Полимерных материалов что это: Что такое полимерные материалы, их свойства и применение?

alexxlab | 16.02.2023 | 0 | Разное

Светопрозрачные полимерные материалы

Светопрозрачные полимерные материалы

Создано: 18.12.2016 18:03

Полимерные материалы – это современные универсальные материалы, которые обладают заранее заданными свойствами и потому более популярны, нежели естественные. Например, каучук и резина, пластик и смолы широко применяются в различных отраслях промышленности…

Из учебника по химии почти дословно: полимеры – это органические и неорганические вещества, соединённые в длинные молекулы.

С такими веществами человек начал сталкиваться на заре своего развития. Это всем известные природные материалы – кожа, мех, хлопок и другое. Для своего жилища он использовал глину и известняк. Позже появился цемент.

Первый светопрозрачный материал, целлулоид, изобрели в середине XIX века нашей эры. Это вещество было создано на основе модифицированного природного материала, целлюлозы.

На основе простых и сложных эфиров целлюлозы разработаны и выпускаются различные плёнки, волокна, лакокрасочные материалы и т. п.

Фотоиндустрия и кинематограф делали свои первые шаги благодаря прозрачной пленке, произведённой на основе нитроцеллюлозы.

ХХ век, точнее, его начало и середина, стал временем появления таких материалов, как оргстекло, плексигласс, полиэтиленовая плёнка и других. Позднее появились большое количество разнообразных модификаций поликарбонатов, полиакрилов.

Наиболее распространены на сегодняшний день следующие прозрачные материалы:

• целлулоид и его производные;
• оргстекло;
• полистирол;
• поликарбонат;
• поливинилхлорид;
• полиэтилен.

 

Целлулоид

Пластичная масса (пластмасса), в основу которой входит нитроцеллюлоза, пластификаторы, различные масла и краситель. Выпускается в виде листов, прозрачных или окрашенных.

Весьма горючий материал, вследствие чего применение ограничено. Но… теннисные мячи для настольного тенниса изготавливают именно из целлулоида.

Оргстекло

Прозрачный пластик на основе многочисленных видов акрилатов. Выпускается листами, которые в дальнейшем подвергаются дополнительной обработке. Одно из важных свойств органического стекла – высокая ударная прочность. По этому параметру оно значительно превосходит распространённое стекло. В годы войны этот материал широко использовался в авиастроении. Из него изготавливали фонари кабин лётчика и турели для борт-стрелков.

Из-за высокой горючести, малой устойчивости к повышенным температурам оргстекло было постепенно вытеснено другими светопрозрачными материалами.

Полистирол

Хрупкий, жёсткий полимер. Обладает высокой степенью оптического светопропускания. Достаточно лёгок. Имеет малую механическую прочность. Отличный диэлектрик. Не поглощает воду.

Стоек к низким температурам. Горюч.

Из полистирола выпускают широкую номенклатуру одноразовой посуды, делают детские игрушки. В строительной индустрии полимер применяют при изготовлении прозрачных цветных витражей, перегородок. Потолочные клеевые плитки, декоративные багеты, различные виды клеев – это тоже продукция из полистирола.

Поликарбонат

Первое упоминание о поликарбонате было в конце XIX века. Во время опытов было получено прозрачное вещество, нерастворимое в большинстве жидкостей. Технический поликарбонат произвели в середине XX века. Но известность и массовое внедрение в производство полимер получил во второй трети прошлого века. Был изобретён сотовый поликарбонат.

• Монолитный прозрачный полимер используется для производства линз, компакт-дисков, очков, а также в светотехнической промышленности.
• Листы сотового поликарбоната нашли применение в сельском хозяйстве, это прозрачные перекрытия для парников и теплиц.
• В медалях, выпущенных к зимним Олимпийским играм 2014 г. в Сочи, прозрачные вставки – поликарбонат.

 

Поливинилхлорид

Полимер винилхлорида – бесцветная прозрачная пластмасса. Плёнка для натяжного потолка, искусственная кожа, изоляция электрических проводов – всё это поливинилхлорид.

Всем известное напольное покрытие бытовой линолеум также производят из этого полимера.

Старшее поколение помнит поливинилхлорид по бытовому названию грампластинок – «диск из винила».

В промышленности выпускается светопрозрачная продукция из ПВХ – волнистые (гофрированные) листы, напоминающие кровельный материал, шифер. Используются в качестве навесов над остановочными комплексами, для перекрытия террас и беседок. Листами ПВХ удобно перекрывать парники и теплицы.

Благодаря своей прочности, из полимерных изделий делают устойчивые ветрозащитные заборы.

Полиэтилен

Термопластичный полимер этилена – самая известная пластмасса. Большое количество людей ежедневно сталкивается с изделиями из полиэтилена. Это, в первую очередь, различные виды упаковок, например: пищевые полиэтиленовые пакеты или пузырчатая упаковка промышленных и бытовых изделий.

Бутылки, пластиковая тара, банки, лейки, канистры – это тоже полиэтилен.

До появления жёстких светопрозрачных полимеров, полиэтиленовая плёнка широко применялась (и применяется) в промышленном сельском хозяйстве и на дачных участках в качестве укрывного материала.

НАПОЛНИТЕЛИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ • Большая российская энциклопедия

Авторы: А. М. Буканов

НАПОЛНИ́ТЕЛИ ПОЛИМЕ́РНЫХ МАТЕ­РИА́ЛОВ, твёр­дые, жид­кие и га­зо­об­раз­ные ве­ще­ст­ва или ма­те­риа­лы, ко­то­рые вво­дят в со­став по­ли­ме­ров в це­лях об­лег­че­ния пе­ре­ра­бот­ки, при­да­ния не­об­хо­ди­мых экс­плуа­тац. свойств, сни­же­ния стои­мо­сти. Наи­бо­лее ши­ро­ко в ка­че­ст­ве Н. п. м. ис­поль­зу­ют­ся твёр­дые ве­ще­ст­ва и ма­те­риа­лы разл. при­ро­ды и струк­ту­ры. Об­щие тре­бо­ва­ния к твёр­дым на­пол­ни­те­лям – не­из­мен­ность ха­рак­те­ри­стик при хра­не­нии и пе­ре­ра­бот­ке, а так­же спо­соб­ность со­вме­щать­ся с по­ли­ме­ром или дис­пер­ги­ро­вать­ся в нём с об­ра­зо­ва­ни­ем од­но­род­ной ком­по­зи­ции. По­сколь­ку спе­ци­фич­ность дей­ст­вия на­пол­ни­те­ля за­ви­сит от при­ро­ды и аг­ре­гат­но­го со­стоя­ния по­ли­ме­ра, в отд. клас­си­фи­ка­ци­он­ные груп­пы вы­де­ля­ют на­пол­ни­те­ли для пласт­масс, ре­зи­но­вых сме­сей, ла­ко­кра­соч­ных и др. по­ли­мер­ных ма­те­риа­лов.

Ас­сор­ти­мент твёр­дых на­пол­ни­те­лей для пла­ст­масс от­ли­ча­ет­ся наи­боль­шим раз­но­об­ра­зи­ем; это мо­гут быть са­мые раз­лич­ные, под­даю­щие­ся из­мель­че­нию, ор­га­ни­че­ские и не­ор­га­ни­че­ские про­дук­ты при­род­но­го и ис­кус­ст­вен­но­го про­ис­хо­ж­де­ния по­сле при­да­ния им за­дан­ной фор­мы, струк­ту­ры и раз­ме­ров. Раз­ли­ча­ют дис­перс­ные по­рош­ко­об­раз­ные и во­лок­ни­стые, зер­ни­стые и не­пре­рыв­ные на­пол­ни­те­ли. По дис­перс­но­сти на­пол­ни­те­ли пла­ст­масс под­раз­де­ля­ют на тон­ко­дис­перс­ные (до 5 мкм), сред­не­дис­перс­ные (до 50 мкм), круп­но­дис­перс­ные (до 500 мкм) и зер­ни­стые (св. 500 мкм). Са­мые рас­про­стра­нён­ные дис­перс­ные на­пол­ни­те­ли – мел, као­лин, при­род­ный ди­ок­сид крем­ния, дре­вес­ная му­ка, по­рош­ки ме­тал­лов, гра­фит и др. Во­лок­ни­стые на­пол­ни­те­ли с гиб­ки­ми час­ти­ца­ми ма­ло­го по­пе­реч­но­го се­че­ния (1–40 мкм) от­но­си­тель­но боль­шой дли­ны (ко­рот­кие – 0,2–14 мм, длин­ные – 15–70 мм) при ис­поль­зо­ва­нии по­зво­ля­ют по­лу­чить ар­ми­рую­щий эф­фект по­вы­ше­ния мо­ду­ля уп­ру­го­сти и проч­но­сти пла­ст­масс. В ка­че­ст­ве во­лок­ни­стых на­пол­ни­те­лей ис­поль­зу­ют­ся ас­бест, хло­пок, стек­лян­ные, ба­заль­то­вые, уг­ле­род­ные и др. ис­кусст­вен­ные и син­те­тич. во­лок­на. В тех­но­ло­гии пла­ст­масс к на­пол­ни­те­лям от­но­сят­ся та­кие ар­ми­рую­щие ма­те­риа­лы и из­де­лия, как ни­ти, бу­ма­га, плён­ки, тка­ни, кар­ка­сы, по­зво­ляю­щие соз­да­вать по­ли­мер­ные ком­по­зи­ци­он­ные ма­те­риа­лы ани­зо­троп­ной и изо­троп­ной струк­ту­ры.

В тех­но­ло­гии пе­ре­ра­бот­ки эла­сто­ме­ров в осн. ис­поль­зу­ют­ся дис­перс­ные на­пол­ни­те­ли с раз­ме­ром час­тиц не бо­лее 1 мкм. Ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся спе­ци­аль­но про­из­во­ди­мые на­пол­ни­те­ли с раз­ме­ром час­тиц 10–300 нм – тех­нич. уг­ле­род (са­жа) и дис­перс­ный аморф­ный ди­ок­сид крем­ния (бе­лая са­жа), вве­де­ние ко­то­рых в ко­ли­че­ст­ве 20–100 г на 100 г кау­чу­ка по­зво­ля­ет су­ще­ст­вен­но улуч­шить уп­ру­го­проч­но­ст­ные свой­ст­ва и из­но­со­стой­кость ре­зи­ны. Спец. тре­бо­ва­ни­ем к на­пол­ни­те­лям для по­ли­мер­ных по­кры­тий, кро­ме дис­перс­но­сти, яв­ля­ет­ся их бе­лиз­на и пиг­мен­ти­рую­щие свой­ст­ва. Для соз­да­ния в по­ли­мер­ных ма­те­риа­лах га­зо­об­раз­ной дис­пер­си­он­ной фа­зы ис­поль­зу­ют­ся ве­ще­ст­ва, раз­ла­гаю­щие­ся с вы­де­ле­ни­ем га­зо­об­раз­ных про­дук­тов (по­ро­об­ра­зо­ва­те­ли), а так­же вспе­ни­ваю­щие аген­ты (воз­дух, ди­ок­сид уг­ле­ро­да, лег­ко­ле­ту­чие жид­ко­сти и др.).

Полимерные материалы для контакта с пищевыми продуктами

Отказ от ответственности: Этот документ содержит рекомендации и не является юридически обязывающей интерпретацией, поэтому на него нельзя полагаться в качестве юридической консультации.

Полимерные материалы

Пластиковые, резиновые и силиконовые материалы содержат полимерные материалы и другие химические вещества.
Полимерные материалы представляют собой полезные химические вещества, состоящие из множества повторяющихся звеньев (мономеров). Эти полимеры могут быть получены из одного или нескольких типов мономеров. При производстве полимеров помимо определенных мономеров используются все виды других химических веществ, таких как растворители, катализаторы, ускорители и ингибиторы полимеризации.

Отдельный полимер почти никогда не обладает требуемыми свойствами для определенных применений. Пластмассовые добавки используются для производства полимерных материалов, обладающих всеми требуемыми свойствами, такими как прочность, цвет, термостойкость и т. д. Помимо пластиковых добавок, полимеры также можно смешивать для получения определенных свойств материала.

Законодательство для полимерных материалов, контактирующих с пищевыми продуктами

Пластмассы (включая переработанную пластмассу) подпадают под специальное согласованное законодательство Европейского Союза. Каучуки (эластомеры) и силиконы также подпадают под действие законодательства, но оно еще не согласовано в ЕС.

Наиболее полным законодательством ЕС о материалах, контактирующих с пищевыми продуктами, является Регламент (ЕС) 10/2011 о пластиковых материалах и изделиях. Он устанавливает правила состава пластиковых ТСМ и устанавливает Единый перечень веществ, разрешенных к использованию при производстве пластиковых ТСМ. Регламент также устанавливает ограничения на использование этих веществ и устанавливает правила для определения соответствия пластиковых материалов и изделий, контактирующих с пищевыми продуктами.

Адекватные данные о составе (промежуточных) материалов должны передаваться через производственную цепочку, вплоть до стадии розничной продажи, но не включая ее.

Требуется создать перечень всех полимеров, присутствующих в пластиковой смеси. Для каждого отдельного полимера необходимо провести инвентаризацию химических веществ, используемых в производстве.
Какие мономеры, исходные вещества и технологические добавки использовались при производстве полимера?
Эти химические вещества должны быть включены в Союзный список. Для многих разрешенных химических веществ из Объединенного списка могут применяться ограничения, такие как пределы миграции или максимально допустимые остаточные концентрации в конечном материале.
Если применяются ограничения на используемые химические вещества, необходимо получить подтверждение соответствия.
Путем смешивания и обработки полимеров и пластиковых добавок изготавливается конечный материал, контактирующий с пищевыми продуктами.

Смешивание одного или нескольких различных полимеров с добавками называется компаундированием.
Опять же, для пластиковых FCM могут использоваться только добавки к пластикам, перечисленные в списке профсоюзов. Для многих перечисленных добавок применяются определенные ограничения, такие как пределы миграции или максимально допустимые остаточные концентрации в конечном материале.

Для полимерных материалов, отличных от пластмасс (таких как резина), законодательные требования основаны на тех же принципах, что и изложенные в Регламенте (ЕС) 10/2011. Однако вместо единого списка Союза существует несколько списков разрешенных веществ с сопутствующими ограничениями, применимыми только для определенных стран-членов ЕС.

Совет Европы (СЕ) опубликовал Резолюцию ResAP(2004)4 о резиновых материалах, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами. В отсутствие гармонизированного законодательства ЕС, касающегося каучука, эта резолюция может применяться в качестве руководства, связанного с общей структурой требований к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, Регламентом (ЕС) 19.35/2004.

Перечень составов компаундов

Для обязательной декларации соответствия необходимо выяснить, какие полимеры входят в состав конечного пластика, каучука или силикона FCM. То же самое относится ко всем используемым добавкам. А для добавок, на которые распространяются ограничения, вы должны заявить о соответствии конечных материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, в обязательной Декларации о соответствии ЕС.

Для полимеров, применяемых в конечном пластике, резине или силиконе FCM, вы должны выяснить, использовались ли разрешенные химические вещества, для которых применяются ограничения. Для этих химических веществ вы также должны заявить о соответствии ограничениям, применимым к конечным материалам, контактирующим с пищевыми продуктами, в обязательной Декларации соответствия ЕС.

Перечень рецептов полимеров

Производители полимерных материалов, как правило, не предоставляют вам всех подробностей о химикатах, используемых при производстве полимерного гранулята для дальнейшей переработки в смесь пластика, каучука или силикона.
Однако ответственное лицо, которое размещает полимерные материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, на рынке ЕС, должно требовать от производителей использованного сырья декларацию качества пищевых продуктов.
Эту декларацию пищевой ценности не следует путать с «декларацией соответствия».
В декларации качества пищевых продуктов указывается, что используются только вещества, указанные в разрешенных списках, таких как Союзный список в Регламенте (ЕС) 10/2011 для пластмасс или других национальных списках, применимых к каучукам и силиконам.

Только разрешенные перечисленные вещества, для которых применяются ограничения, должны быть явно указаны в декларации качества пищевых продуктов. Само ограничение также должно быть упомянуто в декларации качества пищевых продуктов.

Ссылки:
Регламент (ЕС) 10/2011 о пластиковых материалах и изделиях, контактирующих с пищевыми продуктами; сводная версия 29/08/2019.
https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:02011R0010-20190829

Резолюция Совета Европы ResAP(2004)4 о резиновых изделиях, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами .
https://rm.coe.int/0

16804e9fce

Самовосстанавливающиеся полимерные материалы – Обзоры химического общества (издательство RSC)

Ин Ян ^и а также Марек В. Городской* ^и

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Департамент материаловедения и инженерии и Центр оптического материаловедения и инженерных технологий (COMSET), Университет Клемсона, Клемсон, США
Электронная почта: mareku@clemson.

edu

Аннотация

Вдохновленные природой, самовосстанавливающиеся материалы представляют собой передовые достижения в области химии и инженерии материалов. В этом обзоре излагаются последние достижения в области самовосстанавливающихся полимеров. В первой части обсуждаются термодинамические требования к самовосстанавливающимся сетям в контексте конформационных изменений, которые вносят вклад в свободную энергию Гиббса. Гибкость цепи вносит значительный вклад в изменение энтропии, тогда как теплота реакции и подвод внешней энергии вносят основной вклад в изменение энтальпии. Вторая часть посвящена химическим реакциям, которые приводят к самовосстановлению, и основными классами являются ковалентная связь, супрамолекулярные сборки, ионные взаимодействия, химико-механическое самовосстановление и полимеры с памятью формы. В третьей части описываются последние достижения в области инкапсуляции, дистанционного самовосстановления и роли полимеров с памятью формы.