Пластические массы

Министерство образования  и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный  педагогический институт

 

Кафедра химии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

 

КР. 050112. 13-03 № зад. 13

 

по дисциплине Химия ВМС

Тема:  Пластические массы

 

(оценка)

 

 

 

Преподаватель

ст.преподаватель, к.х.н.

(должность, ученая степень)

Туркбенов Т.К.

(фамилия и инициалы)

_________________________

(подпись)                 (дата)

 

                                                                                  Группа     ХШ-42                 

                                                                                          Студент  Ишкова Е.А.

                                                                   

                                                             _____________________

                                                                                                     (подпись)                 (дата)

 

 

 

 

Павлодар, 2010 г.

Содержание

Введение

1. Понятие и свойства пластических масс                                                    4-5
2. Состав и классификация пластических масс                                            5-6
1. Типы наполненных пластмасс                                                         6-8
2. Основные виды термопластов и особенности их свойств          8-10
3. Основные виды реактопластов и особенности их свойств       10-12
3. Получение пластмасс                                                                                   12
1. Общая характеристика производства полистирола                  12-13
2. Производство полистирола блочным методом                        13-15
3. Производство полистирола блочно-суспензионным методом 15-16
4. Общая характеристика производства полиэтилена                   16-17
5. Производство полиэтилена высокого давления                        18-19
4. Применение                                                                                             19-20
1. Применение полистирола                                                            20-21
2. Применение полиэтилена                                                                  21
5. Техника безопасности и охрана окружающей среды                          21-22 

Заключение                                                                                                        

Список использованных источников                                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Первая пластмасса была получена английским металлургом и  изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название - целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Развитие пластмасс началось с использования природных пластических материалов (например, жевательной резинки, шеллака), затем продолжилось с использованием химически модифицированных природных материалов (таких, как резина, нитроцеллюлоза, коллаген, галалит) и, наконец, пришло к полностью синтетическим молекулам (бакелит, эпоксидная смола, поливинилхлорид, полиэтилен и другие).

Паркезин являлся торговой маркой первого искусственного пластика и был сделан из целлюлозы, обработанной азотной кислотой и растворителем. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью. В 1866 году Паркс создал фирму Parkesine Company для массового производства материала. Однако, в 1868 году компания разорилась из-за плохого качества продукции, так как Паркс пытался сократить расходы на производство. Преемником паркезина стал ксилонит (другое название того же материала), производимый компанией Даниэля Спилла, бывшего сотрудника Паркса, и целлулоид, производимый Джоном Весли Хайатом. [1]

Пластические массы  и синтетические смолы исключительно важны практически для всех отраслей народного хозяйства. В настоящее время ускорение научно-технического прогресса в области науки и технике невозможно без интенсивного использования пластмасс. Производство пластмасс характеризуется относительно низкой материалоемкостью и энергоемкостью. Поэтому их использование составляет ежегодно несколько миллионов тонн и продолжает увеличиваться.

Целью данной работы является изучение областей применения пластических масс, в зависимости от их свойств.

В задачи курсовой входит изучение способов получения некоторых  видов пластмасс и их свойств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          1 Понятие и свойства пластических масс

        Пластические массы,  пластмассы,  пластики – материалы, содержащие  в своём составе полимер, который  в  период  формования  изделий  находится  в вязкотекучем  или  высокоэластичном  состоянии,  а  при  эксплуатации – в аморфном стеклообразном или кристаллическом состоянии. 

В  зависимости  от  характера процессов, сопутствующих  формованию изделий, пластмассы делят на  реактопласты  и термопласты. К числу реактопластов относят материалы, переработка в  изделия которых сопровождается химической реакцией образования сетчатого полимера  - отвердением; при этом пластик необратимо утрачивает  способность  переходить в вязкотекучее состояние (раствор или расплав). При  формовании  изделий  из термопластов не  происходит  отвердения,  и  материал  в  изделии  сохраняет способность вновь переходить в вязкотекучее состояние.

Термопласты – полимеры, которые размягчаются при нагревании и затвердевают при охлаждении. При обычной температуре термопласты находятся в твердом состоянии. При повышении температуры они переходят в высокоэластическое состояние и далее в вязкотекучее, что обеспечивает возможность формования их различными методами. Эти переходы обратимы и могут повторяться многократно, что делает возможной в частности переработку бытовых и производственных отходов в изделие.

Основные механические характеристики пластмасс те же, что  и для металлов. 
          Пластмассы характеризуются малой плотностью (0,85—1,8 г/см³), чрезвычайно низкими электрической и тепловой проводимостями, не очень большой механической прочностью. При нагревании (часто с предварительным размягчением) они разлагаются. Не чувствительны к влажности, устойчивы к действию сильных кислот и оснований, отношение к органическим растворителям различное (в зависимости от химической природы полимера). Физиологически почти безвредны. Свойства пластмасс можно модифицировать методами сополимеризации или стереоспецифической полимеризации, путём сочетания различных пластмасс друг с другом или с другими материалами, такими как стеклянное волокно, текстильная ткань, введением наполнителей и красителей, пластификаторов, тепло- и светостабилизаторов, облучения, а также варьированием сырья, например использование соответствующих полиолов и диизоцианатов при получении полиуретанов.

Твёрдость пластмасс определяется по Бринеллю при нагрузках 50—250 кгс на шарик диаметром 5 мм.

Теплостойкость по Мартенсу — температура, при которой пластмассовый брусок с размерами 120 × 15 × 10 мм, изгибаемый при постоянном моменте, создающем наибольшее напряжение изгиба на гранях 120 × 15 мм, равное 50 кгс/см², разрушится или изогнётся так, что укреплённый на конце образца рычаг длиной 210 мм переместится на 6 мм.

Теплостойкость по Вика — температура, при которой цилиндрический стержень диаметром 1,13 мм под действием груза массой 5 кг (для мягких пластмасс 1 кг) углубится в пластмассу на 1 мм.

Температура хрупкости (морозостойкость) — температура, при которой пластичный или эластичный материал при ударе может разрушиться хрупко.

Для придания особых свойств  пластмассе в нее добавляют пластификаторы (силикон, дибутилфталат, и т.п.), антипирены (дифенилбутансульфокислота), антиоксиданты (трифенилфосфит, непредельные углеводороды).[2]

 

2 Состав и классификация  пластических масс

Пластические массы  обычно  состоят из  нескольких  взаимно совмещающихся и не совмещающихся компонентов. При этом помимо полимера, в состав пластмасс  могут входить:

1. Наполнители  полимерных  материалов, обеспечивающие нужные механические свойства, прочность и повышающие экономичность производства;
2. Пластификаторы,   понижающие температуру  текучести  и  вязкость   полимера;  
3. Стабилизаторы полимерных материалов, замедляющие его старение;
4. Отвердители, создающие трехмерную сшитую структуру полимера;
5. Порофоры (порообразователи, вспенивающие вещества), разлагающиеся при нагревании и вводимые в композиции для получения газонаполненных пластических масс;
6. Антипирены, понижающие горючесть пластмасс (инертные и химически активные, вступающие в реакцию с полимером);
7. Смазывающие вещества, предотвращающие прилипание материала к оборудованию в процессе переработки и изготовления изделия;
8. Красители

В основу классификации пластмасс  положены их состав, отношение к нагреванию и природа полимерной фазы.

Пластмассы  могут быть однофазными (гомогенными) или многофазными (гетерогенными,  композиционными) материалами. В гомогенных  пластмассах  полимер является  основным  компонентом, определяющим свойства материала. Остальные компоненты растворены в  полимере и способны улучшать те или иные его свойства.

В гетерогенных пластических массах  полимер выполняет функцию дисперсионной среды   (связующего)   по   отношению   к диспергированным в нём компонентам, составляющим самостоятельные  фазы.  Для распределения внешнего  воздействия  на  компоненты  гетерогенного  пластика необходимо обеспечить прочное сцепление на  границе  контакта  связующего с частицами  наполнителя,  достигаемое  адсорбцией  или  химической   реакцией связующего с поверхностью наполнителя. Чем большая доля связующего находится в сфере влияния поверхности наполнителя, тем резче изменяются свойства материала: понижается ползучесть, возрастает температура стеклования, изменяются степень кристалличности и морфология кристаллов, скорость и степень отверждения, повышается вязкость расплава.

По природе  полимера, составляющего полимерную фазу, пластические массы делятся  на полимеризационные, к которым  относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен и поликонденсационные, из которых наиболее распространены феноло-альдегидные или фенопласты и анилино-альдегидные или аминопласты, и модифицированные на основе целлюлозы (целлулоид, этролы).

Единой терминологии пластмасс не существует. Одни и  те же материалы выпускаются в  разных странах под разными названиями, например, полиэтилен (Россия), ротен (Япония), алкатен (Англия).

Состав конкретных пластмасс зависит от их назначения и требуемых свойств и может меняться в широких пределах: от почти чистого полимера (полэтилен, полипропилен) до систем, содержащих 50 и более процентов различных добавок.[3]

Пластические материалы, как правило, обладают высоким удельным поверхностным сопротивлением и низкой диэлектрической постоянной. Эти свойства при выпуске полимерных изделий приводят к высокому электростатическому заряду на поверхности готовых изделий и, как следствие – к налипанию на них микрочастиц пыли и грязи, а также к искрению и разряду в процессе намотки пленок и волокна, и разрывности волокна.

Антистатический эффект достигается за счет взаимодействия добавки с атмосферной влагой в результате чего образуется электропроводящий  поверхностный слой. Для достижения достаточного антистатического действия необходима определенная влажность (не менее 30%) воздуха для образования влажной пленки на поверхности полимера. Ρν антистатических материалов составляет 10⁶Ом^.м.

Рекомендуемый процент  ввода 0,5-3,0% от массы исходного полимера. Изменение концентрации антистатика может приводить к «замасливанию» поверхности.

 

2.1 Типы наполненных  пластмасс

Наполнитель в пластических массах может быть в газовой или  конденсированной фазе. В последнем случае его модуль упругости может быть ниже (низкомодульные наполнители) или выше (высокомодульные наполнители) модуля упругости связующего.

К числу газонаполненных  пластиков относятся пенопласты и поропласты. Такие пластмассы –  наиболее легкие из всех пластиков; их кажущаяся плотность составляет обычно от 0,02 до 0,8 г\см³. В пенопластах газовые пузырьки изолированы друг от друга пленкой связующего. Это придает таким материалам высокие электроизоляционные свойства, плавучесть, высокие звуко- и теплоизоляционные свойства.

Поропласты  пронизаны сквозными каналами и, в зависимости от их диаметра, избирательно проницаемы для частиц различных размеров.