- •Состав пластических масс
- •IV. Классификация пластических масс
- •Технологические способы и методы создания изделий из пластмасс
- •1. Прессование
- •2. Литье под давлением
- •3. Экструзия (шприцевание, выдавливание)
- •4. Каландрование
- •5. Пневматическое формование
- •6. Штампование
- •7. Механическая обработка
- •8. Переработка спеканием
- •9. Сварка и склеивание
29(2) Классификация ассортимента изделий из пластмасс. Особенности экспертизы качества посуды из пластмасс. Приоритет показателей безопасности.
Состав пластических масс
Одни пластмассы состоят только из полимера (синтетической смолы или химически видоизмененного природного высокомолекулярного вещества), к которому может добавляться немного красителей и стабилизаторов. Другие пластмассы (композиционные) содержат, кроме того, значительные количества (до нескольких десятков процентов) иных компонентов: наполнителей, пластификаторов. В некоторые пластмассы вводят специальные отвердители. Пористые пластмассы получают с помощью газообразователей. Вспомогательной добавкой являются смазывающие вещества, предотвращающие прилипание отформованного изделия к стенкам формы.
В композиционных пластмассах полимеры выполняют роль компонента, связывающего другие составные части (особенно наполнитель), поэтому их называют связующими веществами.
Связующие вещества — это преимущественно синтетические высокомолекулярные соединения и некоторые видоизмененные природные полимеры (эфиры целлюлозы). Они являются главной составной частью, определяющей все основные свойства пластмасс, а также способность их формоваться (при повышенной температуре и давлении) и сохранять приданную изделию форму.
Фенолоформальдегидные, аминоальдегидные и некоторые другие смолы применяют обычно с наполнителями и красителями. Многие синтетические смолы (полиэтилен, полистирол и др.), а также эфиры целлюлозы используют в качестве пластмасс как с наполнителями, так и без них. Соотношение составных частей изменяют в зависимости от вида и назначения пластмасс.
Наполнителями пластмасс служат различные измельченные неорганические и органические материалы, например, древесная мука, кварцевый песок, каолин, тальк, дробленая слюда (отходы) и другие порошкообразные, а также волокнистые материалы (очесы хлопка, волокна-асбеста, измельченные обрезки тканей и бумаги). Содержание наполнителя может достигать 2/3 веса пластмассы. В слоистых пластмассах наполнителем являются рулонная бумага и ткани.
При получении пластмассы частицы наполнителя перемешиваются со связующими веществами и остальными компонентами. Они пропитываются или обволакиваются связующим, благодаря чему связываются (склеиваются) смолой в твердую и плотную массу.
Наполнители изменяют свойства пластмасс, повышают механическую прочность и твердость, понижают величину усадки в процессе формования изделия. Особенно сильно улучшаются механические свойства, и в частности повышается ударопрочность при введении в пластмассу волокнистых наполнителей, выполняющих роль армирующих элементов и устраняющих хрупкость ненаполненных пластмасс.
Органические наполнители, повышая механическую прочность, несколько увеличивают водопоглощение изделий из пластмасс, что ухудшает электроизоляционные свойства. Поэтому для ответственных электроизоляционных деталей предпочитают применять пластмассы с наполнителями в виде минеральных порошков и волокон (асбест, стекловолокно).
Наряду с повышением прочности и твердости введение наполнителей в ряде случаев повышает теплостойкость и огнестойкость пластмасс, а также облегчает их переработку и снижает стоимость.
Газообразователи вводят в состав композиций газонаполненных пластмасс (поро- и пенопластов). При нагревании в процессе формования эти химические соединения разлагаются с выделением газообразных веществ.
Пластификаторы — маслообразные органические вещества с высокой температурой кипения, главным образом сложные эфиры фталевой и фосфорной кислот (ди-бутилфталат, диоктилфталат, диоктилсебацинат и др). Их добавляют в тех случаях, когда необходимо уменьшить жесткость и хрупкость полимера. Повышая пластичность связующего вещества и этим облегчая переработку пластмассы, пластификаторы придают материалам и изделиям
эластичность, гибкость. Молекулы пластификатора проникают между макромолекулами и иными структурными элементами (пачками), раздвигают их и ослабляют силы межмолекулярного взаимодействия в структуре полимера. При этом понижается температура стеклования (температура затвердевания) смолы, расширяются пределы температур, в которых полимер сохраняет высокоэластическое состояние. Вследствие этого увеличивается его морозостойкость, хотя стойкость к повышенным температурам (теплостойкость), естественно, понижается.
Наибольшее количество пластификаторов (до 50% состава пластмассы) расходуется для превращения жесткого и относительно хрупкого полимера — поливинилхлоридной смолы в мягкий и эластичный пластик — поливинилхлоридный пластикат.
Пластификаторы должны хорошо совмещаться с полимером, не испаряться и не мигрировать (выпотевать)из него, а также быть химически стабильными и физиологически безвредными. Последнее требование особенноважно для пластмасс, используемых в производстве бытовых изделий. В последние годы очень перспективнымипластификаторами оказались низкомолекулярные полиэфирные смолы, которые почти совсем не мигрируют изполимера, практически нелетучи, обладают масло- и бензиностойкостью.
Красящие вещества вводят в состав при необходимости окрашивания пластмассы. При выборе красящего вещества, кроме того, имеют в виду его способность ускорять (стимулировать) или, наоборот, задерживать (ингибировать) старение пластмассы. Обычно применяют тонко измельченные пигменты или органические красители. Последние должны быть стойкими к температурам, при которых формуются изделия.
Некоторые минеральные пигменты одновременно выполняют роль и красителя, и наполнителя пластмасс (окись цинка, литопон, сажа и др.).
Стабилизаторы (ингибиторы) препятствуют необратимому изменению свойств синтетических смол и пластмасс под воздействием тепла, кислорода воздуха, света, влаги и прочих факторов, т.е. замедляют процессы старения.
Особенно интенсивное старение пластмасс вызывают ультрафиолетовые лучи, обладающие большой мощностью, сравнимой с энергией химических связей. Вследствие этого они способны отрывать электроны с наружных оболочек атомов. Такое действие ультрафиолетовых лучей ускоряет взаимодействие макромолекул полимера с кислородом, влагой и между собой. При этом происходит их разрыв (деструкция) и могут образовываться поперечные связи (сшивки) между цепями (структурирование) . Вследствие этого понижается механическая прочность и эластичность полимерных материалов и изделий, возрастает хрупкость, ухудшается их внешний вид.
По характеру действия стабилизаторы делятся на термостабилизаторы, препятствующие термоокислительной деструкции, и светостабилизаторы, защищающие полимер от фотохимической деструкции. Имеются стабилизаторы и комплексного действия. Добавляя небольшое количество (от 0,1 до 3%) стабилизаторов (аминов, фенолов и др.). Добиваются блокирования активных центров, образующихся при деструкции. Светостабилизаторы (сажа и др.) поглощают энергию ультрафиолетовых лучей и этим предотвращают разрыв молекул полимера и другие возможные химические процессы старения.