🗊Презентация Полимерные материалы и изделия. (Лекция 16)

Полимерные материалы и изделия План 1.Составляющие пластмасс. 2. Общая характеристика полимеров. 3. Способы изготовления полимерных изделий. 4. Основные свойства пластмасс. 5. Виды строительных материалов и изделий из пластмасс.

Т Е М А 7. Т Е М А 7. 1. Составляющие пластмасс. ПЛАСТМАССЫ - это материалы, которые в качестве необходимой составляющей содержат полимер и обладают пластичностью на определенном этапе производства, которая теряется после отверждения полимера. Кроме полимера пластмассы могут содержать: наполнитель, пластификатор, отвердитель, стабилизатор, краситель. НАПОЛНИТЕЛИ могут быть органическими и неорганическими материалами. Это порошки, волокна, ткани, бумага, древесный шпон, стружка и т.д. Наполнители сокращают расход дорогого полимера и обеспечивают определенные свойства пластмасс, например, повышают теплостойкость, прочность и т.д. ПЛАСТИФИКАТОРЫ - вещества, повышающие эластичность полимера и уменьшающие его хрупкость.

ОТВЕРДИТЕЛИ - вещества, ускоряющие процесс отверждения полимеров и образования пространственной трехмерной структуры. ОТВЕРДИТЕЛИ - вещества, ускоряющие процесс отверждения полимеров и образования пространственной трехмерной структуры. СТАБИЛИЗАТОРЫ - антиоксиданты, вещества, предотвращающие процесс старения пластмасс под действием солнца, кислорода воздуха, тепла и т.п. ПИГМЕНТЫ - красящие вещества, придающие различные цвета пластмассам. АНТИПИРЕНЫ - вещества, повышающие стойкость пластмасс против возгорания. ПОРООБРАЗОВАТЕЛИ - вещества, используемые для создания газонаполненных пластиков, ПОЛИМЕРЫ - вещества, в композиционных пластмассах выполняющие роль связующего, если пластик состоит из одного полимера – являются основным материалом.

Пластмассы – это один из наиболее перспективных классов стройматериалов. Они обладают рядом ценных свойств: низкая плотность полимера, высокие механические свойства (прочность при сжатии и изгибе до 200 МПа и выше). Пластмассы стойки против действия кислот и щелочей, технологичны, водопоглощение плотных пластмасс стремится к 0. Пластмассы – это один из наиболее перспективных классов стройматериалов. Они обладают рядом ценных свойств: низкая плотность полимера, высокие механические свойства (прочность при сжатии и изгибе до 200 МПа и выше). Пластмассы стойки против действия кислот и щелочей, технологичны, водопоглощение плотных пластмасс стремится к 0. Недостатки пластмасс: низкая теплостойкость (70-200С), высокий коэффициент линейного температурного расширения – (25…120)*10-6, высокая ползучесть, старение, горючесть многих пластмасс, токсичность.

2. Общая характеристика полимеров. 2. Общая характеристика полимеров. ПОЛИМЕРЫ - вещества, молекулы которых представляют собой цепь или пространственную решетку из последовательно соединенных одинаковых групп атомов, повторяющихся большое количество раз. Молекулярная масса полимеров очень велика - от нескольких тысяч до миллионов кислородных единиц.

а) По строению основной цепи полимеры делятся на а) По строению основной цепи полимеры делятся на - КАРБОЦЕПНЫЕ, цепи макромолекул которых состоят лишь из углерода, - полиэтилен - ЭПОКСИДНЫЕ, ПОЛИЭФИРНЫЕ ГЕТЕРОЦЕПНЫЕ, в основной цепи которых появляются гетероатомы (S, O , N ). б) По внутреннему строению полимеры делятся на - ЛИНЕЙНЫЕ, состоящие из длинных нитевидных макромолекул, - поливинилхлорид - ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ, между макромолекулами которых образуются прочные поперечные химические связи, - карбамид Линейные полимеры термопластичны. При нагревании они обратимо размягчаются , а при охлаждении вновь отверждаются. Наиболее распространенные термопластичные полимеры: полиэтилен , полипропилен , поливинилхлорид , полиизобутилен. Пространственные полимеры термореактивны. Отверждение их происходит при нагревании, поэтому отвержденный полимер при нагревании не переходит в пластическое состояние, а может только деструктировать. Наиболее распространенные термореактивные полимеры: карбамидные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и кремний-органические.

Основными классификационными признаками полимеров с точки зрения технолога являются способ получения и характер поведения полимеров при нагреве. По способу получения полимеры подразделяются на четыре класса: Основными классификационными признаками полимеров с точки зрения технолога являются способ получения и характер поведения полимеров при нагреве. По способу получения полимеры подразделяются на четыре класса: А – полимеризационные; Б – поликонденсационные; В – модифицированные из природных полимеров; Г – образовавшиеся в природных условиях и изготовленные путем деструктивной или простой перегонки ряда органических веществ (нефти, угля). Полимеры классов А и Б являются основными в производстве пластмасс, класс В имеет ограниченное применение. Высокомолекулярные вещества класса Г (битумы, дегти) для производства отделочных материалов не используются.

3. Способы изготовления полимерных изделий. 3. Способы изготовления полимерных изделий. КАЛАНДРИРОВАНИЕ - способ формования изделий в зазоре между двумя вращающимися валками из термопластичных композиций для получения рулонных, пленочных и листовых материалов. Каландр состоит из 2…4 полых валков с полированной поверхностью. Валки вращаются с одинаковой скоростью и нагреваются до необходимой температуры водой, подаваемой вовнутрь валков под давлением. При каландрировании композиция освобождается от воздуха, уплотняется и выходит в виде непрерывной ленты. Это один из основных методов формования термопластичных композиций (ПВХ – линолеум, релин, ПВХ и кумароновые плитки, полиэтиленовая и полиизобутиленовая пленки, полиизобутиленовые листы). ЭКСТРУЗИЯ - продавливание формовочной массы через мундштук экструдера - насадку, соответствующую профилю изделия. Применяются шнековые экструзионные машины, в которые полимер подается в виде порошка или гранулята. В экструдере полимер нагревается до вязкотекучего состояния и выдавливается через мундштук. Этим методом изготавливают трубы, погонажные изделия, плитки, пленки и т.д. ЛИТЬЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ осуществляют при получении изделий из вязкотекучих термопластичных композиций методом инжекции. Порция расплавленной массы, полученной в литьевых машинах, под давлением впрыскивается в форму, где охлаждается и быстро затвердевает. Этим способом получают детали для соединения труб, сифоны, облицовочные плитки.

ТЕРМОФОРМОВАНИЕ производят вакуумным и пневматическим методами. ТЕРМОФОРМОВАНИЕ производят вакуумным и пневматическим методами. При вакуумном термоформовании изделия получают из листовых термопластичных заготовок, которые в пластическом состоянии под влиянием вакуума принимают конфигурацию формы. Этим методом получают крупногабаритные тонкостенные изделия сложного профиля - ванны, раковины, смывные бачки. При пневмоформовании размягченные заготовки превращают в изделия с помощью сжатого воздуха. ПРЕССОВАНИЕ осуществляют в обогреваемых гидравлических прессах при переработке смесей на основе термореактивных полимеров. Прессованием получают древесно-волокнистые и древесно-стружечные плиты, слоистые пластики.

4. Основные свойства пластмасс. 4. Основные свойства пластмасс. Физические свойства ИСТИННАЯ ПЛОТНОСТЬ пластмасс обычно в 1,5...2 раза меньше, чем у каменных материалов. ПОРИСТОСТЬ пластмасс регулируется в широких пределах от 0 до 95..98 %. ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ пластмасс не более 1 %. ВОДОСТОЙКОСТЬ пластмасс высокая. ТЕПЛОСТОЙКОСТЬ большинства пластмасс невысокая и составляет 100...200 С, но у фторопластов и кремнийорганических полимеров она достигает 300...500 С. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ пластмасс низкая ( λ = 0,23...0,7Вт/м С), у пено- и поропластов она близка к теплопроводности воздуха. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОГО РАСШИРЕНИЯ в 5...10 раз выше, чем у других материалов.

Механические свойства. Механические свойства. ПРОЧНОСТЬ пластмасс определяется связующим полимером и заполнителем. МОДУЛЬ УПРУГОСТИ пластмасс примерно в 10 раз ниже, чем у бетона и стали, поэтому им характерна высокая ползучесть и деформативность.

Химические и физико-химические свойства. Химические и физико-химические свойства. ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ - большинство пластмасс стойки к неорганическим кислотам и щелочам, но в органических растворителях, близких по природе полимеру, могут растворяться. СТАРЕНИЕ - изменение структуры и состава полимера под действием света, кислорода воздуха, нагревания, при этом появляется хрупкость, исчезает эластичность, в конечном итоге наступает полное разрушение. ВЫДЕЛЕНИЕ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ происходит в результате присутствия в полимерах продуктов их деструкции, появляющихся из-за нарушения технологических режимов производства полимеров, а так же из-за вводимых в пластмассу низкомолекулярных продуктов (пластификаторы, стабилизаторы и др.) В жидком виде все полимеры токсичны. ГОРЮЧЕСТЬ ПЛАСТМАСС связана с горючестью полимеров как органических веществ. Добавляя в пластмассы антипирены снижают их горючесть. ОКРАШИВАЕМОСТЬ полимеров в различные цвета производится путем введения красителей в его расплав или раствор.

5. Виды строительных материалов и изделий из пластмасс. 5. Виды строительных материалов и изделий из пластмасс. По сравнению с другими строительными материалами пластмассы дороги и дефицитны, что объясняется недостаточным объемом производства полимеров и их относительно высокой стоимостью. Поэтому основным технико-экономическим требованием к строительным пластмассам является минимальная полимероёмкость, т.е. минимальный расход полимера на единицу готовой продукции. Классификация полимерных материалов и изделий. 1. Конструкционно-отделочные материалы. 2. Отделочные материалы. 3. Материалы для пола. 4. Теплоизоляционные материалы. 5. Гидроизоляционные и герметизирующие материалы. 6. Трубы и сантехнические изделия. 7. Применение полимеров в бетонах. 8. Клеи на основе полимеров.

Конструкционно-отделочные материалы. Конструкционно-отделочные материалы. СТЕКЛОПЛАСТИКИ - листовые материалы, содержащие в качестве наполнителя стеклоткань или стекловолокно, в качестве связующего - полиэфиры, фенолформальдегидные или эпоксидные смолы, отверждающиеся при нагревании в трехмерные структуры. Благодаря высокому армирующему эффекту заполнителя эти пластики обладают повышенной прочностью. Применение: декоративная наружная облицовка, устройство кровель, для изготовления ванн, раковин, труб, химических аппаратов. ДСП - древесно-стружечные плиты, содержащие в качестве наполнителя древесные стружки, а в качестве связующего - термореактивные полимеры. ДСП могут быть облицованы декоративными пленками, плитками или офанерованы. Применение: каркасные и щитовые стены и перегородки, в мебельной промышленности.

ДРЕВЕСНОСЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК содержит в качестве наполнителя древесный шпон, в качестве связующего - фенолформальдегидные смолы. Это более прочный и более водостойкий материал, чем ДСП применение аналогичное. И тот и другой материал несколько токсичны. ДРЕВЕСНОСЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК содержит в качестве наполнителя древесный шпон, в качестве связующего - фенолформальдегидные смолы. Это более прочный и более водостойкий материал, чем ДСП применение аналогичное. И тот и другой материал несколько токсичны.

Отделочные материалы. Отделочные материалы. БУМАЖНО-СЛОИСТЫЙ ПЛАСТИК состоит из 15...20 слоев крафт-бумаги на фенолформальдегидном связующем и 1...3 слоев кроющей декоративной бумаги на карбамидном связующем. Он обладает высокой поверхностной твердостью и термостойкостью порядка 120 С. Применение: мебель для кухонь, облицовка столярных изделий. ЦВЕТНЫЕ ДЕКОРАТИВНЫЕ ПЛИТЫ И ЛИСТЫ из полистирола с пониженной горючестью. Они имитируют деревянную облицовку из ценных пород дерева, часто с резьбой, например, декоративные панели " Полиформ". ПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ ПЛИТКИ - водо- и паронепроницаемы, химически стойкие, но горючи. Применять их нельзя для облицовки эвакуационных выходов, стен, к которым примыкают отопительные и нагревательные приборы, в детских учреждениях. ФЕНОЛИТОВЫЕ ПЛИТКИ состоят из порошкообразного наполнителя (каолин, тальк, древесная мука, слюда) на формальдегидном связующем; применяются для облицовки стен помещений с химической агрессией. Декоративные пленочные материалы.

БЕЗОСНОВНЫЕ тонкие полимерные пленки, окрашенные по всей толщине, имеющие рисунок или тиснение с лицевой стороны и часто с изнанки слой "неумирающего" клея, прикрытый специальной легкоснимающейся бумагой. БЕЗОСНОВНЫЕ тонкие полимерные пленки, окрашенные по всей толщине, имеющие рисунок или тиснение с лицевой стороны и часто с изнанки слой "неумирающего" клея, прикрытый специальной легкоснимающейся бумагой. Пленки на основе: ИЗОПЛЕН - на бумажную основу нанесена поливинилхлоридная паста с последующим тиснением; ВЛАГОСТОЙКИЕ МОЮЩИЕСЯ ОБОИ - обычные обои, с лица покрытые тонким слоем поливинилацетатной эмульсии; ЛИНКРУСТ - на бумажную основу нанесена паста глифталиевого полимера с последующим рифлением. Его можно окрашивать масляной или синтетической краской. Применяются декоративные пленочные материалы для внутренней отделки помещений.

ПОГОНАЖНЫЕ ИЗДЕЛИЯ - плинтусы, рейки, поручни для лестниц и т.д. ПОГОНАЖНЫЕ ИЗДЕЛИЯ - плинтусы, рейки, поручни для лестниц и т.д. Например: поручни из поливинилхлоридной пластифицированной композиции привозят в бухтах. Для укрепления на металлических перилах поручни разогревают при 50...70 С в воде до размягчения и садят на перила. После остывания поручень плотно охватывает металл. Применение полимерных погонажных изделий позволяет экономить большое количество древесины.

Материалы для пола. Материалы для пола. Материалы для пола могут быть рулонные основные и безосновные, плиточные и мастичные. Способны служить 25 лет и более Рулонные материалы: ЛИНОЛЕУМ может быть безосновный и с основой (ткань, войлок, пористый полимер).Наиболее распространенный - поливинилхлоридный линолеум. К основанию пола линолеум крепится с помощью специальных приклеивающих мастик; применяется в сухих помещениях; РЕЛИН - резиновый линолеум, у которого лицевой слой выполнен из цветной резины на синтетических каучуках, а нижний -из девулканизированной резины с добавкой битума; применяется в помещениях с повышенной влажностью.

Плитки для пола размером 300Х300 мм толщиной 2...5 мм выпускают различного цвета, что позволяет выполнять мозаичные полы. Изготавливают их чаще всего на поливинилхлоридном полимере с наполнителями, пластификаторами и пигментами. Плитки для пола размером 300Х300 мм толщиной 2...5 мм выпускают различного цвета, что позволяет выполнять мозаичные полы. Изготавливают их чаще всего на поливинилхлоридном полимере с наполнителями, пластификаторами и пигментами. Мастичные полы - это монолитные половые покрытия на основе полимеров. Мастики имеют консистенцию сметаны и содержат жидкий полимер, наполнители и пигменты. Наносят их на сплошное сухое основание пола слоем 0,5...1 см, после твердения в течение 1...2 суток образуется сплошное бесшовное покрытие пола. Применяют мастичные полы в условиях сильных агрессивных воздействий (химическая, пищевая, животноводческая промышленность) или интенсивного износа. Полы из полимерных материалов износостойки, бесшумны, красивы, гигиеничны, технологичны, но горючи и достаточно дороги.