быстро восстанавливаются после прекращения нагрева.
Термопластики легко плавятся и перерабатываются. Некоторые повседневные примеры, с которыми вы познакомитесь
- Полиэтилен (пластиковые бутылки и листы);
- Полистирол (популярный упаковочный материал);
- Полипропилен (пластиковые трубы, тросы);
- Поливинилхлорид (игрушки, кредитные карты);
- Поликарбонат (твердые пластиковые окна, корпуса автомобильных фар);
- Полиамид (нейлон — используется в самых разных применениях, от чулок до зубных щёток и зонтиков).
Пены производятся только путем полимеризации сырья.
Реактопласты
Термореактивные или термореактивные пластмассы обычно изготавливаются из полимерных цепей, которые намного больше, чем у термопластов. В процессе производства они нагреваются или сжимаются, образуя плотную твердую структуру с прочными поперечными связями, соединяющими каждую из этих длинных молекулярных цепочек с соседней. Этим они сильно отличаются от термопластов, где полимерные цепи соединены только очень слабыми связями.
Термореактивные пластмассы нельзя просто нагреть для восстановления или реформирования. Если он «отвердевает» (затвердевает) в процессе производства, он остается целым.
Термопластиковые термобигуди используются реже. Наиболее известными примерами таких материалов являются.
- Полиуретан (изоляционный материал в зданиях);
- Политетрафторэтилен (антипригарное покрытие кастрюль и сковородок);
- Меламин (посуда);
- Эпоксидная смола (прочный пластик, используемый для изготовления долговечных клеёв или шпатлёвок для дерева).
Необходимо понимать, что полимеры — это не просто твердые вещества. Они бывают влажными, прозрачными, цветными, более гибкими, менее гибкими и податливыми.
Что такое пластик и из чего его делают?
Нашу культуру можно назвать пластиковой культурой. Различные виды пластика и полимерных материалов встречаются буквально повсюду. Однако среднестатистический человек знает очень мало о том, что такое пластик и чем он не является.
Пластмассы, или пластиковые материалы, в настоящее время представляют собой группу искусственных (синтетических) материалов. Они производятся в ходе цепочки химических реакций из органического сырья, в основном природного газа и фрагментов тяжелой нефти. Пластмассы — это органические материалы с длинными полимерными молекулами, состоящие из более простых веществ.
Варьируя условия полимеризации, химики получают пластмассы с желаемыми свойствами, например, мягкие или твердые, прозрачные или непрозрачные. Пластмассы сегодня используются буквально во всех сферах жизни, от компьютерных технологий до маленьких детей.
Как были изобретены пластмассы?
Первый в мире пластик был построен в городе Бирмингеме в Великобритании по проекту металлурга А. Паркеса. Изобретатель изучил свойства целлюлозы и начал процесс полимеризации, получая нитроцеллюлозу после обработки азотной кислотой. Он дал ему суть своего имени — Парчесин. Паркес основал собственную компанию по производству пергезина, который вскоре стал известен как искусственная слоновая кость. Однако качество пластика было низким, и компания вскоре обанкротилась.
Позднее технология была усовершенствована, и J.W. Heidt дал название ячеистому материалу. Из него изготавливали всевозможные изделия, от воротничков, которые не нужно было стирать, до бильярда.
Интерес к возможностям органической химии возрос экспоненциально после изобретения полиэтилена в 1899 году. Однако к середине XX века пластмассы занимали довольно тесное место на рынке, и только создание технологии производства ПВХ позволило создать более широкий ассортимент бытовых и промышленных изделий.
Разновидности пластиков
Сегодня в промышленности производятся и используются многие виды пластмасс.
По своему составу пластмассы можно разделить на
— Термопластичная масса — оргстекло, состоящее из смолы, пластификаторов и стабилизаторов; винипласт — один или несколько слоев бумаги, слои пластика, армированного стекловолокном, и т.д.
— Волокно — пластмассы, армированные стеклом, асбестом, хлопком и т.д.
— Формовочная масса — пластмассы, в составе которых нет других компонентов, кроме многонациональных композиций, напр.
— Прессованный порошок — пластмассы с порошковыми добавками.
В зависимости от типа полимерного связующего материала, пластмассы могут быть
— Phenolic — фенольный пластик, изготовленный из формальдегидной смолы
— Меламин — Аминопласт, изготовленный из формальдегида и уремальдегидной смолы; и
— Эпоксидные пластики, в которых в качестве связующего материала используется эпоксидная смола.
Пластмассы можно разделить на две основные группы в соответствии с их внутренней структурой и свойствами.
-Термопластики, которые плавятся при нагревании, но сохраняют свою первоначальную структуру после охлаждения.
-Термопластики с исходной линейной структурой. При затвердевании они образуют сетчатую структуру, но при повторном нагревании полностью теряют свои свойства.
Термопластики можно использовать многократно, их можно измельчать и плавить. Термопласты, как правило, работают лучше термопластов, но если их перегреть, их молекулярная структура разрушается, и они не восстанавливаются.
Не отстает и строительный сектор. Полимеры используются в производстве электрических конструкций, кабелей, проводов, труб, изоляционных эмалей, лаков, лент, сеток, ограждений и защитных покрытий. Кроме того, полимеры добавляют в состав железобетона и бетона. Это улучшает качество строительного материала.
Полимеризация
Процесс включает в себя преобразование мономеров (этилена, пропилена и бутилена) в полимеры. Существует два типа полимеризации.
- Аддитивная (дополнительная) с использованием катализатора для упрощения процесса формирования полимеров. Таким образом получают полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид;
- Конденсационная – полимеризация происходит при удалении из состава молекул воды и других легких соединений. Здесь тоже применяются катализаторы. Таким методом производят полиэстер и нейлон.
Производство пластика
Полимеры являются основой пластмасс. Однако для производства пищевых пластмасс необходимы и другие компоненты, такие как пластификаторы, наполнители, минеральные красители и отвердители.
Наполнители состоят из минеральных или органических веществ. В качестве материалов в основном используются тальк, сульфат бария, мел, органические порошки и волокна. Наполнители используются для снижения стоимости пластмасс и придания им необходимых свойств (прочности, устойчивости к агрессивным веществам, температуре и т.д.).
Пластификаторы в пластиковых материалах необходимы для придания им упругости, тем самым облегчая формирование исходного материала. Используемые пластификаторы являются низколетучими, нетоксичными и химически нейтральными.
Отвердители используются для ускорения отверждения пластмассы после формования. В зависимости от типа полимера используются различные вещества. Например, уротропин или известь подходят для фенолформальдегидных полимеров.
Красители добавляются в пищевые пластмассы для придания им определенного цвета. Это может быть любой цвет по желанию производителя.
Антиоксиданты также могут использоваться в производстве пластмасс. Они необходимы для защиты некоторых видов пластмасс от потери их свойств под воздействием света, тепла и других факторов. Обычно используются кадмий, свинец и барий.
Все компоненты смешиваются в определенных пропорциях и под воздействием температуры. Смесь превращается в бисер, из которого формируются различные предметы.
Технология производства пластика
В производстве пластмасс участвуют несколько процессов.
- Экструзия. Метод применяется для профильных элементов: труб, лент и т. д. Для получения изделия материал при помощи экструдера продавливается через профиль с нужной конфигурацией.
- Экструзия с раздувом. Технология применяется для изготовления емкостей из пластика: бутылок, флаконов и т. д.
- Вакуумная формовка. Метод используется для подготовки плоских пластиковых изделий или заготовок, например, одноразовой посуды. Возможно создание более сложных конструкций, например, детских ванн. Главное, что у них будет одинаковая толщина по всей поверхности.
- Литье под давлением. Технология подходит для создания пластиковой продукции любой формы. Ее преимущество – возможность подготовки деталей высокой точности, недостаток – стоимость выше, чем у других методов.
После изготовления пластик можно использовать в пищевой промышленности. Главная из них — использование в качестве сырья для пластика только высококачественных пищевых химикатов, не содержащих вредных примесей. Их также можно приобрести у нас.
Пластмассы или пластики — это органические материалы на основе синтетических или природных соединений (полимеров) высокой молекулярной массы. Пластмассы на основе синтетических полимеров используются очень широко.
Почему бутылка и игрушка пластиковые, но разные на ощупь?
Пластмассы бывают разных форм. Их свойства зависят от природы мономера, т.е. строительных блоков молекулы полимера. Чтобы определить, какой именно полимер является основой для конкретного пластикового изделия, достаточно проверить этикетку.
Не все пластмассы можно перерабатывать, а некоторые виды не рекомендуется использовать повторно. Давайте рассмотрим семь типов маркировок, встречающихся на известных объектах.
PET (PETE) — полиэтилентерефталат
Полиэтилен. — Самый распространенный вид пластика. Он используется для изготовления бутылок для воды, пакетов и пластиковой упаковки. Полиэтилен предназначен для одноразового использования — повторное использование повышает риск развития бактерий. Его трудно дезинфицировать, а для правильной очистки требуются вредные химические вещества. Однако его можно перерабатывать.
HDPE — полиэтилентерефталат высокой плотности
Полиэтилен. Его плотная молекулярная структура используется для изготовления более прочных пластмасс. Из него делают бутылки для молока, игрушки и пластиковую мебель. ПЭНД является наиболее перерабатываемым и относительно безопасным пластиком. Процесс переработки технически прост и экономически эффективен.
