К термопластичным полимерам относят: Термопластичные полимеры – Справочник химика 21

alexxlab | 01.09.2019 | 0 | Разное

Содержание

Термопластичные полимеры - Справочник химика 21

    Основные термопластичные полимеры, используемые в виде водных дисперсий,— поливинилацетат и сополимеры винилацетата с такими мономерами, как винилхлорид, винилиденхлорид, дибутил-малеинат и винилпропионат полистирол и сополимеры стирола с различными акриловыми мономерами поливинилхлорид и сополимеры винилхлорида с такими мономерами, как винилиденхлорид и винилпропионат полиакрилаты и их сополимеры. [c.315]
    По отношению к температуре полимеры делятся на термопластичные и термореактивные. Линейные, разветвленные и лестничные полимеры могут многократно при нагревании размягчаться и твердеть при охлаждении без существенного изменения своих свойств. Такие полимеры называются термопластичными. Термопластичность обусловлена тем, что между макромолекулами полимера существуют только относительно слабые межмолекулярные связи универсальной и специфической природы. Эти связи, как известно, легко разрываются при нагревании и также легко восстанавливаются при охлаждении. К термопластичным полимерам относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, фторопласт и др. Из гранул термопластичных полимеров можно изготовить после нагревания и размягчения изделие заданной формы, такие материалы можно сваривать простым нагреванием их соединения. Большинство 
[c.614]

    Полиметилметакрилат — прозрачный термопластичный полимер аморфной структуры, не кристаллизующийся даже при растяжении. Он растворяется в хлорированных и ароматических углеводородах, ацетоне, муравьиной и уксусной кислотах. При обычных температурах полиметилметакрилат устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, воды, спиртов, растительных и минеральных масел. [c.45]

    В аспекте аналогии могут быть интерпретированы опытные данные, полученные при псевдоожижении ферромагнитных частиц в переменном магнитном поле, где наблюдались п с е в -д о п о л и м е р н ы е структуры частицы выстраивались в цепочки вдоль силовых линий. При увеличении скорости ожижающего агента и такая структура слоя постепенно нарушалась, образуя обычный псевдоожиженный слой, — аналогично размягчению с ростом температуры и плавлению некоторых термопластичных полимеров. [c.490]

    Подшипник состоит из одного или нескольких древесных вкладышей (рис. 5.18), образующих поверхность трения, облицованных методом литья под давлением термопластичным полимером. Процесс изготовления вкладышей состоит из нарезки березовых заготовок, сушке и последующей пропитки с одновременным уплотнением. Для пропитки используются смеси из масла МС-20 и солей поливалентных металлов жирных кислот, например стеарата цинка, магния, кальция. 

[c.200]

    Изотактический полипропилен представляет собой твердый термопластичный полимер, выпускаемый в виде порошка белого цвета или гранул. [c.12]

    Непревращаемые пленкообразователи [95] — это термопластичные полимеры, полученные реакциями полимеризации (поливинилхлорид, полистирол, полиакрилаты, фторсодержащие полимеры) или поликонденсации (фенольные новолачные смолы, полиамиды), а так же эфиры целлюлозы. [c.121]

    Пентапласт — термопластичный полимер, содержащий 45,57о связанного хлора степень кристалличности достигает 30%, молекулярный вес — 250 000—400 000. Растворяется в циклогексане, диоксане, дихлорбензоле и диметилформамиде при нагревании. [c.51]

    Пентапласт обладает хорошими механическими и диэлектрическими свойствами, высокой химической и термической стойкостью. Отличается высокой водостойкостью и химической стойкостью при температурах 100 °С и выше, стойкостью к гидролизу в слабокислых и щелочных средах. По сравнению с большинством термопластичных полимеров пентапласт имеет достаточно высокую прочность при повышенных температурах вплоть до 120 °С. 

[c.51]

    Термопластичные (полимеры или сополимеры линейной структуры) при повышении температуры размягчаются, а при охлаждении вновь возвращаются в твердое состояние, сохраняя все свои прежние свойства растворимость, плавкость и пр. [c.189]

    ПЭ перерабатывается всеми методами, используемыми для переработки термопластичных полимеров литьем под давлением, экструзией и прессованием. Он легко сваривается, способен образовывать различные сополимеры. Благодаря широкому комплексу свойств ПЭ применяется во многих отраслях промышленности и народного хозяйства кабельной, радиотехнической, химической, легкой промышленности, в медицине и др. Из ПЭ изготавливаются различные изделия технического назначения, трубы, кабельная изоляция, упаковочный материал, 

[c.391]

    ПС перерабатывается в изделия всеми способами, используемыми для переработки термопластичных полимеров и окрашивается органическими красителями. Основным методом формования изделий из ПС является литье под давлением, реже используется экструзия, позволяющая получать пленки и нити Для повышения теплостойкости и механической прочности в ПС вводятся минеральные наполнители и стекловолокно. [c.396]

    Процессы и технология смешения порошковых систем. Хотя процессы смешения и приобрели большое значение в производстве и использовании термопластичных полимеров, изучены они недостаточно. [c.117]

    Кроме того, в работах [24-27] опубликованы результаты крупномасштабных сравнительных исследований битумов, модифицированных полимерами, и присадок, которые предлагаются на отечественном и зарубежном рынках. В обзоре [27] помимо составов, технологии получения и свойств композиций битумов с термореактивными и термопластичными полимерами, изложены составы и свойства нового класса композиций полимеров с высокомолекулярными соединениями нефти. [c.53]

    В разд. 7.1 был рассмотрен разрыв цепей термопластичных полимеров под действием напряжения. Показано, что разрыв цепи происходит всякий раз, как только межмолекулярные силы, действующие на плотно уложенные участки вытянутых (проходных) молекул, становятся достаточно большими, чтобы оказать такое сопротивление проскальзыванию сегмента в про- 

[c.213]

    Для склеивания дерева лучше пользоваться термореактивными полимерными клеями, так как их можно применять при менее высокой степени полимеризации, чем термопластичные, и, следовательно, менее вязкими. Благодаря этому они лучше смачивают материал и впитываются в его поверхность. Кроме того, дальнейшая полимеризация термореактивного клея приводит к образованию пространственного каркаса с более высокой механической прочностью, чем прочность связи между молекулами термопластичных полимеров, и более стойкого к повышенным температурам. [c.230]

    Полимеры обладают поразительно удачным сочетанием химических, физических и электрических характеристик, которые обеспечивают наиболее широкую сферу их применения по сравнению со всеми другими видами сырья, известными человечеству. Более того, способность термопластичных полимеров деформироваться при повышенных температурах и термореактивных — до того, как произошло их отверждение, позволяет изготавливать из полимеров множество готовых изделий, имеюш,их иногда очень сложную конфигурацию. 

[c.12]

    У существующих машин величина впрыска составляет от 5 г до нескольких килограммов, а усилие смыкания достигает 50 МН. Метод литья под давлением успешно применяется для переработки не только термопластичных полимеров, но и термореактивных поли- [c.22]

    При компрессионном формовании полость формы заполняется определенным количеством полимера, который не впрыскивается в закрытую форму, а приобретает конфигурацию полости формы под действием усилий, возникающих при смыкании половин формы (рис. 1.8). Сжимающее усилие, создаваемое гидравлическим прессом, прижимает порцию полимера к стенкам формы и заставляет полимер растекаться по форме, заполняя ее полость. Этот способ формования широко применяется для переработки термореактивных полимеров, хотя в принципе им можно пользоваться и для формования термопластичных полимеров. Тепло передается к полимеру от горячих стенок формы, вызывая протекание химических процессов полимеризации и поперечного сшивания. Загружать формы можно предварительно приготовленными навесками или таблетками из формуемого полимера или заготовками пластицированного полимера, выдавленными из червячного экструдера. 

[c.23]

    Следует отметить, что ортофосфорная кислота также способствует образованию термопластичного полимера (выше 200 С). [c.133]

    Для термопластичных полимеров следует повышать их адгезию к волокнам. При этом в процессе нагружения за счет деформации полимера снижается нагрузка на волокна. Для хрупких полимеров необходимы условия, обеспечивающие их отслоение для развития деформации в волокне. [c.560]

    Эти термопластичные полимеры (плавкие и растворимые), образующиеся в кислой среде при соотношении фенола и формальдегида 7 6, называются новолачными. Их образование можно выразить следующей схемой  [c.424]

    В пробирку помещают 1 г фенола и добавляют. 1 мл формалина (40%-ный раствор формальдегида в воде). Смесь нагревают 2—3 мин, приливают 2—3 капли концентрированной соляной кислоты. Нагревание прекращают после расслоения смеси. Воду сливают, а остаток выливают в фарфоровую чашку или на железный лист. Образуется твердый продукт — термопластичный полимер (новолак), растворимый в ацетоне. Чтобы превратить новолачный полимер в резольный, к нему добавляют 0,5 мл насыщенного раствора уротропина и осторожно нагревают, не доводя до осмоления. Через несколько минут в пробирке получается продукт ярко-желтого цвета — термореактивный полимер (это соединение можно также получить, взяв в избытке формалин). 

[c.74]

    Каркас из углеродного волокна влияет на м(зханизм развития трещин при нагружении и кристаллизацию термопластичных полимеров [9-65]. Введение дискретного углеродного волокна в полиэфирэфиркетон при повышенных температурах формования снижает скорость кристаллизации по-иимера. Это связано с его лучшей адгезией к поверхности углеродного волокна. Уменьшение скорости кристаллизации приводит к увеличению модуля сдвига при одинаковом значении напряжения сдвига. При снижении температуры формования наблюдается обратный эффект — увеличение скорости кристаллизации в связи с высокой теплопроводностью волокна. [c.560]

    Многие полимерные материалы обладают ценными химическими и физическими свойствами и успешно применяются в различных областях энергетической техники как конструкционные и электротехнические материалы. Для этой цели используются термопластичные и термореактивные полимеры. Из термопластичных полимеров широко применяют полиметилметакрилат (органическое стекло), полистирол, полиэтилен, винипласт (непластифицированный поливинилхлорид), полиизобутилен, капрон, фторопласт-4 (политетрафторэтилен), из термореактивных — фенопласты, получаемые на основе фенолоформаль-дегидной смолы аминопласты, получаемые на основе мочевино-формальдегидной смолы полиэфирные, эпоксидные и кремнийорганические полимеры. 

[c.337]

    Склеивание пластмасс производят разнообразными методами в зависимости от их сочетания. Остановимся лишь на простейшем случае — склеивании двух деталей, состоящих из одинакового термопластичного полимера. Известно два принципиально различных метода склеивания. Первый основан на использовании подходящих растворителей, которые наносят на склеиваемые поверхности в чистом состоянии или в виде раствора данного полимера. В обоих случаях необходим тщательный контроль за удалением растворителя во избежание последующего коробления, искривления материала или потери прозрачности и неравномерного распределения пластификатора, если такой содержится в полимере. 

[c.231]

    В зависимости от температуры термопластичный полимер находится в каком-лифизическом состоянии стеклообразном, высо-коэластическом и вязкотекучем. [c.24]

    По отношению к нагреванию органические полимеры подразделяются на термопластичные, свойства которых обратимо изменяются прн многократных нагревании и охлаждении (при нагревании размягчаются, прп охлаждении снова затвердевают), и термореактивные. свойства которых при нагревании изменяются необратимо и не могут быть восстановлены при последующем охлаждении. Очевидно, что термопластичные полимеры при изменении температуры (и давления) меняют только свои физические свойства, а термореактив ые подвергаются необратимь(м химическим превращениям. [c.371]

    В период 1950—65 гг. вводятся в строй заводы по получению ионообменных смол (г. Н. Тагил), полиэтилена низкого давления (г. Охта), полиацеталей (г. Ереван), создаются производства ударопрочного полистирола и его сополимеров, пенополиуретанов (г. Рошаль) и др. В результате производство пластических масс в стране возрастает с 160 тыс. т в 1955 г. до 800 тыс. т в 1965 г. В последующие годы расширяется производство новых термопластичных полимеров и вводятся в строй крупные специализированные заводы по получению винилацетата, по-ливинилбутираля, полиэфиров, сополимеров стирола, акрилонитри-ла и бутадиена в г. Дзержинске, Н. Полоцке и других городах. Объем производства пластмасс достигает к 1970 году 1670 тыс. т. Одновременно возрастают единичные мощности установок и внедряются непрерывные процессы. Так, например, мощность установок по производству полиэтилена высокой плотности возрастает с 2—3 до 60 тыс. т в год, полиэтилена высокой плотности с 3 до 70 тыс. т, полистирола с 3 до 30 тыс. т в год. 

[c.383]

    Прочие процессы конверсии олефинов. Промышленно-коммерческая ценность конвертирования бутенов падает по мере уменьшения порядкового номера гомологического ряда. Помимо производства третичного бутилового спирта за счет гидратации изобу-телена и вторичного бутанола за счет гидратации нормального бутена основными химическими процессами переработки бутенов являются полимеризация и сополимеризация изобутилена для производства упруго- и термопластичных полимеров, которые известны на торговом рынке как бутиловая резина и вистанекс-резика. Бутадиен (двойной ненасыщенный четырехуглеродный углеводород) — главный мономер в производстве синтетической резины, или бутадиена-стирена, бутадиена-акрилнитрила и полибу-тадиенов. Так как потребность в мономерном бутадиене достаточно велика, то одним из основных продуктов переработки нормальных бутенов (нормального бутена-1 и нормального бутена-2) является производство бутадиена посредством дегидрогенизации. Основные процессы конверсии углеводородов с радикалами С4 и их относительная экономическая значимость приведены в табл. 51. [c.236]

    В результате полимеризации могут получаться высокомолекулярные вещества, обладающие пластическими свойствами (синтетические каучуки, полиизобутилен или оппанол, тиокол и т. д.), которые объединяют под названием эластомеров, или же твердые (растворимые или нерастворимые, плавкие или неплавкие) полимеры, известные под названием пластомеров. К последним относятся так называемые пластмассы (целлулоид, бакелиты, глифтали, коросил, полистиролы, акрилоиды и т. д.). Некоторые считают, что термопластичные полимеры—акрилаты и метакрилаты, полистиролы, поливиниловые эфиры и т. д.—занимают промежуточное место, и называют их эластопластиками [3]. [c.587]

    В связи с некоторыми их недостатками, например, высокой чувствительностью к температуре, натуральные каучуки применяются крайне редко. За рубежом в настоящее время при изготовлении модифицированных битумов используются в основном тер-моэластопластичные, а также некоторые термопластичные полимеры. Оптимальное содержание применяемых полимеров колеблется в пределах 2-20% масс, и основную роль в выборе количества вводимого модификатора играют экономичность, придание вяжущему заданных реологических параметров, а также вязкость при рабочих условиях. В больших количествах (до 25-30% масс.) к битуму добавляются только присадки, представляющие собой отходы, из-за их низкой стоимости. [c.52]

    К термопластичным полимерам относятся большая часть полиме-ризационных смол (поливинилхлорид, полиэтилен, полиметилметакрилат) и некоторые поликонденсационные смолы (новолачные фе-нолальдегидные смолы, линейные полиуретаны и др.). [c.224]

    Физико-химические воздействия жидких сред могут повлиять на начало роста, распространение или разрыв трещины серебра в термопластичном полимере. По-видимому, жидкость должна диффундировать в полимер, чтобы повлиять на начало роста трещины серебра. Нарисава [119] определил критические напряжения ст, образования таких трещин в тонких пленках ПС и ПК, находящихся в контакте с различными спиртами и углеводородами. Он наблюдал, что трещины серебра появляются без существенной задержки по времени и что о,- уменьшается с уменьшением длины цепи растворителя (от 45 до 20 МПа для ПС, от 70 до 50 МПа для ПК). На основании этих результатов он пришел к выводу, что слабое набухание микроскопического слоя поверхности материала является необходимым и достаточным условием, чтобы вызвать образование трещин серебра. Тот же автор получил критерий для ст в виде выражения (8.29) со значениями активационных объемов 1,0—1,3 нм , энергий активации 109—130 кДж/моль и констант скорости (1 —10)-10- С для ПС и (2—50) lO- с- для ПК- [c.386]

    По поведению при нагреве и охлаждении полимерные связующие принято разде.оять на термопластичные и термореактивные. Свойства термопластичных полимерных связуюпщх позволяют получать изделия из них литьем под давлением, экструзией, напылением и широко использовать при их изготовлении автоматизированное оборудование. Макромолекулы термопластичных полимеров имеют линейное строение и получаются из мономеров, имеющих по две функциональные группы, которые присоединяются друг к другу прочными ковалентными связями. Между собой макромолеку-лярные цепи связаны слабыми ван-дер-ваальсовскими силами. [c.74]

    В докладе представлены результаты исследования по созданию и изучению электрофизических свойств полимерных композиционных материалов на основе терморасширенного графита (ТРГ) и термопластичных полимеров - полиэтилена и тетрафторэтилена, а также на основе ПВХ - пластизоля и полисульфидного олигомера. Подобные композишш представляют интерес для решения технических задач защиты радиоэлектронной аппаратуры от воздействия электромагнитных излучений. [c.80]

    Композиты с наполнителем из ТРГ. Выполвен ряд работ по наполнению термопластичных и термореактивных полимеров (полиимидов, полиэфиров, полиэтилена) ТРГ или МСС, которое термически разлагается при горячем прессовании [6-134]. Форма пор ТРГ, которые образуются в результате изгиба слоев и их взаимного сцепления, позволяет осуществить их заполнение термопластичным полимером и обеспечить хорошую совместимость компонентов. Однако полного заполнения пор полимером не происходит. [c.362]

    Так как термопластичные полимеры не содержат в своем составе реакционноспособных групп, дальнейшее повышение адгезии может быть достигнуто за счет прививок функциональных групп или использования сополимеров термопластичное — термореактивное связующее. Предварительная обработка поверхности углеродного волокна эпоксидными смолами позволяе увеличить прочность при сдвиге КМУП с полисульфоновым связующим. По-видимому, это связано с предотвращением взаимодействия функциональных групп на поверхности волокна с влагой. Последняя препятствует адгезии полисульфона к поверхности УВ. Улучшение указанного показателя достигнуто при покрытии поверхности волокна полиимидными и фенольными смолами, а также стиролом и малеиновым ангидридом [9-59]. Термообработка после покрытия улучшает адгезию и прочност1> при сдвиге за счет снижения внутренних напряжений в поверхностных слоях связующего. [c.557]

    В бетоны вводят также растворимые в воде полимеры, например такие термореактивные полимеры, как фенолоформальдегид, моче-виноформальдегпд, меламиноформальдегид, и термопластичный полимер — поливиниловый спирт. [c.315]

    Пеностекло характеризуется особыми технологическими свойствами. Оно хорошо пилится, строгается, сверлится. Для приготовления твердых пен (например, пеностекло) твердое стекло нагревают вместе с газообразователем (карбонатами) до температуры, превышающей на несколько градусов температуру стеклования. При этом в результате термического разложения газообразователя образуется дно1ссид углерода (IV), вспенивающий стекло. После затвердевания образуется пеностекло. Аналогично получают и пенопласт. Твердый термопластичный полимер вместе с твердым и жидким газообразователем нагревают до температуры, на несколько градусов превышающей температуру стеклования. При этом газообразо-ватель вспенивает полимер. Образуются, как правило, не сообщающиеся между собой полости (ячейки) и небольшое количество ячеек, сообщающихся между собой. Пенопласты получаются также путем вспенивания вязких жидких композиций в процессе образования полимера, например пенополиуретан. [c.455]

    Карбамидные полимеры получают поликонденсацией мочевины (карбамида) С0(ЫН2)г и формальдегида СНаО. В зависимости от условий процесса можно получить как термопластичные полимеры, так и термореактиБНые. По сравнению с феноло-формальдегидными полимерами карбамидные полимеры устойчивы к действию света, более тверды и не имеют запаха. [c.204]


Общая химическая технология органических веществ (1966) -- [ c.389 , c.526 , c.531 , c.545 ]

Физико-химия полимеров 1978 (1978) -- [ c.50 ]

Новые линейные полимеры (1972) -- [ c.7 ]

Введение в химию высокомолекулярных соединений (1960) -- [ c.212 , c.214 , c.224 ]

Химия и технология плёнкообразующих веществ (1981) -- [ c.21 ]

Технология нефтехимического синтеза Издание 2 (1985) -- [ c.546 ]

Основы технологии переработки пластических масс (1983) -- [ c.10 ]

Производство волокна капрон Издание 3 (1976) -- [ c.33 ]

Высокомолекулярные соединения Издание 2 (1971) -- [ c.174 , c.217 ]


Термопластичные полимеры. Состав. Строение. Применение

Оглавление 
 

Введение……………………...………………………..………………………….3

  1. Полимеры ………....……………………………………………………...4
  2. Свойства термопластичных полимеров …………..………………………8
  3. Полиэтилен……………………………………….…….……………..….....9
  4. Полиизобутилен ………..…………………………………………………12
  5. Полистирол……………..………………………………………………….13
  6. Поливинилхлорид……..…………………………………………………..15
  7. Поливинилацетат…………………………………………………………..17
  8. Поливиниловый спирт…………………………………………………….18
  9. Полиакрилаты и полиметилметакрилат………………………………….19
  10. Синтетические каучуки…………………………………………………...20

Заключение………………………………………………………………….......22

Список  используемых источников……………………………………………23

 

Введение  

    Термопластичные полимеры - полимеры с линейной структурой молекул. Материалы способны размягчаться при нагреве и восстанавливаться при охлаждении. К этой группе материалов относят: полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, поливинилхлорид, полистирол, поливинилацетат, а также полиамидные и инден-кумароновые полимеры.

      Целью данной работы является изучение термопластичных полимеров, их строение, состав. И в каких областях они применяются. 
 
 
 
 
 
 
 

 

  1. Полимеры
 
 

    Полимером называется органическое вещество, длинные  молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев — мономеров. По происхождению полимеры делятся на три группы.  

    Природные образуются в результате жизнедеятельности  растений и животных и содержатся в древесине, шерсти, коже. Это протеин, целлюлоза, крахмал, шеллак, лигнин, латекс.

    Обычно  природные полимеры подвергаются операциям  выделения очистки, модификации, при которых структура основных цепей остается неизменной. Продуктом такой переработки являются искусственные полимеры. Примерами являются натуральный каучук, изготовляемый из латекса, целлулоид, представляющий собой нитроцеллюлозу, пластифицированную камфарой для повышения эластичности.

    Природные и искусственные полимеры сыграли  большую роль в современной технике, а в некоторых областях остаются незаменимыми и до сих пор, например в целлюлозно-бумажной промышленности. Однако резкий рост производства и потребления органических материалов произошел за счет синтетических полимеров – материалов, полученных синтезом из низкомолекулярных веществ и не имеющих аналогов в природе. Развитие химической технологии высокомолекулярных веществ — неотъемлемая и существенная часть современной НТР. Без полимеров уже не может обойтись ни одна отрасль техники, тем более новой. По химической структуре полимеры делятся на линейные, разветвленные, сетчатые и пространственные.

    Молекулы  линейных полимеров химически инертны по отношению друг к другу и связаны между собой лишь силами Ван-дер-Ваальса. При нагревании вязкость таких полимеров уменьшается и они способны обратимо переходить сначала в высокоэластическое, а затем и в вязкотекучее состояния (рис. 1).  
 

Рис.1. Схематическая  диаграмма вязкости термопластичных  полимеров в зависимости от температуры: Т– температура перехода из стеклообразного в  высоко эластичное состояние, Т– температура перехода из высокоэластичного в вязкотекучее состояние. 

    Поскольку единственным следствием нагрева является изменение пластичности, линейные полимеры называют термопластичными. Не следует  думать, что термин «линейные» обозначает прямолинейные, наоборот, для них более характерна зубчатая или спиральная конфигурация, что придает таким полимерам механическую прочность. Термопластичные полимеры можно не только плавить, но и растворять, так как связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов.

    Разветвленные (привитые) полимеры более прочны, чем  линейные. Контролируемое разветвление цепей служит одним из основных промышленных методов модификации свойств термопластичных полимеров.

    Сетчатая  структура характерна тем, что цепи связаны друг с другом, а это  сильно ограничивает движение и приводит к изменению как механических, так и химических свойств. Обычная резина мягка, но при вулканизации серой образуются ковалентные связи типа S-0, и прочность растет. Полимер может приобрести сетчатую структуру и спонтанно, например, под действием света и кислорода произойдет старение с потерей эластичности и работоспособности. Наконец, если молекулы полимера содержат реакционно-способные группы, то при нагревании они соединяются множеством прочных поперечных связей, полимер оказывается сшитым, т. е. приобретает пространственную структуру. Таким образом, нагрев вызывает реакции, резко и необратимо изменяющие свойства материала, который приобретает прочность и высокую вязкость, становится нерастворимым и неплавким. Вследствие большой реакционной способности молекул, проявляющейся при повышении температуры, такие полимеры называют термореактивными. 

     Рис.2.

    Термопластичные полимеры получают по реакции полимеризации, протекающей по схеме пМ Мп (рис.2), где М — молекула мономера, Мп — макромолекула, состоящая из мономерных звеньев, п — степень полимеризации. При цепной полимеризации молекулярная масса нарастает почти мгновенно, промежуточные продукты неустойчивы, реакция чувствительна к присутствию примесей и требует, как правило, высоких давлений. Неудивительно, что такой процесс в естественных условиях невозможен, и все природные полимеры образовались иным путем. Современная химия создала новый инструмент — реакцию полимеризации, а благодаря ему большой класс термопластичных полимеров. Реакция полимеризации реализуется лишь в сложной аппаратуре специализированных производств, и термопластичные полимеры потребитель получает в готовом виде.  

    Реакционно-способные  молекулы термореактивных полимеров  могут образоваться более простым  и естественным путем — постепенно от мономера к димеру, потом к тримеру, тетрамеру и т. д. Такое объединение мономеров, их «конденсацию», называют реакцией поликонденсации; она не требует ни высокой чистоты, ни давлений, но сопровождается изменением химического состава, а часто и выделением побочных продуктов (обычно водяного пара) (рис. 2). Именно эта реакция реализуется в природе; она может быть легко осуществлена за счет лишь небольшого нагрева в самых простых условиях, вплоть до домашних. Такая высокая технологичность термореактивных полимеров предоставляет широкие возможности изготовлять различные изделия на нехимических предприятиях, в том числе на радиозаводах.

    Независимо  от вида и состава исходных веществ  и способов получения материалы  на основе полимеров можно классифицировать следующим образом: пластмассы, волокниты, слоистые пластики, пленки, покрытия, клеи. Я не буду особо заострять внимание на всех этих продуктах, расскажу лишь о самых широко используемых. Необходимо показать, насколько велика потребность полимерных материалов в наше время, а, следовательно, и важность их переработки. Иначе проблема была бы просто необоснованна. 

 

  1. Свойства термопластичных  полимеров
 
 
 

    Свойства  термопластичных (полимеризационных) полимеров обусловлены линейным строением их молекул. Так, при нагревании ослабевает взаимодействие между молекулами и полимер размягчается, вплоть до состояния вязкой жидкости. На этом свойстве термопластов основано формование изделий из этих полимеров, а также их сварка. Однако не все термопласты могут быть переведены в вязкотекучее состояние нагреванием. Это связано с тем, что температура термического разложения некоторых полимеров ниже температуры их текучести. В этом случае используются технологические приемы по снижению температуры текучести (например, введение пластификатора) и по предотвращению разложения полимера (введение стабилизатора и др.).

    Способность термопластичных полимеров набухать и растворяться в некоторых растворителях также объясняется линейным строением молекул. Тип растворителя определяется химической природой полимера. Растворы полимеров даже малой концентрации (2... 5%) отличаются высокой вязкостью, что связано с большими размерами макромолекул полимеров в сравнении с молекулами низкомолекулярных веществ. После испарения растворителя полимер вновь отвердевает. На этом основано применение растворов термопластов в качестве клеев и вяжущих в мастиках и строительных растворах.

 

  1. Полиэтилен
 
 

    Полиэтилен — один из наиболее распространенных полимеров, представляющий собой прозрачное роговидное вещество, жирное на ощупь. Плотность его колеблется в пределах от 910 до 970 кг/м3 (в зависимости от метода получения): при нагревании до 85... 90°С он размягчается, а при 105... 130°С — плавится. При поджигании полиэтилен горит с характерным запахом парафина; практически нерастворим ни в одном из растворителей при комнатной температуре; стоек по отношению к кислотам, щелочам, солям; водостоек; прочность при растяжении 20 ...40 МПа; эластичность сохраняется до -70°С.

    К недостаткам полиэтилена относятся низкие теплостойкость и твердость, горючесть, слабая адгезия к минеральным материалам, клеям, склонность к старению под действием солнечного света, поражаемость грызунами.

    Полипропилен  по свойствам близок к полиэтилену, но превосходит его по теплостойкости (температура перехода в жидкое состояние 170°С) и механическим свойствам.

    Полиэтилен  и полипропилен применяют для изготовления труб, пленок, листов, пенопластов, погонажных, санитарно-технических и других изделий. Изделия из этих полимеров хорошо свариваются и подвергаются механической обработке.

    Существуют  два принципиально различающихся  способа получения полиэтилена  из мономера - этилена. Полимеризацию  этилена по первому способу проводят при высоком давлении (1500-3000 атм). В этом случае получают полиэтилен низкой плотности (порядка 500 мономерных звеньев). Молекулы полиэтилена низкой плотности имеют разветвленную структуру, что показано на (рис. 3, а):

    

Рис. 3. Структура полиэтилена: а- низкой плотности; б- высокой плотности  

 

Рис. 3.а. Полиэтилен разветвленного строения 
 

    Другим, более современным способом получения  полиэтилена является   полимеризация этилена при   небольшом давлении (1 -10 атм) в присутствии особых катализаторов.

    Таким образом получают полимер высокой плотности (порядка 10 000 мономерных звеньев). Особенностью этого процесса является получение молекул полимера линейной структуры (рис. 3.б): 
 

 

Рис. 3.б. Полиэтилен линейного строения 
 

    Полиэтилен высокой плотности обладает значительно лучшей механической прочностью по сравнению с полиэтиленом низкой плотности.

    Полиэтилен низкой плотности применяют для изготовления упаковочных материалов, пакетов для хранения пищевых продуктов или одежды.

    Полиэтилен высокой плотности используют для изготовления детских игрушек, а также пакетов для молока, соков и жидких моющих средств.

Применение полиэтилена показано на (рис. 4):

Рис. 4. Применение полиэтилена: 1- трубы; 2-одноразовые шприцы; 3-детские игрушки; 4- детали механизмов; 5- пленка для парников;

6-предметы домашнего обихода; 7- клейкая лента; 8- пакеты 

 

  1. Полиизобутилен
 
 

    Полиизобутилен — мягкий, эластичный, каучукоподобный полимер, но в отличие от каучуков не способен вулканизироваться (превращаться в резину). По химической стойкости и прочности уступает полиэтилену и полипропилену, но превосходит их по эластичности и степени адгезии к бетону и другим материалам. Из полиизобутилена изготовляют герметизирующие мастики, клеи, пленки.

    Полиизобутилен  является продуктом полимеризации  изобутилена молекулы которого, обладая двойной связью и асимметрией, легко полимеризуются. Длина цепей (молекулярная масса) полимера зависит в основном от условий полимеризации, чистоты и концентрации мономера и природы катализатора.

    Полиизобутилен с молекулярной массой ниже 50 000 представляет собой жидкость, вязкость которой увеличивается с повышением степени полимеризации. В строительной технике применение находят в основном твердые полиизобутилсиы, обладающие средней молекулярной массой    100000—500000. 

Полимерные материалы и пластмассы. Состав и строение полимеров

Полимерными материалами или полимерами называются высокомолекулярные химические соединения, состоящие из многочисленных маломолекулярных звеньев (мономеров) одинакового строения. Чаще всего для получения полимеров применяют следующие мономеры: этилен, винилхлорид, винилацетат, винилденхлорид, тетрафторэтилен, пропилен, метилметакрилат, стирол, мочевину, фенол, меламин, формальдегид.

Особенностью молекул полимеров является их большая молекулярная масса (М > 5•103). Соединения с меньшей молекулярной массой (М = 500 – 5000) называются олигомерами, у низкомолекулярных соединений М

Различают природные и синтетические полимеры. К полимерам, встречающимся в природе, относятся натуральный каучук, целлюлоза, слюда, асбест, шерсть и т. д. Однако ведущее место занимают синтетические полимеры, получаемые в процессе химического синтеза из низкомолекулярных соединений.

В зависимости от способа образования высокомолекулярных синтетических соединений различают полимеры, получаемые либо в процессе поликонденсации, либо в результате реакции присоединения.

Полимеризация – это процесс соединения низкомолекулярных соединений в высокомолекулярные с образованием длинных цепей. Величиной степени полимеризации является количество меров в молекуле полимера. В большинстве полимеров их количество составляет от 1000 до 10000 единиц. В результате полимеризации получают такие часто применяемые полимеры, как полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, политетрафторэтилен, полибутадиен и др.

Поликонденсация – это ступенчатая реакция, заключающаяся в соединении большого количества одинаковых мономеров или двух различных групп (А и В) мономеров в макромолекулы (поликонденсаты) с одновременным образованием побочных продуктов (вода, аммиак, хлороводород, диоксид углерода, метиловый спирт и др.).

С помощью реакции поликонденсации получают полиамиды, полиэстеры, фенопласты, аминопласты, поликарбонаты, полисульфоны, силиконы и другие полимеры.

Полиприсоединение – процесс образования полимера в результате реакции множественного присоединения мономеров, содержащих предельные реакционные группы, к мономерам, содержащим непредельные группы (двойные связи или активные циклы). В отличие от поликонденсации полиприсоединение протекает без выделения побочных продуктов.

К важнейшим реакциям полиприсоединения относятся получение поли-уретанов и процесс отверждения эпоксидных смол.

По составу все полимеры делятся на органические, элементоорганические и неорганические. Органические полимеры, составляющие наиболее обширную группу соединений, состоят из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, серы и галогенов. Элементоорганические соединения содержат в составе основной цепи, кроме перечисленных, атомы кремния, титана, алюминия и других элементов, сочетающихся с органическими радикалами. В природе таких соединений нет. Это чисто синтетические полимеры. Их характерными представителями являются кремнийорганические соединения, основная цепь которых построена из атомов кремния и кислорода. Неорганические полимеры (силикатное стекло, керамика, слюда, асбест и др.) не содержат атомов углерода. Основой их являются оксиды кремния, алюминия, магния и др.

Для получения материалов с заданными свойствами в технике часто используют не сами полимеры, а их сочетания с другими материалами как органического, так и неорганического происхождения (металлопласты, пластмассы, полимербетоны, стеклопластики и др.).

Своеобразие свойств полимеров обусловлено их структурой. Различают следующие типы полимерных структур: линейную, линейно-разветвленную, лестничную и пространственную с громоздкими молекулярными группами и специфическими геометрическими построениями (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1 – Различные типы структур полимеров: а – линейная; б – линейно-разветвленная; в – лестничная; г – пространственная сетчатая

Полимеры с линейной структурой представляют собой длинные зигзагообразные или закрученные в спираль цепочки (рисунок 15.1, а). Их макромолекулы характеризуются повторениями вдоль цепи одной и той же структурной группы – звена или химической единицы цепи. Для полимеров с линейной структурой существенно наличие достаточно длинных макромолекул с резким различием характера связи вдоль цепи и между цепями (химические и межмолекулярные связи). Для макромолекул полимеров с линейной структурой характерна высокая гибкость. Гибкость – основное свойство полимерных цепей, приводящее к качественно новым свойствам: высокой эластичности и отсутствию хрупкости в твердом состоянии. Полимеры с линейно-разветвленной структурой помимо основной цепи имеют боковые ответвления (рисунок 15.1, б). К типичным полимерам с линейной структурой относится полиэтилен, с линейно-разветвленной – полиизобутилен и полипропилен.

Молекула полимера с лестничной структурой (рисунок 15.1, в) состоит из двух цепей, соединенных химическими связями. Полимеры с лестничной структурой, к которым относятся, например, кремнийорганические полимеры, характеризуются повышенной термостойкостью, жесткостью, они нерастворимы в органических растворителях.

Полимеры с пространственной структурой (рисунок 15.1, г) образуют при соединении макромолекул между собой в поперечном направлении прочные химические связи. В результате такого соединения макромолекул образуется сетчатая структура с различной густотой сетки или пространственная сетчатая структура. Полимеры с пространственной структурой обладают большей жесткостью и теплостойкостью, чем полимеры с линейной структурой. Полимеры с пространственной структурой являются основой конструкционных неметаллических материалов.

По фазовому составу полимеры представляют собой системы, состоящие из кристаллических и аморфных областей.

Кристаллическая фаза полимеров способствует повышению их твердости, прочности, модуля упругости и других механических характеристик, одновременно снижая гибкость молекул. Аморфная фаза уменьшает жесткость, делает полимер более эластичным, т. е. способным к большим обратимым деформациям. Отношение объема всех кристаллических областей к общему объему называют степенью кристалличности. Высокую степень кристалличности (60 – 80 %) имеют фторопласты, полипропилен, полиэтилен высокой плотности. Меньшей степенью кристалличности обладают поливинилхлорид, полиэтилен низкой плотности.

В зависимости от того, как ведут себя полимеры при нагреве, они делятся на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные полимеры при нагреве размягчаются и плавятся, а при охлаждении затвердевают. При этом материал не претерпевает химических превращений, что делает процесс плавления-затвердевания полностью обратимым. Термопластичные полимеры имеют линейную или линейно-разветвленную структуру макромолекул. Между молекулами действуют слабые силы и нет химических связей. К термопластам относятся полиэтилен, полистирол, полиамиды и др. Изделия из термопластичных полимеров изготавливают литьем под давлением в водоохлаждаемые формы, прессованием, экструзией, выдуванием и другими способами.

Термореактивные полимеры сначала имеют линейную структуру и при нагреве размягчаются, затем в результате протекания химических реакций приобретают пространственную структуру и превращаются в твердое вещество, сохраняя и в дальнейшем высокую твердость. Последующий нагрев не размягчает их и может привести только к их разложению. Готовый термореактивный полимер не плавится и не растворяется, поэтому в отличие от термопластичного не может подвергаться повторной переработке. К термореактивным полимерам относятся феноло-формальдегидная, кремнийорганическая, эпоксидная и другие смолы.



Термопластичные полимеры :: информационная статья компании Полимернагрев

Пластики – это искусственно произведенные материалы, изготавливаемые из нефтепродуктов, угля и природного газа.

В зависимости от структуры полимерных молекул и реакции на нагревание пластики разделяют на:

  • Термоплачстичные полимеры или термопласты, легко размягчающиеся под воздействием температуры

  • Реактопласты, состоящие из макромолекул с плотным сцеплением, остающиеся твердыми даже при нагреве. Характеризуется высокой твердостью, хрупкостью и устойчивостью к растворителям.

  • Эластомеры, с широким расположением молекул и повышенной упругостью.

Общие сведения о термопластах

Термопластами называют тип полимеров, которые при нагревании расплавляются до мягкого или жидкого состояния, а при остывании приобретают первоначальные свойства прочности. Молекулы термопластичных полимеров имеет линейную или разветвленную структуру с беспорядочным расположением в большинстве случаев. Физические свойства термопластов имеют зависимость от связей между молекулами, а те в свою очередь очень чувствительны к температуре. Таким образом, физические свойства термопластов напрямую зависят от температуры материала.

Классификация термопластов

Термопластичные полимеры можно разделить на такие группы:

  • Аморфные термопласты с неупорядоченной структурой молекул (PS, PVC, PMMA, PC ).

  • Термопласты с частичной кристаллизацией, в которых аморфные участки перемежаются с упорядоченными структурами (PE, PP, POM, PA)






Аморфные термопластичные полимеры

Как следует из названия «аморфные», молекулы полимеров данной группы не имеют определенной структуры. Их внутреннее положение в пространстве схоже с комком ваты. Термопласты аморфного типа имеют высокую упругость, прочность, а при температуре 20⁰С еще и хрупкость. Так как структура молекул аморфных термопластов ассиметрична и беспорядочна, они не подвержены кристаллизации, поэтому остаются полностью прозрачными без введения в них дополнительных модификаторов цвета. Полимерные материалы группы аморфных термопластов имеют низкую усадку при литье. Для повышения качеств обрабатываемости обычно применяют различные модификаторы.

Температура стеклования (отсутствие движения макромолекул и сегментов) термопласта в большинстве случаев выше их применения в обычных условиях. При стандартных температурах окружающей среды термопластичные пластики по физическим свойствам не отличаются от твердых материалов с упруго обратимой деформацией. Когда же полимер из термопластов нагревают до величин температурных показателей выше температуры стеклования, термопласт становится мягким и эластичным. Находясь в высокоэластичном состоянии, полимер реагирует на физическую нагрузку энтропийной деформацией.

При дальнейшем нагреве термопласта до температуры текучести, пластик становится текучим и можно легко сместить цепи макромолекул при физическом воздействии на материал. Это обеспечивает необратимую деформацию течения полимера. Также следует помнить, что не все деформации, которые происходят в вязкотекучем состоянии с полимером, являются деформациями течения.

Термопластичные полимеры применяются для изготовления изделий методом экструзии, горячеканального литья под давлением, термоформованием, сваркой и прочими типами механической обработки с применением предварительного нагрева. Нагревательные элементы для всех типов оборудования, которые применяются для обработки термопластов вы можете найти в каталоге нагревателей.

Термопласты с частичной кристаллизацией

Данный тип полимерных материалов имеет в составе как участки с определенной структурой, так и неструктурированные. Структурированные участки макромолекул имеют название кристаллитов и в них плотность молекулярной структуры больше, чем в аморфных частях, так же как и сила физического соединения. К примеру, такой симметричной и длинной молекулярной цепью обладает полиэтилен с высокой плотностью. Чем больше будет кристаллизованных участков в полимере, тем менее прозрачным он будет. Для частично кристаллизованных термопластов температура эксплуатации обычно выше, чем значение стеклования, но переход в расплавленное состояние происходит очень резко без стадии повышенной эластичности. При остывании материал так же быстро застывает, но при этом количество участков с кристаллизацией увеличивается, поэтому он сильно деформируется и усаживается.

Свойства термопластичных полимеров в значительной степени зависит от длины молуекулы, химической структуры сегментов, уровня кристаллизации и взаимодействия молекул.

Изменение свойств термопластов под влиянием нагрева

Для частично кристаллизованных термопластов применяют такие методы обработки, в зависимости от их состояния в температурных зонах:

  • Твердое. Резка, фрезеровка.

  • Эластичное. Формование, изгиб.

  • Термопластичное. Экструзия, литье, прессовка.

 Влияние температуры на термопласты частично кристаллизованной группы

    


Для термопластичных аморфных полимеров методы обработки в зависимости от состояния:

  • Твердо-хрупкое. Не обрабатывается.

  • Упруго-твердое. Склеивание, поверхностная обработка.

  • Термоэластичное. Формование вытягиванием и растяжкой.

  • Термопластичное. Сваривание, экструзия, прессовка.

Влияние температуры на термопласты аморфной группы


Реакция на температуру полипропилена и полиэтилена

Полиэтилен


Полиэтилен – это термопластичный полимер группы с частичной кристаллизацией с простой структурой молекулы. Плотность полиэтилена зависит от уровня кристаллизации.

Полиэтилен характеризуется такими качествами:

  • большая прочность

  • низкий уровень плотности

  • температура использования: -50 °C..+90 °С

  • высокая электроизоляция

  • стойкость к хим. воздействию

Свойства полиэтилена зависят от плотности и молекулярной массы.






Полипропилен


В молекуле полипропилена метиловая боковая группа молекулы может быть упорядочена в пространстве по-различному. Из-за этого полипропилен может изготавливаться с разными свойствами.

Отличительные свойства полипропилена от полиэтилена:

  • Меньше плотность

  • Больше прочность

  • Выше температура плавления

  • Становится хрупким при отрицательных температурах

  • Меньшая устойчивость к хим воздействию

Термопласты и реактопласты. ППУ (пенополиуретан) – термопласт или реактопласт?

Любой полимер (или пластмасс) можно классифицировать на 2 группы — реактопластичные (реактопласты) и термопластичные (термопласты) полимеры.

Отличие заключается в том, как тот или иной полимер ведет себя при нагревании. Термопласты под воздействием высоких температур обладают способностью многократно переходить в вязкотекучее (пластичное) состояние и вновь отверждаться при понижении температуры. Реактопласты же под воздействием высоких температур приобретают сшитую структуру макромолекул, это необратимый процесс. При последующем нагреве реактопластичные полимеры разрушаются, не переходя в пластичное состояние.

Как следствие, способы и технологии переработки реактопластичных и термопластичных полимеров сильно отличаются. Так термопласты перерабатывают преимущественно литьем под давлением, центробежным литьем, экструзией, выдуванием, вакуумным и пневматическим формованием, штамповкой. В то время как к реактопластам применимы технологии прямого (компрессионного) прессования, литьевого и штранг-прессования.

Разберемся более подробно в терминологии, классификации и примhttps://himtrust.ru/company/articles/makromolekula-penopoliuretana-konformatsiyaерах.

Виды и свойства термопластов

Термопластами (также называемые термопластичными полимерами, термопластиками, термопласт-полимерами, пластмассами, thermoplast, thermoplastic), говоря научным языком, называют полимеры, способные многократно преобразовываться при нагреве в высокоэластичное либо вязкотекучее состояние и в этой фазе перерабатываются в конечные изделия. По завершению изготовления изделия они обладают возможностью повторной переработки, что особенно важно при утилизации полимерных отходов.

К термопластам относят полиэтилен, полиметилметакрилат, полипропилен, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, поликарбонат, политетрафторэтилен, политрифторхлорэтилен, полиизобутилен, полистирол, полиамид, полиимид и другие полимеры.

Такие свойства обусловлены структурой макромолекул и их взаимодействием. Так термопластам свойственны линейные и разветвленные структуры макромолекул, а также отсутствие 3-хмерных сшитых структур. При этом группы макромолекул могут образовывать как аморфные, так и аморфно-кристаллические структуры. Макромолекулы связанны друг с другом, как правило, только физически, и энергия обрыва таких связей невысока, гораздо ниже энергии обрыва связей на химическом уровне в макромолекуле. Именно этим и обусловлен переход термопластов в пластичное состояние без деструкции макромолекул.

Однако существуют некоторые полимеры с линейной структурой макромолекул, но термопластичными не являются, так как температура их деструкции ниже температуры текучести. Ярким примером служит целлюлоза.

Чаще всего термопласты нерастворимы в воде (малогигроскопичны), являются горючими, устойчивыми к щелочным и кислотным средам, являются диэлектриками. Термопластичные полимеры классифицируют на неполярные и полярные по тому, как они себя ведут при наложении электрических полей.

Термопласты бывают наполненными или однородными. Однородные термопласты также именуют смолами, которые, в свою очередь, подразделяют на природные и синтетические. Наполнители же значительно изменяют эксплуатационные и технологические свойства термопластов. Широкое применение получили стеклопластики (полимеры, наполненные стекловолокном), углепластики (полимеры, наполненные углеволокном), а также специальные пластики (полимеры, наполненные разнообразными добавками — антипиренами, электропроводящими и антифрикционными добавками, антистатиками, износостойкими добавками и т.д.).

Виды и свойства реактопластов

Реактопластами (также называемые, реактопластиками, термореактивными пластмассами, реактопластичными полимерами, дуропластами, реактопласт-полимерами, thermoset), говоря научным языком, называют полимерные материалы, которые при формовании в конечные изделия проходят необратимую химическую реакцию с образованием сшитой структурной сетки макромолекул (отверждение), в результате которой образуется неплавкий и нерастворимый полимер. По завершению отверждения изделия более не имеют возможности вторичной переработки, а при нагреве материал не становится пластичным, а лишь деструктирует или возгорается.

По виду применяемых основ реактопластичные полимеры делят на фенопласты (основа — фенолформальдегидные смолы), имидопласты (основа — олигоимиды), эпоксипласты (основа — эпоксидные смолы), эфиропласты (основа — акриловые олигомеры), аминопласты (основа — мочевино- и меламино-формальдегидные смолы) и др.

Часто реактопластмассы в изделиях являются не чистыми полимерами (т.к. высоки усадочные процессы), а наполненными (композитными). Так обычно они содержат такие наполнители как стекловолокно и другие волокнистые наполнители, сажу, мел, целлюлозу, древесную муку, кварцевый песок и др.

Термореактивные материалы за счет сшитой трехмерной структуры, как правило, обладают более высокими показателями твёрдости, хрупкости и упругости, более низким коэффициентом теплового расширения, чем термопластичные материалы, имеют стойкость к органическим растворителям и слабым кислотным и щелочным средам. В отличие от термопластов, чаще всего, могут эксплуатироваться при более высоких температурах. Однако процессы переработки несколько более сложны и требуют соблюдения временных промежутков и температур, за пределами которых могут произойти необратимые реакции и, как следствие, получение брака изделий.

ППУ — термопласт или реактопласт?

Ответ на вопрос не так прост, как может показаться. Строго говоря, двухкомпонентный полиуретан является реактопластом, поскольку полиэфирный компонент отверждается изоцианатным компонентом (реже используются иные отвердители) с образованием сшитых макромолекулярных структур (реакция полиприсоединения). Тоже самое справедливо и для газонаполненных полиуретанов (пенополиуретанов или, проще говоря, ППУ), отверждаемых изоцианатным компонентом, с той лишь разницей, что в полимерную структуру заключены пузырьки газа. В зависимости от функциональности компонентов, степени сшивки и средней длины макромолекул мы можем получать эластичные, интегральные или жесткие ППУ. Такой реактопластичный ППУ при повышенных температурах обугливается и деструктирует, минуя высокоэластичное состояние.

Однако еще в далеких 60-х годах минувшего столетия американские исследователи впервые получили термопластичный полиуретан. Позднее удалось сделать его и газонаполненным, т.е. получить термопластичный пенополиуретан. Основным сырьевым компонентом служат простые и сложные полиэфиры, полиэфиры угольной кислоты, алифатический изоцианат. Как правило, термопластичные полиуретаны (ТПУ) являются однокомпонентными. В зависимости от используемого компонента меняются и свойства конечных продуктов.

ТПУ сочетает в себе прочностные свойства жестких пластиков и высокоэластичные свойства каучуков в широком диапазоне температур. При малой массе, ТПУ выдерживает высокие физическо-механические нагрузки и противостоит разнообразным видам воздействий — истиранию, отрицательным температурам, жирам, маслам и растворителям. Не подвержен воздействию микроорганизмов. Имеет способность шумо- и виброгашения, окрашивается в различные цвета.

Благодаря удачному сочетанию свойств и возможности эти свойства варьировать в широком диапазоне, термопластичный полиуретан стал хорошим заменителем ряда пластиков, резин и даже металлов, и сегодня широко используется во многих промышленных отраслях. Так данный полимер используется для производства подошв обуви, изоляция силовых кабелей, шлангов высокого давления, шин, уплотнителей, футеровочных пленок и листов, амортизационных опор, декоративных элементов в автомобилестроении, роликов на скейтбордах и т.д.

ТПУ перерабатываются литьем под давлением и экструзией.

Дополнительно по данной теме смотрите:

Термопластичные полимеры и пластмассы – Осварке.Нет

Полиэтилен. Он обладает рядом ценных свойств: влаго- и газонепроницаем, не набухает в воде, эластичен в широком интервале температур, устойчив к действию кислот и щелочей, обладает очень хорошими диэлектрическими свойствами.

Полиэтилен выпускают высокого давления (ВД) и низкого давления (НД), различающиеся методом изготовления и физико-химическими свойствами. Полиэтилен ВД имеет температуру плавления 115°С, а полиэтилен НД – 120-135°С. Полиэтилен низкого давления обладает большей механической прочностью и жесткостью, чем полиэтилен высокого давления, и используется для изготовления труб, шлангов, листов, пленки, деталей высокочастотных установок и радиоаппаратуры, различных емкостей. Литьем изготовляют вентили, краны, золотники, зубчатые колеса, работающие с малой нагрузкой. Полиэтилен высокого давления применяют как упаковочный материал в виде пленки или в виде небьющейся химической посуды.
Однако ввиду недостаточной прочности для изготовления деталей машин его применяют ограниченно. Основной недостаток полиэтилена – его невысокая теплостойкость, изделия из него рекомендуется использовать при температуре не выше 80°С. Полиэтилен хорошо обрабатывается и перерабатывается всеми известными способами: литьем под давлением, вакуум-формованием, экструзией, механической обработкой, сваркой.

Поливинилхлорид. Пластифицированный поливинилхлорид называют пластиком, непластифицированный твердый листовой материал – винипластом. Пластмассы на основе поливинилхлорида обладают хорошими диэлектрическими и механическими свойствами. Однако они имеют невысокую термостойкость: до 60°С. Поливинилхлорид не стоек к действию ароматических и хлорированных углеводородов и концентрированной азотной кислоты.

Рабочая температура винипласта для нагруженных деталей от 0 до +40°С. Винипласт при пониженных температурах становится хрупким; при резких изменениях температуры коробится, а при нагреве до 40-60°С разупрочняется и теряет жесткость. Он не горит, но при температуре 120-140°С начинает размягчаться, что используется для сварки отдельных листов между собой. В пламени обугливается; температура разложения 160-200°С. Склонен к старению под влиянием атмосферных воздействий и химических реагентов, при этом приобретает повышенную хрупкость и пониженную прочность при разрыве.
Винипласт выпускают главным образом в виде листов, труб, стержней, уголка. Изделия из винипласта изготовляют выдавливанием, штамповкой, гибкой, механической обработкой, сваркой, склейкой. Склеивание осуществляют перхлорвиниловым клеем. Гибку, штамповку, вытяжку можно проводить при нагреве (130°С).

Из винипласта изготовляют емкости в химическом машиностроении, аккумуляторные баки и сепараторы для аккумуляторов, вентили, клапаны, фитинги для трубопроводов, крышки, пробки, плитки для футеровки электролизных и травильных ванн, детали насосов и вентиляторов и другие изделия.
Изделия из винипласта не должны подвергаться толчкам и ударам при низких температурах, их прочность зависит от величины и продолжительности действия деформирующих усилий. Во все композиции на основе поливинилхлорида вводят стабилизирующие вещества для защиты от теплоты и света.
Пластикаты применяют для изоляции и оболочек проводов и кабеля, для производства медицинских изделий, в строительной промышленности. Пасты из поливинилхлорида с пластификатором используют для защиты металлов от коррозии.

Полиамиды. Они отличаются сравнительно высокой прочностью и низким коэффициентом трения.
Наибольшее распространение из полиамидов получил капрон как относительно дешевый и наименее дефицитный материал. Его износостойкость в несколько раз выше, чем стали, чугуна и некоторых цветных металлов. Наилучшими антифрикционными свойствами обладает капрон с добавлением 3-5% графита. Ввиду низкой теплопроводности капрона (в 250-300 раз меньше, чем у металлов) при конструировании подшипников необходимо принимать меры для обеспечения хорошего теплоотвода. Капрон отличается удовлетворительной химической стойкостью, а также стойкостью к щелочам и большинству растворителей (бензину, спирту и др.).

Для изготовления деталей из капрона и других полиамидов наиболее широко используют метод литья под давлением. Капрон хорошо обрабатывается резанием, склеивается и сваривается. Из него выполняют детали антифрикционного назначения, подшипники, зубчатые колеса, кронштейны, рукоятки, крышки, корпуса, трубопроводную арматуру, прокладки, шайбы и т. п.

Полистирол. Это бесцветный прозрачный материал, обладающий абсолютной водостойкостью, высокими электроизоляционными свойствами, светостойкостью и твердостью. Полистирол стоек к плесени, к щелочным и кислым средам и растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Его диэлектрические свойства мало изменяются при изменении температуры от -80 до +110°С. К недостаткам полистирола относят его малую теплостойкость, хрупкость и подверженность к старению и растрескиванию. Для предотвращения растрескивания в полистирольные материалы вводят пластификаторы или минеральные наполители. Перерабатывается полистирол методом литья под давлением, экструзией и выдуванием. Изделия из полистирола можно подвергать любым видам механической обработки.

Из полистирола изготовляют антенны, панели, катушки, лабораторную посуду. Из блочного полистирола экструзией – выдавливанием можно получать трубки, стержни и другие профильные изделия, пленки, ленты и нити различной толщины. Полистирольные трубки применяют для изоляции высокочастотных проводов, изготовления деталей радиолокационной аппаратуры, изоляторов. Этот полимер широко используют для изготовления бытовых изделий; в технике широко применяются сополимеры стирола. Сополимеризация улучшает свойства чистого полимера (механическую прочность, теплостойкость). Сополимеры стирола применяют с метилметакрилатом (марки МСН, МС-2 и МС-3). При сополимеризации стирола с нитрильным каучуком получают материал ПКНД, обладающий большой гибкостью. Из него изготовляют ударостойкие корпуса для машин методом литья под давлением или глубокой вытяжки. Более прочный материал СНП (сополимер стирола с акрилонитрилом, модифицированный нитрильным каучуком) выпускают в виде листов и крошки, перерабатывают в изделия методом литья под давлением и штамповкой изделий из листов.

Фторопласты. Эти полимеры состоят преимущественно из углерода и фтора. Наибольшее применение в промышленности получили непрозрачные для света фторопласт-4 и фторопласт-3. Фторопласт-4 химически абсолютно стоек. На него оказывают действие только расплавы солей щелочных металлов и фтор при высоких температурах. Коэффициент трения фторопласта-4 в семь.раз ниже коэффициента трения хорошо полированной стали, что способствует использованию его в машиностроении для трущихся деталей без применения смазки, однако при незначительных нагрузках, так как фторопласт-4 обладает хладотекучестью, увеличивающейся с повышением температуры. Фторопласт-4 работает в интервале температур от -250 до +260°С. Фторопласт-4 не перерабатывается обычными методами для переработки термопластов, так как не переходит в вязкотекучее состояние. Изделия из фторопласта-4 получают спеканием при температуре 350-370°С порошка, спрессованного по форме детали.

Фторопласт-3 при нагреве до температуры 210°С размягчается и плавится, что дает возможность перерабатывать его методом литья под давлением. Фторопласт-3 может работать в интервале температур от -80 до +70°С; он химически стоек, но набухает в органических растворителях; более тверд и механически прочен, чем фторопласт-4, не обладает холодной текучестью.
Фторопласты широко применяются для изготовления уплотнительных деталей – прокладок, набивок, работающих в агрессивных средах, деталей клапанов кислородных приборов, мембран, химически стойких деталей (труб, гибких шлангов, кранов и т. д.), самосмазывающихся вкладышей подшипников, реакторов, насосов, тары пищевых продуктов, используют в восстановительной хирургии. Фторопласты также нашли применение для защиты металла от воздействия агрессивных сред. Покрытие производится из суспензий или эмульсий с последующим спеканием.

Полиметилметакрилат. Это термопластический материал (органическое стекло), обладающий прозрачностью, твердостью, стойкостью к атмосферным воздействиям, водостойкостью, стойкостью ко многим минеральным и органическим растворителям, высокими электроизоляционными и антикоррозионными свойствами. Он выпускается в виде прозрачных листов и блоков, Органические стекла выгодно отличаются от минеральных стекол низкой плотностью, упругостью, отсутствием хрупкости вплоть до -50-60°С, более высокой светопрозрачностью, легкой формуемостью в детали сложной формы, простотой механической обработки, а также свариваемостью и склеиваемостью. Однако по сравнению с минеральными стеклами органические стекла обладают более низкой поверхностной твердостью. Поэтому поверхность органического стекла легко повреждается и его оптические свойства нарушаются. Теплостойкость органического стекла ниже, чем у минерального; кроме того, органическое стекло легко загорается.

Крупные изделия сферической формы изготовляют из разогретых листов методом формования при помощи вакуума. Мелкие изделия получают штамповкой заготовок из нагретого листа, вытяжкой и выдуванием горячим воздухом. Органическое стекло растворяется в дихлорэтане. Раствор органического стекла в дихлорэтане используют в качестве клея для соединения органического стекла. Листы из органического стекла сваривают методом контактной сварки при 140-150°С и давлении 0,5-1 МПа. Органическое стекло применяется для изготовления санитарно-технического оборудования, светильников, фонарей, деталей приборов управления.
Поликарбонаты. Это новые термопластические материалы, обладающие ценными свойствами: высокой поверхностной твердостью, ударной прочностью и теплостойкостью. Они водостойки и стойки к окислительным средам при повышенных температурах. Поликарбонаты совершенно прозрачны и могут быть использованы вместо силикатного стекла. Поликарбонаты применяют для изготовления зубчатых колес, втулок, клапанов, кулачков и других подобных деталей. Поликарбонаты перерабатывают в изделия всеми способами, применяемыми для изготовления изделий из термопластов.

Пенопласт. Это полимер, отличающийся химической стойкостью и атмосферостойкостью. По водостойкости пенопласт аналогичен фторопластам, полиэтилену и полистиролу. Из пенопласта изготовляют химически стойкие трубы, клапаны, вентили, сепараторные кольца, подшипники, детали часовых механизмов.

Полиимиды. Это новый вид термопластичных пластмасс, обладающих высокой нагревостойкостью (220-250°С), хорошими электрическими характеристиками и большими значениями механических характеристик. Полиимидные пластмассы могут использоваться при температурах до -155°С.
Полиимиды химически стойки. Они не растворяются в большинстве органических растворителей, на них не действуют разбавленные кислоты, минеральные масла и вода. Разрушение полиимидов вызывают концентрированные кислоты, щелочи и перегретый водяной пар.

Из полиимидов получают электроизоляционные пленки светло-желтой или коричневой окраски. Полиимидные пленки выпускаются толщиной от 5 до 100 мкм и более. На основе полиимидов изготовляют различные пластмассовые изделия электроизоляционного и конструкционного назначения. Для этого используют как чистые полиимиды, так и наполненные стекловолокном и другими нагревостойкими наполнителями. Изделия из полиимидов изготовляют литьем и прессованием при температурах 350-400°С.

Состояния полимеров | Задание 450(ш)

Задание 450
Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?
Решение:
Полимеры делятся на две группы по своему отношению к нагреванию

 

Задание 450
Какие полимеры называются термопластичными, термореактивными? Укажите три состояния полимеров. Чем характеризуется переход из одного состояния в другое?
Решение:
Полимеры делятся на две группы по своему отношению к нагреванию — термопластичные и термореактивные.
Полимеры, которые при повышении температуры размягчаются, а при охлаждении снова становятся твердыми, называются термопластичными. Термопластичные полимеры (термопласты) состоят из макромолекул, соединенных между собой только физическими связями. Энергия разрыва физических связей невелика и составляет от 12 до 30 кДж/моль. При нагревании физические связи исчезают, при охлаждении — восстанавливаются. Энергия разрыва химических связей, соединяющих мономерные звенья в цепную макромолекулу, многократно превышает указанные значения и составляет 200-460 кДж/моль. Поэтому при нагревании термопластов до температуры плавления физические связи исчезают, а химические — ковалентные — сохраняются, и, следовательно, сохраняется неизменным химическое строение полимера. При охлаждении и затвердевании такого расплава физические связи и основные физические свойства термопластичного полимерного вещества восстанавливаются. Таким образом, термопласты, во-первых, допускают формование изделий из расплава с его последующим охлаждением и затвердеванием и, во-вторых, могут перерабатываться многократно. Это, в свою очередь, позволяет возвращать в производственный цикл отходы производства, брак, изделия, утратившие потребительскую ценность. К этому типу полимеров относятся полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол и др.

Термореактивные полимеры (реактопласты)  — полимеры с пространственной структурой, которые при нагревании разлагаются, не переходя в вязкотекучее состояние. Они состоят из макромолекул, соединенных поперечными ковалентными, то есть химическими связями. Образовавшаяся сетчатая химическая структура необратима. Нелимитированное нагревание сетчатых полимеров приводит не к расплавлению, а к разрушению пространственной сетки, сопровождающемуся термодеструкцией. С точки зрения практики это означает, что реактопласты допускают лишь однократную переработку в изделия, которые формуются в результате химической реакции отверждения. К термореактивным полимерам относятся: фенолоальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые смолы.

Полимеры могут существовать в двух фазовых состояниях — аморфном и кристаллическом. В свою очередь, аморфные полимеры могут существовать в трех физических состояниях — стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. С каждым из этих состояний связан определенный комплекс механических свойств. Из одного физического состояния в другое полимер переходит при изменении температуры. С каждым из физических состояний связан определенный комплекс свойств, и каждому состоянию отвечает своя область технического и технологического применения. Переход из одного состояния в другое происходит в некотором интервале температур. Средние температуры, при которых наблюдается изменение физического состояния, называются температурами перехода. Температура перехода из стеклообразного состояния в высокоэластическое (и обратно) называется температурой стеклования (Тс), а температура перехода из высоколастического состояния в вязкотекучее (и обратно) называется температурой текучести (Тт). При охлаждении полимера ниже Тс происходит фиксирование неравновесной (псевдоравновесной, или метастабильной) упаковки макромолекул – застекловывание полимера. При понижении температуры ниже Тс уменьшается амплитуда колебаний и количество флуктуаций, приводящих к перескоку макромолекулы из одного положения в другое. Это, в свою очередь, приводит к увеличению плотности упаковки молекул и, следовательно, плотности всего образца. При этом подвижность всех сегментов макромолекул становится ограниченной, и полимер переходит в стеклообразное состояние.

Если нагревать застеклованный полимер, то сразу после того, как будет превышена температура стеклования, образец начнет размягчаться и переходить в высокоэластическое состояние. При дальнейшем повышении температуры полимер переходит в вязкотекучее состояние. В этом состоянии он способен необратимо течь под воздействием иногда сравнительно небольших внешних усилий. Высокая вязкость материала может привести к значительному выпрямлению цепей и их ориентации в направлении приложения силы, что используется для получения ориентированных высокопрочных волокон и пленок. При низких температурах все полимеры деформируются так же, как и низкомолекулярные твердые упругие тела. Так, полиизобутилен, находящийся при комнатной температуре в высокоэластическом состоянии, нагреванием может быть переведен в вязкотекучее состояние, а охлаждением – в стеклообразное. Осуществляемые в результате изменения.


Что такое термопластичный полимер?

Одним из наиболее узнаваемых реальных приложений химии является разработка пластмасс. От спасательных медицинских устройств до контейнеров для посуды, которые вы используете для хранения остатков запеканки, - вас повсюду пластик. Один тип пластика особенно хорошо известен своей универсальностью и пригодностью для вторичной переработки: термопластичные полимеры.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Термопластичные полимеры образуются, когда повторяющиеся звенья, называемые мономерами, соединяются в цепи или разветвления.Поскольку термопластичные полимеры размягчаются при нагревании, их легко формовать в различные формы, а также их можно перерабатывать. Обычно термопластичные полимеры используют в производстве труб, канатов, ремней, изоляторов и клеев.

Что такое полимер?

Полимер - это просто материал, состоящий из множества повторяющихся звеньев, называемых мономерами, которые соединяются в цепи или разветвления. Некоторые полимеры, такие как крахмал, целлюлоза и резина, встречаются в природе, в то время как другие, например, полиэстер, нейлон и пластик, являются синтетическими.

Что делает термопластичные полимеры особенными?

Мономеры, из которых состоят термопластичные полимеры, соединяются посредством электрических связей, называемых силами Ван-дер-Ваальса, которые слабо притягивают нейтральные молекулы друг к другу. Эти повторяющиеся звенья устроены таким образом, что молекулы термопластичного полимера выглядят как множество нитей жемчуга, смешанных вместе.

Поскольку их связи являются слабыми, термопластические полимеры легко размягчаются при нагревании, что позволяет производителям формовать их в широком диапазоне форм, затем повторно размягчать и снова формовать.Эта способность повторно использовать термопластичные полимеры на неопределенный срок означает, что они пригодны для вторичной переработки.

Другие преимущества этих полимеров включают превосходную прочность и способность противостоять усадке. С другой стороны, термопластичные полимеры действительно имеют несколько недостатков, включая высокую стоимость производства и тот факт, что они легко плавятся, что делает их непригодными для некоторых высокотемпературных применений.

Какие бывают распространенные термопластичные полимеры?

На самом деле существует множество типов термопластичных полимеров, уникальных по форме и функциям.Производители часто используют полиэтилен высокого давления для герметизации твердых предметов, таких как электрическое оборудование. Полиэтилен низкого давления очень эластичен и идеально подходит для изоляции электрических кабелей. Полиамид чаще всего ассоциируется с производством веревок и ремней. Возможно, наиболее узнаваемым термопластичным полимером является поливинилхлорид или ПВХ, из которого легко формуются трубы, контейнеры и изоляционные материалы. Наконец, некоторые клеи представляют собой термопластичные полимеры, включая акрилаты, цианоакрилаты и эпоксидную смолу.

Хотя термопластичные полимеры бывают самых разных форматов и служат множеству уникальных целей, основные характеристики этих материалов остаются неизменными: высокая универсальность и возможность вторичной переработки. Когда дело доходит до применения химии в реальном мире, вам будет сложно найти лучший пример, чем производство пластмасс, в том числе термопластичных полимеров.

Термопластичные полимеры - Polyvisions Inc

PolyVisions находит решения в термопластичных полимерах

PolyVisions освоила использование термопластичных полимеров, превратив пластик в решения мирового класса, отвечающие требованиям своих клиентов.Основанная в 1986 году, PolyVisions Inc. стала одним из самых надежных производителей пластиковых смесей, обслуживающим клиентов в различных отраслях.

Термопласты или термопластические полимеры - это пластик, который можно формовать или изменять форму путем нагревания. Этот материал становится мягким при нагревании. Его можно повторно нагревать несколько раз, пока не будет получена идеальная форма. Когда термопласт остывает, он принимает новую форму с гладкой, но твердой поверхностью.

Материалы из термопластов

Сегодня термопластичный полимер имеет несколько применений.Это материал, который можно найти в наиболее часто используемых объектах, включая защитные каски, бутылки для выжимания, акриловые линзы, поролоновые чашки и тому подобное. Термопласты легко перерабатываются. Материал способен выдержать несколько нагревов и формования.

Благодаря способности этих материалов нагреваться, плавиться и изменять форму без изменения их свойств, термопластичные полимеры, такие как бытовые контейнеры и пластиковые бутылки, можно заземлять, нагревать, очищать и повторно использовать.

Температура плавления термопласта составляет от 120 до 180 градусов Цельсия. При этой температуре пластичный материал переходит в жидкую пастообразную форму. Превратив его в жидкую форму, ему можно придать различные формы и использовать для создания других полезных объектов.

Виды термопластов

Примеры термопластичных материалов, среди многих других, включают полистирол, поливинилхлорид и полиэтилен. Их часто используют для упаковочных материалов. Другие типы термопластичных полимеров включают нейлон, акрил, полиэфиры и т. Д.

Благодаря своим свойствам самосмазки и устойчивости к истиранию нейлон обычно используется для изготовления застежек-молний, ​​лески и веревок. Благодаря своей прочности и ударопрочности полиэтилен является обычным материалом для изготовления игрушек и ведер. ПВХ или поливинилхлорид, с другой стороны, можно превратить в шланговые трубы, напольную плитку и покрытия для кабелей, в то время как акрил используется для изготовления линз, окон и защитных очков.

PolyVisions Inc. работает с длинным списком термопластичных полимеров, включая упомянутые выше.Обладая обширными знаниями в области материаловедения и наличием современного оборудования, PolyVisions может модифицировать термопласты не только путем нагрева и формования, но и путем смешивания их с другими материалами.

Широкая отраслевая надежность PolyVisions

В длинный список клиентов

PolyVisions входят предприятия по производству упаковки для пищевых продуктов и пищевой промышленности. Компания использует уникальные технологии нанесения полимерных решеток на широкий спектр смол. Это делает их продукт безопасным для использования на продовольственном рынке.У них есть одобрение FDA.

Производство проводов и кабелей, а также здравоохранение и транспорт также извлекают выгоду из опыта PolyVisions в области производства пластиковых смесей. Для PolyVisions полимер - это не просто пластик. Они создают решения из полимеров, решения, отвечающие потребностям своих клиентов. Если вы ищете решение, отвечающее требованиям вашего бизнеса, посетите веб-сайт PolyVisions и узнайте, как они могут вам помочь. Независимо от того, касается ли ваша проблема термопластичных полимеров или любого типа пластиковой смеси, Polyvisions Inc.Команда поддержки клиентов мирового уровня сможет помочь вам с вашими вопросами.

Представляем преимущества DuraPET и DuraPET PCR

DuraPET 1220 в действии

DuraPET 0624 PCR в действии

типов синтетических органических полимеров

Цель обучения
  • Опишите, как химическая структура полимера соотносится с его физическими свойствами.

Ключевые моменты
    • Синтетические полимеры - это полимеры, созданные человеком.Их можно разделить на четыре основные категории: термопласты, реактопласты, эластомеры и синтетические волокна. Они обычно встречаются в различных потребительских товарах.
    • Различные основные цепи и боковые цепи используются для получения различных синтетических органических полимеров. Основы обычных синтетических полимеров состоят из углерод-углеродных связей, тогда как в гетероциклических полимерах другие элементы (например, кислород, сера, азот) вставлены вдоль основной цепи.
    • Семь наиболее распространенных типов синтетических органических полимеров: полиэтилен низкой плотности (LDPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полипропилен (PP), поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS), нейлон, тефлон и термопластичный полиуретан ( ТПУ).

Условия
  • термопластичный полимер, который становится пластичным или пластичным при превышении определенной температуры и возвращается в твердое состояние при охлаждении
  • синтетические полимеры, синтетические полимеры

Синтетические полимеры - это полимеры, созданные человеком. С точки зрения полезности их можно разделить на четыре основные категории: термопласты, реактопласты, эластомеры и синтетические волокна. Термопласты - это тип полимера, который становится пластичным и пластичным после определенной температуры и затвердевает при охлаждении.Точно так же термореактивные материалы становятся твердыми и не могут изменить форму после застывания; по этой причине их часто используют в клеях. Эластомер - термин, используемый как синоним резины, - это гибкий полимер. Синтетические волокна создаются путем улучшения натуральных растительных и животных волокон и составляют большую категорию полимеров.

Полиакрилаты являются основой обычных синтетических полимеров, таких как полиэтилен и полистирол. Они состоят из углерод-углеродных связей, тогда как гетероцепные полимеры, такие как полиамиды, сложные полиэфиры, полиуретаны, полисульфиды и поликарбонаты, содержат другие элементы (например,грамм. кислород, сера, азот), вставленные вдоль позвоночника. Координационные полимеры могут содержать ряд металлов в основной цепи с нековалентной связью. Также доступно большое количество синтетических полимеров с вариациями основных и боковых цепей.

Синтетические полимеры для повседневного использования

Некоторые известные бытовые синтетические полимеры включают нейлон в текстильных изделиях и тканях, тефлон в сковородах с антипригарным покрытием и поливинилхлорид в трубах. Обычные ПЭТ-бутылки изготавливаются из синтетического полимера, полиэтилентерефталата.Пластиковые комплекты и крышки в основном изготовлены из синтетических полимеров, таких как полиэтилен, а шины - из каучуков Buna. Из-за экологических проблем, создаваемых этими синтетическими полимерами, которые часто не поддаются биологическому разложению и синтезируются из нефти, также рассматриваются альтернативы, такие как биопластики; Однако эти биопластики часто дороже синтетических полимеров.

Многие полимеры полностью состоят из углеводородов. Это делает их гидрофобными, то есть они плохо впитывают воду; это полезная черта, поскольку альтернатива - представьте, что бутылка с водой становится мокрой при наполнении водой, например, - может иметь катастрофические последствия.

Типы синтетических полимеров

Полиэтилен низкой плотности

Полимеры полиэтилена низкой плотности (LDPE) являются одними из наиболее распространенных типов синтетических органических полимеров, которые часто встречаются в домашних условиях. LDPE - это термопласт, изготовленный из мономера этилена. Один из первых полимеров, который был создан, он был произведен в 1933 году компанией Imperial Chemical Industries с использованием процесса под высоким давлением путем свободнорадикальной полимеризации. Сегодня он изготавливается таким способом. LDPE обычно перерабатывается, и цифра 4 является его символом переработки.Несмотря на конкуренцию со стороны более современных полимеров, LDPE продолжает оставаться важным сортом пластмасс.

Полиэтилен высокой плотности

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) или полиэтилен высокой плотности (PEHD) - это термопластический полиэтилен, изготовленный из нефти. Для производства одного килограмма HDPE требуется 1,75 кг нефти (в пересчете на энергию и сырье). HDPE обычно перерабатывается, и цифра 2 является его символом.

Полипропилен

Полипропилен (PP), также известный как полипропилен, представляет собой термопластичный полимер, используемый в самых разных областях, включая упаковку и маркировку, текстиль, канцелярские товары, пластиковые детали и многоразовые контейнеры различных типов, лабораторное оборудование, громкоговорители, автомобильные компоненты и т. Д. банкноты полимерные.Дополнительный полимер, изготовленный из мономера пропилена, он прочен и необычайно устойчив ко многим химическим растворителям, основаниям и кислотам.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид (ПВХ) является третьим по величине производимым пластиком после полиэтилена и полипропилена. ПВХ используется в строительстве, потому что он дешевле и прочнее, чем более традиционные альтернативы, такие как медь или ковкий чугун. Его можно сделать более мягким и гибким, добавив пластификаторы, наиболее популярными из которых являются фталаты.В этой форме ПВХ используется в одежде и обивке, в изоляции электрических кабелей, в надувных изделиях и во многих областях, в которых он заменяет резину.

Полистирол

Полистирол (ПС) - ароматический полимер, изготовленный из мономера стирола, жидкого нефтехимического продукта. PS - один из самых популярных пластиков, бесцветное твердое вещество, которое используется, например, в одноразовых столовых приборах, пластиковых моделях, коробках для компакт-дисков и DVD, а также в корпусах дымовых извещателей. Изделия из пенополистирола включают упаковочные материалы, изоляцию и чашки для напитков из пенопласта.Его очень медленное биоразложение является предметом споров, и его часто можно найти на открытом воздухе, особенно вдоль берегов и водных путей.

Нейлон

Нейлон, семейство синтетических полимеров, известных как полиамиды, был впервые произведен 28 февраля 1935 года Уоллесом Каротерсом в исследовательском центре DuPont. Нейлон - один из наиболее часто используемых полимеров. Амидная основная цепь, присутствующая в нейлоне, делает его более гидрофильным, чем полимеры, описанные выше. Обратите внимание, что ваша нейлоновая одежда, например, впитывает воду; это связано с тем, что нейлон может вступать в водородную связь с водой, в отличие от чисто углеводородных полимеров, из которых состоит большинство пластиков.

тефлон

Тефлон (политетрафторэтилен или ПТФЭ) представляет собой синтетический фторполимер тетрафторэтилена, имеющий множество применений. ПТФЭ - это твердое высокомолекулярное соединение, полностью состоящее из углерода и фтора. ПТФЭ гидрофобен: ни вода, ни водосодержащие вещества не могут взаимодействовать с ПТФЭ. ПТФЭ используется в качестве антипригарного покрытия для сковород и другой посуды, поскольку он имеет очень низкое трение с другими составами. Он очень инертен, отчасти из-за прочности углеродно-фторных связей, поэтому его часто используют в контейнерах и трубопроводах для химически активных и агрессивных химикатов.При использовании в качестве смазки ПТФЭ снижает трение, износ и потребление энергии в оборудовании. Хотя широко распространенное мнение, что тефлон является результатом космических проектов НАСА, не соответствует действительности, НАСА использовало его.

Сковорода с тефлоном Тефлон (ПТФЭ) часто используется для покрытия сковород с антипригарным покрытием, поскольку он гидрофобен и обладает довольно высокой термостойкостью.

Термопластический полиуретан

Термопластический полиуретан (ТПУ) - это любой класс полиуретановой пластмассы. Он обладает множеством полезных свойств, включая эластичность, прозрачность и устойчивость к маслам, жирам и истиранию.Большинство этих свойств являются результатом того факта, что ТПУ гидрофильно и может реагировать с водой. Технически TPU представляет собой термопластичный эластомер, состоящий из линейных сегментированных блок-сополимеров, состоящих из твердых и мягких сегментов.

Показать источники

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

Пластмассы - все о молекулярной структуре

Джеффри А.Янсен


Старший управляющий инженер и партнер, The Madison Group

Джеффри А. Янсен


Старший управляющий инженер и партнер, The Madison Group

Джеффри А. Янсен


Старший управляющий инженер и партнер, The Madison Group

Рис. 1. Механизм реакции присоединения, показывающий полимеризацию мономера стирола в полистирол.

Рис. 1. Механизм реакции присоединения, показывающий полимеризацию мономера стирола в полистирол.

Рис. 1. Механизм реакции присоединения, показывающий полимеризацию мономера стирола в полистирол.

Рис. 2. Механизм реакции конденсации, показывающий полимеризацию полиамида из двухосновной кислоты и диамина.

Рис. 2. Механизм реакции конденсации, показывающий полимеризацию полиамида из двухосновной кислоты и диамина.

Рис. 2. Механизм реакции конденсации, показывающий полимеризацию полиамида из двухосновной кислоты и диамина.

Рис. 3. Полимеры содержат большое количество функциональных групп, ответственных за разнообразие физических свойств.

Рис. 4. Полимерные цепи состоят из большого количества повторяющихся звеньев и переплетены, образуя структуру, подобную спагетти.

Рис. 5. Повторяющаяся единица полиэтилена состоит из двух атомов углерода с боковыми атомами водорода.

Рисунок 6. Структурное представление полукристаллических и аморфных полимеров.

Рис. 7. Шестая термограмма ДСК, показывающая эндотерму плавления для полукристаллического полимера и стеклование для аморфного материала.

Рис. 8. Графическое изображение изменения модуля, характерного для полукристаллических и аморфных полимеров.

Полукристаллический

  • Отчетливая и резкая точка плавления
  • Непрозрачный или полупрозрачный
  • Лучшая стойкость к органическим химическим веществам
  • Повышенная прочность на разрыв и модуль упругости
  • Лучшее сопротивление ползучести и усталости
  • Более высокая плотность
  • Повышенная усадка формы

Аморфный

  • Размягчение в более широком диапазоне температур
  • прозрачный
  • Более низкая органическая химическая стойкость
  • Повышенная пластичность
  • Повышенная прочность
  • Меньшая плотность

Таблица 1.

Полукристаллический

  • Отчетливая и резкая точка плавления
  • Непрозрачный или полупрозрачный
  • Лучшая стойкость к органическим химическим веществам
  • Повышенная прочность на разрыв и модуль упругости
  • Лучшее сопротивление ползучести и усталости
  • Более высокая плотность
  • Повышенная усадка формы

Аморфный

  • Размягчение в более широком диапазоне температур
  • прозрачный
  • Более низкая органическая химическая стойкость
  • Повышенная пластичность
  • Повышенная прочность
  • Меньшая плотность

Таблица 1.

Характерные свойства пластмасс являются прямым результатом уникальной молекулярной структуры этих материалов. Если пойти дальше, различия в свойствах, демонстрируемых разными пластиками, связаны с разнообразием их структуры. Пластмассы - это полимеры с очень высокой молекулярной массой. Для улучшения своих свойств они часто содержат добавки, такие как наполнители и армирующие элементы, антиразложения и стабилизаторы, антипирены и пластификаторы. Однако основные атрибуты пластикового материала определяются полимером.

Полимеризация

Полимеры - это макромолекулы, которые основаны на структуре, построенной, главным образом или полностью, из большого количества связанных вместе схожих структурных единиц. Полимер, часто называемый цепями, состоит из повторяющихся звеньев, похожих на звенья. Полимеры образуются в процессе, известном как полимеризация, в котором молекулы мономеров связываются вместе посредством химической реакции, которая приводит к трехмерной сети из длинных отдельных полимерных цепей, состоящих из более мелких повторяющихся звеньев.

Существует два основных типа реакций полимеризации - присоединение и конденсация. Аддитивная полимеризация - это образование полимеров из мономеров, содержащих двойную связь углерод-углерод, посредством экзотермической реакции присоединения. Важно отметить, что эта реакция протекает без потери каких-либо атомов или молекул из реагирующих мономеров. Обычные материалы, получаемые посредством аддитивной полимеризации, включают полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол, как показано на Рисунке 1.

Напротив, конденсационные полимеры образуются в результате ступенчатой ​​реакции молекул с различными функциональными группами. Реакция является эндотермической и приводит к образованию воды или других небольших молекул, таких как метанол, в качестве побочного продукта. Обычные полимеры, получаемые в результате реакций конденсации, включают термопластичные полиэфиры, полиацеталь, поликарбонат и полиамиды, как показано на Рисунке 2.

Аддитивные полимеры быстро образуют высокомолекулярные цепи и имеют тенденцию иметь более высокий молекулярный вес, чем конденсационные полимеры.Сравнивая полимеры, полученные с помощью двух различных механизмов, аддитивные полимеры обычно химически инертны из-за относительно прочных углерод-углеродных связей, которые образуются. Конденсационные полимеры склонны к гидролитической молекулярной деградации из-за воздействия воды при повышенных температурах по механизму, который напоминает реверсию начальной реакции либерализации.

Используя различные исходные материалы, а также процессы и технологии полимеризации, можно получить полимеры, имеющие различную молекулярную структуру (см. Рис.3).

Фундаментальные различия между свойствами этих различных типов полимеров объясняются различными функциональными группами в молекулярной структуре. Эти различия включают свойства механической, термической и химической стойкости. Таким образом, важно выбрать правильный тип пластика в зависимости от требований области применения.

Межмолекулярная связь

Как указано, полимеризация приводит к образованию множества отдельных полимерных цепей, состоящих из повторяющихся звеньев.Ключевым аспектом полимерных материалов является то, что цепи переплетены друг с другом. Отдельные цепи не связаны друг с другом ковалентно, но вместо этого полагаются на межмолекулярные силы, такие как силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи и дипольные взаимодействия, чтобы цепочки не распутывались. В результате получается структура, похожая на миску со спагетти-лапшой (рис. 4).

Молекулярный вес

В процессе полимеризации получают материалы с относительно высокой молекулярной массой, макромолекулы.Ключевым параметром полимера является его молекулярная масса. Молекулярная масса - это сумма атомных масс атомов, составляющих молекулу. Например, молекулярная масса полиэтилена рассчитывается путем умножения молекулярной массы повторяющейся функциональной группы этилена на количество звеньев, составляющих цепь. Таким образом, для полиэтилена (рис. 5), где повторяющаяся единица содержит два атома углерода и четыре атома водорода, молекулярная масса составляет 28n, где n представляет собой количество повторяющихся сегментов.Большинство коммерческих полимеров имеют среднюю молекулярную массу от 10 000 до 500 000.

Более высокие молекулярные массы связаны с более длинными молекулярными цепями, и это приводит к большему уровню запутанности. Это имеет важные последствия, поскольку сорта пластмасс с более высокой молекулярной массой будут обладать превосходными механическими, термическими и химическими свойствами стойкости по сравнению с сортами того же материала с более низким молекулярным весом.

Важно помнить, что процесс полимеризации - это химическая реакция, и, хотя ее тщательно контролируют, ему присущи некоторые вариации.Это приводит к полидисперсности или полимерным цепям неравной длины. По этой причине коммерческие пластмассы содержат полимеры с молекулярно-массовым распределением. Проще говоря, молекулярно-массовое распределение представляет собой относительные количества полимеров с разной молекулярной массой, которые составляют данный образец этого материала. В отличие от молекулярной массы соотношение между молекулярно-массовым распределением и конечными свойствами неоднородно. Например, при сравнении двух аналогичных материалов с различным молекулярно-массовым распределением, в целом, материал с более широким распределением будет демонстрировать лучшую пластичность и ударопрочность, но будет демонстрировать пониженную прочность и жесткость.

Из-за структуры молекул полимерные материалы имеют другие свойства по сравнению с другими материалами, такими как металлы. В частности, относительно высокая молекулярная масса и большая длина полимерной цепи приводят к запутыванию, а отсутствие ковалентных межмолекулярных связей способствует подвижности полимерной цепи. Эта комбинация запутанных подвижных цепей приводит к вязкоупругости.

Вязкоупругость - это свойство материалов, которые при деформации проявляют как вязкие, так и упругие характеристики.Вязкие материалы, такие как мед, сопротивляются сдвиговому потоку и линейно деформируются со временем при приложении напряжения. Эластичные материалы, такие как стальной стержень, деформируются при напряжении и быстро возвращаются в исходное состояние после снятия напряжения. Вязкоупругие материалы обладают элементами обоих этих свойств и, как таковые, демонстрируют деформацию, зависящую от времени.

Есть три основных фактора, которые влияют на вязкоупругость пластмассовой детали: температура, скорость деформации и время. Из-за этого пластмассы чувствительны к температуре, скорости деформации и времени.Температура - наиболее очевидный из этих факторов. Полимеры демонстрируют сравнительно высокий уровень изменения физических свойств в относительно небольшом диапазоне температур. При повышении температуры полимерные цепи располагаются дальше друг от друга. Это приводит к большему свободному объему и кинетической энергии, и цепи могут легче скользить друг мимо друга и распутываться.

По мере увеличения скорости деформации - скорости приложения нагрузки - полимерные цепи не успевают претерпеть пластическую деформацию, и они будут распутываться благодаря все более хрупкому механизму.Вот почему пластмассы гораздо более восприимчивы к ударам, чем к отказам от перегрузки, которые происходят при более умеренных скоростях деформации.

Вязкоупругая природа полимерных материалов вызывает движение внутри полимерных цепей в условиях приложенного напряжения. Это приводит к временной зависимости полимерных материалов. Из-за этой молекулярной подвижности пластиковые материалы будут демонстрировать различия в своих долгосрочных и краткосрочных свойствах из-за приложения напряжения с течением времени.Это означает, что свойства пластического материала, такие как прочность и пластичность, не статичны, но со временем будут ухудшаться. Это часто приводит к ползучести и релаксации напряжений в пластиковых материалах.

Кристаллическая / аморфная структура

Другой фундаментальной характеристикой полимерных материалов является организация их молекулярной структуры. В широком смысле пластмассы можно разделить на полукристаллические и аморфные. Понимание значения структуры и, в частности, кристалличности, важно, поскольку она влияет на выбор материала, конструкцию детали, обработку и конечные ожидаемые эксплуатационные характеристики.

Большинство неполимерных материалов образуют кристаллы при охлаждении от повышенных температур до точки затвердевания. Это хорошо видно на воде. Когда вода охлаждается, кристаллы начинают формироваться при 0 ° C, когда она переходит из жидкого состояния в твердое. Кристаллы представляют собой регулярное упорядоченное расположение молекул и образуют характерный геометрический узор внутри материала. С небольшими молекулами, такими как вода, этот порядок повторяется и занимает относительно большую площадь по сравнению с размером молекул, а кристаллы организуются в течение относительно короткого периода времени.

Однако из-за довольно большого размера молекул полимера и соответствующей повышенной вязкости кристаллизация по своей природе ограничена, а в некоторых случаях невозможна. Полимеры, в которых происходит кристаллизация, по-прежнему содержат относительно высокую долю некристаллизованной структуры. По этой причине такие полимеры обычно называют полукристаллическими. Полимеры, которые в силу своей структуры не могут существенно кристаллизоваться, называются аморфными (рис. 6).

Аморфные полимеры имеют неорганизованную рыхлую структуру. Полукристаллические полимеры имеют участки регулярной узорчатой ​​структуры, ограниченные неорганизованными аморфными областями. Хотя некоторая модификация может быть произведена за счет использования добавок, степень, в которой полимеры являются полукристаллическими или аморфными, определяется их химической структурой, включая длину полимерной цепи и функциональные группы.

Упорядоченное расположение молекулярной структуры, связанное с кристалличностью, приводит к плавлению при достижении достаточной температуры.Из-за этого полукристаллические полимеры, такие как полиэтилен, полиацеталь и нейлон, будут претерпевать отчетливый переход плавления и иметь точку плавления (T m ). Аморфные полимеры, включая полистирол, поликарбонат и поли (фенилсульфон), по-настоящему не плавятся, а размягчаются при нагревании выше их температуры стеклования (T г ). Это представлено термограммами дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) (рис. 7).

Разница между полукристаллическим и аморфным расположением молекул также влияет на механические свойства материала, особенно в том, что касается температурной зависимости.Как правило, аморфные пластмассы демонстрируют относительно постоянный модуль упругости в диапазоне температур. Однако по мере приближения температуры к температуре стеклования материала происходит резкое снижение. Напротив, полукристаллические пластмассы демонстрируют стабильность модуля ниже температуры стеклования, которая часто ниже температуры окружающей среды, но демонстрирует устойчивое снижение между температурой стеклования и точкой плавления (рис. 8).

Из-за своей вязкоупругой природы время и температура одинаково действуют на полимерные материалы.Из-за этого изменения в материале как функция времени можно сделать вывод по стабильности материала в зависимости от температуры.

Помимо зависимости от времени и температуры, другие ключевые свойства полимерных материалов определяются их полукристаллической / аморфной структурой. Некоторые обобщения характеристических свойств приведены в таблице 1.

Пластмассы продолжают использоваться во все более разнообразных и требовательных областях. Учитывая стоимость выхода продукта из строя, очень важно, чтобы правильный материал был выбран специально для каждой ситуации.Поскольку базовый полимер определяет многие критические рабочие характеристики пластмассовой смолы, важно понимать корреляцию между молекулярной структурой и характеристиками. Разница между успехом и неудачей может зависеть от молекулярной массы, молекулярно-массового распределения и кристаллической / аморфной структуры.

ОБ АВТОРЕ

Джеффри А. Янсен - старший управляющий инженер и партнер The Madison Group, Мэдисон, Висконсин.-базовый поставщик консалтинговых услуг для индустрии пластмасс. Он эксперт в анализе отказов; анализ, идентификация и отбор материалов; и исследования старения пластмассовых и резиновых компонентов. Янсен, старший член SPE, также в прошлом возглавлял Группу специальных интересов SPE по анализу и предотвращению отказов.

Сравнение термопластов и термореактивных полимеров - Matmatch

Термопласты и термореактивные полимеры - это типы пластмасс, которые подвергаются различным производственным процессам и обладают различными свойствами в зависимости от составляющих материалов и метода производства.Термины термопласт и термореактивный материал обозначают, как материал обрабатывается или может обрабатываться при измененной температуре [1].

Основное физическое отличие заключается в том, как они реагируют на высокие температуры. При нагревании до температуры плавления термопласты размягчаются и переходят в жидкую форму. Следовательно, процесс отверждения является обратимым, а это означает, что их можно повторно формовать и использовать повторно. С другой стороны, термореактивные полимеры образуют сшитую структуру во время процесса отверждения, предотвращая их плавление и повторное формование.

В качестве аналогии подумайте о термореактивном пластике как о бетоне, после того как он застынет, он никогда не сможет вернуться в жидкую форму (необратимый процесс). Хотя термопласты похожи на воду, они могут переходить между льдом и водой с приложением или отводом тепла (обратимый процесс).

Здесь вы узнаете о:

  • Что такое термопласты и реактопласты
  • Что такое сшивка и чем она отличает термопласты от реактопластов
  • Свойства термопластов и реактопластов
  • Обработка термопластов и реактопластов
  • Материалы и соответствующие технологические приложения

Что такое термопласты?

Термопласт - это смола, которая тверда при комнатной температуре, но становится пластичной и мягкой при нагревании , текучести из-за плавления кристаллов или в результате пересечения температуры стеклования (T g ).При обработке, обычно посредством процессов литья под давлением или формования раздувом, термопласты принимают форму формы, в которую их разливают в виде расплава, и охлаждают до затвердевания до желаемой формы. Важным аспектом термопластов является их обратимость , способность подвергаться повторному нагреву, снова плавиться и изменять форму. Это позволяет производить дополнительную обработку того же материала, даже после того, как он был приготовлен в твердом виде. Такие процессы, как экструзия, термоформование и литье под давлением, зависят от такого поведения смолы.Некоторые распространенные термопластические материалы включают полиэтилен (PE), поликарбонат (PC) и поливинилхлорид (PVC).

Однако, как и любой другой материал, термопласты имеют свои ограничения. Под воздействием чрезвычайно высоких температур материал может нежелательно размягчиться, деформироваться и потерять некоторые из своих физических свойств [2].

Что такое реактопласты?

Термореактивная смола или термореактивный полимер обычно представляет собой жидкий материал при комнатной температуре, который необратимо затвердевает при нагревании или химическом добавлении .Когда его помещают в форму и нагревают, термореактивный материал затвердевает и принимает заданную форму, но этот процесс затвердевания включает образование определенных связей, называемых сшивками , , которые удерживают молекулы на месте и изменяют основную природу материала, предотвращая это от таяния. В результате термореактивный пластик, в отличие от термопласта, не может вернуться в свою первоначальную фазу, что делает процесс необратимым. Термореактивные материалы при нагревании становятся набором , закрепленным в определенной форме.Во время перегрева термореактивные пластмассы имеют тенденцию разрушаться, не переходя в жидкую фазу. Такие процессы, как компрессионное формование, литье с переносом смолы, пултрузия, ручная укладка и намотка нитей, зависят от поведения термореактивного полимера. Некоторые распространенные реактопласты включают эпоксидную смолу, полиимид и фенол, многие из которых используются в композитах [2].

Что такое сшивание (отверждение)?

Термореактивные материалы и термопласты различаются по своему поведению, но все эти различия в свойствах проистекают из лежащей в основе фундаментальной разницы в их химической структуре.Это основное различие можно заметить в том, как термореактивные смолы по всей длине их полимерной цепи имеют определенные пятна, которые могут быть химически активированы для участия в реакциях химического связывания с соседними молекулами полимера. Поскольку все термореактивные материалы содержат такие химически реактивные пятна, часто бывает так, что все виды термореактивных материалов имеют тенденцию соединяться друг с другом. Такой процесс образования химических связей между различными термореактивными молекулами называется сшивкой (или отверждением) .После отверждения образующиеся поперечные связи не только удерживают молекулы полимера от движения, но также препятствуют атомам внутри этих молекул в большей степени, чем межмолекулярное притяжение.

Другой способ наблюдать разницу в поведении термореактивных пластиков и термопластов - через их молекулярную массу . При сравнении обоих типов полимеров, термореактивные полимеры выделяются тем, насколько резко увеличивается их молекулярная масса при отверждении. Известно, что термопласты имеют более высокие значения молекулярной массы, чем неотвержденных термореактивных материалов.Однако, когда происходит сшивание между двумя термореактивными полимерами, образуется полимерная сетка с молекулярной массой почти , что вдвое больше, чем , когда они были разделены. По мере увеличения количества связанных молекул молекулярная масса продолжает расти, превышая молекулярную массу термопластов. Это резкое увеличение молекулярной массы вызывает серьезные изменения свойств материала, например повышение температуры плавления. При непрерывном увеличении молекулярной массы из-за сшивания точка плавления может повышаться и достигать точки, превышающей точку разложения.В этом случае термореактивный полимер будет иметь очень высокую молекулярную массу, поэтому он разложится до того, как сможет расплавиться, что определяет необратимость термореактивной обработки [2].

Свойства термопластов и реактопластов

Термопласты обычно обладают высокой прочностью, гибкостью и устойчивы к усадке в зависимости от типа смолы (полимер в расплавленной жидкой форме). Это универсальные материалы, которые можно использовать для чего угодно, от пластиковых пакетов до высоконагруженных подшипников и прецизионных механических деталей.

Термореактивные материалы обычно обладают более высокой химической и термостойкостью, а также более прочной структурой, которая не деформируется легко.

Вот список, показывающий разницу между термопластами и термореактивными пластиками с точки зрения характеристик и свойств. Обратите внимание на эффект сшивки как на основной фактор в расхождении этих материалов друг от друга.

Таблица 1: Термопласты и термореактивные материалы [3]

Характеристика / Собственность

Термопласты

Термореактивные элементы

Молекулярная структура

Линейный полимер: слабые молекулярные связи в формации с прямой цепью

Сетчатые полимеры: высокий уровень сшивки с прочными химическими молекулярными связями

Температура плавления

Температура плавления ниже температуры разложения

Температура плавления выше температуры разложения

Механический

Гибкий и эластичный.Высокая ударопрочность (в 10 раз больше, чем у термореактивных материалов). Сила проистекает из кристалличности

.

Неупругие и хрупкие. Крепкий и жесткий. Сила проистекает из сшивки.

Полимеризация

Аддитивная полимеризация: реполимеризация в процессе производства (перед переработкой)

Поликонденсационная полимеризация: полимеризация в процессе обработки

Микроструктура

Состоит из твердых кристаллических и эластичных аморфных областей в твердом состоянии

Состоит из термореактивной смолы и армирующего волокна в твердом состоянии

Размер

Размер выражается молекулярной массой

Размер выражается плотностью сшивки

Возможность вторичного использования

Перерабатываемые и повторно используемые под воздействием тепла и / или давления

Не подлежит вторичной переработке

Химическая стойкость

Высокая химическая стойкость

Термостойкость и химическая стойкость

Ремонт трещин

Трещины легко ремонтируются

Трещины, трудно поддающиеся ремонту

Температурный аспект процесса

Плавка термопластов эндотермическая

Сшивка термореактивных материалов экзотермическая

Рабочая температура

Более низкая температура непрерывного использования (CUT), чем у термореактивных материалов

Более высокий CUT, чем у термопластов

Растворимость

Растворяется в органических растворителях

Не растворяется в органических растворителях

Обработка термопластов и реактопластов

Обработка термопластов

Термопласты можно перерабатывать различными способами, включая экструзионное формование, литье под давлением, термоформование и вакуумное формование.

Гранулированный материал загружается в форму, обычно в виде сферических гранул диаметром примерно 3 мм. Затем эти гранулы нагревают до температуры плавления, что требует очень высоких температур.

Поскольку термопласты являются высокоэффективными теплоизоляционными материалами, охлаждение в процессе отверждения занимает больше времени, чем у других пластмасс. Поэтому для достижения высокой производительности используется быстрое охлаждение, обычно путем опрыскивания холодной водой или погружения в водяную баню. Для охлаждения термопластичных пластиковых пленок на поверхность подается холодный воздух.Пластик дает усадку при охлаждении, степень усадки варьируется от 0,6% до 4% в зависимости от материала. Скорость охлаждения и усадки явно влияет на кристаллизацию материала и внутреннюю структуру, поэтому для термопластов всегда указывается скорость усадки.

Переработка термореактивных полимеров

Термореактивные смолы перерабатываются в жидкой форме при нагревании. Процесс отверждения включает добавление к смоле отвердителей, ингибиторов, отвердителей или пластификаторов, а также арматуры или наполнителей, в зависимости от требуемого результата.

Наиболее часто используемые термореактивные смолы включают:

  • Эпоксидная
  • Полиэстер
  • Фенольный
  • Силикон
  • Полиуретан
  • Полиамид

Обработка термореактивных полимерных композитов

Термореактивные полимерные композиты изготавливаются с использованием процесса ламинирования, который связывает смолы, такие как эпоксидная смола, силикон, меламин и т. Д., С армирующими материалами основы, такими как стекло, лен и графит.

Перед отверждением армирующую основу погружают в связующее на основе смолы в жидкой форме. После скрепления листы материала пропускаются через печь для частичного отверждения. Затем несколько листов складываются в стопку до необходимой толщины, нагреваются и спрессовываются, образуя ламинат. В качестве альтернативы, листы можно свернуть вместе и нагреть для создания стержней.

Термопласты и термореактивные материалы и их применение

Виды термопластов и их применение

Термопласт

Недвижимость и применение

Полиамид (нейлон)

Прочный и относительно твердый материал, используемый для изготовления корпусов электроинструментов, карнизов, подшипников, деталей зубчатых передач и одежды

Полиметилметакрилат (ПММА, акрил)

Жесткий, прочный и твердый, полируемый до блеска пластик, используемый для вывесок, фюзеляжа самолетов, окон, раковин и ванн

Поливинилхлорид (ПВХ)

Прочный и прочный материал, который обычно используется для изготовления труб, полов, шкафов, игрушек, а также бытовой и промышленной арматуры

Полипропилен

Легкий, но твердый материал, который довольно легко царапается, с отличной химической стойкостью, используется для медицинского и лабораторного оборудования, веревок, веревок и кухонных принадлежностей

Полистирол (ПС)

Легкий, жесткий, твердый, хрупкий, водостойкий материал, используемый в основном для жесткой упаковки

Политетрафторэтилен (PTFE, тефлон)

Очень прочный и гибкий материал для посуды с антипригарным покрытием, компонентов машин, шестерен и прокладок

Полиэтилен низкой плотности (LDPE)

Прочный, относительно мягкий, химически стойкий материал, используемый для изготовления упаковки, игрушек, пластиковых пакетов и пленочной пленки

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

Жесткий, твердый, химически стойкий материал, используемый для пластиковых бутылок и кожухов для хозяйственных товаров

Виды термореактивных полимеров и их применение

Терморегулятор

Недвижимость и применение

Эпоксидная смола

Твердый, хрупкий материал без дополнительного армирования.Используется для клея и склеивания материалов

Меламиноформальдегид

Твердый, жесткий и прочный, с хорошей химической и водостойкостью, используемый для ламината рабочих поверхностей, посуды и электроизоляции

Полиэфирная смола

Твердый, жесткий и хрупкий без ламинирования. Используется для герметизации, склеивания и литья

Формальдегид мочевины

Твердый, жесткий, прочный и хрупкий, используемый в основном в электрических устройствах из-за его хороших электроизоляционных свойств

Полиуретан

Твердый, прочный и долговечный материал, используемый в красках, изоляционной пене, обуви, автомобильных деталях, клеях и герметиках

Фенолформальдегидная смола (ФФ)

Прочный, термостойкий и устойчивый к электричеству материал, используемый в электрических элементах, розетках и вилках, автомобильных деталях, посуде и прецизионных промышленных деталях

Термопластические материалы | Литье под давлением термопластов

Термопласты - это пластичные полимеры, которые размягчаются при нагревании, что позволяет формовать их, и снова затвердевают при охлаждении.Благодаря своим уникальным химическим свойствам термопластические материалы можно повторно формовать и перерабатывать без отрицательного воздействия на физические свойства материала. Это делает термопласты идеальным материалом для литья под давлением.

Термопластические материалы используются для широкого спектра применений, от товаров народного потребления до медицинского оборудования, в зависимости от типа материала. Товарные термопласты наиболее просты в переработке и используются для производства продукции в больших объемах. Эти материалы лучше всего подходят для таких применений, как упаковка, одежда, продукты питания и напитки.Напротив, инженерные и специализированные термопласты были смешаны для улучшения их характеристик. Они используются для тяжелых условий эксплуатации, таких как военная, аэрокосмическая и медицинская промышленность.

Термопластические материалы, предлагаемые для литья под давлением

Свойства термопластов

Термопласты - единственный вид пластика, который можно сваривать. Когда пластик нагревается, материал становится пастой или жидкостью, которой затем можно придать желаемую форму.Хотя каждый тип термопласта обладает своими характеристиками и свойствами, все они могут выдерживать многократное изменение формы без какого-либо ущерба для материалов.

Основные преимущества термопластов:
  • Можно повторно формовать и перерабатывать без повреждений
  • Простота формования и придания формы
  • Обладает высокой прочностью и легкостью
  • Некоторые могут использоваться вместо металла
  • Сравнительно низкие затраты на обработку
  • Простота быстрого изготовления больших объемов
  • Поддерживает высокую точность
  • Химически стойкий и ударопрочный
  • Уменьшает количество отходов и более экологичен

Термопластические эластомеры

Раньше все резиновые материалы были термореактивными, что означало, что их больше нельзя было менять после завершения процесса литья под давлением.Однако термопластичные эластомеры (TPE или термопластические каучуки) позволяют термореактивным материалам вести себя аналогично термопластам.

TPE

представляют собой смесь резины и пластика, которые благодаря сочетанию характеристик обоих материалов идеально подходят для различных областей применения. Они особенно полезны в автомобильной, авиакосмической промышленности и на многих потребительских рынках.

Термопластичные эластомеры известны как двухфазные системы, потому что они образуются, когда твердо-термопластическая фаза комбинируется механически или химически с фазой мягкого эластомера, принимая характеристики обеих фаз для образования конечного продукта.В твердой фазе TPE приобретают такие свойства, как обработка и постоянные температуры, прочность на разрыв, химическая и жидкостная стойкость. Из мягкой фазы они, помимо других свойств, приобретают твердость, гибкость и остаточную деформацию при сжатии.

Stack Plastics работает с широким спектром термопластов в наших процессах литья под давлением. У нас есть опыт формования множества материалов для различных областей применения, от стандартных до экзотических и специально разработанных. Мы также можем смешивать термопластические материалы с такими добавками, как ПТФЭ, для повышения прочности и долговечности.

Следующие ниже термопласты могут быть использованы в качестве альтернативы ПВХ или для любых ваших уникальных потребностей.

Акриловый термопластический полимер

Акрил - это термопластичный полимер, обладающий многими оптическими качествами, подобными стеклу, но более твердый и защищающий. Его часто называют люцитом, плексигласом и плексигласом. Акрил используется почти во всех отраслях промышленности и используется в качестве заменителя стекла для таких предметов, как:

  • Аквариумы
  • Забрало мотоциклетного шлема
  • Окна самолетов
  • Смотровые люки подводных аппаратов
  • Рассеиватели наружных фонарей автомобилей

Из-за своей ударопрочности и прочности акрил также используется для изготовления очков и линз.

АБС-пластик

ABS, или акрилонитрил-бутадиенстирол, представляет собой синтезированный пластик, в котором сочетаются стирол и акрилонитрил. Этот безопасный термопласт используется во многих потребительских товарах, с которыми люди контактируют напрямую, например, в сотовых телефонах, игрушках, микроволновых печах и других приборах. Термопласты АБС известны своей прочностью, легкостью, универсальностью и прочностью.

ABS состоит из трех различных мономеров, и за счет их объединения термопласт становится гибким и легким.Благодаря этому АБС плавно течет и идеально подходит для литья под давлением.

Полибензимидазол Термопластичный полимер

Полибензимидазол (PBI) - это искусственный термопластичный полимер с одной из самых высоких температур плавления среди всех материалов, которые можно использовать в качестве волокна. Это самый высокопроизводительный термопластический материал из доступных. Из-за этого PBI используется в качестве базы для оборудования высокого спроса, которое используется вооруженными силами по всему миру, а также силами пожаротушения и полиции.

Из-за своей чрезвычайной твердости и долговечности PBI трудно обрабатывать, но компания Stack Plastics имеет опыт проектирования для требовательных отраслей.

Полиэтиленовые термопластические полимеры

Полиэтилен - это не один конкретный материал, а фактически группа термопластов, характеризующаяся типом, структурой и толщиной полимера. Некоторые распространенные типы включают полиэтилен высокой плотности (HDPE), который используется для изготовления молочных кувшинов и водопроводных труб, а также более мягкий и гибкий полиэтилен низкой плотности (LDPE), который используется для изготовления бутылок и пакетов.

Как правило, чем выше плотность, тем выше прочность на растяжение и изгиб, химическая стойкость и стойкость к истиранию, а также твердость поверхности. Поскольку эти термопласты обладают высокой устойчивостью к перепадам температур, они часто используются в средах с высокими нагрузками, таких как трубопроводы, транспортировка нефти и в розничной торговле.

Гомополимерный термопласт

Гомополимер - это полимер, полученный полимеризацией одного мономера. Они известны как прочный и стойкий термопластический материал.Они обычно используются на рынке конечного потребителя для небольших товаров, таких как кухонная утварь.

Существует несколько видов гомополимерных термопластов, включая полипропилен, поликарбонат и полиэстер. В общем, все эти термопласты отлично подходят для литья под давлением.

Сополимерный термопласт

Сополимер - это термопластический материал, полученный сополимеризацией двух или более различных мономеров. Обычно они представляют собой глянцевый и экономичный материал.Сополимерные термопласты используются во множестве приложений, включая промышленные серверные приложения и небольшие потребительские товары, такие как кухонная утварь.

Полиэфирные термопласты

Полиэфиры - чрезвычайно выносливые материалы, которые подходят для широкого диапазона температур и требований окружающей среды. Полиэфирные термопласты являются одними из наиболее широко используемых полимеров для литья под давлением, чаще всего встречаются в бутылках для воды, но также имеют широкое применение в промышленной сфере.Они известны своей прочностью, жесткостью и ударной вязкостью, а также химической стойкостью.

Полиуретановый термопластичный полимер

Полиуретан - это прозрачный и гибкий термопластичный полимер, который чаще всего используется для производства подошв, прокладок и колес для обуви. Он чрезвычайно универсален и может быть разработан для обеспечения широкого диапазона характеристик. Он демонстрирует отличную износостойкость и стойкость к истиранию, а также остается очень эластичным и ударопрочным даже при самых жестких твердометрах или при экстремально низких температурах.Они также устойчивы к маслам и жирам.

Стиролакрилонитрилполимер

Стиролакрилонитрил - сополимер и один из самых прочных полимеров, обычно используемых. Он известен своей превосходной прочностью, жесткостью и стабильностью размеров. Он очень устойчив к взлому и часто используется на кухне. Он также используется для таких приложений, как:

  • Компоненты компьютера
  • Упаковочные материалы
  • Медицинские изделия, стерилизуемые в автоклаве
  • Батарейные ящики

Термопласты отличаются от термореактивных материалов

Термопласты сильно отличаются от термореактивных материалов.Оба они используются в процессе литья под давлением, но термореактивные пластмассы можно нагреть и отлить только один раз. Их нельзя изменить или вернуть в исходную форму. Это делает их идеальными для применения в условиях высоких температур, но также делает термореактивные пластмассы менее универсальными, чем термопластические материалы.

В процессе отверждения термореактивного пластика полимеры связываются вместе и образуют прочную химическую связь. Напротив, в процессе отверждения термопластов не происходит химического связывания, что делает его полностью обратимым.При необходимости термопласты можно переплавлять и формовать.

Пластмассы контактного стека для литья под давлением термопластов на заказ

Stack Plastics - это компания по литью пластмасс под давлением, специализирующаяся на инженерных термопластах, а также на других материалах, таких как эластомеры и экзотические смолы. Мы производим высококачественные формованные изделия для различных отраслей и сфер применения, включая медицинские приборы и потребительские товары.

Этот список термопластов ни в коем случае не является исчерпывающим.Чтобы просмотреть примеры нашей продукции и литья под давлением, посетите нашу галерею работ. Чтобы обсудить ваши уникальные требования к материалам , , свяжитесь со Stack Plastics сегодня или запросите ценовое предложение.

Документ без названия

Знание времени абляции процесс является фундаментальным для понимания химической физики явление. Ранние попытки Корена и Йе, Дэвиса и сотрудников были на основе спектроскопического исследования светового излучения, сопровождающего воздействие УФ-лазерного импульса на поверхность полимера.Они отметили, что "возможно, что процессы фотодиссоциации, ответственные за создание выбросы в шлейфе раздельные и после прорыва полимерные связи, вызывающие абляцию ». Они показали, что полимерные структура может начать разрушаться в масштабе времени, который даже короче, чем ширина импульса от лазерного луча.

Дайер и Шринивасан (1996) измерили временной профиль процесса абляции в ПНФНУ и других полимерах.Они нашли что, когда электрическая схема для обнаружения сигнала преобразователя было учтено, что общая система отображения имела время нарастания, которое оценивается в

Рис.4 Пиковая амплитуда напряжения волна как функция флюенса полимидной пленки, облученной Лазеры 308 нм и 193 нм.(Красильщик и Шринивасан, 1996)

Общие характеристики УФ-лазерной абляции полимеров можно представить следующим образом:

Абляция полимера происходит в От 10 до 100 наносекунд.

Пороговая плотность энергии, определяемая поскольку флюенс, при котором глубина травления составляет 0,05 мкм на импульс, является низким для полимеры (обычно в диапазоне от 10 до 100 МДж / ч / м).

Для плотности энергии около или ниже порога, глубина травления соответствует закону Бера-Ламберта (фотохимическое, линейное поглощение). Для флюенсов выше порога тепловые эффекты способствуют травлению. глубина. Кроме того, чем длиннее длина волны, тем сильнее тепловое эффекты.

Длина волны влияет на поглощение и порог флюенс. Глубина травления за импульс (меньший коэффициент поглощения) больше для более слабого поглотителя, чем для более сильного.

Образование и расширение плазмы. факел во время лазерного импульса характеризует быстрый процесс травления. В Глубина травления за импульс увеличивается с плотностью энергии, пока явление насыщенности. «Насыщенность» - это механизм блокировки задней части лазерного импульса как факелом, так и возбужденным частицы полимера, генерируемые ведущей частью импульса. Это происходит только при высоких плотностях энергии и предотвращает дополнительное удаление материала.

Скорость релаксации, период времени в котором сохраняется возбужденное состояние полимера, влияет на поглощение лазерного света материалом. Если скорость релаксации слишком низкая по сравнению со скоростью возбуждения возникает отбеливающий или блокирующий эффект и снижает поглощение лазерной энергии.

Абляция сопровождается акустическим сигнал, который уменьшается с увеличением длины волны лазера.

Ablation создает множество продуктов, в том числе мономеры, низкомолекулярные продукты и фрагменты нормальные на поверхность. Скорости продуктов абляции высокие, в диапазоне От 101 до 101 м / с. Распределение скорости выбрасываемого материала не зависит от плотности энергии.

Абляция происходит при температуре диапазон от 400 до 800 ° C.

Малая глубина всасывания в сочетании короткими лазерными импульсами и низкой теплопроводностью полимеров ограничивает степень теплопередачи, ведущая к точному снятию материала и малая зона термического влияния.

ТОП

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *