Какие свойства аморфных пластмасс
Из-за своей «ватной структуры» аморфные полимеры обладают определенными свойствами которые, с одной стороны, делают аморфные полимеры идеально подходящими для высокотемпературных применений, а с другой стороны требуют внимательной обработки. К аморфным термопластам относятся: Полистирол (PS), Поликарбонат (PC, TECANAT), Полиметилметакрилат (PMMA, Оргстекло), Полисульфон (PSU, TECASON S), Полифениленсульфид (PPSU, TECASON P), Полиэфирсульфон (PES, TECASON E), Полиэфиримид (PEI), Полипарафенилен (PPP).
Аморфные полимеры в основном прозрачные. Аморфные пластики обладают очень низкой ползучестью, высокой термостойкостью и прекрасной стабильностью размеров. К положительным свойствам аморфных пластиков можно отнести и низкое коробление, отличные свойства электроизоляции. Но не всегда и не везде применение этих пластиков возможно в виду низкой химической стойкости и высокой чувствительности к растрескиванию при напряжении. Аморфные пластики достаточно ломкие.
К примеру, аморфные полимеры могут прекрасно эксплуатироваться при высоких температурах, но стоит ввести в условия эксплуатации определенные агрессивные химические вещества и эксплуатация детали станет невозможной. Или… Эти пластики показывают стабильные свойства электроизоляции даже при воздействие высоких температур, но стоит добавить высокую механическую нагрузку и вновь деталь имеет все шансы выйти из строя.
В некоторых случаях применяются только аморфные пластики, и тогда стоит очень внимательно относиться к их обработке, дабы минимизировать и/или исключить риск поломки.
→ Аморфные полимеры имеют низкую тенденцию к деформации и наиболее подходят для специальных применений (неподвижных частей).
При механической обработке аморфных пластиков стоит избегать применения охлаждающих жидкостей, ведь обрабатываемые материалы подвержены образованию напряжений, что может привести к растрескиванию заготовки или детали.
Если все же применение охлаждающих жидкостей является необходимым, то детали следует промыть в чистой воде или изопропаноле сразу после обработки. Пожалуйста, используйте подходящие охлаждающие вечества, которыми являются чистая вода, сжатый воздух или специальные вещества, информацию о которых Вы можете получить у Вашего поставщика охлаждающих жидкостей.
Кроме того, насколько возможно, следует выбирать индивидуальные параметры механической обработки для данных материалов. Не рекомендуется использовать слишком высокие темпы подачи. Избегайте чрезвычайного давления и напряжения. По возможности выбирайте более высокую скорость вращения. Обязательно используйте подходящие и остро заточенные инструменты.
При разработке конструкции детали из аморфных полимеров необходимо учитывать тепловое расширение материалов, в паре с которыми будет работать деталь из аморфного пластика. Как во время обработки, так и при конструировании детали стоит избегать напряжений сдвига. Геометрия детали должна выбираться в соответствие с типом полимера. Избегайте острых краев. Предпочтительнее выбирать внутренние, хотя бы немного закругленные края.
→ При подходящей обработке аморфные материалы могут использоваться для производства деталей с очень стабильными размерами и очень узкими допусками.
Не стоит забывать и о термообработке. Правильная термообработка перед механической обработкой пластика или между стадиями механической обработки можем снизить риск образования микротрещин или раскалывания деталей.
→ Подробные рекомендации механической обработки и отжига аморфных пластиков Вы можете найти в брошюре «Рекомендации по обработке технических пластмасс» и в каталоге «Технические (инженерные) пластики» (раздел «Скачать», «Брошюры и каталоги»).
→ Более подробно об отжиге и термообработке аморфных полимеров Вы можете узнать на странице «Термообработка».
Источник
Пластмасса — это высокопрочный, эластичный материал, который при нагревании становится мягким и пластичным. В этот промежуток времени из нее можно слепить практически все что угодно. После остывания изделие вновь становится твердым.
Краткая история появления
Считается, что первооткрывателем пластмассы был британский изобретатель Паркс. В 1855г. он решил чем-нибудь заменить материал бильярдных шаров. В то время они состояли из слоновой кости.
Он смешал масло камфорного дерева, нитроцеллюлозу (хлопок + азотная и серная кислота) и спирт. При нагревании получил однородную жидкую смесь, которая при охлаждении застыла и стала твердой. Это и была первая разновидность пластмассы, полученная искусственным путем из природных и химических материалов.
И только через сто лет в 1953г. немецкий профессор Штаудингер открыл синтетическую макромолекулу (молекула с очень большим количеством атомов и большой массой). Она то и стала базовой прародительницей для получения разнообразных видов промышленного пластика.
Если не вдаваться в научные подробности, новые виды пластмасс создаются следующим образом: в макромолекуле, особым образом, меняют расположение звеньев малых молекул. Эти цепочки называются полимерами. От этих «перестроений» рождаются материалы с определенными физико-механическими характеристиками.
Химики всего мира сразу, после этого открытия, стали выстраивать из этих кубиков трансформеров конструкции с ранее невиданными свойствами.
Свойства
Изделия из пластмасс имеют следующие особенности:
1. Для дизайнеров и инженеров это тот материал, из которого можно изготавливать самые сложные по форме конструкции.
2. Отличаются экономичностью в сравнении с аналогичными продуктами из других материалов. Малые энергетические затраты при производстве. Простота формовки.
3. Почти все виды пластика не нуждаются в покраске, так как они имеют свои различные цветовые гаммы.
4. У них небольшой вес.
5. Обладают высокой эластичностью.
6. Являются отличными диэлектриками (т.е. практически не проводят электрический ток).
7. Обладают низкой теплопроводностью (отличные теплоизоляторы).
8. У материалов высокий коэффициент шумоизоляции.
9. Не подвержены, в отличие от металлов коррозии.
10. Имеют хорошую устойчивость к перепадам дневных и межсезонных температур.
11. У пластиков высокая стойкость ко многим агрессивным химическим средам.
12. Они могут выдержать большие механические нагрузки.
Применение пластмасс
Пластмассы прекрасно могут заменять функции многих, более дорогих в изготовлении, металлических, бетонных или деревянных изделий. И в промышленности и в быту этот материал используется повсеместно.
1. На наземном, морском и авиационном транспорте применение пластмассовых частей и деталей машин существенно снижает их вес и стоимость.
2. В машиностроении из пластика изготавливают: технологическую оснастку; подшипники скольжения; зубчатые и червячные колеса; детали тормозных устройств; рабочие емкости и прочее.
3. В электротехнике многие виды пластмасс используют для производства корпусов приборов, изоляционного материала и др.
4. В строительстве применяют сделанные из пластика несущие конструкции, отделочные и кровельные материалы, вентиляционные устройства, навесы, панели, двери, окна, рабочий инструмент и др.
5. В сельском хозяйстве из пластиковых полупрозрачных листов сооружают теплицы.
6. В медицине большинство аппаратов и приборов состоят из пластмассовых частей и деталей. А многие человеческие органы чаще всего заменяют их пластиковыми аналогами.
7. В быту полно изделий из пластика. Это — посуда, телевизоры, компьютеры, мобильные телефоны, обувь, одежда и др.
Маркировка пластмасс
Умение правильно расшифровывать буквенную маркировку пластика необходимо хотя бы для того, чтобы не нанести непоправимый вред здоровью при пользовании изделиями из этого материала.
Некоторые виды пластика способны медленно разрушать организм человека. Отказаться от них полностью мы не сможем, но уменьшить отрицательное влияние вполне реально.
Внимательно изучайте товар, который планируете купить. Производитель обязан маркировать свои изделия. Если специальное обозначение отсутствует — это должно вас насторожить.
Сами пластмассы не являются канцерогенами, а ими могут быть некоторые вещества в них содержащиеся. Они добавляются производителями для получения тех или иных свойств материала.
Определиться с типом пластика возможно, если на изделии имеется соответствующая маркировка. Обозначение часто наносят в виде треугольника, стороны которого состоят из трех стрелок. Под фигурой – аббревиатура, а внутри – цифра. На промышленных продуктах маркировка обычно выштамповывается в своеобразных скобках. Например, это может выглядеть так: >PC<, >PUR<, >PP/EPDM<, и др.
Виды и применение пластмасс
Разновидности пластика и их сфера применения основываются на том, какие полимеры являются базовыми – синтетические или природные. Эти материалы могут быть в виде термопластичных пластмасс (обратимыми по форме) и термореактивными (необратимыми).
Самыми распространенными в производстве и в быту являются следующие виды:
• (1) PET или PETE – лавсан (полиэтилентерефталат). Чаще всего используется при изготовлении упаковок, обивок и одноразовых стаканчиков для холодных напитков. Не рекомендуется повторное применение и изготовление из него детских игрушек.
• (2) HDPE или PE HD – так обозначается полиэтилен высокой плотности и полиэтилен низкого давления. Используют при изготовлении пластиковых пакетов, пищевых контейнеров, посуды, тары для моющих средств, ненагруженных деталей оборудования, покрытий, футляров и фольги. Относительно безопасен, но может выделять токсичное вещество (формальдегид).
• (3) PVC или V — это маркировка поливинилхлорида (или просто — ПВХ). Используется только в технических целях при производстве химического оборудования, различных деталей, элементов напольных покрытий, изоленты, жалюзи, мебели, окон, труб и тары. Эти виды пластмасс при сжигании выделяют много ядовитых веществ.
• (4) LDPE или PEBD – обозначение полиэтилена низкой плотности и высокого давления. Из него изготавливают пакеты, брезент, мусорные мешки, компакт-диски и линолеум. Относительно безопасен для человека, но вреден в плане экологии.
• (5) PP – маркировка полипропилена. Используют для изготовления детских игрушек, пищевых контейнеров, упаковок и медицинских шприцов. Идеальный материал для труб, элементов холодильного оборудования и деталей в автомобильной промышленности. Практически безвреден, хотя в некоторых случаях может выделяться формальдегид – ядовитый для здоровья человека газ.
• (6) PS – полистирол. Из него изготавливают сэндвич-панели, теплоизоляционные строительные плиты, оборудование, изоляционные пленки, стаканчики, чашки, столовые приборы, пищевые контейнеры, лоточки для различных видов продуктов. Не рекомендуется для повторного использования. В случае горения выделяет ядовитый стирол.
• (7) O или OTHER– полиамид, поликарбонат и другие виды пластмасс. Используют в производстве точных деталей машин, радио- и электротехники, аппаратуры, а также при изготовлении бутылок для воды, игрушек, бутылочек для детей и упаковок. При частом нагревании или мытье выделяют вещество (бисфенол А), ведущее к гормональным сбоям в человеческом организме.
В строительстве часто используют следующие виды пластика:
• Полимербетон. Это композиционный материал, созданный на основе термореактивных полимеров на основе эпоксидной смолы. Хрупкость этого пластика нивелируется волокнистыми наполнителями – стекловолокном и асбестом. Полимербетон применяется при изготовлении конструкций, стойких к различным агрессивным средам.
• Стеклопластик – листовой материал из тканей и стеклянных волокон, связанных полимером.
• Напольные материалы – это разные виды вязких жидких составов на основе полимеров и рулонные покрытия. Широко применяется в строительстве поливинилхлоридный линолеум. Он обладает хорошими теплозвукоизоляционными показателями.
К термореактивным видам пластмасс относятся:
• Фенопласт. Применяется для изготовления вилок, розеток, пепельниц корпусов сотовых телефонов, радиоприборов и изделий галантереи.
• Аминопласты. Используют в производстве электротехнических деталей, клея для дерева, пенистых материалов, галантереи и тонких покрытий для украшений.
• Стекловолокниты. Они чаще всего, применяются в машиностроении для изготовления крупногабаритных изделий несложных форм (лодок, кузовов автомобилей, корпусов приборов и пр.) и силовых электротехнических деталей.
• Полиэстеры – на их основе создают части автомобилей, спасательные лодки, корпусы летательных аппаратов, кровельные плиты для крыш, мебель, мачты для антенн, плафоны ламп, удочки, лыжи и палки, защитные каски и др.
• Эпоксидная смола — применяется как изоляционный материал: в трансформаторах, электромашинах и приборах, в радиотехнике (для печатных схем) и при производстве телефонной арматуры.
Производство
Основным сырьем при производстве пластмасс является этилен. С его помощью получают полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.
Нарушение технологии режима полимеризации, ухудшает качество готовой продукции. В ней могут появиться поры в виде пузырьков и разводов. Существуют следующие виды пористости пластмассы: гранулярная, газовая и пористость сжатия. Такие дефекты недопустимы при изготовлении продуктов, влияющих на здоровье человека, например съемных протезов. Для их изготовления используются базисные пластмассы (самотвердеющие, при смешивании специального порошка и жидкости, материалы).
Существует несколько основных технологий производства пластмассовых изделий:
1. Технология выдувания. Хорошо разогретая формовочная масса заливается в открытую опоку, после чего ее герметично закрывают. Затем туда подается сжатый воздух, который распыляет горячий пластик по стенкам заданной формы.
2. Формовка посредством вакуума (процесс изготовления проводится с перепадами воздушного давления).
3. Технология литья. Жидкая пластмасса заливается в специальные емкости, в которых происходит охлаждение и формовка материала.
4. Метод экструзии. Размягченную пластичную массу, продавливают через специальные отверстия в приспособление, которое формирует готовое изделие.
5. Прессование. Это самый распространенный способ получения продукции из термоактивных пластмасс. Формование выполняется в специальных опоках под воздействием высокого давления и температуры.
Тонет ли пластик в воде?
По поведению пластика в воде можно определить его вид.
Плотность воды известна – 1,10 г/куб.см. Для разных видов пластмасс она варьируется от 0,90 г/куб.см до 2,21 г/куб.см.
Легче воды только:
1. Полипропилен (0,90 г/куб.см).
2. Полиэтилен высокого давления (0,92 г/куб.см).
3. Полиэтилен низкого давления (0,96 г/куб.см).
Только эти виды пластика будут плавать, остальные пойдут ко дну.
Одним из самых тяжелых видов пластика является фторопласт с плотностью — 2,20 г/куб.см.
Источник