Проблемы никотиновой зависимости, наркомании, алкоголизма, распространения ВИЧ инфекции и резкого увеличения смертности от сердечно-сосудистых заболеваний действительно существуют, о них много говорят и пишут. Вместе с этим, почти незамеченными остаются две другие важнейшие проблемы: отравление нас и наших детей пластмассами и лекарственными препаратами. О лекарствах для детей мы писали в прошлой статье, а теперь пришло время рассказать о пластмассах.

Одноразовая посуда, пластиковые контейнеры для продуктов, бутылочки, игрушки, пластиковый чайник, пластиковые пакеты - со всеми этими и многими другими изделиями из пластика регулярно контактируем мы и наши дети. Пластик стал частью нашей жизни, и мы с каждым годом всё меньше и меньше задумываемся о его вредном воздействии на здоровье. Ну, разве что купили новый чайник, а вода из него пахнет чем-то химическим - это повод для раздумий, если не пахнет, то даже задумываться ни о чём не будем.

Давно ли вы делали ремонт в квартире, хотя бы небольшой? Наверняка многие из вас радуются новеньким пластиковым окнам, новому ламинату, линолеуму, ковролину, виниловым обоям или натяжным потолкам. Поздравляю, вполне возможно, что в ближайшее время ваша квартира непригодна для жилья и больше напоминает газовую камеру.

Продавцы в продуктовых магазинах, магазинах бытовой техники или в строительных магазинах будут уверять вас в абсолютной безопасности продаваемой ими продукции. Подавляющее большинство из них даже не представляют о чём говорят, а те, кто знает, спокойно врут в глаза, понимая, что последствия их лжи проявятся через годы.

Пластмасса - собирательный термин широкого круга синтетических или полусинтетических материалов использующихся в изготовлении продуктов промышленного производства. Производство изделий из пластмассы отличается простотой и низкой себестоимостью, при этом свойства этого материала позволяют находить ему обширное применение.

Как узнать насколько опасна пластмасса?

На каждом изделии из пластмассы производитель обязан указать материал из которого она сделана. Подавляющее число производителей честно ставят маркировку. Если маркировки нет, то пластик однозначно опасен для здоровья. Существует 7 видов маркировок:

Как видите, отличаются они только цифрами, каждая из которых соответствует определенному полимеру из которого этот пластик и сделан. Под этими треугольничками могут содержаться дополнительные буквенные обозначения. Некоторые производители ставят дополнительные маркировки, например, такую:

Эта маркировка означает, что данный пластик безопасен для пищевого применения. Впрочем, он не обязателен и без него можно вполне обойтись. Важнее всего, запомнить что обозначают цифры, но сначала небольшая справка по некоторым опасным веществам:

1. Фталаты - соли и эфиры фталевой (ортофталевой) кислоты. Токсичны, способны вызывать серьезные болезни нервной и сердечно-сосудистой системы. Есть основания считать, что фталаты обладают канцерогенным эффектом и могут вызывать рак. Запрещен в Европе и США для изготовления детских игрушек.
2. Формальдегиды - метаналь или муравьиный альдегид. Токсичен, поражает нервную и дыхательную систему, негативно действует на половую систему и способен вызывать генетические нарушения у потомства. Канцероген.
3. Стиролы - фенилэтилен, винилбензол. Слабо токсичен, поражает слизистые оболочки. Обладает канцерогенными свойствами, может выступать как химический эстроген, что отрицательно скажется на репродуктивных функциях.
4. Винилхлорид - органическое вещество, являющееся простейшей хлорпроизводной этилена. Токсичен, поражает центральную нервную систему, костную систему, мозг, сердце, печень, вызывает системные поражения соединительной ткани, уничтожает иммунную систему. Оказывает канцерогенное, мутагенное и тератогенное (вызывает пороки развития у эмбрионов) действие.
5. Бисфенол А - дифинилпропан. Обладает схожестью с эстрогенами, вызывает болезни мозга, нарушает работу репродуктивной системы, вызывает онкологические заболевания, приводит к мужскому и женскому бесплодию, угнетает функции эндокринной системы, приводит к нарушению развития головного мозга у детей, развитию сердечно-сосудистых патологий.

Все эти вещества являются вспомогательными, они содержатся в том или ином типе пластмассы и благодаря им достигаются нужные потребительские свойства (эластичность, твёрдость, термостойкость и т.д.). Сама пластмасса спокойно пройдет через желудочно-кишечный тракт не причинив вреда (разве только оказав механическое воздействие), а вот вспомогательные вещества опасны. Еще нужно понимать, что конечный продукт может быть не токсичным, но на нём могут содержаться остатки токсичного сырья из которого он был изготовлен.

Виды пластмасс и их маркировка

Номер 1 - полиэтилентерефталат. Буквенная маркировка PETE или PET.

Дешевый, благодаря чему встречается практически повсеместно. В нём содержатся большинство напитков, растительных масел, кетчупов, специй, косметических средств.

Безопасность. Подходит ТОЛЬКО для однократного применения. При повтором применении могут выделяться фталаты.

Номер 2 - полиэтилен высокой плотности. Буквенная маркировка HDPE или PE HD.

Дешевый, легкий, устойчивый к температурным воздействиям (диапазон от -80 до +110 градусов С). Из него изготавливается одноразовая посуда, контейнеры для пищевых продуктов, бутылки для косметических средств, фасовочные пакеты, сумки, игрушки.

Безопасность. Считается относительно безопасным, хотя из него может выделяться формальдегид.

Номер 3 - поливинилхлорид. Буквенная маркировка PVC или V.

Это тот самый ПВХ из которого делают оконные профили, элементы мебели, пленки для натяжных потолков, трубы, скатерти, занавески, напольные покрытия, тара для технических жидкостей.

Безопасность. Запрещен для пищевого применения. В нём содержатся бисфенол А, винилхлорид, фталаты, а так же могут содержаться ртуть и/или кадмий. Нам бы хотелось сказать, что нужно покупать дорогие оконные профили, дорогие натяжные потолки, дорогой ламинат и это сделает вашу жизнь безопасной, но это будет неправдой. Высокая стоимость продукции не даёт никаких гарантий.

Номер 4 - полиэтилен низкой плотности. Буквенная маркировка LDPE или PEBD.

Дешевый и распространенный материал из которого изготавливают большинство пакетов, мусорных мешков, компакт-дисков, линолеумов.

Безопасность. Относительно безопасен для пищевого применения, в редких случаях может выделять формальдегид. Полиэтиленовые пакеты не столь опасны для здоровья человека, сколь опасны для экологии планеты.

Номер 5 - полипропилен. Буквенная маркировка PP.

Прочный и термостойкий пластик из которого изготавливаются пищевые контейнеры, упаковки для продуктов питания, шприцы, игрушки.

Безопасность. Довольно безопасен, но при определенных условиях может выделять формальдегид.

Номер 6 - полистирол. Буквенная маркировка PS.

Дешевый и простой в производстве пластик, из которого сделана почти вся одноразовая посуда, стаканчики для йогурта, лоточки под мясо, фрукты и овощи (они делаются из вспененного полисторола, т.е. пенополистерола), контейнеры для еды, игрушки, сэндвич панели, теплоизоляционные плиты.

Безопасность. Может выделять стирол, поэтому одноразовая посуда и называется одноразовой.

Номер 7 - поликарбонат, полиамид и другие виды пластмасс. Буквенная маркировка O или OTHER.

В данную группу входят пластмассы не получившие отдельный номер. Из них изготавливаются бутылочки для детей, игрушки, бутылки для воды, упаковки.

Безопасность. Содержат Бисфенол А, точнее некоторые из них содержат, а некоторые пластмассы из этой группы, наоборот, отличаются повышенной экологической чистотой.

Заключение

Человечество так сильно стало зависимо от пластмасс, что отказаться от их применения хотя бы в пищевой промышленности оказывается невозможно. Прочитайте еще раз характеристику Бисфенола А, а затем вдумайтесь: почти 100% всех бутылочек с соской для искусственного вскармливания детей изготовлены из пластмасс содержащих Бисфенол А. Буквально в ноябре 2010 года Еврокомиссия запретила продавать бутылочки для кормления при изготовлении которых использовался Бисфенол А, значит можно с уверенностью ожидать наводнение ими нашего рынка и понижению цен на них. Так что это будет еще одним весомым доводом в пользу грудного вскармливания .

Сделайте всё возможное, чтобы свести к минимуму контакты с пластмассами. Это не значит, что от пластика нужно теперь шарахаться, просто подходить к его использованию теперь, когда вы знаете о нём значительно больше, нужно с умом. Проведите ревизию пластмассовых контейнеров и избавьтесь от всех, кроме изделий из полипропилена (цифра 5 или маркировка PP), а еще лучше - отдайте предпочтение изделиям из стекла, дерева, металла. Вполне возможно экономные хозяйки сохраняли пластиковые контейнеры из под мороженного или варенья, из какой пластмассы они сделаны?

Внимательно относитесь к игрушкам из пластмассы, особенно для маленьких детей. Убедитесь, что продукция имеет сертификаты соответствия гигиеническим нормам.

Если сделали ремонт с применением изделий из пластмассы, то на протяжении нескольких недель в этой квартире лучше не жить и приходить лишь затем, чтобы тщательно проветрить помещение.

Покупая очередное изделие из пластмассы, возьмите за правило понюхать его. Это просто и займёт буквально секунду, которой будет достаточно для того, чтобы уловить неприятный запах. Его отсутствие не означает безопасность, но если он есть, то от покупки даже простой расчески для волос следует отказаться.

Каждый может защитить своё здоровье и здоровье своих детей, в конце концов, это не так уж и сложно.

Полимеры являются важной частью химической индустрии. Поэтому все, кто работает в сфере химической индустрии или увлекается ею, знают основные виды пластмасс .

Химическая промышленность специализируется на производстве продуктов путем химической переработки сырья. Отрасль достаточно сложно структурирована и имеет в своем составе более 20 сегментов. Одним из них является производство полимеров. Это непосредственно касается и производства пластмасс, которое относится к органической химии.

Производство полимерных материалов динамично развивается и набирает большие обороты. В некоторой степени оно определяет развитие научно-технического прогресса.

Отрасль производства пластмасс занимает особое место в химической индустрии. Они используются во многих отраслях народного хозяйства.

Виды пластмасс

Пластмассами называются органические материалы, созданные на основе синтетических или природных полимеров. Полимеры – высокомолекулярные природные или синтетические соединения.

Пластмассы делятся на несколько групп. Основные виды: простые и сложные. Простые состоят из чистых полимеров, а сложные имеют в своем составе помимо полимеров различные связующие жидкости, пластификаторы, стабилизаторы, красители, отвердители, смазки, антистатики и т.д.

Пластичные массы имеют низкую теплопроводность, большое тепловое расширение. В отличие от стали они расширяются в 10-30 раз больше. Они склонны к немагнитности, химически стойки и обладают малой плотностью. Из них можно изготавливать другие виды материалов, то есть они являются технологичными.

Что касается недостатков, то пластмассы склонны к старению, у них низкая вязкость по сравнению с другими веществами. Им характерна низкая упругость и невысокая теплостойкость.

К основным видам пластмасс относят термопласты и термореактопласты. Термопласты имеют способность при нагреве расплавляться, а при низких температурах обратно затвердевать. Это свойство зависит от структуры полимеров: она может быть линейной, разветвленной или аморфной.

Термореактопласты не имеют возможности размягчаться. Они сначала плавятся, а потом затвердевают, не подвергаясь повторной обработке.

Пластмассы делятся на:

• ткани и пленки;


• стеклопластики;


• оргстекло;


• пенопласты;


• винипласт;


• древесные пластики.

Все эти виды пластических масс создаются на производстве и активно применяются в повседневной жизни. Синтетические пластмассы создаются путем выделения из угля, нефти или природного газа с помощью реакций полимеризации, поликонденсации и полиприсоединения исходных веществ.

В зависимости от назначения существуют следующие методы обработки основных видов пластмасс:

• литьё;


• экструзия;


• прессование;


• виброформирование;


• вспенивание;


• отливка;


• сварка;


• вакуумная формовка.

Производство основных видов пластмасс в химической отрасли

Изготовление пластичных масс нашло широкое применение в быту. Однако в современном мире их производство составляет огромные масштабы, которые негативно влияют на окружающую среду.

Так, например, полиэтиленовый пакет или пластиковая бутылка разлагаются на протяжении пятидесяти лет, загрязняя окружающую среду.

Учитывая эти обстоятельства, возникает вопрос вторичной переработки и утилизации пластичных масс. Их максимальное использование порождает новые виды материалов, что способствует развитию не только производства пластмассовой индустрии, а и химической промышленности в целом.

Основные виды пластмасс – важная составляющая химической отрасли. Достижения и проблемы индустрии наиболее широко и в полном масштабе открывает перед производителями и потребителями ежегодная выставка «Химия». А ее организатором уже который год является один из крупнейших мировых выставочных комплексов ЦВК «Экспоцентр».

Колоссальный опыт и громадный багаж знаний его специалистов позволяет провести мероприятие на самом высоком уровне. Это способствует значительному влиянию на развитие химической индустрии, а для ее представителей открывает широкие возможности в области исследований.

Также «Химия» способствует заключению новых контрактов с иностранными компаниями, что значительно увеличивает конкурентоспособность товаров.

Нашу цивилизацию можно назвать цивилизацией пластика: разнообразные виды пластмасс и полимерных материалов можно встретить буквально повсюду.

Однако обычный человек вряд ли хорошо представляет себе, что такое пластик и из чего его делают.

Что такое пластик?

В настоящее время пластиками, или пластмассами, называют целую группу материалов искусственного (синтетического) происхождения. Их производят путём цепочки химических реакций из органического сырья, преимущественно из природного газа и тяжёлых фракций нефти. Пластики представляют собой органические вещества с длинными полимерными молекулами, которые состоят из соединённых между собой молекул более простых веществ.

Изменяя условия полимеризации, химики получают пластики с нужными свойствами: мягкие или твёрдые, прозрачные или непрозрачные и т.д. Пластики сегодня используются буквально во всех сферах жизни, от производства компьютерной техники до ухода за маленькими детьми.

Как были изобретены пластмассы?

Первый в мире пластик был изготовлен в английском городе Бирмингем специалистом-металлургом А. Парксом. Это случилось в 1855 году: изучая свойства целлюлозы, изобретатель обработал её азотной кислотой, благодаря чему запустил процесс полимеризации, получив нитроцеллюлозу. Созданное им вещество изобретатель назвал собственным именем – паркезин. Паркс открыл собственную компанию по производству паркезина, который вскоре стали называть искусственной слоновой костью. Однако качество пластика было низким, и компания вскоре разорилась.

В дальнейшем технология была усовершенствована, и выпуск пластика продолжил Дж.У. Хайт, который назвал свой материал целлулоидом. Из него изготавливались самые разные товары, от воротничков, которые не нуждались в стирке, до бильярдных шаров.

В 1899 году был изобретён полиэтилен, и интерес к возможностям органической химии многократно вырос. Но до середины ХХ века пластики занимали довольно узкую нишу рынка, и только создание технологии производства ПВХ позволило изготавливать из них широчайший спектр бытовых и промышленных изделий.

Разновидности пластиков

В настоящее время промышленностью выпускается и используется множество разновидностей пластиков.

По своему составу пластмассы подразделяются на:

— листовые термопластические массы – оргстекло, винилпласты, состоящие из смол, пластификатора и стабилизатора;


— слоистые пластики, армированные одним или несколькими слоями бумаги, стеклоткани и т.д.;

— волокниты – пластики, армированные стекловолокном, асбестовым волокном, хлопчатобумажным и т.д.;

— литьевые массы – пластики, не имеющие в составе других компонентов, кроме полимерных соединений;

— пресс-порошки – пластики с порошкообразными добавками.

По типу полимерного связующего пластики подразделяются на:

— фенопласты, которые изготавливаются из фенолформальдегидных смол;

— аминопласты, изготавливаемые из меламинформальдегидных и мочевиноформальдегидных смол;

— эпоксипласты, использующие в качестве связующего эпоксидные смолы.

По внутренней структуре и свойствам пластики делятся на две большие группы:

— термопласты, которые при нагреве плавятся, но после охлаждения сохраняют свою первоначальную структуру;

— реактопласты, с исходной структурой линейного типа, при отверждении приобретающие сетчатую структуру, но при повторном нагреве полностью теряющие свои свойства.

Термопласты могут использоваться неоднократно, для этого их достаточно измельчить и расплавить. Реактопласты по рабочим качествам, как правило, несколько лучше термопластов, но при сильном нагреве их молекулярная структура разрушается и в дальнейшем не восстанавливается.

Из чего делают пластики?

Исходным сырьём для подавляющего большинства видов пластиков служат уголь, природный газ и нефть. Из них путём химических реакций выделяют простые (низкомолекулярные) газообразные вещества – этилен, бензол, фенол, ацетилен и др., которые затем в ходе реакций полимеризации, поликонденсации и полиприсоединения превращаются в синтетические полимеры. Превосходные свойства полимеров объясняются наличием высокомолекулярных связей с большим числом исходных (первичных) молекул.


Некоторые этапы производства полимеров представляют собой сложные и чрезвычайно опасные для окружающей среды процессы, поэтому производство пластиков становится доступным лишь на высоком технологическом уровне. При этом конечные продукты, т.е. пластмассы, как правило, абсолютно нейтральны и не оказывают никакого негативного воздействия на здоровье людей.

В наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Состав и свойства

Получение пластмасс

Пластмассы - это материалы, полученные на основе синтетических или естественных полимеров (смол). Синтезируются полимеры путем полимеризации или поликонденсации мономеров в присутствии катализаторов при строго определенных температурных режимах и давлениях.

В полимер с различной целью могут вводиться наполнители, стабилизаторы, пигменты, могут составляться композиции с добавкой органических и неорганических волокон, сеток и тканей.

Таким образом, пластмассы в большинстве случаев являются многокомпонентными смесями и композиционными материалами, у которых технологические свойства, в том числе и свариваемость, в основном определяются свойствами полимера.

В зависимости от поведения полимера при нагревании различают два вида пластмасс - термопласты, материалы, которые могут многократно нагреваться и переходить при этом из твердого в вязко-текучее состояние, и реактопласты, которые могут претерпевать этот процесс лишь однократно.

Особенности строения

Пластмассы (полимеры) состоят из макромолекул, в которых более или менее регулярно чередуется большое число одинаковых или неодинаковых атомных группировок, соединенных химическими связями в длинные цепи, по форме которых различают линейные полимеры, разветвленные и сетчато-пространственные.

По составу макромолекул полимеры делятся на три класса:

1) карбоцепные, основные цепи которых построены только из углеродных атомов;

2) гетероцепные, в основных цепях которых, кроме атомов углерода, содержатся атомы кислорода, азота, серы;

3) элементоорганические полимеры, содержащие в основных цепях атомы кремния, бора, алюминия, титана и других элементов.

Макромолекулы обладают гибкостью и способны изменять форму под влиянием теплового движения их звеньев или электрического поля. Это свойство связано с внутренним вращением отдельных частей молекулы относительно друг друга. Не перемещаясь в пространстве, каждая макромолекула находится в непрерывном движении, которое выражается в смене ее конформаций.

Гибкость макромолекул характеризует величина сегмента, т. е. число звеньев в ней, которые в условиях данного конкретного воздействия на полимер проявляют себя как кинетически самостоятельные единицы, например в поле ТВЧ как диполи. По реакции к внешним электрическим полям различают полярные (ПЭ, ПП) и неполярные (ПВХ, полиаксилонитрил) полимеры. Между макромолекулами действуют силы притяжения, вызванные ван-дер-ваальсовым взаимодействием, а также водородными связями, ионным взаимодействием. Силы притяжения проявляются при сближении макромолекул на 0,3-0,4 им.

Полярные и неполярные полимеры (пластмассы) между собой несовместимы - между их макромолекулами не возникает взаимодействия (притяжения), т. е. они между собой не свариваются.

Надмолекулярная структура, ориентация

По структуре различают два вида пластмасс - кристаллические и аморфные. В кристаллических в отличие от аморфных наблюдается не только ближний, но и дальний порядок. При переходе из вязко-текучего состояния в твердое макромолекулы кристаллических полимеров образуют упорядоченные ассоциации-кристаллиты преимущественно в виде сферолитов (рис. 37.1). Чем меньше скорость охлаждения расплава термопласта, тем крупнее вырастают сферолиты. Однако и в кристаллических полимерах всегда остаются аморфные участки. Изменяя скорость охлаждения, можно регулировать структуру, а следовательно, и свойства сварного соединения.

Резкое различие продольных и поперечных размеров макромолекул приводит к возможности существования специфического для полимеров ориентированного состояния. Оно характеризуется расположением осей цепных макромолекул преимущественно вдоль одного направления, что приводит к проявлению анизотропии свойств изделия из пластмассы. Получение ориентированных пластмасс осуществляется путем их одноосной (5-10-кратной) вытяжки при комнатной или повышенной температуре. Однако при нагреве (в том числе и при сварке) эффект ориентации снижается или исчезает, так как макромолекулы вновь принимают термодинамически наиболее вероятные конфигурации (конформации) благодаря энтропийной упругости, обусловленной движением сегментов.

Реакция пластмасс на термомеханический цикл

Все конструкционные термопласты при нормальных температурах находятся в твердом состоянии (кристаллическом или застеклованном). Выше температуры стеклования (Т ст) аморфные пластмассы переходят в эластическое (резиноподобное) состояние. При дальнейшем нагреве выше температуры плавления (T пл) кристаллические полимеры переходят в аморфное состояние. Выше температуры текучести Т T и кристаллические, и аморфные пластмассы переходят в вязкотекучее состояние Все эти изменения состояния обычно описываются термомеханическими кривыми (рис. 37.2), являющимися важнейшими технологическими характеристиками пластмасс. Образование сварного соединения происходит в интервале вязкотекучего состояния термопластов. Реактопласты при нагреве выше Т T претерпевают радикальные процессы и в отличие от термопластов образуют пространственные полимерные сетки, не способные к взаимодействию без их разрушения, на что требуется применение специальных химических присадок.

Основные пластмассы для сварных конструкций

Наиболее распространенными конструкционными пластмассами являются группы термопластов на основе полиолефинов: полиэтилена высокого и низкого давления, полипропилена, полиизобутилена.

Полиэтилен [..-СН 2 -СН 2 -...] n высокого и низкого давления - кристаллические термопласты, отличающиеся между собой прочностью, жесткостью, температурой текучести. Полипропилен [-СН 2 -СН(СН 3)-] n более температуростоек, чем полиэтилен, и обладает большей прочностью и жесткостью.

В значительных объемах используются хлорсодержащие пластики на основе полимеров и сополимеров винилхлорида и винилиденхлорида.

Поливинилхлорид (ПВХ) [-(СН 2 -СНСl-)] n - аморфный полимер линейного строения, в исходном состоянии является жестким материалом При добавке к нему пластификатора можно получить очень пластичный и хорошо сваривающийся материал - пластикат. Из жесткого ПВХ - винипласта - изготавливают листы, трубы, прутки, а из пластиката - пленку, шланги и другие изделия. Из ПВХ изготавливаются также вспененные материалы (пенопласты).

Значительную группу полимеров и пластмасс на их основе составляют полиамиды , содержащие в цепи макромолекул амидные группы [-СО-Н-]. Это в большинстве кристаллические термопласты с четко выраженной температурой плавления. Отечественная промышленность выпускает главным образом алифатические полиамиды, используемые для изготовления волокон, отливки деталей машин, получения пленок. К полиамидам относятся, в частности, широко известные поликапролактам и полнамид-66 (капрон).

Наибольшую известность из группы фторлонов получил политетрафтор-этилен-фторлон-4 (фторопласт 4). В отличие от других термопластов при нагреве он не переходит в вязкотекучее состояние даже при температуре деструкции (около 415°С), поэтому его сварка требует особых приемов. В настоящее время химической промышленностью освоен выпуск хорошо сваривающихся плавких фторлонов; Ф-4М, Ф-40, Ф-42 и др. Сварные конструкции из фторсодержащих пластиков обладают исключительно высокой стойкостью к агрессивным средам и могут воспринимать рабочие нагрузки в широком диапазоне температур.

На основе акриловой и метакриловой кислоты производятся акриловые пластики . Наиболее известная в практике производная на их основе - пластмасса полнметилметакрилат (торговая марка «плексиглас»). Эти пластики, обладающие высокой прозрачностью, используются как светопроводящие изделия (в виде листа, прутков и т. д.) Нашли применение также сополимеры метилметакрилата и акрилонитрила, которые обладают большей прочностью и твердостью. Все пластики этой группы хорошо свариваются.

Хорошей прозрачностью отличается группа пластиков на основе полистирола . Этот линейный термопласт хорошо сваривается тепловыми способами.

Для изготовления сварных конструкций преимущественно в электротехнической промышленности используют сополимеры стирола с метилстиролом, акрилонитрилом, метилметакрилатом и, в частности, акрилонитрилбутадиенстирольные (АБС) пластики. Последние отличаются от хрупкого полистирола более высокой ударной прочностью и теплостойкостью.

В сварных конструкциях находят применение пластмассы на основе поликарбонатов - сложных полиэфиров угольной кислоты. Они обладают более высокой вязкостью расплава, чем другие термопласты, однако свариваются удовлетворительно. Из них изготавливают пленки, листы, трубы и различные детали, в том числе декоративные. Характерными особенностями являются высокие диэлектрические и поляризационные свойства.

Формообразование деталей из пластмасс

Термопласты поставляются для переработки в гранулах размером 3-5 мм. Основными технологическими процессами изготовления полуфабрикатов и деталей из них являются: экструзия, литье, прессование, каландрирование, производимые в температурном интервале вязкотекучего состояния.

Трубопроводы из полиэтиленовых и поливинилхлоридных труб применяют для транспорта агрессивных продуктов, в том числе нефти и газа с содержанием сероводорода и углекислоты и химических (неароматических) реагентов в химическом производстве. Резервуары и цистерны для перевозки кислот и щелочей, травильные ванны и другие сосуды облицовываются пластмассовыми листами, соединяемыми с помощью сварки Герметизация пластикатом помещений, загрязняемых изотопами, покрытие полов линолеумом также осуществляются с помощью сварки. Консервация пищевых продуктов в тубы, коробки и банки, упаковка товаров и почтовых посылок резко ускоряются с применением сварки.

Машиностроительные детали . В химическом машиностроении свариваются корпуса и лопатки различного рода смесителей, корпуса и роторы насосов для перекачки агрессивных сред, фильтры, подшипники и прокладки из фторопласта, из полистирола сваривается осветительная арматура, из капрона неэлектропроводные шестерни, валики, муфточки, штоки, из фторлона - несмазывающиеся подшипники, вытеснители топлива и т д.

Оценка свариваемости пластмасс

Основные стадии процесса сварки

Процесс сварки термопластов состоит в активации свариваемых поверхностей деталей, либо находящихся уже в контакте (), либо приводимых в контакт после ( , и т. д.) или одновременно с активизацией ( , УЗ-сварка).

При плотном контакте активированных слоев должны реализоваться силы межмолекулярного взаимодействия.

В процессе образования сварных соединений (при охлаждении) происходит формирование надмолекулярных структур в шве, а также развитие полей собственных напряжений и их релаксация. Эти конкурирующие процессы определяют конечные свойства сварного соединения. Технологическая задача сварки состоит в том, чтобы максимально приблизить по свойствам шов к исходному - основному материалу.

Механизм образования сварных соединений

Реологическая концепция . Согласно реологической концепции, механизм образования сварного соединения включает два этапа - на макроскопическом и микроскопическом уровнях. При сближении под давлением активированных тем или иным способом поверхностей соединяемых деталей вследствие сдвиговых деформаций происходит течение расплава полимера. В результате этого удаляются из зоны контакта ингредиенты, препятствующие сближению и взаимодействию ювенильных макромолекул (эвакуируются газовые, окисленные прослойки). Вследствие разности скоростей течения расплава не исключено и перемешивание макрообъемов расплава в зоне контакта. Только после удаления или разрушения дефектных слоев в зоне контакта, когда ювенильные макромолекулы сблизятся на расстояния действия Ван-дер-Ваальсовых сил, возникает взаимодействие (схватывание) между макромолекулами слоев соединяемых поверхностей деталей. Этот аутогезионный процесс происходит на микроуровне. Он сопровождается взаимодиффузией макромолекул, обусловленной энергетическим потенциалом и неравномерностью градиента температур в зоне свариваемых поверхностей.

Итак, чтобы образовалось сварное соединение двух поверхностей, необходимо прежде всего обеспечить течение расплава в этой зоне.

Течение расплава в зоне сварки зависит от его вязкости: чем меньше вязкость, тем активнее происходят сдвиговые деформации в расплаве - разрушение и удаление дефектных слоев на контактирующих поверхностях, тем меньшее давление необходимо прилагать для соединения деталей.

Вязкость расплава в свою очередь зависит от природы пластмассы (молекулярной массы, разветвленности макромолекул полимера) и температуры нагрева в интервале вязкотекучести. Следовательно, вязкость может служить одним из признаков, определяющих свариваемость пластмассы: чем она меньше в интервале вязкотекучести, тем лучше свариваемость и, наоборот, чем больше вязкость, тем сложнее разрушить и удалить из зоны контакта ингредиенты, препятствующие взаимодействию макромолекул. Однако нагрев для каждого полимера ограничен определенной температурой деструкции Т д, выше которой происходит его разложение - деструкция. Термопласты различаются по граничным значениям температурного интервала вязкотекучести, т. е. между температурой их текучести Т T и деструкции Т д (табл. 37.2).

Классификация термопластов по их свариваемости . Чем шире интервал вязкотекучести термопласта (рис. 37.3), тем практически проще получить качественное сварное соединение, ибо отклонения по температуре в зоне шва отражаются менее на величине вязкости. Наряду с интервалом вязкотекучести и минимальным уровнем в нем значений вязкости заметную роль играет в реологических процессах при образовании шва градиент изменения вязкости в этом интервале. За количественные показатели свариваемости приняты: температурный интервал вязкотекучести ΔT, минимальное значение вязкости η min и градиент изменения вязкости в этом интервале.

По свариваемости все термопластичные пластмассы можно разбить по этим показателям на четыре группы (табл. 37.3).

Сварка термопластичных пластмасс возможна, если материал переходит в состояние вязкого расплава, если его температурный интервал вязкотекучести достаточно широк, а градиент изменения вязкости в этом интервале минимальный, так как взаимодействие макромолекул в зоне контакта происходит по границе, обладающей одинаковой вязкостью.

В общем случае температура сварки назначается, исходя из анализа термомеханической кривой для свариваемой пластмассы, принимаем ее на 10-15° ниже Т д. Давление принимается такое, чтобы эвакуировать расплав поверхностного слоя в грат либо разрушить его, исходя из конкретной глубины проплавления и теплофизических показателей свариваемого материала. Время выдержки t CB определяется исходя из достижения квазистационарного состояния оплавления и проплавления либо по формуле

где t 0 - константа, имеющая размерность времени и зависящая от толщины соединяемого материала и способа нагрева; Q - энергия активации; R - газовая постоянная; Т - температура сварки.

При экспериментальной оценке свариваемости пластмасс фундаментальным показателем является длительная прочность сварного соединения, работающего в конкретных условиях по сравнению с основным материалом.

Испытываются образцы, вырубленные из сварного соединения, на одноосное растяжение. При этом временной фактор моделируется температурой, т. е. используется принцип температурно-временной суперпозиции, основанный на допущении, что при данном напряжении связь между длительной прочностью к температурой однозначна (метод Ларсона-Миллера).

Методы повышения свариваемости

Схемы механизма образования сварных соединений термопластов . Повышение их свариваемости может производиться за счет расширения температурного интервала вязкотекучести, интенсификации удаления ингредиентов или разрушения дефектных слоев в зоне контакта, препятствующих сближению и взаимодействию ювенильных макромолекул.

Возможно несколько путей:

введение в зону контакта присадки в случае недостаточного количества расплава (при сварке армированных пленок), при сварке разнородных термопластов присадка по составу должна обладать сродством к обоим свариваемым материалам;

введение в зону сварки растворителя или более пластифицированной присадки;

принудительное перемешивание расплава в шве путем смещения соединяемых деталей не только вдоль линии осадки, но и возвратно-поступательно поперек шва на 1,5-2 мм или наложением ультразвуковых колебаний. Активизация в зоне контакта перемешивания расплава может производиться после оплавления стыкуемых кромок нагревательным инструментом, имеющим ребристую поверхность. Свойства сварного соединения могут быть улучшены последующей термической обработкой соединения. При этом снимаются не только остаточные напряжения, но возможно исправление структуры в шве и околошовной зоне, особенно у кристаллических полимеров. Многие из изложенных мероприятий приближают свойства сварных соединений к свойствам основного материала.

При сварке ориентированных пластмасс во избежание потери их прочности вследствие переориентации при нагреве до вязко-текучего состояния полимера применяют химическую сварку, т. е. процесс, при котором в зоне контакта реализуются радикальные (химические) связи между макромолекулами. Химическую сварку применяют и при соединении реактопластов, детали из которых не могут переходить при повторном нагреве в вязкотекучее состояние. Для инициирования химических реакций в зону соединения при такой сварке вводят различные реагенты в зависимости от соединяемого вида пластмасс. Процесс химической сварки, как правило, производится при нагреве места сварки.

Волченко В.Н. Сварка и свариваемые материалы т.1. -M. 1991

Пластик занимает сегодня важное место среди наиболее часто используемых материалов. Разнообразие его типов и свойств позволяет применять его в различных сферах производства. Какие существуют виды пластмасс? Каковы их свойства? Как именно их применяют? Подробности рассмотрим в данной статье.

Виды пластмасс

Итак, типы рассматриваемого материала разделяют на ряд различных категорий, учитывая следующие признаки:

• жесткость;
• жирность;
• химический состав.

Однако даже эти пункты не отражают главный критерий, который наиболее ярко демонстрирует природу определенного полимера. Речь идет о том, как именно пластик ведет себя в случае нагревания. Учитывая этот пункт, различают следующие виды пластмасс:

• реактопласты;
• термопласты;
• эластомеры.

Чтобы определить, к какой именно категории принадлежит материал, необходимо оценить его величину, форму, химический состав, а также расположение молекул.

Реактопласты

Для рассматриваемого вида пластмасс характерно следующее поведение при нагревании: после того как они были разогреты один раз (например, в процессе производства), они приобретают абсолютно твердое состояние и становятся нерастворимыми. Их уже нельзя будет размягчить при любом следующем нагревании. Этот процесс специалисты называют необратимым отверждением.

Макромолекулярная структура реактопластов изначально является линейной. Однако в процессе нагревания свойства пластмассы изменяются. Так, ее молекулы, образно говоря, сшиваются. При этом формируется особая пространственная структура (сетчатая). Именно это позволяет рассматриваемому материалу становиться абсолютно неэластичным и исключительно твердым. Более того, он не способен повторно перейти в вязкотекучее состояние.

Благодаря таким своим особенностям реактопласты не могут быть подвержены вторичной переработке, их не выйдет сварить или сформировать изделие при повторном нагреве (так как материал просто разрушится вследствие распада молекулярных цепочек).

В каких же сферах уместно применение пластмасс такого рода? Как правило, используется именно их термостойкость. Поэтому из таких материалов изготавливают:

• детали картера в подкапотном пространстве;
• кузовные детали (наружные, крупногабаритные).

Термопласты

Классификация пластмасс выделяет еще один их вид - термопласты. Их особенность состоит в том, что эти материалы плавятся под воздействием высоких температур, но при охлаждении быстро возвращаются в свое изначальное состояние. Молекулярные цепи данного вида пластмасс либо слегка разветвлены, либо линейны. Когда изделие находится в условиях воздействия невысоких температур, оно хрупкое и твердое. Это связано с тем, что молекулы размещаются крайне плотно друг к другу, что практически полностью ограничивает их движение. Как только температура немного повышается, молекулы получают возможность двигаться, что существенно ослабевает связь между ними. В ходе описанного процесса материал становится более пластичным. Если температуру продолжают повышать, то межмолекулярные связи окончательно ослабевают, и теперь они скользят друг относительно друга. В это время пластмасса становится вязкотекучей и невероятно эластичной. Если температуру снизить, то все эти процессы повернутся вспять.

Если контролировать температуру таким образом, чтобы не допускать перегрева, который провоцирует распад молекулярной цепи, то описанные выше процессы можно повторять бесконечное количество раз. Используя эти свойства пластмасс данной категории, их многократно перерабатывают в разнообразные изделия. Это позволяет меньше загрязнять окружающую среду, ведь отходы пластмасс в почве разлагаются от одной до четырех сотен лет.

Более того, благодаря описанным выше особенностям, термопласты с легкостью могут быть спаяны или сварены. Любые механические повреждения можно исправить путем правильного температурного воздействия.

Применение пластмасс такого типа широко распространено в сфере автомобилестроения (изготовление колпаков колес, бамперов, панелей, корпусов фонарей, каркасов, наружных зеркал, решеток бампера и так далее).

Основные термопласты:

• поливинилхлорид;
• поливинилацетат;
• полиоксиметилен;
• полипропилен;
• полиамид;
• сополимеры бутадиена, стирола и акрилонитрила;
• поликарбонат;
• полистирол;
• полиэтилен;
• поливинилацетат.

Эластомеры

Основная характеристика пластмасс данной категории - это эластичность. На практике это проявляется тем, что в случае силового воздействия такой материал проявляет невероятную гибкость, а после его прекращения за короткое время принимает свою прежнюю форму. Причем это свойство сохраняется за эластомерами в крайне широком диапазоне температур. Специалисты называют его пределами -60 и +250 градусов. Макромолекулы эластомеров похожи на оные у реактопластов - пространственно сетчатые. Однако расстояние между ними существенно больше, благодаря чему эти пластмассы и способны проявлять такого рода свойства.

Помимо прочего, такое сетчатое строение делает пластмассы рассматриваемой группы растворимыми и совершенно неплавкими, однако они имеют склонность к набуханию.

Материалы, которые относят к рассматриваемой категории:

• силикон;
• полиуретан;
• каучук.

Практическое применение эти материалы нашли в автомобилестроении, где с успехом применяются все три их типа. Используется такая пластмасса для изготовления уплотнителей, шин, спойлеров и так далее. Также формируют смеси из перечисленных трех видов материалов. Их называют блендами. Их свойства разнятся в зависимости от того, какое соотношение компонентов используется в данном случае.

ПЭТФ

Полиэтилентерефталат представляет собой материал, из которого изготавливают одноразовые бутылки. Именно одноразовые, ведь при повторном использовании рассматриваемый материал способен выделять в воду крайне ядовитые для организма человека вещества, которые негативно воздействуют на гормональный баланс. Поэтому, если вы наливаете жидкость в уже не новую бутылку, помните, что в ваш организм вместе с напитком попадут и такие опасные элементы, как разного вида щелочи и множество бактерий, для которых ПЭТФ - идеальная среда для размножения.

Сам по себе данный тип пластмасс легкий, жесткий и очень прочный. Возможно, именно этим можно объяснить его безоговорочную популярность во всем мире. Также он особенно термостоек (не деформируется и не разрушается, если на него воздействовать температурами в диапазоне от -40 до +200 градусов). Никакого вреда материалу не могут нанести ни минеральные соли, ни масла, ни разбавленные кислоты, ни спирты, ни даже подавляющее большинство органических соединений. В то же время он неустойчив к действию определенных типов растворителей и сильных щелочей. Когда материал горит, возникает сильно коптящее пламя. Затухает самопроизвольно при удалении из огня.

ПЭНД

Полиэтилен высокой плотности низкого давления представляет собой пластмассу хорошего качества, которая ни изначально, ни впоследствии не выделяют опасных соединений в содержимое контейнера. Это наиболее предпочтительный вариант для хранения воды, так как жидкость определенное время будет безопасна для употребления. Аббревиатура ПЭНД - это не что иное, как обозначение пищевой пластмассы.

Применяется она для изготовления различной продукции: некоторые пластиковые пакеты, упаковки для молока, детские игрушки, спортивные и туристические бутылки, предназначенные для многоразового использования, упаковки для моющих средств.

Достаточно плотный и жесткий, однако сравнительно хрупкий материал.

ПВХ

Детали из пластмассы этой категории очень токсичны. Они способны выделять как минимум два опасных вещества, которые своим воздействием на организм отрицательно влияют на гормональный баланс человека. Пластик достаточно гибкий и мягкий. Как правило, его применяют для изготовления упаковок для детских игрушек и растительного масла, а также блистерных упаковок, в которых могут храниться разнообразные типы товаров. Также с помощью этого пластика обшивают компьютерные кабели, производят сантехнические детали и пластиковые трубы.

Повторной переработке на территории Российской Федерации не подвергается, а значит, его использование наносит существенный вред окружающей среде.

Рассматриваемый материал является невероятно эластичным, а также не слишком хорошо горит (это характеризуется тем, что в момент удаления пластика из пламени самопроизвольно затухает). Процесс горения также очень интересен: пламя отличается зеленовато-голубым свечением, а сама пластмасса очень коптит, выделяется очень острый и резкий запах выделяемого дыма. Сгоревший пластик выглядит как черное вещество, очень напоминающее уголь (при легком давлении быстро превращается в сажу).

ПВД

Эта аббревиатура расшифровывается как "полиэтилен низкой плотности высокого давления". Область применения рассматриваемого пластика велика. Его используют для изготовления одноразовых пакетов и бутылок для жидкости. Во втором случае он является абсолютно безопасным, так как не выделяет никаких ядовитых или вредных химических соединений в воду, которая в нем хранится. Однако пакеты, которые из него изготовлены, лучше не использовать в принципе. В любые продукты, которые в них находятся, они выделяют вещества, способные нанести серьезный урон функционированию сердечно-сосудистой системы.

ПП

Полипропилен вы также часто встречаете в быту. Этот тип пластмассы, как правило, либо белый, либо полупрозрачный. Вы нередко видели упаковки, изготовленные из него. Часто в них реализуют йогурты или сиропы. При нагревании полипропилен не деформируется и не разрушается. Так как он не плавится при нагревании, данный тип пластика причисляют к термоустойчивым. Является относительно безопасным для хранения пищевых продуктов.

ПС

Полистирол - это материал, который, как правило, чаще всего используется для изготовления одноразовой посуды и, как ни парадоксально, хуже всего подходит для этих целей. Почему? Это связано с тем, что полистирол под воздействием высоких температур активно выделяет ядовитые химические соединения. Несмотря на то что он дешевый, очень легкий (изделия из него комфортно держать в руке и легко транспортировать) и достаточно прочный для того, чтобы выдержать определенный объем жидкости и других веществ, его ни в коем случае нельзя использовать в качестве контейнера для хранения горячих продуктов. Если избежать использования одноразовой посуды нельзя, предпочтительнее выбирать все же бумажные изделия.

Прочие типы

К этой группе классификация пластмасс относит все иные виды пластика. То есть те, которые по определенным причинам не могут быть включены в описанные выше категории.

Иногда к ним ошибочно относят и один из видов ПВХ, так как, не зная всех его особенностей, не могут правильным образом его оценить и отнести к нужной группе материалов. Этот тип пластмассы можно отличить, обращая внимание на следующие признаки:

• шов, расположенный на дне изделия, отличается двумя заметными глазу симметричными наплывами;
• изделия, в частности бутылки, изготовленные из ПВХ, как правило, бывают голубого или синеватого цвета;
• если такую пластмассу согнуть, то по линии сгиба можно будет отчетливо увидеть белую полосу.

Использование после переработки

Литье пластмасс - сложный процесс. Однако и их переработка не так проста. Так, применяют переработанные пластмассы в стоматологии, для изготовления упаковок для пищевых продуктов, в строительстве, производят бутылки для различных жидкостей, одежду и обувь.

Вывод

Различные виды пластика имеют разные свойства и могут использоваться в разнообразных сферах производства. Несомненно, его использование существенно упрощает нам жизнь. Однако важно использовать его с умом, чтобы не навредить собственному организму. Для этого важно ориентироваться в типах пластмасс, знать свойственные им характеристики и уметь отличать их друг от друга.

Будьте внимательны. Используйте по возможности только те типы пластика, которые безопасны для вашего здоровья и здоровья ваших близких. А информация, содержащаяся в данной статье, окажет вам помощь в этом вопросе.

Доверенности