Пластификаторы, отвердители, стабилизаторы и красители.

Пластификаторы вводятся в полимеры с целью повышения эла­стичности и пластичности при переработке пластмасс в изделия и увели­чения их морозостойкости. Это органические вещества с высокой темпе­ратурой кипения и низкой температурой замерзания: дибутилфталат, эфиры стеариновой и олеиновой кислот, касторовое масло и другие.

Как правило, пластификаторы выполняют и роль смазывающих веществ, уменьшающих трение между частицами композиций и прилипаемость пластмасс к металлическим частям пресс-формы.

Отвердители (фенолформальдегидные, кремнийорганические смолы и другие) применяются в полимерных композициях для ускорения отверждения, в том числе и при комнатных температурах.

Стабилизаторы (амины, сажа и другие) добавляют в полимерные композиции для повышения устойчивости к действию различных факторов (тепла, радиации, кислорода, озона, многократного нагружения). Необратимые изменения, происходящие в пластмассах под действием указанных внешних факторов, называются старением. Таким образом, стабилизаторы замедляют процессы старения, приводящие к ухудшению технических свойств пластмасс.

Красители (сурик, нигрозин и другие) вводятся для окраски пластмасс.

 

Основные способы переработки пластмасс в изделия.

В зависимости от физического состояния, технологических свойств и других факторов для переработки пластмасс в изделия применяют различные способы.

Прямое (компрессионное) прессование - один из основных способов переработки реактопластов в изделия, при котором материал загружается непосредственно в оформляющую полость нагретой пресс-формы, где происходит его формирование под давлением при повы­шенной температуре. Процесс прессования осуществляют на специальных гидравлических прессах.

Литьевое прессование позволяет получать изделия сложной конфигурации с применением арматуры, с глубокими отверстиями, в том числе и резьбовыми.

Литье под давлением — это высокопроизводительный метод пере­работки термопластов в изделия. Исходный материал в виде гранул или порошка из бункера с дозирующим устройством поступает в рабочий ци­линдр литьевой машины, там нагревается до вязкотекучего состояния и выдавливается в пресс-форму, где приобретает конфигурацию ее внутренней полости. В пресс-форме происходит охлаждение и за­твердевание материала. После этого пресс-форму раскрывают и выталки­вают готовое изделие. Литьем под давлением получают разнообразные из­делия сложной конфигурации, высокого качества и точности. Процесс осуществляется на специальных автоматических литьевых машинах (термопластавтоматах).

Центробежное литье применяется для изготовления изделий, имеющих форму тел вращения (трубы, втулки, шкивы, зубчатые колеса и ' т.д.). Температура литьевой формы должна быть на 20..,30 С выше, чем температура плавления материала. Прогретую форму вращают с частотой 600... 1800 мин^-1. Расплавленный материал подастся в нее определенными порциями.

Экструзия (вылавливание) - непрерывный технологический про­цесс получения изделий или полуфабрикатов требуемого профиля путем продавливания полимерного материала мере, профилирующее отверстие (фильеру) соответствующего сечения. Экструзию применяют для получения пленки, листов, труб, равных профилированных изделий. нанесения изоляции на провода и покрытий на бумагу и другие подложки. Ее осуществляют на специальных червячных прессах - экструдерах.

Каландрование - процесс изготовления листов или бесконечной ленты (пленки) путем пропускания размягченного термопластичного ма­териала через зазор между несколькими параллельно расположенными вращающимися валками. Каландрование осуществляю на специальных валковых агрегатах—каландрах. Число валков в современных каландрах может быть от 3 до 5. Каждый вилок снабжен системой внутреннего обог­рева и регулирования температуры. Кроме получения листовых и пленоч­ных материалов каландрование применяют для одностороннего или двух­стороннего нанесения полимерных покрытий на текстильное или бумаж­ное полотно, нанесения тиснений на пленки.

Термоформование — процесс изготовления полых объемных изде­лий из листовых термопластичных материалов. Оно объединяет несколько видов: вакуумное, пневматическое и механическое формование. Листовую заготовку нагревают до высокоэластичного состояния, придают ей требуемую форму с помощью вакуума, сжатого воздуха или пуансона и после охлаждения, необходимого для фиксации формы изделия, его удаляют из матрицы.

Неразъемные соединения пластмассовых деталей получают сваркой и склеиванием. Сварку применяют только для соединения термопластов; склеивание — для деталей, изготовленных из различных пластмасс.

 

Термопластичные пластмассы.

В основе термопластичных пластмасс лежат полимеры линейной или разветвленной структуры, иногда в состав полиме­ров вводят пластификаторы. Рабочая температура простых термопластов не должна превышать 60—70°С, при превышении этого предела их физико-механические свойства резко сни­жаются. Более теплостойкие струк­туры могут работать до 150—250°С, а термостойкие с жесткими цепями и циклические структуры устойчивы до 400—600°С.

При длительном статическом нагружении появляется вынуж­денно-эластическая деформация и прочность понижается. С уве­личением скорости деформирования не успевает развиваться высо­коэластическая деформация и изделие разрушается. Более прочными и жесткими являются кристаллические полимеры. Предел прочности термопластов со­ставляет 10—100 МПа. Модуль упругости (1,8—3,5)10³ МПа. Они хорошо сопротивляются усталости, их долговечность выше, чем у металлов. Предел выносливости составляет 0,2—0,3 предела прочности. При частотах нагружения свыше 20 Гц происходят разогрев материала и уменьшение прочности.

Термопласты бывают: неполярные и полярные.

Неполярные термопластичные пластмассы. К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт-4.

Полярные термопластичные пластмассы, это фторопласт-3, органическое стекло, поливинилхлорид, полиамида, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поли­карбонат полиарилаты, полиформальдегид и др.

Термореактивные пластмассы.

Термореак­тивные пластмассы (смола) используют в качестве связующих веществ, в которые иногда вводятся пластификаторы, отвердители, ускорители или замедлители и растворители. Основными требованиями к связующим веществам являются высокая клея­щая способность (адгезия), высокие теплостойкость, химическая стойкость и электроизоляционные свойства, простота технологи­ческой переработки, небольшая усадка и отсутствие токсичности (вредности). Смола склеивает как отдельные слои наполнителя, так и элементарные волокна и воспринимает нагрузку одновре­менно с ними, поэтому связующее вещество после отверждения должно обладать достаточной прочностью на отрыв при расслаи­вании материала. Для обеспечения высокой адгезии связующее должно быть полярным. Необходимо, чтобы температурные коэф­фициенты линейного расширения связующего и наполнителя были близки по величине.

В производстве пластмасс широко используют фенолоформальдегидные, кремнийорганические и эпоксидные смолы, непредельные полиэфиры и их различные модификации. Более высокой адгезией к наполнителю обладают эпоксидные связующие, которые позволяют получать армированные пластики с высокой механической прочностью.

Теплостойкость стеклопластиков:

-на кремнийорганическом связующем при длительном нагреве - 260—370°С;

-на фенолоформальдегидном до 260°С;

-на эпоксидном до 200°С;

-на непредельном полиэфирном до 200°С;

-на полиамидном связующем 280—350^оС.

Важным свойством непредельных полиэфиров и эпоксидных смол является их способность к отвер­ждению не только при повышенной, но и при нормальной темпе­ратуре без выделения побочных продуктов с минимальной усад­кой. Из пластмасс на их основе можно получать крупногабарит­ные изделия.

В зависимости от формы частиц наполнителя термореактив­ные пластмассы можно подразделить на следующие группы: по­рошковые, волокнистые и слоистые.