Dažādi piedāvā plašas iespējas izveidot īpašus dizainus un detaļas. Tā nav nejaušība, ka šādus elementus izmanto dažādās jomās: no mašīnbūves un radiotehnikas līdz medicīnai un lauksaimniecībai. Caurules, mašīnu sastāvdaļas, ierīču korpusi un sadzīves preces ir tikai garš saraksts ar to, ko var izveidot no plastmasas.
Galvenās šķirnes
Plastmasas veidi un to izmantošana ir balstīta uz to, kādi polimēri tiek izmantoti - dabīgie vai sintētiskie. Tie tiek pakļauti karstumam un spiedienam, pēc tam tiek veidoti dažādas sarežģītības izstrādājumos. Galvenais ir tas, ka šo manipulāciju laikā tiek saglabāta gatavā produkta forma. Visas plastmasas ir termoplastiskas, tas ir, atgriezeniskas un termoreaktīvas (neatgriezeniskas).
Reversie karstuma un tālāka spiediena ietekmē kļūst plastiski, savukārt būtiskas izmaiņas sastāvā nenotiek. Presētu produktu, kas jau kļuvis ciets, vienmēr var mīkstināt un piešķirt tam noteiktu formu. Ir zināmi plastmasas (termoplastu) veidi, piemēram, polietilēns un polistirols. Pirmais izceļas ar izturību pret koroziju un dielektriskajām īpašībām. Uz tā pamata tiek ražotas caurules, plēves, loksnes, un to plaši izmanto kā izolācijas materiālu.
No stirola līdz polistirolam
Stirola polimerizācijas rezultātā tiek iegūts polistirols. Pēc tam no tā tiek izveidotas dažādas detaļas, izmantojot liešanu vai presēšanu. Šos plastmasas veidus plaši izmanto lielu detaļu un izstrādājumu ražošanai, piemēram, ledusskapju vai vannas istabu elementu ražošanai. Starp termoreaktīvajām plastmasām visbiežāk izmanto presēšanas pulverus un šķiedras, kuras var tālāk apstrādāt, lai ražotu dažādas detaļas.
Plastmasa ir ļoti viegli apstrādājams materiāls, ko var izmantot daudzu izstrādājumu izgatavošanai. Atkarībā no termiskajām īpašībām izšķir šādus plastmasas apstrādes veidus:
- Spiešana. Šī ir vispopulārākā metode produktu ražošanai no termoaktīviem materiāliem. Formēšana tiek veikta īpašās veidnēs augstā temperatūrā un spiedienā.
- Iesmidzināšanas formēšana. Šī metode ļauj izveidot dažādu formu izstrādājumus. Lai to izdarītu, īpašus konteinerus piepilda ar izkausētu plastmasu. Pats process ir ļoti produktīvs un rentabls.
- Ekstrūzija. Ar šādu apstrādi tiek iegūti dažāda veida plastmasas izstrādājumi, piemēram, caurules, diegi, auklas, plēves dažādiem mērķiem.
- Pūtu. Šī metode ir ideāla iespēja izveidot trīsdimensiju izstrādājumus, kuriem būs šuve, kur veidne aizveras.
- Štancēšana. Šī metode rada izstrādājumus no plastmasas loksnēm un plāksnēm, izmantojot īpašas veidnes.
Polimerizācijas iezīmes
Plastmasu var ražot polimerizācijas un polikondensācijas ceļā. Pirmajā gadījumā monomēra molekulas saistās, veidojot polimēru ķēdes, neizlaižot ūdeni un spirtu, otrajā veidojas blakusprodukti, kas nav saistīti ar polimēru. Dažādas plastmasas polimerizācijas metodes un veidi ļauj iegūt kompozīcijas, kas atšķiras pēc to sākotnējām īpašībām. Pareizai reakcijas temperatūrai un siltumam ir svarīga loma šajā procesā, lai formēšanas maisījums pareizi polimerizētos. Polimerizējot ir svarīgi pievērst uzmanību atlikušajam monomēram - jo mazāk tā ir, jo uzticamāka un ilgāk tiks izmantota plastmasa.
Porainība
Ja ir pārkāpti polimerizācijas nosacījumi, tas var izraisīt gatavās produkcijas defektus. Tajos parādīsies burbuļi, traipi un palielināta iekšējā spriedze. Ir dažādi plastmasas porainības veidi:
- Gāze. Šķiet, ka tiek traucēts polimerizācijas režīms un benzoilperoksīds vārās. Ja protēzes biezumā veidojas gāzes poras, tad tā ir jāpārtaisa.
- Granulu porainība rodas polimēra pulvera pārpalikuma, monomēra iztvaikošanas dēļ no materiāla virsmas vai plastmasas kompozīcijas nepietiekamas sajaukšanas.
- Kompresijas porainība. Rodas polimerizējošās masas apjoma samazināšanās dēļ nepietiekama spiediena vai formēšanas masas trūkuma ietekmē.
Kas jāņem vērā?
Jums jāzina plastmasas porainības veidi un jāizvairās no gala produkta defektiem. Tāpat ir jāpievērš uzmanība smalkajai porainībai uz protēzes virsmas. Tas notiek pārāk daudz monomēra dēļ, un porainība nav noslīpēta. Ja, strādājot ar plastmasu, rodas iekšējais atlikušais spriegums, izstrādājums saplaisās. Šī situācija rodas polimerizācijas režīma pārkāpuma dēļ, kad objekts pārāk ilgi atrodas verdošā ūdenī.
Jebkurā gadījumā polimērmateriālu mehānisko īpašību pasliktināšanās galu galā noved pie to novecošanas, un tāpēc pilnībā jāievēro ražošanas tehnoloģija.
Pamatplastmasa – kas tās ir?
Attiecīgais materiāls tiek plaši izmantots izņemamo lamināro protēžu pamatņu ražošanā. Populārākajiem bāzes plastmasas veidiem ir sintētiska bāze. Pamatu masa parasti ir pulvera un šķidruma kombinācija. Tos sajaucot veidojas formēšanas masa, kas karsējot vai spontāni sacietē. Atkarībā no tā tiek iegūts karsti cietošs vai pašsacietējošs materiāls. Galvenās karstās polimerizācijas plastmasas ietver:
- etakrils (AKR-15);
- akrāls;
- fluorakss;
- akronils.
Materiāli izņemamo protēžu veidošanai ir elastīga plastmasa, kas nepieciešama kā mīksti amortizējoši paliktņi pamatnēm. Tiem jābūt ķermenim drošiem, stingri savienotiem ar protēzes pamatni, jāsaglabā elastība un nemainīgs apjoms. No šādām plastmasām ievērības cienīgs ir eladents, kas ir odere noņemamo protēžu pamatnēm, un ortoksils, kas iegūts uz siloksāna sveķu bāzes.
Būvmateriāli
Galvenie plastmasas veidi tiek izmantoti dažādās būvniecības jomās atkarībā no sastāva. Populārākie materiāli ir šādi:
- Polimēru betons. Šī ir kompozītmateriāla plastmasa, kas izveidota uz termoreaktīvo polimēru bāzes. Fizikālo un mehānisko īpašību ziņā par labākajiem tiek uzskatīti polimēru betoni, kuru pamatā ir epoksīdsveķi. Materiāla trauslumu kompensē šķiedru pildvielas - azbests, stikla šķiedra. Polimēru betoni tiek izmantoti, lai izveidotu konstrukcijas, kas ir izturīgas pret ķīmiskām vielām.
- Stikla šķiedras plastmasas ir mūsdienīgi celtniecības plastmasas veidi, kas ir lokšņu materiāli, kas izgatavoti no stikla šķiedrām un audumiem, kas savienoti ar polimēru. Stikla šķiedra tiek veidota no orientētām vai sasmalcinātām šķiedrām, kā arī no audumiem vai paklājiņiem.
- Grīdas materiāli. Tos attēlo dažāda veida ruļļu pārklājumi un šķidrās viskozes kompozīcijas, kuru pamatā ir polimēri. Celtniecībā plaši tiek izmantots linolejs uz polivinilhlorīda bāzes, kam ir labas siltumizolācijas un skaņas izolācijas īpašības. Bezšuvju mastikas grīdu var izveidot, pamatojoties uz izejvielu maisījumu ar oligomēriem.
Plastmasa un tās marķējumi
Ir 5 plastmasas veidi, kuriem ir savs apzīmējums:
- Polietilēntereftalāts (ar burtiem PETE vai PET). Tas ir ekonomisks un tam ir plašs pielietojums: tiek izmantots dažādu dzērienu, eļļu un kosmētikas uzglabāšanai.
- Augsta blīvuma polietilēns (marķēts ar HDPE vai PE HD). Materiāls ir ekonomisks, viegls un izturīgs pret temperatūras izmaiņām. To izmanto vienreizējās lietošanas trauku, pārtikas uzglabāšanas trauku, somu, rotaļlietu ražošanai.
- Polivinilhlorīds (marķēts ar PVC vai V). Šis materiāls tiek izmantots, lai izveidotu logu profilus, mēbeļu daļas, stiepto griestu plēvi, caurules, grīdas segumus un daudz ko citu. Sakarā ar bisfenola A saturu, vinilhlorīds, ftalāti, polivinilhlorīds netiek izmantots produktu (tvertņu, trauku u.c.) ražošanā pārtikas uzglabāšanai.
- Polietilēns (marķēts ar LDPE vai PEBD). Šo lēto materiālu izmanto maisu, atkritumu maisu, linoleja un kompaktdisku ražošanā.
- Polipropilēns (ar burtiem PP). Tas ir izturīgs, karstumizturīgs, piemērots pārtikas trauku, pārtikas iepakojumu, rotaļlietu, šļirču ražošanai.
Populāri plastmasas veidi ir polistirols un polikarbonāts. Tie ir atraduši plašu pielietojumu dažādās nozarēs.
Pielietošanas jomas
Dažādu veidu plastmasa tiek izmantota dažādās nozarēs. Tajā pašā laikā prasības tiem ir aptuveni vienādas - darbības vienkāršība un drošība. Sīkāk apskatīsim termoplastisko plastmasu veidus un to pielietojuma jomas.
Plastmasa | Piemērošanas joma |
Polietilēns (augsts un zems spiediens) | Iepakojuma, mašīnu un iekārtu izkraujamās daļas, korpusu, pārklājumu, folijas ražošana. |
Polistirols | Iekārtu ražošana, izolācijas plēves, stiropijas. |
Polipropilēns | Tas ir atradis plašu pielietojumu automašīnu daļās un saldēšanas iekārtu elementos. |
Polivinilhlorīds (PVC) | Ķīmisko iekārtu, cauruļu, dažādu detaļu, iepakojumu, grīdas segumu ražošana. |
Polikarbonāti | Precīzijas mašīnu detaļu, iekārtu, radio un elektrisko iekārtu ražošana. |
Termoreaktīvo plastmasu veidi (tabula)
Materiāls | Piemērošanas joma |
Fenoplastika | Tos izmanto galantērijas izstrādājumu (pogas u.c.), pelnu trauku, dakšu, rozetes, radio un telefonu korpusu izgatavošanai. |
Aminoplastika | Izmanto koka līmes, elektrisko detaļu, galantērijas izstrādājumu, plāno apdares pārklājumu un putu materiālu ražošanai. |
Stikla šķiedra | Tos izmanto jaudas elektrisko detaļu ražošanā mašīnbūvē, liela izmēra vienkāršu formu izstrādājumus (automašīnu virsbūves, laivas, instrumentu korpusus utt.). |
Poliesteri | Izmantojot poliesterus, tiek veidotas glābšanas laivas, automašīnu detaļas, mēbeles, planieru un helikopteru korpusi, gofrētās plātnes jumtiem, lampu abažūri, antenu masti, slēpes un nūjas, makšķeres, aizsargķiveres un tamlīdzīgi. |
Epoksīda sveķi | To izmanto elektriskās mašīnās, transformatoros (kā augstsprieguma izolāciju) un citās ierīcēs, telefona armatūras ražošanā, radiotehnikā (iespiedshēmu ražošanai). |
Secinājuma vietā
Šajā rakstā mēs apskatījām plastmasas veidus un to pielietojumu. Izmantojot šādus materiālus, tiek ņemti vērā daudzi faktori, sākot no fizikālajām un mehāniskajām īpašībām līdz ekspluatācijas īpašībām. Neskatoties uz efektivitāti, plastmasai ir pietiekams drošības līmenis, kas ievērojami paplašina tās pielietojuma jomu.
Noliktavā!
Radiācijas aizsardzība metināšanas un griešanas laikā. Liela izvēle.
Piegāde visā Krievijā!
Sastāvs un īpašības
Plastmasas ražošana
Plastmasa ir materiāli, kas izgatavoti no sintētiskiem vai dabīgiem polimēriem (sveķiem). Polimēri tiek sintezēti, polimerizējot vai polikondensējot monomērus katalizatoru klātbūtnē stingri noteiktos temperatūras apstākļos un spiedienā.
Polimērā var ievadīt pildvielas, stabilizatorus un pigmentus dažādiem mērķiem; kompozīcijas var veidot, pievienojot organiskās un neorganiskās šķiedras, sietus un audumus.
Tātad plastmasa vairumā gadījumu ir daudzkomponentu maisījumi un kompozītmateriāli, kuru tehnoloģiskās īpašības, tostarp metināmību, galvenokārt nosaka polimēra īpašības.
Atkarībā no polimēra izturēšanās karsējot izšķir divu veidu plastmasu - termoplastu, materiālus, kurus var atkārtoti karsēt un tajā pašā laikā pāriet no cieta uz viskozu-šķidruma stāvokli, un termoreaktīvos, kas var tikt pakļauti tikai šim procesam. vienreiz.
Strukturālās iezīmes
Plastmasas (polimēri) sastāv no makromolekulām, kurās vairāk vai mazāk regulāri mijas liels skaits identisku vai nevienlīdzīgu atomu grupu, kas ar ķīmiskām saitēm savienotas garās ķēdēs, kuru forma atšķir lineārus, sazarotus un tīkltelpiskus polimērus.
Pamatojoties uz makromolekulu sastāvu, polimērus iedala trīs klasēs:
1) oglekļa ķēde, kuras galvenās ķēdes ir veidotas tikai no oglekļa atomiem;
2) heteroķēde, kuras galvenās ķēdes papildus oglekļa atomiem satur skābekļa, slāpekļa un sēra atomus;
3) organoelementu polimēri, kas satur silīcija, bora, alumīnija, titāna un citu elementu atomus galvenajās ķēdēs.
Makromolekulas ir elastīgas un spēj mainīt formu to vienību termiskās kustības vai elektriskā lauka ietekmē. Šī īpašība ir saistīta ar atsevišķu molekulas daļu iekšējo rotāciju attiecībā pret otru. Nepārvietojoties telpā, katra makromolekula atrodas nepārtrauktā kustībā, kas izpaužas tās konformāciju izmaiņās.
Makromolekulu elastību raksturo segmenta lielums, t.i., tajā esošo vienību skaits, kas noteiktas specifiskas ietekmes uz polimēru apstākļos izpaužas kā kinētiski neatkarīgas vienības, piemēram, augst. frekvences lauks kā dipoli. Pamatojoties uz to reakciju uz ārējiem elektriskajiem laukiem, izšķir polāros (PE, PP) un nepolāros (PVC, poliaksilonitrila) polimērus. Starp makromolekulām pastāv pievilcīgi spēki, ko izraisa van der Vālsa mijiedarbība, kā arī ūdeņraža saites un jonu mijiedarbība. Pievilcīgi spēki parādās, kad makromolekulas tuvojas viena otrai par 0,3-0,4 nm.
Polārie un nepolārie polimēri (plastmasa) ir nesavietojami viens ar otru – starp to makromolekulām nav mijiedarbības (pievilkšanās), t.i., tie nesametinās kopā.
Supramolekulārā struktūra, orientācija
Pamatojoties uz to struktūru, ir divu veidu plastmasas: kristāliskā un amorfā. Kristāliskajos, atšķirībā no amorfajām, tiek novērota ne tikai īsa, bet arī liela attāluma kārtība. Pārejot no viskoza-šķidra stāvokļa uz cietu, kristālisko polimēru makromolekulas veido sakārtotas asociācijas-kristalītus, galvenokārt sferulītu formā (37.1. att.). Jo mazāks ir termoplastiskā kausējuma dzesēšanas ātrums, jo lielāki aug sferulīti. Tomēr pat kristāliskajos polimēros vienmēr paliek amorfie reģioni. Mainot dzesēšanas ātrumu, jūs varat regulēt struktūru un līdz ar to arī metinātā savienojuma īpašības.
Krasās atšķirības makromolekulu garenvirzienā un šķērsvirzienā rada iespēju, ka pastāv polimēriem raksturīgs orientēts stāvoklis. To raksturo ķēdes makromolekulu asu izvietojums pārsvarā vienā virzienā, kas noved pie anizotropijas izpausmes plastmasas izstrādājuma īpašībās. Orientētu plastmasu ražošana tiek veikta ar to vienpusi (5-10 reizes) vilkšanu istabas vai paaugstinātā temperatūrā. Taču karsējot (ieskaitot metināšanu), orientācijas efekts samazinās vai pazūd, jo makromolekulas atkal iegūst termodinamiski visticamākākās konfigurācijas (konformācijas) segmentu kustības radītās entropiskās elastības dēļ.
Plastmasas reakcija uz termomehānisko ciklu
Visas inženiertehniskās termoplastmasas ir cietā stāvoklī (kristāliska vai stiklveida) normālā temperatūrā. Virs stiklošanās temperatūras (Tst) amorfās plastmasas pārvēršas elastīgā (gumijai līdzīgā) stāvoklī. Tālāk karsējot virs kušanas temperatūras (Tm), kristāliskie polimēri pārvēršas amorfā stāvoklī. Virs plūsmas temperatūras T T gan kristāliskā, gan amorfā plastmasa pārvēršas viskozā plūsmas stāvoklī.Visas šīs stāvokļa izmaiņas parasti raksturo termomehāniskās līknes (37.2. att.), kas ir svarīgākie plastmasu tehnoloģiskie raksturlielumi. Metināto savienojumu veidošanās notiek termoplastu viskozās plūsmas stāvokļa diapazonā. Sildot virs T T, termoreaktīvo plastmasu notiek radikāli procesi un atšķirībā no termoplastiem veido telpiskus polimēru tīklus, kas nav spējīgi mijiedarboties bez to iznīcināšanas, kam nepieciešams izmantot īpašas ķīmiskas piedevas.
Pamatplastmasa metinātām konstrukcijām
Visizplatītākās inženierplastmasas ir termoplastu grupas, kuru pamatā ir poliolefīni: augsta un zema blīvuma polietilēns, polipropilēns, poliizobutilēns.
Polietilēns [..-CH 2 -CH 2 -...] n augsts un zems spiediens - kristālisks termoplasts, kas atšķiras pēc stiprības, stingrības un plūsmas punkta. Polipropilēns [-CH 2 -CH(CH 3)-] n ir izturīgāks pret temperatūru nekā polietilēns, un tam ir lielāka izturība un stingrība.
Ievērojamos daudzumos tiek izmantotas hloru saturošas plastmasas, kuru pamatā ir polimēri un vinilhlorīda un vinilidēnhlorīda kopolimēri.
Polivinilhlorīds(PVC) [-(CH 2 -CHCl-)] n ir lineāras struktūras amorfs polimērs, sākotnējā stāvoklī stingrs materiāls, pievienojot tam plastifikatoru, var iegūt ļoti plastisku un labi metinātu materiālu. - plastmasas savienojums. Loksnes, caurules, stieņi ir izgatavoti no cietas PVC - vinila plastmasas, un plēve, šļūtenes un citi izstrādājumi ir izgatavoti no plastmasas maisījuma. Putu materiāli (putuplasta) ir izgatavoti arī no PVC.
Nozīmīga polimēru un uz tiem balstītu plastmasu grupa ir poliamīdi kas satur amīdu grupas [-CO-H-] makromolekulu ķēdē. Tie galvenokārt ir kristāliski termoplasti ar skaidri noteiktu kušanas temperatūru. Vietējā rūpniecība galvenokārt ražo alifātiskos poliamīdus, ko izmanto šķiedru ražošanai, liešanas mašīnu detaļu un plēvju ražošanai. Poliamīdi jo īpaši ietver labi zināmo polikaprolaktāmu un poliamīdu-66 (kapronu).
Slavenākā no fluorolonu grupām ir politetrafluoretilēnfluorolons-4 (fluoroplastiskais 4). Atšķirībā no citiem termoplastiem, karsējot, tas nepārvēršas viskozās plūsmas stāvoklī pat iznīcināšanas temperatūrā (apmēram 415°C), tāpēc tās metināšanai nepieciešamas īpašas tehnikas. Pašlaik ķīmiskā rūpniecība ir apguvusi labi metinātā kausējamā fluorolona ražošanu; F-4M, F-40, F-42 utt. Metinātām konstrukcijām, kas izgatavotas no fluoru saturošām plastmasām, ir īpaši augsta izturība pret agresīvu vidi un tās var izturēt darba slodzi plašā temperatūras diapazonā.
Ražots uz akrila un metakrilskābes bāzes akrila plastmasas. Visbiežāk izmantotais atvasinājums uz to bāzes ir plastmasas polimetilmetakrilāts (preču zīme “plexiglass”). Šīs ļoti caurspīdīgās plastmasas izmanto kā gaismu vadošus izstrādājumus (lokšņu, stieņu u.c. veidā) Tiek izmantoti arī metilmetakrilāta un akrilnitrila kopolimēri, kuriem ir lielāka izturība un cietība. Visas šīs grupas plastmasas ir labi metinātas.
Plastmasu grupa, kuras pamatā ir polistirols. Šī lineārā termoplastika ir labi metināma, izmantojot siltuma metodes.
Metināto konstrukciju ražošanai, galvenokārt elektriskajā rūpniecībā, tiek izmantoti stirola kopolimēri ar metilstirolu, akrilnitrilu, metilmetakrilātu un jo īpaši akrilnitrila butadiēna stirola (ABS) plastmasu. Pēdējie atšķiras no trauslā polistirola ar lielāku triecienizturību un karstumizturību.
Metinātajās konstrukcijās plastmasas uz polikarbonāti- ogļskābes poliesteri. Tiem ir augstāka kausējuma viskozitāte nekā citiem termoplastiem, taču tie ir apmierinoši metināmi. No tiem tiek izgatavotas plēves, loksnes, caurules un dažādas detaļas, tostarp dekoratīvās. Raksturīgās iezīmes ir augstas dielektriskās un polarizācijas īpašības.
Plastmasas detaļu formēšana
Termoplasti tiek piegādāti apstrādei granulās ar izmēru 3-5 mm. Galvenie tehnoloģiskie procesi pusfabrikātu un detaļu ražošanai no tiem ir: ekstrūzija, liešana, presēšana, kalandrēšana, ražoti viskozas plūsmas stāvokļa temperatūras diapazonā.
Cauruļvadi, kas izgatavoti no polietilēna un polivinilhlorīda caurulēm, tiek izmantoti agresīvu produktu transportēšanai, tostarp sērūdeņradi un oglekļa dioksīdu saturošu naftu un gāzi un ķīmiskos (nearomātiskos) reaģentus ķīmiskajā ražošanā. Rezervuāri un cisternas skābju un sārmu transportēšanai, kodināšanas vannas un citi trauki ir izklāti ar plastmasas loksnēm, kas savienotas ar metināšanu.Izotopiem piesārņotās telpās ar plastmasu noblīvēšana, grīdu pārklāšana ar linoleju tiek veikta arī izmantojot metināšanu. Pārtikas produktu konservēšana tūbiņās, kastēs un burkās, preču un pasta paku iepakošana tiek ievērojami paātrināta, izmantojot metināšanu.
Inženiertehniskās daļas. Ķīmiskajā inženierijā tiek metināti dažādu veidu maisītāju korpusi un lāpstiņas, agresīvu vielu sūknēšanas sūkņu korpusi un rotori, filtri, gultņi un blīves, kas izgatavotas no fluorplastmasas; apgaismes ķermeņi tiek metināti no polistirola; nevadoši zobrati, rullīši, savienojumi, stieņi ir izgatavoti no neilona; neeļļojošie gultņi ir izgatavoti no fluora gumijas. , degvielas izspiedēji utt.
Plastmasu metināmības novērtēšana
Metināšanas procesa galvenie posmi
Termoplastu metināšanas process sastāv no metināmo detaļu virsmu aktivizēšanas, vai nu jau saskaroties (), vai nonākot saskarē pēc ( utt.), vai vienlaikus ar aktivizāciju (ultraskaņas metināšana).
Aktivizētajiem slāņiem cieši saskaroties, jārealizē starpmolekulārās mijiedarbības spēki.
Metināto savienojumu veidošanās laikā (dzesēšanas laikā) notiek supramolekulāro struktūru veidošanās metināšanā, kā arī iekšējo sprieguma lauku attīstība un to atslābināšana. Šie konkurējošie procesi nosaka metinātā savienojuma galīgās īpašības. Metināšanas tehnoloģiskais uzdevums ir maksimāli tuvināt šuves īpašības oriģinālajam - pamatmateriālam.
Metināto savienojumu veidošanās mehānisms
Reoloģiskā koncepcija. Saskaņā ar reoloģisko koncepciju metinātā savienojuma veidošanās mehānisms ietver divus posmus - makroskopiskā un mikroskopiskā līmenī. Savienojamo detaļu virsmām, kas vienā vai otrā veidā tiek aktivizētas, bīdes deformāciju dēļ saplūst kopā zem spiediena, rodas polimēra kausējuma plūsma. Tā rezultātā no saskares zonas tiek noņemtas sastāvdaļas, kas novērš juvenīlo makromolekulu tuvošanos un mijiedarbību (tiek evakuēta gāze, oksidētie slāņi). Kausējuma plūsmas ātruma atšķirību dēļ nav izslēgta kausējuma makrotilpu sajaukšanās kontakta zonā. Tikai pēc bojāto slāņu noņemšanas vai iznīcināšanas saskares zonā, kad juvenīlās makromolekulas tuvojas Van der Vāla spēku darbības attālumam, starp detaļu savienoto virsmu slāņu makromolekulām notiek mijiedarbība (saķere). . Šis autohēzijas process notiek mikro līmenī. To pavada makromolekulu savstarpējā difūzija, ko izraisa enerģijas potenciāls un temperatūras gradienta nevienmērība metināmo virsmu zonā.
Tātad, lai izveidotu metinātu savienojumu starp divām virsmām, vispirms ir jānodrošina kausējuma plūsma šajā zonā.
Kausējuma plūsma metināšanas zonā ir atkarīga no tā viskozitātes: jo zemāka viskozitāte, jo aktīvākas kausējumā notiek bīdes deformācijas - bojāto slāņu iznīcināšana un noņemšana uz saskares virsmām, jo mazāks spiediens jāpieliek, lai savienotos daļas.
Savukārt kausējuma viskozitāte ir atkarīga no plastmasas rakstura (molekulmasa, polimēra makromolekulu sazarojums) un sildīšanas temperatūras viskozitātes diapazonā. Līdz ar to viskozitāte var kalpot kā viena no īpašībām, kas nosaka plastmasas metināmību: jo zemāka tā ir viskozitātes diapazonā, jo labāka ir metināmība un, tieši otrādi, jo augstāka viskozitāte, jo grūtāk to iznīcināt un noņemt no plastmasas. kontakta zonā sastāvdaļas, kas traucē makromolekulu mijiedarbību. Tomēr katra polimēra sildīšanu ierobežo noteikta iznīcināšanas temperatūra Td, virs kuras notiek tā sadalīšanās-iznīcināšana. Termoplasti atšķiras ar viskozitātes temperatūras diapazona robežvērtībām, tas ir, starp to plūstamības temperatūru T T un iznīcināšanu T d (37.2. tabula).
Termoplastu klasifikācija pēc to metināmības. Jo plašāks ir termoplastmasas viskozitātes diapazons (37.3. att.), jo praktiski vieglāk iegūt kvalitatīvu metināto savienojumu, jo temperatūras novirzes metinājuma zonā mazāk atspoguļojas viskozitātes vērtībā. Līdzās viskozitātes diapazonam un viskozitātes vērtību minimālajam līmenim tajā, viskozitātes izmaiņu gradientam šajā diapazonā ir nozīmīga loma reoloģiskajos procesos metinājuma veidošanās laikā. Tiek ņemti šādi metināmības kvantitatīvie rādītāji: viskozitātes plūsmas ΔT temperatūras diapazons, minimālā viskozitātes vērtība η min un viskozitātes izmaiņu gradients šajā diapazonā.
Pēc metināmības visas termoplastiskās plastmasas pēc šiem rādītājiem var iedalīt četrās grupās (37.3. tabula).
Termoplastiskās plastmasas metināšana ir iespējama, ja materiāls nonāk viskozā kausējuma stāvoklī, ja tā viskozitātes temperatūras diapazons ir pietiekami plašs un viskozitātes izmaiņu gradients šajā diapazonā ir minimāls, jo makromolekulu mijiedarbība saskares zonā. notiek gar robežu ar tādu pašu viskozitāti.
Parasti metināšanas temperatūru iestata, pamatojoties uz metināmās plastmasas termomehāniskās līknes analīzi, mēs to ņemam par 10-15° zem Tg. Spiediens tiek ņemts tā, lai virsmas slāņa kausējums izvadītu zibspuldzē vai iznīcināt to, pamatojoties uz specifisko iespiešanās dziļumu un termofizikālajiem rādītājiem metināto materiālu. Turēšanas laiku t CB nosaka, pamatojoties uz kvazistacionāra kušanas un iespiešanās stāvokļa sasniegšanu vai pēc formulas
kur t 0 ir konstante, kurai ir laika dimensija un kas ir atkarīga no savienojamā materiāla biezuma un karsēšanas metodes; Q - aktivizācijas enerģija; R - gāzes konstante; T - metināšanas temperatūra.
Eksperimentāli novērtējot plastmasu metināmību, pamatrādītājs ir metinātā savienojuma ilglaicīgā izturība, kas darbojas konkrētos apstākļos, salīdzinot ar pamatmateriālu.
Paraugiem, kas izgriezti no metinātā savienojuma, tiek pārbaudīts vienpusējs spriegums. Šajā gadījumā laika faktors tiek modelēts pēc temperatūras, t.i., tiek izmantots temperatūras-laika superpozīcijas princips, balstoties uz pieņēmumu, ka pie noteikta sprieguma attiecības starp ilgstošo stiprību un temperatūru ir nepārprotamas (Lārsona-Millera metode) .
Metināmības palielināšanas metodes
Termoplastu metināto savienojumu veidošanās mehānisma shēmas. To metināmību var palielināt, paplašinot viskozitātes temperatūras diapazonu, pastiprinot sastāvdaļu noņemšanu vai iznīcinot bojātos slāņus kontakta zonā, kas novērš juvenīlo makromolekulu tuvošanos un mijiedarbību.
Ir iespējami vairāki veidi:
piedevas ievadīšana kontakta zonā nepietiekama kausējuma daudzuma gadījumā (metinot pastiprinātas plēves); metinot atšķirīgu termoplastu, piedevas sastāvam jābūt afinitātei pret abiem metināmajiem materiāliem;
šķīdinātāja vai vairāk plastificētas piedevas ievadīšana metināšanas zonā;
piespiedu kausējuma sajaukšana šuvē, pārvietojot savienojamās detaļas ne tikai pa sašķelto līniju, bet arī uz priekšu un atpakaļ pāri šuvei par 1,5-2 mm vai pielietojot ultraskaņas vibrācijas. Kausējuma sajaukšanas aktivizēšanu kontaktzonā var veikt pēc savienojuma malu izkausēšanas ar sildinstrumentu ar rievotu virsmu. Metinātā savienojuma īpašības var uzlabot, pēc tam termiski apstrādājot savienojumu. Šajā gadījumā tiek noņemti ne tikai atlikušie spriegumi, bet ir iespējams arī koriģēt struktūru metinātajā un siltuma ietekmētajā zonā, īpaši kristāliskajos polimēros. Daudzi no iepriekšminētajiem pasākumiem metināto savienojumu īpašības tuvina pamatmateriāla īpašībām.
Metinot orientētu plastmasu, lai izvairītos no to stiprības zuduma pārorientācijas rezultātā, karsējot līdz viskozai šķidrai polimēra stāvoklim, tiek izmantota ķīmiskā metināšana, t.i., process, kurā starp makromolekulām tiek realizētas radikālas (ķīmiskas) saites. kontakta zona. Ķīmisko metināšanu izmanto arī termoreaktīvo elementu savienošanai, kuru daļas atkārtoti uzkarsējot nevar pārvērsties viskozās plūsmas stāvoklī. Lai uzsāktu ķīmiskās reakcijas, šādas metināšanas laikā savienojuma zonā tiek ievadīti dažādi reaģenti atkarībā no savienojamās plastmasas veida. Ķīmiskās metināšanas process parasti tiek veikts, sildot metināšanas vietu.
Volčenko V.N. Metināšana un metināmie materiāli, 1.sējums. -M. 1991. gads
Polimēri ir svarīga ķīmiskās rūpniecības sastāvdaļa. Tāpēc visi, kas strādā ķīmiskajā rūpniecībā vai interesējas par to, zina Galvenie plastmasas veidi.
Ķīmiskā rūpniecība specializējas produktu ražošanā, ķīmiski apstrādājot izejvielas. Nozare ir diezgan sarežģīti strukturēta un ietver vairāk nekā 20 segmentus. Viens no tiem ir polimēru ražošana. Tas tieši attiecas uz plastmasas ražošanu, kas attiecas uz organisko ķīmiju.
Polimēru materiālu ražošana dinamiski attīstās un uzņem apgriezienus. Zināmā mērā tas nosaka zinātnes un tehnikas progresa attīstību.
Plastmasas rūpniecība ķīmiskajā rūpniecībā ieņem īpašu vietu. Tos izmanto daudzās tautsaimniecības nozarēs.
Plastmasas veidi
Plastmasa ir organiski materiāli, kas izgatavoti no sintētiskiem vai dabīgiem polimēriem. Polimēri ir dabiski vai sintētiski savienojumi ar augstu molekulmasu.
Plastmasu iedala vairākās grupās. Galvenie veidi: vienkārši un sarežģīti. Vienkāršie sastāv no tīriem polimēriem, savukārt sarežģītie bez polimēriem satur dažādus saistvielas šķidrumus, plastifikatorus, stabilizatorus, krāsvielas, cietinātājus, smērvielas, antistatiskus u.c.
Plastmasas masām ir zema siltumvadītspēja un augsta siltuma izplešanās. Atšķirībā no tērauda, tie izplešas 10-30 reizes vairāk. Tie mēdz būt nemagnētiski, ķīmiski izturīgi un ar zemu blīvumu. No tiem var izgatavot cita veida materiālus, tas ir, tie ir tehnoloģiski progresīvi.
Runājot par trūkumiem, plastmasai ir tendence novecot, un tai ir zema viskozitāte salīdzinājumā ar citām vielām. Tiem ir raksturīga zema elastība un zema karstumizturība.
Galvenie plastmasas veidi ir termoplasti un termoreaktīvi. Termoplastiem ir spēja izkausēt karsējot un atkal sacietēt zemā temperatūrā. Šis īpašums ir atkarīgs no polimēru struktūras: tas var būt lineārs, sazarots vai amorfs.
Termoreaktīvajiem elementiem nav spējas mīkstināt. Tie vispirms izkūst un pēc tam sacietē bez atkārtotas apstrādes.
Plastmasu iedala:
- audumi un plēves;
- stikla šķiedra;
- organiskais stikls;
- putuplasta;
- vinila plastmasa;
- koka plastmasa.
Visi šie plastmasas veidi tiek radīti ražošanā un tiek aktīvi izmantoti ikdienas dzīvē. Sintētiskās plastmasas tiek radītas, izolējot no akmeņoglēm, naftas vai dabasgāzes, izmantojot izejvielu polimerizācijas, polikondensācijas un polipievienošanās reakcijas.
Atkarībā no mērķa galveno plastmasas veidu apstrādei ir šādas metodes:
- liešana;
- ekstrūzija;
- spiešana;
- vibrācijas veidošana;
- putošana;
- liešana;
- metināšana;
- vakuuma veidošana.
Galveno plastmasas veidu ražošana ķīmiskajā rūpniecībā
Plastmasas masu ražošana ir atradusi plašu pielietojumu ikdienas dzīvē. Tomēr mūsdienu pasaulē to ražošana ir milzīga, kas negatīvi ietekmē vidi.
Piemēram, plastmasas maisiņš vai plastmasas pudele sadalās piecdesmit gadus, tādējādi piesārņojot vidi.
Ņemot vērā šos apstākļus, rodas jautājums par plastmasas pārstrādi un utilizāciju. To maksimāla izmantošana rada jaunus materiālu veidus, kas veicina ne tikai plastmasas rūpniecības, bet arī ķīmiskās rūpniecības attīstību kopumā.
Galvenie plastmasas veidi ir svarīga ķīmiskās rūpniecības sastāvdaļa. Nozares sasniegumi un problēmas visplašāk un pilnīgāk tiek atklātas ražotājiem un patērētājiem ikgadējā Ķīmijas izstādē. Un jau daudzus gadus to organizē viens no pasaulē lielākajiem izstāžu kompleksiem Expocentre Fairgrounds.
Speciālistu kolosālā pieredze un plašās zināšanas ļauj rīkot pasākumu visaugstākajā līmenī. Tas veicina būtisku ietekmi uz ķīmiskās rūpniecības attīstību un paver plašas pētniecības iespējas tās pārstāvjiem.
Khimiya arī atvieglo jaunu līgumu slēgšanu ar ārvalstu kompānijām, kas būtiski paaugstina preču konkurētspēju.
Plastmasas
Šo rakstu 70. gadu sākumā rakstīja ievērojams padomju ķīmiķis prof. Jeļena Borisovna Trostjanska, daudzu darbu, mācību grāmatu un grāmatu autore par polimēru un plastmasas ķīmiju. Tomēr pēdējo vairāk nekā 30 gadu laikā raksts nav zaudējis savu aktualitāti. Protams, daži šeit sniegtie plastmasas ražošanas dati ir novecojuši. Jāpiebilst arī, ka polipropilēns šobrīd ir kļuvis par vienu no līderiem starp plastmasām līdzās polietilēnam un polistirolam.
Plastmasas masas, plastmasa, plastmasa - materiāli, kas satur polimēru, kas izstrādājumu veidošanās laikā ir viskozā vai ļoti elastīgā stāvoklī, bet darbības laikā - stiklveida vai kristāliskā stāvoklī. Atkarībā no procesu rakstura, kas saistīti ar izstrādājumu liešanu, plastmasu iedala termoreaktīvos un termoplastos. Termoplastika ietver materiālus, kuru pārstrādi produktos pavada tīkla polimēra veidošanās ķīmiskā reakcija - sacietēšana; šajā gadījumā plastmasa neatgriezeniski zaudē spēju pārveidoties viskozās plūsmas stāvoklī (šķīdumā vai kausē). Veidojot izstrādājumus no termoplastmasas, nesacietēšana nenotiek, un izstrādājumā esošais materiāls saglabā spēju atgriezties viskozas plūsmas stāvoklī.
Plastmasas parasti sastāv no vairākām savstarpēji saderīgām un nesaderīgām sastāvdaļām. Turklāt papildus polimēram plastmasas sastāvā var būt arī polimēru pildvielas, plastifikatori, kas pazemina polimēra plūsmas punktu un viskozitāti, polimēru materiālu stabilizatori, kas palēnina tā novecošanos, krāsvielas utt. Plastmasas var būt atsevišķas. -fāzes (viendabīgi) vai daudzfāžu (heterogēni, kompozītmateriāli). Viendabīgā plastmasā polimērs ir galvenā sastāvdaļa, kas nosaka materiāla īpašības. Atlikušās sastāvdaļas ir izšķīdinātas polimērā un spēj uzlabot noteiktas tā īpašības. Neviendabīgās plastmasās polimērs darbojas kā dispersijas vide (saistviela) attiecībā pret tajā izkliedētajām sastāvdaļām, kas veido neatkarīgas fāzes. Lai sadalītu ārējās ietekmes uz neviendabīgas plastmasas sastāvdaļām, ir jānodrošina spēcīga saķere saistvielas un pildvielas daļiņu saskares saskarē, ko panāk saistvielas adsorbcijas vai ķīmiskās reakcijas rezultātā ar pildvielas virsmu.
Pildīta plastmasa
Plastmasas pildviela var būt gāzes vai kondensētā fāzē. Pēdējā gadījumā tā elastības modulis var būt zemāks (zema moduļa pildvielas) vai augstāks (augsta moduļa pildvielas) nekā saistvielas elastības modulis.
Ar gāzi pildīta plastmasa ietver putu plastmasu - vieglākos materiālus no visām plastmasām; to šķietamais blīvums parasti ir no 0,02 līdz 0,8 g/cm 3 .
Zema moduļa pildvielas (tos dažkārt sauc par elastifikatoriem), kurām izmanto elastomērus, nesamazinot polimēra karstumizturību un cietību, nodrošina materiālam paaugstinātu izturību pret mainīgām un triecienslodzēm (sk. 1. tabulu), kā arī novērš audu augšanu. mikroplaisas saistvielā. Tomēr elastīgo plastmasu termiskās izplešanās koeficients ir augstāks, un deformācijas pretestība ir zemāka nekā monolītajām saistvielām. Elastinātājs ir izkliedēts saistvielā daļiņu veidā, kuru izmērs ir 0,2-10 mikroni. To panāk, polimerizējot monomēru uz sintētisko lateksa daļiņu virsmas, sacietējot oligomēru, kurā ir izkliedēts elastomērs, un mehāniski slīpējot cieta polimēra un elastomēra maisījumu. Uzpildīšanai ir jāveido kopolimērs saskarē starp elastifikatora daļiņām un saistvielu. Tas nodrošina saistvielas un elastifikatora kooperatīvu reakciju uz ārējām ietekmēm materiāla darbības apstākļos. Jo augstāks ir pildvielas elastības modulis un materiāla piepildījuma pakāpe ar to, jo lielāka ir pildītās plastmasas deformācijas izturība. Tomēr augsta moduļa pildvielu ieviešana vairumā gadījumu veicina atlikušo spriegumu rašanos saistvielā un līdz ar to polimēra fāzes stiprības un cietības samazināšanos.
Plastmasas ar cieto pildvielu īpašības nosaka pildījuma pakāpe, pildvielas un saistvielas veids, adhēzijas stiprība pie saskares robežas, robežslāņa biezums, pildvielas daļiņu forma, izmērs un relatīvais novietojums. Plastmasām ar nelielām pildvielas daļiņām, kas vienmērīgi izkliedētas pa visu materiālu, raksturīgas izotropas īpašības, kuru optimums tiek sasniegts tādā pildījuma pakāpē, kas nodrošina visa saistvielas tilpuma adsorbciju ar pildvielas daļiņu virsmu. Palielinoties temperatūrai un spiedienam, daļa saistvielas tiek desorbēta no pildvielas virsmas, kā rezultātā materiāls var tikt veidots sarežģītu formu izstrādājumos ar trausliem stiegrojuma elementiem. Mazās pildvielas daļiņas atkarībā no to rakstura dažādās pakāpēs paaugstina izstrādājuma elastības moduli, tā cietību, stiprību un piešķir tam berzes, pretberzes, siltumizolācijas, siltumvadošas vai elektriski vadošas īpašības.
Lai iegūtu zema blīvuma plastmasu, tiek izmantotas pildvielas dobu daļiņu veidā. Šādiem materiāliem (dažkārt sauktiem par sintaktiskajām putām) ir arī labas skaņas un siltumizolācijas īpašības.
Dabisko un sintētisko organisko šķiedru, kā arī neorganisko šķiedru (stikla, kvarca, oglekļa, bora, azbesta) izmantošana kā pildvielas, lai gan ierobežo liešanas metožu izvēli un apgrūtina sarežģītas konfigurācijas izstrādājumu ražošanu, bet strauji palielinās materiāla izturība. Šķiedru stiprinošā loma stikla šķiedrā, materiālos, kas pildīti ar ķīmiskajām šķiedrām (tā sauktajām organošķiedrām), oglekļa šķiedrām (sk. Oglekļa plastmasa) un stikla šķiedrām, izpaužas jau pie šķiedras garuma 2-4 mm. Palielinoties šķiedru garumam, stiprība palielinās to savstarpējās savišanas un saistvielā (ar augsta moduļa pildvielu) sprieguma samazināšanos, kas lokalizējas šķiedru galos. Gadījumos, kad to pieļauj izstrādājuma forma, šķiedras sastiprina kopā diegos un dažādu pinumu audumos.
Plastmasa, kas pildīta ar audumu (teksolīti) ir slāņveida plastmasa, kurai raksturīga īpašību anizotropija, jo īpaši augsta izturība gar pildvielas slāņiem un zema izturība perpendikulārā virzienā. Šis laminētās plastmasas trūkums ir daļēji novērsts, izmantojot t.s. lielgabarīta audumi, kuros savīti atsevišķi audumi (slāņi). Saistviela aizpilda aušanas spraugas un, sacietējot, nofiksē no pildvielas sagatavei piešķirto formu.
Vienkāršu formu izstrādājumos un it īpaši dobos rotācijas ķermeņos pildvielas šķiedras atrodas ārējo spēku darbības virzienā. Šādu plastmasu izturību noteiktā virzienā galvenokārt nosaka šķiedru izturība; saistviela tikai fiksē izstrādājuma formu un vienmērīgi sadala slodzi pa šķiedrām. Izstrādājuma elastības modulis un stiepes izturība gar šķiedru izvietojumu sasniedz ļoti augstas vērtības (skat. 1. tabulu). Šie rādītāji ir atkarīgi no plastmasas pildījuma pakāpes.
Paneļu konstrukcijām ir ērti izmantot laminētu plastmasu, kas pildīta ar koka finieri vai papīru, tai skaitā sintētisko šķiedru papīru (skat. Koka plastmasa, Getinaks). Ievērojams paneļu svara samazinājums, saglabājot stingrību, tiek panākts, izmantojot trīsslāņu jeb sendviča struktūras materiālus ar putupolistirola vai šūnveida starpslāni.
Galvenie termoplastu veidi
No termoplastiem visdažādākie lietojumi ir polietilēns, polivinilhlorīds un polistirols, galvenokārt viendabīgu vai elastīgu materiālu veidā, retāk pildīti ar gāzi un pildīti ar minerālpulveriem vai sintētiskām organiskām šķiedrām.
Plastmasas uz polietilēna bāzes ir viegli formējamas un metināmas sarežģītu formu izstrādājumos, tās ir izturīgas pret triecienu un vibrācijas slodzēm, ķīmiski izturīgas, tām ir augstas elektroizolācijas īpašības (dielektriskā konstante 2,1-2,3) un zems blīvums. Izstrādājumi ar paaugstinātu izturību un karstumizturību ir izgatavoti no polietilēna, kas pildīts ar īsu (līdz 3 mm) stiklšķiedru. Ar 20% pildījuma pakāpi stiepes izturība palielinās 2,5 reizes, lieces izturība 2 reizes, triecienizturība 4 reizes un karstumizturība 2,2 reizes.
Cietā plastmasa uz polivinilhlorīda bāzes – vinila plastmasa, tai skaitā elastīga (triecienizturīga), ir daudz grūtāk formējama nekā polietilēna plastmasa, taču tās izturība pret statiskām slodzēm ir daudz augstāka, šļūde mazāka un cietība augstāka. Plašāk tiek izmantota plastificēta polivinilhlorīda plastmasa. Tas ir viegli veidojams un uzticami metināms, un nepieciešamā stiprības, deformācijas stabilitātes un karstumizturības kombinācija tiek panākta, izvēloties plastifikatora un cietās pildvielas attiecību.
Plastmasas uz polistirola bāzes tiek formētas daudz vieglāk nekā no vinila plastmasas, to dielektriskās īpašības ir tuvas polietilēna plastmasas īpašībām, tās ir optiski caurspīdīgas un izturības ziņā pret statiskām slodzēm nav daudz zemākas par vinila plastmasu, taču tās ir ir trauslāki, mazāk izturīgi pret šķīdinātājiem un ir viegli uzliesmojoši. Zemā triecienizturība un lūzums, ko izraisa strauja mikroplaisu augšana – īpašības, kas īpaši raksturīgas polistirola plastmasām – tiek novērstas, piepildot tās ar elastomēriem, t.i., polimēriem vai kopolimēriem ar stiklošanās temperatūru zem -40°C. Augstākās kvalitātes elastīgais (triecienizturīgs) polistirols tiek ražots, polimerizējot stirolu uz stirola-butadiēna vai nitrila-butadiēna lateksa daļiņām.
Materiāls, ko sauc par ABS, satur apmēram 15% gēla frakcijas (polistirola blokkopolimēri un šie butadiēna kopolimēri), kas veido robežslāni un savieno elastomēra daļiņas ar polistirola matricu. Materiāla salizturību ierobežo elastomēra stiklošanās temperatūra, karstumizturību ierobežo polistirola stiklošanās temperatūra.
Uzskaitīto termoplastu karstumizturība ir diapazonā no 60-80 ° C, termiskās izplešanās koeficients ir augsts un sasniedz 1 x 10 -4 , to īpašības krasi mainās, nedaudz mainoties temperatūrai, deformācijas stabilitāte zem slodzes ir zema. Termoplasti, kas pieder pie jonomēru grupas, piemēram, etilēna, propilēna vai stirola kopolimēri ar monomēriem, kas satur jonogēnas grupas (parasti nepiesātinātās karbonskābes vai to sāļus), ir daļēji brīvi no šiem trūkumiem. Zem plūsmas temperatūras jonogēno grupu mijiedarbības dēļ starp makromolekulām veidojas spēcīgas fizikālās saites, kuras tiek iznīcinātas, polimēram mīkstinot. Jonomēri veiksmīgi apvieno termoplastmasas, kas ir labvēlīgas liešanas izstrādājumu īpašībām, ar tīkla polimēriem raksturīgajām īpašībām, t.i., ar paaugstinātu deformācijas izturību un stingrību. Tomēr jonu grupu klātbūtne polimērā samazina tā dielektriskās īpašības un mitruma izturību.
Uz polipropilēna, poliformaldehīda, polikarbonātu, poliakrilātu, poliamīdu, īpaši aromātisko poliamīdu bāzes tiek ražotas plastmasas ar augstāku karstumizturību (100-130 °C) un mazāk krasām īpašību izmaiņām, pieaugot temperatūrai. Strauji paplašinās no polikarbonātiem izgatavoto izstrādājumu klāsts, arī ar stiklšķiedru pildīto.
Politetrafluoretilēna un tetrafluoretilēna kopolimēru plastmasu ķīmiskā izturība, triecienizturība un dielektriskās īpašības ir īpaši augstas (skat. Fluoroplastika). Materiāli uz poliuretāna bāzes veiksmīgi apvieno nodilumizturību ar salizturību un ilgstošu izturību mainīgas slodzes apstākļos. Polimetilmetakrilātu izmanto, lai izgatavotu optiski caurspīdīgus, laikapstākļiem izturīgus materiālus.
Sacietēšanas reakciju neesamība termoplastu formēšanas laikā ļauj ārkārtīgi intensificēt apstrādes procesu. Galvenās termoplastisko izstrādājumu liešanas metodes ir iesmidzināšana, ekstrūzija, vakuumformēšana un izpūšana. Tā kā augstas molekulmasas polimēru kausējuma viskozitāte ir augsta, termoplastu formēšanai uz iesmidzināšanas formēšanas mašīnām vai ekstrūderiem ir nepieciešams īpašs spiediens 30-130 Mn/m = (300-1300 kgf/cm). 2 ).
Termoplastu ražošanas turpmākā attīstība ir vērsta uz materiālu radīšanu no tiem pašiem polimēriem, bet ar jaunām īpašību kombinācijām, izmantojot elasticētājus, pulveri un īsšķiedru pildvielas.
Galvenie termoreaktīvo elementu veidi
Pēc termoreaktīvo izstrādājumu formēšanas pabeigšanas polimēra fāze iegūst tīkla (trīsdimensiju) struktūru. Sakarā ar to cietinātajiem termoreaktīvajiem materiāliem ir augstāka cietība, elastības modulis, karstumizturība, noguruma izturība un zemāks termiskās izplešanās koeficients nekā termoplastiem; Turklāt kaltētu termoreaktīvo materiālu īpašības nav tik krasi atkarīgas no temperatūras. Tomēr cietināto termoreaktīvo materiālu nespēja pārveidoties viskozās plūsmas stāvoklī liek polimēra sintēzei veikt vairākus posmus.
Pirmais posms beidzas ar oligomēru (sveķu) ražošanu - polimēriem ar molekulmasu 500-1000. Šķīduma vai kausējuma zemās viskozitātes dēļ sveķus ir viegli sadalīt pa pildvielas daļiņu virsmu pat tad, ja pildījuma pakāpe sasniedz 80-85% (pēc svara). Pēc visu komponentu ievietošanas termoreaktīvo konstrukciju plūstamība saglabājas tik augsta, ka izstrādājumus no tā var veidot, izlejot (lejot), kontaktformējot vai tinot. Šādus termoreaktīvos materiālus sauc par premiksiem, ja tie satur pildvielu mazu daļiņu veidā, un par prepregiem, ja pildviela ir nepārtrauktas šķiedras, audums vai papīrs. Tehnoloģiskā iekārta produktu formēšanai no premiksiem un prepregiem ir vienkārša un enerģijas izmaksas ir zemas, taču procesi ietver materiāla turēšanu atsevišķās veidnēs, lai sacietētu saistvielu. Ja sveķus sacietē ar polikondensācijas reakciju, tad izstrādājumu formēšanu pavada spēcīga materiāla saraušanās un tajā rodas ievērojams atlikušais spriegums, un cietība, blīvums un izturība nesasniedz maksimālās vērtības (izņemot produkti, kas iegūti, tinot ar spriegojumu).
Lai izvairītos no šiem trūkumiem, tehnoloģija produktu ražošanai no sveķiem, kas cietināti ar polikondensācijas reakciju, nodrošina papildu posmu (pēc komponentu sajaukšanas) - saistvielas iepriekšēju sacietēšanu, ko veic velmēšanas vai žāvēšanas laikā. Tajā pašā laikā tiek samazināts materiāla turpmākās turēšanas ilgums veidnēs un uzlabota izstrādājumu kvalitāte, taču veidņu piepildīšana saistvielas plūstamības samazināšanās dēļ kļūst iespējama tikai pie 25 g. -60 MN/m 2 (250-600 kgf / cm2).
Sveķi termoreaktīvos var sacietēt spontāni (jo augstāka temperatūra, jo lielāks ātrums) vai ar polifunkcionālas mazmolekulāras vielas - cietinātāja palīdzību.
Termoreaktīvi ar jebkuru pildvielu tiek izgatavoti, kā saistvielu izmantojot fenola sveķus, kas bieži ir elastīgi ar polivinilbutirālu, nitrilbutadiēna gumiju, poliamīdiem, polivinilhlorīdu (šādus materiālus sauc par fenoliem) un epoksīda sveķiem, kas dažkārt modificēti ar fenola vai anilīna formaldehīda oligosveķiem vai konservējošiem. ēteri .
Augstas stiprības plastmasas ar karstumizturību līdz 200 °C tiek ražotas, kombinējot stikla šķiedras vai audumus ar cietēšanas oligoesteriem, fenola formaldehīda vai epoksīdsveķiem. Izstrādājumu ražošanā, kas ilgstoši darbojas 300 °C temperatūrā, izmanto stikla šķiedras vai azbesta plastmasu ar silīcija organisko saistvielu; pie 300-340 °C - poliimīdi kombinācijā ar silīcija dioksīdu, azbestu vai oglekļa šķiedrām; 250-500 °C temperatūrā gaisā un 2000-2500 °C inertā vidē - fenoli vai poliamīda bāzes plastmasas, kas pildītas ar oglekļa šķiedru un pakļautas karbonizācijai (grafitizācijai) pēc izstrādājumu formēšanas.
Augsta moduļa plastmasa [elastības modulis 250-350 Gn/m 2 (25 000–35 000 kgf/mm 2 )) tiek ražoti, kombinējot epoksīdsveķus ar oglekļa, bora vai monokristāliskām šķiedrām (sk. arī Kompozītmateriāli). Monolītās un vieglās plastmasas, izturīgas pret vibrācijas un triecienslodzēm, ūdensizturīgas un saglabājot dielektriskās īpašības un hermētiskumu sarežģītos slodzes apstākļos, tiek izgatavotas, kombinējot epoksīda, poliestera vai melamīna-formaldehīda sveķus ar sintētiskām šķiedrām vai audumiem, papīru no šīm šķiedrām.
Visaugstākās dielektriskās īpašības (dielektriskā konstante 3,5-4,0) ir raksturīgas materiāliem, kuru pamatā ir kvarca šķiedras un poliestera vai silīcija organiskā saistviela.
Koksnes laminētās plastmasas tiek plaši izmantotas būvmateriālu rūpniecībā un kuģu būvē.
Plastmasas ražošanas apjoms un patēriņa struktūra
Plastmasas materiāli, kuru pamatā ir dabiskie sveķi (kolofonija, šellaka, bitumens utt.), ir zināmi kopš seniem laikiem. Vecākā no mākslīgā polimēra – celulozes nitrāta – izgatavotā plastmasa ir celuloīds, kura ražošana sākās ASV 1872. gadā. 1906.–1910. gadā izmēģinājuma kārtā tika uzsākta pirmo termoreaktīvo materiālu – materiālu, kuru pamatā ir fenola-formaldehīda sveķi – ražošana. ražošana Krievijā un Vācijā. 30. gados PSRS, ASV, Vācijā un citās rūpnieciski attīstītajās valstīs tiek organizēta termoplastu - polivinilhlorīda, polimetilmetakrilāta, poliamīdu, polistirola - ražošana. Taču strauja plastmasas rūpniecības attīstība sākās tikai pēc Otrā pasaules kara (1939–1945). 50. gados Daudzās valstīs tiek sākta lielākās tonnāžas plastmasas — polietilēna — ražošana.
1973. gadā pasaulē plastmasu polimēru ražošana sasniedza ~ 43 miljonus tonnu, no kuriem aptuveni 75% bija termoplasti (25% polietilēns, 20% polivinilhlorīds, 14% polistirols un tā atvasinājumi, 16% citas plastmasas). Ir tendence turpināt palielināt termoplastu (galvenokārt polietilēna) īpatsvaru kopējā plastmasas ražošanā.
Lai gan termoreaktīvo sveķu īpatsvars kopējā plastmasu polimēru ražošanā ir tikai aptuveni 25%, faktiski termoreaktīvo sveķu ražošanas apjoms ir lielāks nekā termoplastu augstās sveķu pildījuma pakāpes (60-80%) dēļ.
Plastmasas ražošana attīstās daudz intensīvāk nekā tradicionālie celtniecības materiāli, piemēram, čuguns un alumīnijs.
Plastmasas patēriņš būvniecībā nepārtraukti pieaug. P Tas ir saistīts ne tikai ar polimēru unikālajām fizikālajām un mehāniskajām īpašībām, bet arī ar to vērtīgajām arhitektūras un konstrukcijas īpašībām. Galvenās plastmasas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem būvmateriāliem ir vieglums un salīdzinoši augsta īpatnējā izturība. Pateicoties tam, var ievērojami samazināt būvkonstrukciju svaru, kas ir mūsdienu industriālās būvniecības svarīgākā problēma.
Plastmasa ieņem vienu no vadošajām pozīcijām starp konstrukciju materiāliem mašīnbūvē. To patēriņš šajā nozarē kļūst salīdzināms (tilpuma vienībās) ar tērauda patēriņu. Plastmasas izmantošanas iespējamību mašīnbūvē galvenokārt nosaka iespēja samazināt izstrādājumu izmaksas. Vienlaikus tiek uzlaboti arī mašīnu svarīgākie tehniskie un ekonomiskie parametri - samazināts svars, palielināta izturība, uzticamība utt. no plastmasas izgatavoti uzgriežņi, plašs tehnoloģisko iekārtu klāsts utt.
Galvenās plastmasas priekšrocības, kas nosaka to plašo pielietojumu lidmašīnu būvē, ir vieglums un spēja mainīt tehniskās īpašības plašā diapazonā. Termoplastu izmanto stiklojuma elementu, antenu antenu radomu ražošanā, lidmašīnu iekštelpu dekoratīvai apdarei u.c., putuplastu un šūnveida plastmasu izmanto kā pildvielas ļoti noslogotām trīsslāņu konstrukcijām.
Plastmasas pielietojuma jomas kuģu būvē ir ļoti dažādas, un izmantošanas iespējas ir gandrīz neierobežotas. Tos izmanto kuģu korpusu un korpusu konstrukciju (galvenokārt stiklšķiedras) ražošanā, kuģu mehānismu, instrumentu detaļu ražošanā, telpu apdarei, to siltuma, skaņas un hidroizolācijai.
Automobiļu rūpniecībā īpaši lielas perspektīvas ir plastmasas izmantošanai kabīņu, virsbūvju un to lielo daļu ražošanā, jo Virsbūve veido apmēram pusi no automašīnas svara un ~ 40% no tās izmaksām. Plastmasas korpusi ir uzticamāki un izturīgāki nekā metāla, un to remonts ir lētāks un vienkāršāks. Taču plastmasa vēl nav kļuvusi plaši izplatīta liela izmēra automašīnu detaļu ražošanā, galvenokārt nepietiekamas stingrības un salīdzinoši zemās laikapstākļu izturības dēļ. Plastmasu visplašāk izmanto automašīnu iekšējai apdarei. No tiem tiek izgatavotas arī dzinēja, transmisijas un šasijas daļas. Plastmasas milzīgo nozīmi elektrotehnikā nosaka tas, ka tā ir visu elektrisko mašīnu, ierīču un kabeļu izstrādājumu izolācijas elementu pamats vai būtiska sastāvdaļa. Plastmasu bieži izmanto, lai aizsargātu izolāciju no mehāniskās slodzes un agresīvas vides, konstrukciju materiālu ražošanā utt.
Lit.: Polimēru enciklopēdija, 1.–2. t., M., 1972–1974; Plastmasas tehnoloģija, red. V. V. Koršaka, M., 1972; Losev I.P., Trostyanskaya E.B., Sintētisko polimēru ķīmija, 3. izdevums, M., 1971; Plastmasa strukturālām vajadzībām, red. E. B. Trostjanskojs, M., 1974.
Mūsu civilizāciju var saukt par plastmasas civilizāciju: dažāda veida plastmasu un polimērmateriālus var atrast burtiski visur.
Tomēr vidusmēra cilvēkam diez vai ir labs priekšstats par to, kas ir plastmasa un no kā tā ir izgatavota.
Kas ir plastmasa?
Pašlaik plastmasa jeb plastmasa attiecas uz veselu mākslīgas (sintētiskas) izcelsmes materiālu grupu. Tos ražo ķīmisko reakciju ķēdē no organiskām izejvielām, galvenokārt no dabasgāzes un smagajām naftas frakcijām. Plastmasa ir organiskas vielas ar garām polimēru molekulām, kas sastāv no vienkāršāku vielu molekulām, kas savienotas viena ar otru.
Mainot polimerizācijas apstākļus, ķīmiķi iegūst plastmasu ar vēlamajām īpašībām: mīkstu vai cietu, caurspīdīgu vai necaurspīdīgu utt. Plastmasu mūsdienās izmanto burtiski visās dzīves jomās, sākot no datortehnikas ražošanas līdz mazu bērnu aprūpei.
Kā tika izgudrota plastmasa?
Pasaulē pirmo plastmasu Anglijas pilsētā Birmingemā izgatavoja metalurgs A. Parks. Tas notika 1855. gadā: pētot celulozes īpašības, izgudrotājs to apstrādāja ar slāpekļskābi, pateicoties kam viņš uzsāka polimerizācijas procesu, iegūstot nitrocelulozi. Izgudrotājs savu radīto vielu nosauca savā vārdā – parkezīns. Parks atvēra savu uzņēmumu, lai ražotu parkezīnu, kas drīz kļuva pazīstams kā mākslīgais ziloņkauls. Tomēr plastmasas kvalitāte bija slikta, un uzņēmums drīz bankrotēja.
Pēc tam tehnoloģija tika uzlabota, un plastmasas ražošanu turpināja Dž. Hite, kurš savu materiālu nosauca par celuloīdu. No tā tika izgatavoti dažādi izstrādājumi, sākot no apkaklēm, kuras nebija jāmazgā, līdz biljarda bumbiņām.
1899. gadā tika izgudrots polietilēns, un interese par organiskās ķīmijas iespējām pieauga eksponenciāli. Bet līdz divdesmitā gadsimta vidum plastmasa ieņēma diezgan šauru tirgus nišu, un tikai PVC ražošanas tehnoloģijas izveide ļāva no tiem ražot plašu mājsaimniecības un rūpniecības preču klāstu.
Plastmasas veidi
Pašlaik nozare ražo un izmanto daudzu veidu plastmasu.
Pamatojoties uz to sastāvu, plastmasu iedala:
- lokšņu termoplastiskās masas - organiskais stikls, vinila plastmasa, kas sastāv no sveķiem, plastifikatora un stabilizatora; 
- laminēta plastmasa, kas pastiprināta ar vienu vai vairākiem papīra, stikla šķiedras u.tml. slāņiem;
— stikla šķiedra – plastmasas, kas pastiprinātas ar stikla šķiedru, azbesta šķiedru, kokvilnas šķiedru utt.;
- iesmidzināšanas formēšanas masas - plastmasas, kas nesatur citas sastāvdaļas, izņemot polimēru savienojumus;
— presēšanas pulveri – plastmasas ar pulvera piedevām.
Atkarībā no polimēru saistvielas veida plastmasas iedala:
- fenola plastmasas, kas izgatavotas no fenola-formaldehīda sveķiem;
— aminoplasti, kas izgatavoti no melamīna-formaldehīda un urīnvielas-formaldehīda sveķiem;
- epoksīda plastmasa, izmantojot epoksīda sveķus kā saistvielu.
Pamatojoties uz to iekšējo struktūru un īpašībām, plastmasu iedala divās lielās grupās:
- termoplasti, kas karsējot kūst, bet pēc atdzesēšanas saglabā sākotnējo struktūru;
— termoreaktīvi ar lineāra tipa sākotnējo struktūru, kas cietēšanas laikā iegūst tīklveida struktūru, bet atkārtoti karsējot pilnībā zaudē savas īpašības.
Termoplastu var izmantot atkārtoti, lai to izdarītu, tie ir tikai jāsadrupina un jāizkausē. Darba īpašību ziņā termoreaktīvi parasti ir nedaudz labāki par termoplastiem, taču, pakļaujot tiem spēcīgai karsēšanai, to molekulārā struktūra tiek iznīcināta un pēc tam netiek atjaunota.
No kā izgatavotas plastmasas?
Lielākā daļa plastmasas izejvielu ir ogles, dabasgāze un nafta. No tām ķīmiskās reakcijās tiek izdalītas vienkāršas (mazmolekulāras) gāzveida vielas - etilēns, benzols, fenols, acetilēns u.c., kuras pēc tam polimerizācijas, polikondensācijas un polipievienošanās reakcijās pārvēršas sintētiskajos polimēros. Polimēru lieliskās īpašības ir izskaidrojamas ar augstas molekulmasas saišu klātbūtni ar lielu skaitu sākotnējo (primāro) molekulu. 
Daži polimēru ražošanas posmi ir sarežģīti un videi ārkārtīgi bīstami procesi, tāpēc plastmasas ražošana kļūst pieejama tikai augstā tehnoloģiskā līmenī. Tajā pašā laikā gala produkti, t.i. Plastmasa parasti ir pilnīgi neitrāla un tai nav negatīvas ietekmes uz cilvēka veselību.
