Состав и свойства пластических масс.

Классификация высокомолекулярных соединений (ВМС). Основные понятия и определение ВМС. Классификация полимеров.

Высокомолекулярные соединения – вещества, в которых очень высокая молекулярная масса, а молекулы содержат повторяющиеся группировки атомов. СН2=СН2 мономер, из класса алканы.ВМС классифицируется: 1)по способам получения а) природные, растительного и животного происхождения.б) синтетические – соединения, которые получают из низкомолекулярных веществ.2) по свойствам и применению - пластмассы, эластомеры (каучуки), волокна.3) по форме макромолекул – линейные, разветвленные, сетчатые.4) В зависимости от степени упорядоченности расположения макромолекула) кристаллические б) аморфные.Кристаллическая структура характеризуется упорядоченным расположением молекул, но т.к. молекулы большие, то одни и те же макромолекулы могут проходить через кристаллические и аморфные области. Обладают особыми свойствами, которые характерны для большинства ВМС. Они являются следствием большой величины молекулВМС не имеют определенные температуры плавления, они плавятся в широком интервале температур, а некоторые разлагаются ниже темп. Плавления.Не подвергаются перегонке, т.к. они разлагаются при нагревании.Не растворяются в воде, или растворяются с трудом.Обладают высокой прочностьюВМС инертны в химических средах и устойчивы к воздействию определенной среды.Пластмассы – ВМС на основе природных и синтетических соединений, которые способны под воздействием температур и давления принимать заданную форму и сохранять ее после охлаждения. Пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные.Термопластичные – в основном линейные полимеры, в которых отсутствуют прочные связи между отдельными цепями, легко плавятся, способны к повторной переработке.Термореактивные – Сетчатые полимеры, в которых существуют прочные связи между отдельными цепями, с трудом плавятся и не способны к повторной переработке.Эластомеры - природные или синтетические ВМС с высокоэластичными свойствами. Макромолекулы эластомеров это скрученные клубки, которых можно вытянуть под действием внешней силы, а затем эти цепи снова скручиваются, обладают свойством эластичностью (способность восстанавливать форму).

Волокна – ВМС природного или синтетического происхождения, которые перерабатываются в нити. Они характеризуются высокой упорядоченностью молекул, это линейные полимеры. Бывают природными и химическими: Природные волокна – животного и растительного происхождения (шелк, шерсть, целлюлозные, хлопок, лен, пенька, джуд).Химические волокна делятся на искусственные - продукты переработки природных полимеров (вискозные, ацетатные волокна) и синтетические (образующиеся путем синтеза низкомолекулярных соединений).Полимерные материалы можно получить различного состава и свойств. Можно создать материалы, которые не встречаются у природных материалов. Преимущества пластмасс – 1.низкая плотность, получаются легкие конструкции, высокая удельная прочность. 2. Высокая химическая стойкость. 3. Легкие в переработке, технологичные. Не требуется дополнительная переработка.4. Высокие диэлектрические свойства 5. Низкая теплопроводность, в 70-200 раз меньше чем теплопроводность стали. Недостатки. Низкая теплостойкость (от 70 до 150С), старение.

 

 

Классификация высокомолекулярных соединений (ВМС). Основные понятия и определение ВМС. Классификация полимеров.

Высокомолекулярные соединения – вещества, в которых очень высокая молекулярная масса, а молекулы содержат повторяющиеся группировки атомов. СН2=СН2 мономер, из класса алканы.ВМС классифицируется: 1)по способам получения а) природные, растительного и животного происхождения.б) синтетические – соединения, которые получают из низкомолекулярных веществ.2) по свойствам и применению - пластмассы, эластомеры (каучуки), волокна.3) по форме макромолекул – линейные, разветвленные, сетчатые.4) В зависимости от степени упорядоченности расположения макромолекула) кристаллические б) аморфные.Кристаллическая структура характеризуется упорядоченным расположением молекул, но т.к. молекулы большие, то одни и те же макромолекулы могут проходить через кристаллические и аморфные области. Обладают особыми свойствами, которые характерны для большинства ВМС. Они являются следствием большой величины молекулВМС не имеют определенные температуры плавления, они плавятся в широком интервале температур, а некоторые разлагаются ниже темп. Плавления.Не подвергаются перегонке, т.к. они разлагаются при нагревании.Не растворяются в воде, или растворяются с трудом.Обладают высокой прочностьюВМС инертны в химических средах и устойчивы к воздействию определенной среды.Пластмассы – ВМС на основе природных и синтетических соединений, которые способны под воздействием температур и давления принимать заданную форму и сохранять ее после охлаждения. Пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные.Термопластичные – в основном линейные полимеры, в которых отсутствуют прочные связи между отдельными цепями, легко плавятся, способны к повторной переработке.Термореактивные – Сетчатые полимеры, в которых существуют прочные связи между отдельными цепями, с трудом плавятся и не способны к повторной переработке.Эластомеры - природные или синтетические ВМС с высокоэластичными свойствами. Макромолекулы эластомеров это скрученные клубки, которых можно вытянуть под действием внешней силы, а затем эти цепи снова скручиваются, обладают свойством эластичностью (способность восстанавливать форму).

Волокна – ВМС природного или синтетического происхождения, которые перерабатываются в нити. Они характеризуются высокой упорядоченностью молекул, это линейные полимеры. Бывают природными и химическими: Природные волокна – животного и растительного происхождения (шелк, шерсть, целлюлозные, хлопок, лен, пенька, джуд).Химические волокна делятся на искусственные - продукты переработки природных полимеров (вискозные, ацетатные волокна) и синтетические (образующиеся путем синтеза низкомолекулярных соединений).Полимерные материалы можно получить различного состава и свойств. Можно создать материалы, которые не встречаются у природных материалов. Преимущества пластмасс – 1.низкая плотность, получаются легкие конструкции, высокая удельная прочность. 2. Высокая химическая стойкость. 3. Легкие в переработке, технологичные. Не требуется дополнительная переработка.4. Высокие диэлектрические свойства 5. Низкая теплопроводность, в 70-200 раз меньше чем теплопроводность стали. Недостатки. Низкая теплостойкость (от 70 до 150С), старение.

 

 

Состав и свойства пластических масс.

1. Механическая прочность – это способность тела противостоять разрушению под действием внешних сил. Она бывает: - прочность при растяжении (хар-тся нагрузкой при которой разрушается образец); - прочность при сжатии (хар-тся напряжением при сжатии, которое соотв. нагрузке, вызывающей разрушения образца); - прочность при изгибе (хар-тся изгибающим напряжением, возникающим в момент разрушения образца); - прочность при ударе (хар-тся энергией, затрачиваемой на разрушение образца при ударе); - показатель твердости (хар-тся способностью материала сопротивлятся внедрению инородного тела). 2.Теплофизические св-ва – используются при определении термодинамических хар-к полимеров. К ним относятся теплопроводность, температуропроводность, теплоемкость, тепловое расширение. Теплостойкость – хар-т способность материалов не размягчаться при повышении t при действии постоянной нагрузки. Морозостойкость – хар-т способность полимеров сохранять свои эксплуатационные св-ва при низких t. 3. Электрические св-ва – это группа показателей, которые определяют поведение пластмасс в электрическом поле. Электрич. прочность – хар-тся значением напряженности электрич. поля при котором происходит пробой полимерного диэлектрика. Удельное объемное диэлектрическое сопротивление – хар-тся отношением напряженности электрич. поля к плотности тока, который проходит через объем образца полимера. Удельное поверхностное электрическое сопротивление – это отношение напряженности электрич. тока к плотности тока, проходящего по поверхности образца. 4. Оптические св-ва – хар-ют взаимодействие полимера с электромагнитным излучением оптического диапазона. К ним относятся: прозрачность, приломление, отражение, поглащение, рассеивание. Хим. стойкость – хар-тся отношением к различным агрессивным средам, к плесени, грибам. Водостойкость – это способность материала сохранять свои св-ва при длительном воздействии воды.Пластмассы – многокомпонентные смеси, основой которых является полимер или смесь полимеров, он в свою очередт связывает др компоненты системы и передает материалу свои св-ва (связующее). Кроме него в составе есть наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, смазки, отвердители и др. Введение добавок улучшает св-ва. Требования к добавкам: -должны хорошо распределятся в полимере с образованием достаточно однородной композиции, -иметь стабильные свойства при хранении, переработке и эксплуатации, -быть не токсичными, -низкая стоимость. Наполнители. Их вводят для улучшения механических свойств, уменьшения усадки во время отверждения, повышения стойкости к действию различных сред, для снижения стоимости. В зависимости от характера взаимодействия наполнители бывают: инертные (практически не изменяют свойства, снижают стоимость изделия) и активные (улучшают эксплуатационные свойства). Наполнители бывают порошкообразные, волокнистые, зернистые, листовые. По природе наполнители: органические (древесная мука), неорганические (мел, тальк). Пластификаторы – вводят для повышения пластичности материала при его переработке и эластичности материала при эксплуатации. Пластификатор должен термодинамично совмещаться с полимером. Совместимость зависит от природы полимера и пластификатора. Стабилизаторы. Старение – это процесс возникновения и развития нежелательных химических реакций под воздействием тепла, света, кислорода, воздуха, влаги, механических нагрузок. Для защиты от старения применяют специальные вещества – стабилизаторы. Светостабилизаторы – применяют для защиты полимеров от светового старения. Их действие основывается на поглощении солнечного света. Антирады – способствуют повышению стойкости полимера к действию ионизирующего излучения. Состав пластических масс. Смазывающие вещества. Пигменты. Сшивающие агенты (отвердители, структурообразователи- повышение прочности. Антипирены(горючесть). Антистатики(препятствуют накоплению эл-ва). Антимикробные агенты.

 

9. Производство полиэтилена высокой плотности. Для производства ПЭНД используют 2 основных метода: суспензионный и газофазный. По суспензионному методу ПЭВП получают в среде органического растворителя (гексан, бензин) в присутствии комплексных металлоорганических катализаторов. ПЭВП при низком давлении получают полимеризацией этилена в органическом растворителе. непрерывным методом в присутствии катализаторов Циглера-Натта – комплексное металлоорганическое соединение, которое состоит из четыреххлористого титана (TiCl4) и алкилов Al (триэтил, триизобутил, диэтил алюминий хлорида (Al(C2H5)2Cl2). Скорость полимеризации этилена и свойства получаемого ПЭ зависят от концентрации и активности катализаторов, t и Р процесса. Оптимальная t полимеризации около 80. Если t повышается, резко снижается скорость процесса, т.к. разлагается катализатор. Если увеличивается Р, то значительно ускоряется процесс и в результате трудно поддерживать заданный режим. Чтобы регулировать показатель текучести расплава (ПТР) и молекулярную массу полимера в реакционную среду вводят водород, простые эфиры и др. добавки. Технологический процесс производства ПЭВП состоит из следующих основных стадий:- приготовление катализатора,- полимеризация этилена,- выделение, промывка и сушка порошка полимера. В этом процессе одновременно с высокомолекулярным ПЭ обрабатывается до 10% низкомолекулярного полимера. Его называют воск. При низком давлении можно получать сополимер из этилена с пропиленом при содержании полимера 1-10%. По газофазному методу полимеризацию этилена проводят в газовой фазе при низком давлении с использованием металлоорганических катализаторов на носителях. Отличительной особенностью является то, что использование различных каталитических систем позволяет получать полимер с различным молекулярно-массовым распределением, с различной молекулярной массой и различной ПТР. Реакционный аппарат для получения ПЭ газофазным методом представляет собой стальную вертикальную емкость – реактор. Верхняя часть расширена, чтобы предотвращать унос образовавшихся частиц полимера за счет уменьшения давления газового потока. В нижней части реактора расположена газораспределительная плита с отверстиями, поток циркуляционного газа непрерывно подается через распределительную решетку. Газофазный метод предусматривает использование катализаторов на основе соединения хрома ПЭВП выпускается в виде гранул.