Tworzywa sztuczne: klasyfikacja, główne cechy, technologie produkcji i przetwarzania

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Tworzywa sztuczne lub po prostu tworzywa sztuczne to wysokocząsteczkowe związki wytworzone z naturalnych lub syntetycznych substancji. Główną cechą takich substancji jest możliwość przejścia do stanu plastycznego pod wpływem dwóch czynników - wysokiej temperatury i ciśnienia. Ponadto ważne jest również, aby po tym czasie masa była w stanie zachować nadany jej kształt.

Ogólny opis tworzyw sztucznych

Masy z tworzyw sztucznych zaczęto produkować około 50-60 lat temu. Do tej pory produkty te rozpowszechniły się zarówno w życiu codziennym, jak iw przemyśle oraz innych gałęziach ludzkiej działalności. Ponadto obecnie plastik z powodzeniem może zastąpić drewno, szkło, a w niektórych przypadkach nawet metal. Warto zauważyć, że branże takie jak inżynieria mechaniczna, radiotechnika, elektrotechnika i przemysł chemiczny nie mogą już obyć się bez takich produktów.

Masy z tworzyw sztucznych są w stanie łączyć wytrzymałość wyrobów metalowych,mając jednocześnie ciężar drewna i przezroczystość szkła. Przy tych wszystkich właściwościach takie substancje nie mają wad właściwych dla wszystkich tych materiałów. Nie korodują jak metal, gniją jak drewno i nie można ich stłuc jak szkło.

Ogólne informacje o użytkowaniu

Masy z tworzyw sztucznych mogą być używane do produkcji materiałów filmowych. Te z kolei są aktywnie wykorzystywane na przykład podczas uprawy warzyw. Świetnie nadaje się do tworzenia chronionego obszaru w ziemi, do uprawy jagód, kwiatów i nie tylko.

Ponadto plastikowe pojemniki, pojemniki i inne pojemniki również zajmują jedno z czołowych miejsc w potrzebie transportu pestycydów, nawozów, produktów rolnych. Do chwili obecnej trwa już produkcja struktury folii do wymiany gazu. Takie membrany posłużą do przechowywania produktów w środowisku o kontrolowanej ilości gazu. W przypadku działań na obszarach wiejskich produkuje się nawet folie odblaskowe do mulczowania gleby.

Podstawowe połączenia

Jeśli podajemy ogólne informacje o tworzywach sztucznych, możemy powiedzieć tak: baza składa się z wysokocząsteczkowego związku lub po prostu polimeru, a także naturalnych (smoła, asf alt) lub syntetycznych dodatków. Do tej pory najbardziej rozpowszechnionymi i najważniejszymi są tworzywa sztuczne, które uzyskuje się poprzez polimeryzację lub polikondensację.

Proces polimeryzacji tworzyw sztucznych jest reakcją łączenia identycznych cząsteczek, którenazywane są monomerami. W takim przypadku nie są uwalniane żadne proste substancje. A powstały polimer będzie miał masę cząsteczkową równą masie dwóch składników, które go tworzą. Należy zauważyć, że w technologii produkcji tworzyw sztucznych może uczestniczyć jednocześnie kilka monomerów. W takim przypadku procedura będzie nazywana kopolimeryzacją.

Jeśli mówimy o polikondensacji, polimer zostanie uzyskany przez połączenie kilku grup funkcyjnych różnych substancji. W takim przypadku uwolnione zostaną pewne proste substancje. Na tej podstawie staje się jasne, że całkowita masa cząsteczkowa gotowego polimeru nie będzie równa całkowitej masie monomerów biorących udział w formacji.

Opis związków wielkocząsteczkowych

Przetwarzanie tych związków odbywa się poprzez wystawienie na działanie wysokiej temperatury i ciśnienia. Po przygotowaniu takie związki będą miały postać lepkiej cieczy lub ciała stałego. Dodatkowo warto powiedzieć, że polimery dzielą się na trzy duże grupy - zgodnie ze strukturą chemiczną monomeru użytego do tworzenia.

Suplementy

Struktura i przeznaczenie tworzyw sztucznych zależy od ich właściwości. Dlatego warto powiedzieć, że istnieją specjalne dodatki, które mogą zmienić niektóre właściwości we właściwym kierunku.

Niektóre gotowe produkty składają się w 100% z polimerów - są to polietylen lub poliamidy. Inne składają się z polimerów tylko w 20-60%, a resztę udziału masowego zajmujespecjalne wypełniacze. Głównym celem wypełniaczy jest zmiana różnych właściwości: zwiększenie odporności ogniowej, zwiększenie wytrzymałości, zwiększenie twardości i wytrzymałości mechanicznej. Na przykład wypełniacz, taki jak sadza, jest dodawany do gumy.

Innym dodatkiem znajdującym się na przykład w plastikowych pojemnikach i wielu innych stałych pojemnikach są plastyfikatory. Jednak im więcej plastyfikatora zostanie dodany, tym większy będzie współczynnik plastyczności. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie trwałego, ale raczej plastycznego materiału.

Kolejnym ważnym elementem jest stabilizator. Jest dodawany do składu w celu uniknięcia rozkładu gotowego produktu pod wpływem wysokich temperatur, światła słonecznego i innych czynników zewnętrznych. W niektórych przypadkach dodaje się trochę barwnika, jeśli chcesz zmienić kolor produktu.

Szczegółowy opis substancji

Technologia produkcji takich związków implikuje obecność innego składnika, zwanego wkładką domaciczną.

Navy to najważniejszy dodatek, który spaja wiele różnych elementów, a także nadaje plastyczności. Ponadto HMS zapewnia również podatność na formowanie, izolację elektryczną i właściwości antykorozyjne. Jeśli mówimy o ogólnej klasyfikacji tworzyw sztucznych, to można je wypełniać i wypełniać.

Pierwsza grupa to masa z czystego polimeru lub z bardzo małą ilością dodatków. Natomiast druga grupa zawiera zarówno polimery, jak iduża liczba różnych dodatków, które są równomiernie rozmieszczone w spoiwie, zwykle w żywicy.

Jak wspomniano wcześniej, wypełniacze są wprowadzane w celu zmiany lub poprawy większości właściwości. Same w sobie składniki te mogą być związkami organicznymi lub mineralnymi. Mogą być prezentowane w postaci wypełniaczy proszkowych – mączki drzewnej, miki lub mączki kwarcowej i innych. Mogą być reprezentowane przez elementy włókniste, na przykład bawełna. Ostatnim rodzajem wypełniaczy jest płótno (papier, mika i inne).

Mówiąc bardziej szczegółowo o plastyfikatorach, można je scharakteryzować następująco: są to składniki niskolotne, które najczęściej reprezentuje jakiś rodzaj cieczy. Ich wprowadzenie do składu zwiększa nie tylko elastyczność. Wyrób formowany ze wzrostem zawartości plastyfikatorów w składzie poprawia mrozoodporność i elastyczność.

Istnieje inny rodzaj dodatków - utwardzacze. Ich stężenie jest zwykle bardzo niskie, a głównym zadaniem jest przekształcenie polimerów w strukturę trójwymiarową. W rzeczywistości powoduje to, że niektóre tworzywa sztuczne stają się nietopliwe.

Wady

Warto zwrócić uwagę na pewne niedociągnięcia, które wciąż ma ten materiał. Wszelkie rodzaje tworzyw sztucznych mają znacznie niższą odporność na ciepło niż wyroby metalowe. Większość wyrobów z tworzyw sztucznych może pracować w temperaturach nieprzekraczających 150 stopni Celsjusza. Pomimo długiej żywotności produkty z tworzyw sztucznych równieżpodlega starzeniu. Ta wada objawia się ciemnieniem produktu, utlenianiem, zmniejszeniem właściwości wytrzymałościowych, twardością.

Uzyskiwanie polietylenu

Możesz rozważyć technologię produkcji tworzyw sztucznych na bazie polietylenu. Jest to jedna z tych substancji, które uzyskuje się w wyniku polimeryzacji i jest bardzo poszukiwana na rynku.

Aby uzyskać polietylen w jego zwykłej postaci, stosuje się trzy metody polimeryzacji:

1. Pierwszą metodą jest polimeryzacja pod ciśnieniem 1000-2000 atm w temperaturze od 180 do 200 stopni Celsjusza. Jako inicjator procesu używana jest niewielka ilość tlenu - 0,005-0,05%.
2. Drugi wariant polimeryzacji, wręcz przeciwnie, odbywa się pod wpływem atmosferycznego lub sztucznie wytworzonego ciśnienia 2-6 atm i tylko w temperaturze 60-70 stopni. W tym przypadku węglowodory metaloorganiczne są stosowane jako katalizatory w środowisku olejowym przy braku najmniejszej wilgoci i tlenu.
3. Ostatni rodzaj polimeryzacji odbywa się pod ciśnieniem 20-50 atm i przy udziale katalizatorów tlenkowych o temperaturze 110-140 stopni Celsjusza.

Rodzaje tworzyw sztucznych

Podczas produkcji i późniejszego utwardzania można wyróżnić jeszcze dwa rodzaje tworzyw sztucznych. Główną cechą wyróżniającą są warunki hartowania lub bez niego. Według tego parametru wyróżniają się tworzywa termoplastyczne i termoutwardzalne.

Jeśli chodzi o produkty pierwszej kategorii, po podgrzaniuulegnie pewnym zmianom, przechodząc ze stanu stałego do stanu plastycznego, lepkiego i płynnego. Ten rodzaj produktu krzepnie ponownie po schłodzeniu. Produkty termoplastyczne obejmują polietylen, polistyren, fluoroplasty i inne typy.

Tworzywo termoutwardzalne po podgrzaniu do temperatury 150-300 stopni ulegnie nieodwracalnym zmianom. Takie masy staną się stałe, nierozpuszczalne i nietopliwe pod ciśnieniem lub bez niego. Zawierają utwardzacze jako dodatek. Przykładem jest żywica epoksydowa.

Produkcja w Rosji

Jednym z najstarszych i największych przedsiębiorstw produkujących ten produkt jest Nelidovsky Plant of Plastics NZPM. Zakłady produkcyjne tego przedsiębiorstwa znajdują się w południowo-zachodniej części regionu Twer.

Zakład znajduje się na 19 hektarach gruntów, na których znajduje się 25 obiektów przemysłowych.

Największy obszar produkcyjny należy do zakładu produkującego piankę polietylenową Isonel (PPE). Powierzchnia wynosi 24 500 metrów kwadratowych. Dalej pojawia się znacznie mniejsza powierzchnia sklepu nr 2 - 7500 metrów kwadratowych. metrów, w których wytwarzane są wytłaczane arkusze tworzyw sztucznych. Placówka do formowania próżniowego zajmuje kolejne 3 tysiące metrów kwadratowych. metrów. Ponadto zakład zajmuje się przetwórstwem tworzyw sztucznych.